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随着网络技术的不断发展,IPv6和P2P技术已经成为当前互联网领域研究的热点。作为下一代互联网的核心协议,IPv6同IPv4相比具有巨大的优势。但IPv4向IPv6的平滑过渡和基于IPv6的应用不足等问题始终是IPv6前进道路上的主要障碍。P2P以其丰富的应用模式使其在短短的几年里成为目前占用Internet流量最多的应用。但P2P也面临着来自管理层面和技术层面的双重压力,如网络带宽的贪婪占用、版权、安全等问题。
本文对IPv6和P2P技术的产生背景、发展历程以及当前的研究发展现状进行了深入探讨,比较了IPv6和IPv4在地址结构、数据包头、地址配置方式等方面的不同,分析了IPv6同IPv4相比,在工作原理以及对网络应用支持等方面的重要改进,着重探讨了IPv6对多媒体应用的良好支持以及IPv6与P2P相结合的重要意义。另外,研究了P2P流媒体直播系统相关的理论与技术,并对现有的几种典型P2P流媒体直播系统进行了详细对比分析。
在以上工作基础上,我们重点完成了以下几方面的创新性研究工作:
1对IPv6组网技术进行了深入研究。探讨了多种IPv6校园网建网模式,给出了各种模式的拓朴结构和实现方法;设计了一个基于多平台的IPv6隧道代理服务器,给出了系统相应的配置方式和程序实现流程图;根据《中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络高校驻地网建设项目》标准要求,完成了“CNGI—南开大学IPv6驻地网”建设与应用研究。这些研究成果和实践技术经验的总结,将对今后IPv6技术的应用研究与推广实践具有一定的参考价值。
2对基于IPv6的多媒体传输技术进行了前瞻性探索和研究。在对IPv6网络多媒体传输的关键技术进行深入研究分析的基础上,提出了一个基于IPv6网络的多媒体传输系统的体系结构和功能设计,探讨了在下一代互联网(NGN)上多媒体传输业务的建立和管理方案。本文提出的系统模型充分考虑了现有的网络媒体应用特点,对网络电台(IP Radio)、语音会议、网络电话(VoIP)、网络电视(IPTV)、视频点播(VOD)、视频会议等应用,设计通用的管理控制接口,在此基础上,每一种具体的网络媒体应用都被设计为系统的一个管理插件,向系统提供一致的调用方法。这也同时保证了系统的即插即用性和易扩展性,实现多媒体传输控制的综合管理。这有益于促进IPv6网络多媒体应用的快速发展。
3提出并实现了一个新的P2P流媒体直播系统模型PPSLS(P2P StreamingLive System)。PPSLS模型采用了混合结构,它结合了树状结构模型和网状结构模型的优点,既发挥了基于树状结构模型便于控制组播树中节点的优势,同时结合了基于网状结构模型中采用多个节点传输数据的方法,避免了树状结构模型稳定性差的缺点,减少了系统延迟。
PPSLS模型采用计算节点优先级的策略来选取系统中节点的数据发送节点,采用多邻居节点结构形成控制拓扑,减少了系统的传输延迟和中断,提高了系统的鲁棒性。
在节点的数据传输调度中,采用了两阶段数据传输调度算法。该算法保证了系统中节点的数据下载带宽需求,从而提高了系统在视频直播过程中的稳定性。为了进一步减小节点加入系统时的启动延迟,引入了“虚拟修补”的思想,并且加以改进以适应节点的数据传输调度算法。
最后,本文实现了一个PPSLS的原型系统,对其性能指标进行了相应的测试。测试结果表明,系统运行稳定,完全达到了设计目标要求。目前,该系统已经在南开大学校园网上得到部署和应用。
4研究分析了P2P与IPv6相结合的应用前景和发展策略,指出了将P2P做为IPv6重点应用进行推广的理论和实践意义。IPv6是下一代互联网的基础,P2P则是新的网络互联模型,IPv6的海量地址支持以及改进的业务解析能力与P2P对等互联传送能力相结合,将会给互联网带来新的发展机遇,对开启未来信息通信网络时代做出新的贡献。同时,本文也分析了基于IPv6的P2P应用所面临的主要挑战。