CN101873248A - 一种p2p流媒体传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种P2P流媒体传输方法和装置，涉及一种P2P流媒体系统的激励机制。该方法包括节点向伙伴节点发出连接请求；所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应，其中所述共享程度是指在一定时间内上传资源和下载资源的比例；和所述节点接收所述成功响应并与所述伙伴节点建立连接。

Description

一种P2P流媒体传输方法和装置

技术领域

本发明涉及一种对等网络(peer to peer，P2P)流媒体系统，特别是涉及一种P2P流媒体系统的激励机制。

背景技术

流式传输将各种多媒体文件经过特定的压缩方式解析成一个个压缩包，由服务器向用户计算机顺序或实时传送。流媒体的普及也提高了对带宽资源的要求。传统的基于客户端/服务器(client/server，CS)模式的系统，无论是完全中心式的，还是中心-边缘分布式的，例如内容分发网络(content delivery network，CDN)，对媒体服务器的负载要求都是很大的。媒体服务器的能力很容易成为系统瓶颈。而P2P流媒体通过利用普通节点的资源为其它节点提供服务，在不改变现有网络配置的前期下具有良好的性价比。

然而，P2P系统需要节点共享资源以提高整个系统的服务能力。其中，节点可贡献的资源包括其上传带宽。对于P2P流媒体应用而言，如果节点只获取数据而不贡献任何带宽给其它节点，则系统就可能出现带宽缺乏问题。

目前已有P2P系统的激励机制，鼓励节点贡献资源并参与数据共享。但是当P2P协议用于常见的集中式拓扑结构时，由于树型分层结构使得网络节点并不对等，所以一般的激励模式也并不适用。比如在树型结构中，存在父子节点关系，在数据传输中不会出现“环”，导致数据总是从父节点传给子节点，且子节点无法贡献更多的资源。另外，P2P流媒体系统中每个数据块都有时间限制，用以保证正常、连续的视频播放，传统的激励机制并不能满足视频数据的时限性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种用于对等网络的流媒体传输方法，激励对等网络中的节点贡献更多的资源。

本发明提供一种用于对等网络的流媒体传输方法，包括节点向伙伴节点发出连接请求；所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应，其中所述共享程度是指在一定时间内上传资源和下载资源的比例；和所述节点接收所述成功响应并与所述伙伴节点建立连接。

进一步，所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应包括所述伙伴节点比较所述节点的所述共享程度，向所述共享程度高的所述节点返回所述成功响应。另外，当所述伙伴节点确定发出所述连接请求的所述节点的所述共享程度为零时，所述伙伴节点向所述节点返回所述成功响应

根据本发明的流媒体传输方法的优选实施例，所述节点和所述伙伴节点周期性的分别各自更新所述节点和所述伙伴节点的所述共享程度。根据所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接。

进一步，根据所述伙伴节点的所述共享程度所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接包括所述节点比较所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点中所述共享程度最低的所述伙伴节点的所述连接。

根据本发明的流媒体传输方法的优选实施例，所述节点向服务器发出请求。所述服务器根据所述节点的所述请求构建节点列表并返回给所述节点，其中所述节点列表包括所述伙伴节点和备用节点。

进一步，当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接时，选择所述备用节点发出连接请求。当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接，且所述节点列表中没有可用备用节点时，所述节点向服务器发出请求并获取新的节点列表。

本发明提供的流媒体传输方法，通过计算共享程度，即节点在一定时间内上传资源和下载资源的比例，确定节点获取数据服务的优先权。这样，在P2P流媒体系统中，可以激励节点贡献更多的资源，以使得整个P2P系统趋于更优。

进一步，共享程度涉及节点一定时间内对整个系统的贡献度，保证了只要对系统有过贡献的节点就能获取更优的服务。而且，共享程度将节点的贡献度限制在一定的时间内，确保了数据共享的实时。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种用于对等网络的流媒体传输装置，激励对等网络中的节点贡献更多的资源。

本发明提供一种用于对等网络的流媒体传输装置，包括请求装置，用于节点向伙伴节点发出连接请求；响应装置，用于所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应，其中所述共享程度是指在一定时间内上传资源和下载资源的比例；和连接建立装置，用于所述节点接收所述成功响应并与所述伙伴节点建立所述连接。

进一步，其中所述响应装置还用于所述伙伴节点比较所述节点的所述共享程度，向所述共享程度高的所述节点返回所述成功响应。

根据本发明的流媒体传输装置的优选实施例，还包括替换装置，用于根据所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接。其中所述替换装置还用于所述节点比较所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点中所述共享程度最低的所述伙伴节点的所述连接。

根据本发明的流媒体传输装置的优选实施例，还包括节点信息维护装置，用于根据所述节点的请求构建节点列表并返回给所述节点，其中所述节点列表包括所述伙伴节点和备用节点。

进一步，当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接时，所述替换装置选择所述备用节点，并通过所述请求装置向所述备用节点发出连接请求。当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接，且所述节点列表中没有可用备用节点时，所述节点通过所述请求装置向节点信息维护装置发出请求并获取新的节点列表。

本发明提供的流媒体传输装置，通过计算共享程度，即节点在一定时间内上传资源和下载资源的比例，确定节点获取数据服务的优先权。这样，在P2P流媒体系统中，可以激励节点贡献更多的资源，以使得整个P2P系统趋于更优。

进一步，共享程度涉及节点一定时间内对整个系统的贡献度，保证了只要对系统有过贡献的节点就能获取更优的服务。而且，共享程度将节点的贡献度限制在一定的时间内，确保了数据共享的实时。

附图说明

图1为根据本发明实施例的P2P系统的原理图；

图2为根据本发明实施例的P2P系统流媒体传输方法的流程图；

图3为根据本发明P2P系统流媒体传输方法的另一实施例的流程图；

图4为根据本发明实施例的P2P系统流媒体传输装置的原理图；

图5为根据本发明P2P系统流媒体传输装置的另一实施例的原理图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1为根据本发明实施例的P2P系统100的原理图。图中所示虚线表示消息流连接路径，实线表示数据流连接路径。如图1所示，P2P系统100包括服务器，比如目录服务器102、媒体服务器104，以及节点网络110。节点网络110包括peer节点，比如节点112、节点114、节点116和节点118。显然，本领域一般技术人员将理解节点网络110可以包括任意数量的peer节点。此处仅列举节点112、114、116和118以求简明。

媒体服务器104负责提供原始的视频内容。节点网络110中的第一个节点，比如节点114请求下载时，只能与媒体服务器104建立连接并下载数据。

目录服务器102负责整个可以共享资源的网络的节点信息的维护工作。包括媒体服务器104所能提供的视频内容信息也会记录在目录服务器102上。目录服务器102周期性的更新各节点112、114、116和118拥有的资源情况。为了减轻目录服务器102的维护压力，简化节点112、114、116和118的维护信息，在一个实施例中，目录服务器102可以仅维护每个节点在请求时刻视频的数据块编号，以及各节点的缓存长度。所有节点网络110中的节点112、114、116和118只需要到目录服务器上去查询，就可以检索到自己需要的资源分布情况。

目录服务器102能够根据节点112、114、116或118的请求，选出合乎要求的节点，包括媒体服务器104，并构建节点列表返回给请求节点。目录服务器102选择合乎要求的节点可以根据节点的位置、节点所请求的内容等，选择请求节点就近的、拥有请求节点所请求的内容的节点。比如，针对点播应用，目录服务器102可以通过当前时刻和请求时刻的差值，判断当前每个节点的缓存范围。通过((当前时间-请求时间+请求数据块编号)±节点缓存大小)初步估计每个节点的缓存范围，从而选出对应的资源节点，尽可能选择包含丰富视频资源的节点。

例如，节点112作为请求节点，向目录服务器102发出请求。目录服务器102通过对各节点信息的检测，选出节点112就近的、且包含节点112所请求的视频内容的节点114、116和118。目录服务器102将节点114、116和118的信息构建成一个节点列表，返回给节点112。当节点112获得目录服务器102发回的包含节点114、116和118的节点列表时，节点112能够选择出伙伴节点。在一个实施例中，选择伙伴节点可以根据随机优先和/或稀有优先的原则。

节点112、114、116和118之间可以建立数据连接以进行上传或者下载。每个节点从其它节点下载资源的同时，也能够为其它节点上传自身拥有的资源。为了激励节点进行资源共享，节点112、114、116和118周期性的维护自身的共享程度以作为其它节点参考的依据。共享程度是指节点在一定时间内上传资源与下载资源的比例。

例如当节点112选择了节点114和118为伙伴节点，并向节点114和118发出数据连接请求。如果节点114这时接收到多个节点的请求，就要根据各节点的共享程度决定优先向哪个节点返回成功响应。以此激励节点网络110中的节点更多的贡献自身拥有的资源。如果节点114根据共享程度判定优先成功响应节点112的请求的话，节点112和节点114之间就可以建立起连接并传输数据。比如节点114和118都向节点112返回了成功响应。在传输数据的过程中，根据节点周期性更新的共享程度，节点112会替换掉伙伴节点114和118中共享程度低的节点。比如，在一个周期后，节点112会比较节点114和节点118的共享程度，在节点112知道备用节点116也有同样的资源时，节点112就会断开与节点114和118中共享程度低的节点的连接，然后选择备用节点116发出数据连接请求。

在P2P系统100中，节点112、114、116和118之间可以完全对等的建立起数据传输连接。即整个流媒体系统100可以形成非结构化的拓扑形式，使得系统100中的每个节点都能够对等的上传和下载资源。另外，由于采用了集中式的目录服务，减少了非结构化拓扑带来的网络延迟和维护影响。

图2为根据本发明实施例的P2P系统流媒体传输方法200的流程图。如图2所示，在步骤202中，节点向伙伴节点发出连接请求。在节点网络中，节点和伙伴节点能够建立连接并互相传输数据。

在步骤204中，伙伴节点根据节点的共享程度确定向节点返回成功响应。当有多个节点作为请求节点向伙伴节点(被请求节点)发出数据连接请求时，被请求节点需要判断向哪些请求节点返回成功响应。为了激励节点贡献更多的资源，提升整个P2P流媒体系统的共享特性，被请求节点根据请求节点的共享程度优先响应共享程度高的请求节点。节点的共享程度是指节点在一定时间内上传资源和下载资源的比例。节点周期性的维护自身的共享程度以作为其它节点参考的依据。

在步骤206中，节点接收成功响应，并与伙伴节点建立连接。当节点与伙伴节点建立起数据连接时，节点与伙伴节点就能够通过此数据连接进行数据传输。

在步骤208中，根据伙伴节点的共享程度，节点可以断开与伙伴节点的连接。在数据传输过程中，节点会根据共享程度周期性的更新伙伴节点，替换掉共享程度低的节点。在一个实施例中，节点会比较伙伴节点的共享程度，在资源丰富的情况下，主动断开与共享程度最低的伙伴节点的连接，以便为共享程度高的节点提供优先服务。

图3为根据本发明实施例的P2P系统流媒体传输方法300的流程图。如图3所示，在步骤302中，节点向服务器发出请求。服务器，比如目录服务器负责维护全网范围内各节点的信息，定期更新各节点拥有的资源情况。当节点向目录服务器发出请求时，会将用户的ID信息、所请求的视频节目编号和具体的数据块编号发送给目录服务器。

在步骤304中，目录服务器根据用户的请求信息，构建符合条件的节点列表返回给发出请求的节点。目录服务器会根据节点所请求的视频内容和网内其它节点所拥有的资源信息，选择符合要求的节点，包括媒体服务器。进一步，目录服务器会根据地理位置，比如地理映射表或网络IP地址，优先选择与发出请求的节点处于同一子网的节点。这样，目录服务器将包含拥有节点所请求的视频内容的、与发出请求的节点就近的节点的信息构建成节点列表，并返回给发出请求的节点。

在步骤306中，节点从接收到的节点列表中选出伙伴节点，并向其伙伴节点发出数据连接请求。在一个实施例中，节点选择伙伴节点依据随机优先原则。根据稀有优先原则，节点选择系统中拥有最少的资源片断的节点。也就是说，每个节点都能够优先选择整个网络中最少的那些片断去下载。而那些在网络中相对较多的片断，放在之后下载。这样，整个网络就趋向于一种资源更丰富的状态。在另一个实施例中，节点选择伙伴节点依据随机优先原则。为了减少节点传输数据的延时，提高播放启动速度，节点可以在收到的节点列表中随机选择伙伴节点。对于新加入的节点，为了尽快使节点开始接收视频数据，就可以根据随机优先的原则选择伙伴节点。在进一步的实施例中，节点先根据稀有优先原则从节点列表中选出符合要求的节点，再从已选出的节点中进一步随机选出伙伴节点。当节点从接收到的节点列表中选出伙伴节点后，节点列表中剩余的节点自然成为备用节点。这时，节点会向伙伴节点发出数据连接请求。

在步骤308中，收到数据连接请求的伙伴节点判断是否向节点返回成功响应。当有多个节点作为请求节点向伙伴节点(被请求节点)发出数据连接请求时，有空闲带宽的被请求节点需要判断向哪些请求节点返回成功响应。为了激励节点贡献更多的资源，提升整个P2P流媒体系统的共享特性，被请求节点根据请求节点的共享程度优先响应共享程度高的请求节点。节点的共享程度是指节点在一定时间内上传资源和下载资源的比例。节点周期性的维护自身的共享程度以作为其它节点参考的依据。在一个实施例中，被请求节点会比较请求节点的共享程度，根据自身的空闲带宽情况，选择共享程度高的请求节点，并向其返回成功响应。

然而，对于新加入的请求节点，如果仅根据共享程度判断是否成功响应，则这类节点很难加入到系统中，因为其共享程度几乎为零。为了保证新加入的请求节点顺利加入系统以便共享资源，在一个实施例中，当被请求节点收到新加入节点的数据连接请求时，会直接判定返回成功响应。即使当被请求节点收到新加入节点的数据连接请求时，并没有空闲带宽，在一个实施例中，被请求节点也会断开与其建立连接的节点中共享程度低的节点的连接，判定向新加入的请求节点返回成功响应。这样，新加入的请求节点可以被提供短时间的服务，以便顺利加入系统并共享资源。

在步骤310中，请求节点接收被请求节点返回的响应，如果是成功响应，则建立数据连接；如果是失败响应，则返回步骤306，节点会从节点列表的备用节点中重新选出伙伴节点并向其发出数据连接请求。如果节点列表中已无可用的备用节点，则返回步骤302。由于整个系统中的节点都会周期性向目录服务器更新自身的资源情况，当节点重新从目录服务器获取节点列表时，新的节点信息会包含于节点列表中。节点就可以从新的节点列表中重新选择合适的伙伴节点。

在步骤312中，节点通过已建立的数据连接与伙伴节点之间进行数据传输。在数据传输过程中，节点会根据共享程度周期性的更新伙伴节点，以替换掉共享程度低的节点。在一个实施例中，节点能够以周期性的轮询方式获得已建立连接的伙伴节点的共享程度。节点会比较伙伴节点的共享程度，在资源丰富的情况下，主动断开与共享程度最低的节点的连接。这时返回步骤306，从节点列表的备用节点中重新选择伙伴节点。如果节点列表中已无可用的备用节点，则返回步骤302，向目录服务器发出请求并获取新的节点列表。

P2P系统中存在一些自私节点，其只下载资源，不贡献资源，共享程度也几乎为零。对于这类自私节点的请求，在一个实施例中，在步骤308中，被请求节点也会直接判定返回成功响应。但是在步骤312的数据传输过程中，当自私节点被提供一段时间的服务后，根据节点周期性更新的共享程度，自私节点的共享程度持续很低。这时，与之连接的节点就会断开与自私节点的连接，以便优先服务共享程度高的节点。在另一个实施例中，新加入的节点和播放稳定的自私节点，可以通过在线时间来区分。在步骤308中，被请求节点可以根据在线时间判断，如果是自私节点就返回失败响应；如果是新加入的节点就直接返回成功响应。

图4为根据本发明实施例的P2P系统流媒体传输装置400的原理图。如图4所示，流媒体传输装置400包括请求装置402、响应装置404和连接建立装置406。

请求装置402用于节点向伙伴节点发出连接请求。在节点网络中，节点和伙伴节点能够建立连接并互相传输数据。

响应装置404用于伙伴节点根据节点的共享程度确定向节点返回成功响应。通过请求装置402，当有多个节点作为请求节点向伙伴节点(被请求节点)发出数据连接请求时，被请求节点需要判断通过响应装置404向哪些请求节点返回成功响应。为了激励节点贡献更多的资源，提升整个P2P流媒体系统的共享特性，被请求节点根据请求节点的共享程度优先响应共享程度高的请求节点。节点的共享程度是指节点在一定时间内上传资源和下载资源的比例。节点周期性的维护自身的共享程度以作为其它节点参考的依据。

连接建立装置406用于接收成功响应并建立连接。节点通过连接建立装置406接收成功响应，并与伙伴节点建立连接。当节点与伙伴节点建立起数据连接时，节点与伙伴节点就能够通过此数据连接进行数据传输。

图5为根据本发明实施例的P2P系统流媒体传输装置500的原理图。如图5所示，流媒体传输装置500包括请求装置502、响应装置504、连接建立装置506、替换装置508和节点信息维护装置510。其中请求装置502、响应装置504和连接建立装置506与图4中的请求装置402、响应装置404和连接建立装置406相似，所以此处不再赘述以求简明。

替换装置508用于根据伙伴节点的共享程度，断开与伙伴节点的连接。根据伙伴节点的共享程度，通过替换装置508，节点可以断开与伙伴节点的连接。在数据传输过程中，节点会根据共享程度周期性的更新伙伴节点，断开与共享程度低的节点的连接，以便为共享程度高的节点提供优先服务。

节点信息维护装置510用于根据节点的请求构建节点列表并返回给节点，其中节点列表包括伙伴节点和备用节点。节点可以通过请求装置502向节点信息维护装置510发出请求。节点信息维护装置510负责维护全网范围内各节点的信息，定期更新各节点拥有的资源情况。节点信息维护装置510可以根据节点的请求信息，构建符合条件的节点列表返回给发出请求的节点。节点可以从接收到的节点列表中选出伙伴节点，将剩余的节点作为备用节点。在节点与伙伴节点的数据传输过程中，节点会周期性的更新伙伴节点，以替换掉共享程度低的节点。根据伙伴节点的共享程度，通过替换装置508，节点可以断开与伙伴节点的连接。在一个实施例中，当节点断开与伙伴节点的连接时，替换装置508能够选择备用节点，并通过请求装置502向备用节点发出连接请求。在另一个实施例中，当节点断开与伙伴节点的连接，且节点列表中没有可用备用节点时，节点通过请求装置502向节点信息维护装置510发出请求并获取新的节点列表。

本发明提供的流媒体传输方法和装置，通过计算共享程度，即节点在一定时间内上传资源和下载资源的比例，确定节点获取数据服务的优先权。这样，在P2P流媒体系统中，可以激励节点贡献更多的资源，以使得整个P2P系统趋于更优。另外，共享程度涉及节点一定时间内对整个系统的贡献度，保证了只要对系统有过贡献的节点就能获取更优的服务。而且，共享程度将节点的贡献度限制在一定的时间内，确保了数据共享的实时。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (14)

1.一种用于对等网络的流媒体传输方法，其特征在于，包括：

节点向伙伴节点发出连接请求；

所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应，其中所述共享程度是指在一定时间内上传资源和下载资源的比例；和

所述节点接收所述成功响应并与所述伙伴节点建立连接。

2.根据权利要求1中的流媒体传输方法，其特征在于，所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应包括：

所述伙伴节点比较所述节点的所述共享程度，向所述共享程度高的所述节点返回所述成功响应。

3.根据权利要求1中的流媒体传输方法，其特征在于，还包括：

当所述伙伴节点确定发出所述连接请求的所述节点的所述共享程度为零时，所述伙伴节点向所述节点返回所述成功响应。

4.根据权利要求1中的流媒体传输方法，其特征在于，还包括：

所述节点和所述伙伴节点周期性的分别各自更新所述节点和所述伙伴节点的所述共享程度；和

根据所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接。

5.根据权利要求4中的流媒体传输方法，其特征在于，根据所述伙伴节点的所述共享程度所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接包括：

所述节点比较所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点中所述共享程度最低的所述伙伴节点的所述连接。

6.根据权利要求1中的流媒体传输方法，其特征在于，还包括：

所述节点向服务器发出请求；和

所述服务器根据所述节点的所述请求构建节点列表并返回给所述节点，其中所述节点列表包括所述伙伴节点和备用节点。

7.根据权利要求6中的流媒体传输方法，其特征在于，还包括：

当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接时，选择所述备用节点发出连接请求；和

当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接，且所述节点列表中没有可用备用节点时，所述节点向服务器发出请求并获取新的节点列表。

8.一种用于对等网络的流媒体传输装置，其特征在于，包括：

请求装置，用于节点向伙伴节点发出连接请求；

响应装置，用于所述伙伴节点根据所述节点的共享程度确定向所述节点返回成功响应，其中所述共享程度是指在一定时间内上传资源和下载资源的比例；和

连接建立装置，用于所述节点接收所述成功响应并与所述伙伴节点建立所述连接。

9.根据权利要求8中的流媒体传输装置，其特征在于，其中所述响应装置还用于所述伙伴节点比较所述节点的所述共享程度，向所述共享程度高的所述节点返回所述成功响应。

10.根据权利要求8中的流媒体传输装置，其特征在于，还包括：

替换装置，用于根据所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接。

11.根据权利要求10中的流媒体传输装置，其特征在于，其中所述替换装置还用于所述节点比较所述伙伴节点的所述共享程度，所述节点断开与所述伙伴节点中所述共享程度最低的所述伙伴节点的所述连接。

12.根据权利要求8中的流媒体传输装置，其特征在于，还包括：

节点信息维护装置，用于根据所述节点的请求构建节点列表并返回给所述节点，其中所述节点列表包括所述伙伴节点和备用节点。

13.根据权利要求12中的流媒体传输装置，其特征在于，当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接时，所述替换装置选择所述备用节点，并通过所述请求装置向所述备用节点发出连接请求。

14.根据权利要求12中的流媒体传输装置，其特征在于，当所述节点断开与所述伙伴节点的所述连接，且所述节点列表中没有可用备用节点时，所述节点通过所述请求装置向节点信息维护装置发出请求并获取新的节点列表。

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