[发明专利]一种基于NS2的P2P流媒体系统仿真平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机网络流媒体技术领域，更具体地，涉及一种基于NS2的 P2P流媒体系统仿真平台的设计。

背景技术

随着互联网的发展和宽带应用的普及，流媒体业务正在成为网络应用的热点。 P2P模式流媒体系统相对于传统客户端/服务器模式的流媒体系统由于具有可扩展性 高、鲁棒性强、易于实现负载均衡等特点而得到广泛应用。在P2P流媒体系统中每 个节点在接收数据的同时也向其它节点提供数据，有效降低了视频服务器的压力， 避免了传统模式中服务器单点失效和系统瓶颈的问题。

另一方面，通常需要对P2P流媒体系统性能进行测试以验证系统的可扩展性和 可靠性，同时对系统设计进行改进，优化性能参数。常用性能指标包括流媒体服务 器压力、系统网络资源利用率、节目播放连续性、系统控制开销、网络传输端到端 延迟、系统播放延迟以及各节点数据流量状况和系统吞吐量等。上述性能指标的测 试一般需要对系统中所有节点的运行情况进行实时监控，通过对监控数据的统计获 得测试结果。但是由于P2P系统的开放性和分布性，系统中大量节点会动态加入离 开系统并引起系统逻辑拓扑的动态变化，导致节点跟踪困难；同时由于节点在存储 能力、计算能力和带宽能力上的异构性，较难在多种网络条件下对系统进行测试， 如测试系统在节点带宽充裕和节点带宽受限时的工作性能。因此要在实际网络环境 下对系统进行测试是比较困难的，在这种情况下网络仿真就成为有效的解决手段。

网络仿真器一般可分为专用仿真器和通用仿真器两种：专用仿真器是针对特定 网络协议开发的，如Chord Sim、CAN Sim、Gnutella Sim等，由于它们是仿真特定 协议因而通用性较差。通用仿真器一般提供了丰富的网络仿真模型库和高级语言编 程接口，具有较好的灵活性和方便性，目前主流的有NS2、OPNET等，其中由美国 DARPA支持开发的多协议网络模拟软件NS2作为开源的通用网络仿真器在实际工 作中得到了广泛应用。

NS2可以仿真五层网络模型中的任意一层，同时还支持节点动态加入退出和节 点异构性的仿真。NS2对网络中的一些通用实体如链路、分组、节点等进行了建模， 可以提供详细的底层网络特征，能够真实反映底层网络特性对上层应用的影响。它 采用分裂对象模型，每个网络实体同时使用Otcl(Object Tool Command Language)与 C++编写。其中Otcl用于模拟行为的解释执行和模拟环境的配置，如设置多种网络 情景和配置网络物理拓扑；C++则用于实现实体功能。但由于NS2人机界面不友好， 在仿真复杂网络情景时要进行大量脚本配置，使初学者难以快速学习掌握；另外该 软件非专用P2P仿真软件，对P2P系统仿真支持不足。

因此人们开始在通用仿真器基础上进行二次开发以仿真各类P2P系统，比较典 型的有GnuSim、NDP2Psim等。它们一般将P2P系统中的公共功能(如文件存储与查 找等)抽取成模块，提供接口给用户使用。但是这些接口多是针对P2P文件共享或简 单应用层组播开发的，对于各类复杂P2P流媒体系统的仿真并没有提出统一框架和 明确的功能层次抽象，用户仍然需要根据仿真对象实际情况进行大量二次开发。

发明内容

基于上述情况，本发明的目的在于提供一种基于NS2的P2P流媒体系统仿真平 台，即基于通用网络仿真器NS2的适用于P2P流媒体系统特点的仿真平台—— NovaP2PSim，该平台提供了进行流媒体仿真的框架，概括抽象了流媒体系统的功能 层次，并针对每个层次提供了接口规范。

由此，本发明的基于NS2的P2P流媒体系统仿真平台采用如下的技术方案：

1)本发明的平台设计框架

NovaP2PSim主体自底向上分为五层，底层为NS2基础层，采用NS2原有组件， 包括链路、节点、计时器等。上层根据P2P流媒体系统特点抽象出了四个层次：覆 盖网适配层、数据调度适配层、播放器适配层、节点应用层。每层的功能分别为：

NS2基础层，采用NS2原有组件，包括链路、节点以及计时器，所述链路组件 用于模拟连接网络节点的传输介质，其特性包括：带宽、时延、丢包、发送接收队 列等，所述节点组件用于模拟网络拓扑中的每个节点，具有判断网络分组的目标地 址和目标端口的功能，所述计时器组件用于仿真多线程功能的实现；