1P2P在遠程流媒體教育系統中的應用

魏慶

摘 要：隨著社會信息化的日益發展，網絡技術、通信技術、多媒體技術等已經應用到了各個領域。網絡基礎設施的極大發展，寬帶用戶的普遍應用都為多媒體提供了強大的市場動力。而遠程教育就是這些應用中的一個領域。在先進的教育教學指導下，信息技術、多媒體技術以及網絡通信技術為教師與學生的不同地域的面對面教學提供了現實性。遠程教育是現今教育的先進模式，促進了教育事業的發展。該文主要對P2P流媒體在遠程教育中的應用進行了分析。

關鍵詞：P2P 流媒體 遠程教育

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0096-03

1 P2P技術

P2P與傳統的C/S模式截然不同，二者模式如圖1。

C/S模式是互聯網中最通用的通信模式，用戶通過客戶端軟件與服務器端連接，然后進行文件檢索、web游覽、文件傳輸等應用。在這種模式下客戶知道如何請求信息和發送信息到服務器上，服務器也知道如何響應客戶的請求。瀏覽器和Web服務器就是一個很好的C/S模式。根據情況的需要，Web服務器會偵聽不同的端口，當客戶端向服務器發出業務請求（只是一個被加密后的業務數據）的時候，服務器會根據不同的業務，調用服務器端相應的服務，當處理完成后，并把結果以另外一種數據形式返回。這種模式是一種單方向的請求方式，而且還是被動的，在應用時被客戶初始化。與C/S模式相比，P2P模式沒有中心節點和服務器，在網絡中，一臺機器既可當作客戶機又可當作服務器來使用，在請求服務的同時也能進行提供服務的功能，由此可見，所有的節點都是平等的。很明顯，這種方案使得網絡上的可用的資源數得以增加。與C/S模式相比較，P2P模式具有分布性、可擴展性、自組織性、容錯性等特點。

2 流媒體

所謂流媒體是指采用流式傳輸的方式在Internet播放的媒體格式。流媒體是指在Internet上以數據流的方式實時發布音頻、視頻多媒體內容的媒體，而流媒體技術則是在IP網絡上發布多媒體數據流的技術。它改變了傳統互聯網的呆板形象，豐富了互聯網的功能，成為一種有強大吸引力的新媒體。它廣泛用于新聞出版、證券、娛樂、電子商務、遠程培訓、視頻會議、遠程教育、遠程醫療等互聯網信息服務等方面，將為網絡信息交流帶來革命性的變化。由此可見，流媒體不是傳統的新聞圖片，因為流媒體最終的產品是像電視或電影一樣流動的媒介；流媒體也不同于電視新聞的圖像；因為有靜態圖片的參與，在要素上也比電視新聞多些，更像是濃縮的電視專題片。

實時流媒體傳輸的標準協議和關鍵技術是RTP（實時傳輸協議）、RTCP（）、RTSP（）。RTP協議是一個運輸層協議，它是為數據提供了具有實時特征的端對端傳送服務，如在組播或單播網絡服務下的交互式視頻音頻或模擬數據。確保及時交付的機制并沒有在協議的本身包含，而是由底層系統來提供的。如果RTP協議是在UDP協議之上的協議運行的，也就是說，在每一個UDP數據報中都會有一個RTP報文封裝起來。RTP協議工作與其他運輸層協議工作不同，在實際應用中也不會出現在IP中直接封裝的情況。實際上，RTP是運行在UDP協議之上的協議，這就表明每個RTP報文被封裝到一個UDP數據報中。使用UDP的主要優點在于其并發性，在同一臺計算機上可以有多個使用RTP的應用程序，而不會互相干擾。當一個應用程序開始一個RTP會話時將使用兩個端口，其中一個分配給RTP，另一個分配給RTCP。RTP本身并不為按順序傳送數據包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或者擁塞控制，它依靠RTCP提供這些服務。RTP控制協議（RTCP）監控服務質量并傳送正在進行的會話參與者的相關信息。RTCP 第二方面的功能對于松散受控會話是足夠的，也就是說，在沒有明確的成員控制和組織的情況下，它并不非得用來支持一個應用程序的所有控制通信請求。與RTP協議相類似，RTCP報文的傳輸也是通過封裝在UDP之中來進行的，并且發送時使用的端口號要比所屬的RTP流的端口號大1。媒體流化的管理平臺是通過RTCP協議來提供的，系統中的各項性能可以通過RTCP協議的使用對其進行監控和保障。實時流化協議（RTSP）的工作方式是以客戶服務器來進行的，其是一個多媒體播放控制協議，主要功能就是使用戶能夠實現例如暫停、繼續、快進、后退等類似的功能，這樣用戶會覺得非常方便。RTSP協議定義了一對多應用程序，它能夠通過IP網絡有效地傳送多媒體數據。在體系結構中，RTSP協議位于RTP和RTCP之上，它的數據傳輸是通過使用TCP或RTP來完成的。RTSP協議雖然具有一定的傳輸能力，但是并不是直接由它本身來實現的，它主要就是為了對多媒體服務器實現網絡遠程控制。RTP數據的傳輸由RTSP協議和RSVP、RTCP構成了一個體系框架來進行共同管理。

3 P2P流媒體

多媒體的播放應該從實用出發、從網絡信息的實時傳遞和流媒體研究方面以及綜合運用的角度考慮，將媒體的播放與傳輸結合起來，使得多媒體的綜合運用得以實現。同時又把基于MOD多媒體點播系統提了出來，網絡平臺是以P2P為基礎的，把本地多媒體、網絡多媒體以及流媒體相關的技術問題都給解決掉了，并且在此基礎上還為流媒體的傳播與轉換提供了技術支持。目前C/S模式是流媒體服務普遍采用的，但是它不能提供高可擴展能力和高實用的服務。為此，近些年一些專業人士提出了很多中解決方案，例如，內容分發網絡和IP多播等。但是要有專門的硬件支持才能實現這些方案，例如，CND需要在全球各地部署多個CND服務器，多媒體的數據則通過服務器之間協同工作來進行分發；而對于目前Internet的路由機制，IP多播是需要對其進行修改的，廣泛部署復雜的支持廣播功能的路由器。這樣使得成本增加了許多，并且問題還不能得到最根本的解決。因此，大家就想能不能用一種好一點的方法能夠降低分發的成本？P2P技術是比較好的方法可以降低成本的，當然P2P是降低成本的一種解決之道，充分利用邊緣的資源，特別是客戶端的資源。近期，P2P技術已經引起了各界人士的普遍關注。P2P模式的核心思想是：信息資源和服務共享的實現是通過參與系統的節點之間的直接交互來實現的。首先，傳統的客戶端/服務端模式P2P模式已經突破了，節點之間的“對等性”是其強調的重點，也就是說，P2P系統中每一個參與節點都同時具有服務器和客戶端兩種身份，在利用其他節點的基礎上也為其他節點提供了服務，即隨著需求的增長P2P系統的服務能力也在自然增長，P2P具有高可擴展性，對于傳統客戶端.服務器結構中服務器過載和資源瓶頸的問題能夠給予解決。其次，P2P系統采用的工作方式為節點自組織方式，強調無中心的結構，并且對于節點隨機加入和退出的動態性得到了很好的適應，因此，其具有無以倫比的優勢，例如，容錯性、數據高可用性和抵抗攻擊方面。endprint

P2P流媒體具有很好的應用前景，它已經被認為是有效的流媒體分發，由于P2P流媒體系統中節點存在不穩定性，其必須解決以下幾個關鍵技術：（1）網絡傳輸技術。P2P方式的文件傳輸和下載是一個有效快速的傳輸流媒體文件，并且近些年，P2P流媒體的已經是一個研究熱點。由于P2P流媒體系統應用的領域較廣，因此要根據的具體領域進行點播、直播、多播等，并且要與不同應用的需求相結合，設計出合理的流媒體傳輸方案，對于用戶的實時性需求能夠得到最大限度的滿足。（2）節點選擇。在一個典型的P2P覆蓋網絡中，網絡中的節點來自各個不同自治域，節點可以在任一時間自由地加入或離開覆蓋網絡，導致覆蓋網絡具有很大的動態性和不可控性。因此，如何在服務會話初始時，確定一個相對穩定的可提供一定服務質量（QoS）保證的服務節點或節點集合是P2P流媒體系統迫切需要解決的問題。（3）容錯機制。由于P2P流媒體系統中節點的動態性，正在提供服務的節點可能會離開系統，傳輸鏈路也可能因擁塞而失效。為了保證接受服務的連續性，必須采取一些容錯機制使系統的服務能力不受影響或盡快恢復。（4）安全機制。在P2P如火如荼的應用熱浪中，其安全問題應該越來越引起我們的重視。在流媒體安全方面比較突出的是流媒體版權保護問題，因此，如何防止媒體內容在P2P這些復雜的網絡結構不被惡意侵犯已經是非常重要的。

4 P2P在流媒體中的應用

經過調研，目前國內已經有部分高校和研究部門都對P2P流媒體在學校中應用展開了研究，并構建一些面向不同目標的系統，如北京大學通用多播基礎設施GPMI，香港科技大學的流媒體直播CoolStreaming原型系統，清華大學的Gridmedia網絡等等，并有一些網絡流媒體服務運營公司推出了如PPLive，PPstream等P2P流媒體應用。本文對P2P流媒體在遠程教育系統的應用進行分析。一個完整的遠程教育系統由硬件和軟件兩部分組成。本系統為了節省成本，性能要求不需要特高，視頻服務器也不需要特別貴的，每個教師節點的PC機就可以是多播樹的根節點，在不同的地點、不同的時間教師端都可以創建課堂，從而實現動態的課堂創建。而在學生端中，實現了同時看多個課堂，實現隨時隨地的學習。遠程教育平臺的用戶類型有校長、教師、學生、家長、家教五類，本文中的系統面向的是教師、學生和家長，該系統中的每個節點按照用戶的隸屬關系組成虛擬學校，同一虛擬學校的用戶之間按照預定的類別形成教學關系，所有這些節點通過P2P連接服務器建立點對點連接后，就可以直接進行實時音視頻通信和教學，不需要通過服務器來進行。本系統的整體結構如圖2。

4.1 系統模塊分析

本文中的遠程教育系統只存在最基本的兩個模塊：監聽器模塊和瀏覽器模塊。（1）監聽器模塊。初始化登錄工作的完成就是監聽器執行的第一項工作，也就是完成前面節點能力自適應的初始化，從而才能實現它本身以及它所服務的節點資源清單的共享。登錄之后就能對其他監聽器傳給它的客戶請求進行處理，只要有客戶連接，監聽器救濟開始下載文件，在下載過程中，多個客戶的請求可以由一個監聽器進行處理。（2）瀏覽器模塊。瀏覽器充當用戶和計算機之間的接口。用戶通過瀏覽器發送它的請求并接收監聽器的響應。瀏覽器與監聽器是不同的，它的運行時是沒有人值守的。瀏覽器顯示登錄的監聽器的清單并把所有的請求發送給監聽器，對于這些請求用監聽器自己來進行處理。只要這些請求被監聽器處理過，其結果就會通過瀏覽器顯示在用戶終端。監聽器和瀏覽器保證他們各自任務順利運行的情況下，二者還存在一定的聯系。

4.2 設計框架

在具體的設計中，互聯網與作為核心服務器的教學中心的視頻服務器相連，采用混合體系結構，并將學生進行遠程點播的節點設計為P2P中的對等節點，從而使得整個系統點播的并發節點數目能夠提高。在網絡抽象層中，保證P2P的網絡拓撲結構得以實現，同時為了解決對等網絡中節點的一些問題，例如，對等網絡中節點的不確定性、延誤、分散性等問題，對建立和維護節點網絡的樹型算法進行深入探討。在遠程教育系統中設計應用層組播樹結構和非樹型P2P結構，主要是為了區分P2P模式媒體服務系統中對節目和視頻質量要求。對于視頻直播服務系統或視頻點播系統中某熱門節目的服務策略的架構前者可以滿足，而對于視頻點播系統中請求率相對不高以及并發請求少的節目后者較合適。遠程教育系統的設計框架如圖3所示，可知，對于點播并發請求數較多的視頻應用右邊的樹型結構可以滿足，對于請求率較低以及并發請求少的點播需求左邊的非樹型結構可以得到滿足。

4.3 節點體系結構

在P2P流媒體的遠程教育系統中，每個節點上的軟件都需要提供三個主要功能：網絡節點連接、媒體播放控制和媒體播放，同時還需要參照OSI的七層體系結構和TCP/IP網絡結構，并且每個節點上設置三層軟件體系結構。（1）網絡抽象層。對P2P節點樹進行建立和維護，并且節點之間信息的交換也是通過網絡抽象層來進行處理，采用HTTP協議，并在SOAP應用中封裝對象的信息。（2）媒體控制層。對流數據的發送和接受是此層的主要職責，整個節點樹對于媒體控制層是透明的。建立并控制一個或幾個時間同步的連續流媒體是通過RTSP協議完成的，并且流數據的傳輸采用RTP/TCP協議來進行。（3）媒體播放層。此播放主要是通過對節點收到的流媒體數據調用對應的操作系統播放軟件來實現的。圖4為P2P節點的軟件體系結構設計。

4.4 多播樹結構設計

遠程教育系統面向的用戶是教育網用戶，因此不需要較大規模的節點，從而在管理和維護時更加的方便，由此，P2P流媒體系統設計成多播樹結構，把節點組織成一個樹狀結構，樹的父節點給子節點提供服務。如果節點離根節點越遠，則就會產生較大的數據延時，因此，多播樹的深度應該盡可能短也得到保證，但是每個節點的優先輸出貸款限制了節點的寬度，因此要在寬度和深度上達到一定的平衡。本系統的多播樹結構圖如圖5。

5 結語

P2P流媒體的研究目前已經達到了一定水平，P2P流媒體的應用范圍也較廣，P2P流媒體在遠程教育平臺中的應用，有效地解決了我國教育資源分布不平衡的狀況，實現了視頻資源的高共享性，實現了不同地域教師與學生之間、學生與學生之間的面對面交流，總而言之，為教育事業做出了巨大的貢獻。

參考文獻

[1] 蔣林濤.P2P技術的分析與研究[J].電信網技術，2007（3）.

[2] 張萬力，周江平.流媒體技術在現代遠程教育中的應用研究[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2008（6）.

[3] 趙娟娟.基于P2P技術的流媒體直播系統的設計與實現[D].武漢理工大學，2009.

[4] 楊雪.基于PeerCast的P2P流媒體技術研究與設計[D].西南交通大學，2008.

[5] 李路建，王立群，王瑞卿.流媒體技術及其在網絡教育中的應用[J].廣播電視大學學報（哲學社會科學版），2003（2）.

[6] 陳姝，方濱興，周勇林.P2P技術的研究與應用[J].計算機工程與應用，2002（13）.

[7] 曾嶸娟，呂紅飛.基于P2P的流媒體服務平臺的研究[J].科技創新導報，2009（25）.

[8] 葛宇，梁靜.改進的高度優先策略在P2P流媒體節點選擇機制中的研究[J].計算機系統應用，2009（11）.

[9] 夏靖.基于P2P的媒體數據傳輸調度策略的研究[J].儀器儀表用戶，2010（2）.

[10] 黃澤，唐鳳仙.P2P流媒體系統概述[J].河池學院學報，2008（2）.

[11] MAHAJAN R，CASTRO M， ROWSTON A.Controlling the cost of reliability in peer-to-peer overlays[M].Springer：IPTPS，2003.endprint

P2P流媒體具有很好的應用前景，它已經被認為是有效的流媒體分發，由于P2P流媒體系統中節點存在不穩定性，其必須解決以下幾個關鍵技術：（1）網絡傳輸技術。P2P方式的文件傳輸和下載是一個有效快速的傳輸流媒體文件，并且近些年，P2P流媒體的已經是一個研究熱點。由于P2P流媒體系統應用的領域較廣，因此要根據的具體領域進行點播、直播、多播等，并且要與不同應用的需求相結合，設計出合理的流媒體傳輸方案，對于用戶的實時性需求能夠得到最大限度的滿足。（2）節點選擇。在一個典型的P2P覆蓋網絡中，網絡中的節點來自各個不同自治域，節點可以在任一時間自由地加入或離開覆蓋網絡，導致覆蓋網絡具有很大的動態性和不可控性。因此，如何在服務會話初始時，確定一個相對穩定的可提供一定服務質量（QoS）保證的服務節點或節點集合是P2P流媒體系統迫切需要解決的問題。（3）容錯機制。由于P2P流媒體系統中節點的動態性，正在提供服務的節點可能會離開系統，傳輸鏈路也可能因擁塞而失效。為了保證接受服務的連續性，必須采取一些容錯機制使系統的服務能力不受影響或盡快恢復。（4）安全機制。在P2P如火如荼的應用熱浪中，其安全問題應該越來越引起我們的重視。在流媒體安全方面比較突出的是流媒體版權保護問題，因此，如何防止媒體內容在P2P這些復雜的網絡結構不被惡意侵犯已經是非常重要的。

4 P2P在流媒體中的應用

經過調研，目前國內已經有部分高校和研究部門都對P2P流媒體在學校中應用展開了研究，并構建一些面向不同目標的系統，如北京大學通用多播基礎設施GPMI，香港科技大學的流媒體直播CoolStreaming原型系統，清華大學的Gridmedia網絡等等，并有一些網絡流媒體服務運營公司推出了如PPLive，PPstream等P2P流媒體應用。本文對P2P流媒體在遠程教育系統的應用進行分析。一個完整的遠程教育系統由硬件和軟件兩部分組成。本系統為了節省成本，性能要求不需要特高，視頻服務器也不需要特別貴的，每個教師節點的PC機就可以是多播樹的根節點，在不同的地點、不同的時間教師端都可以創建課堂，從而實現動態的課堂創建。而在學生端中，實現了同時看多個課堂，實現隨時隨地的學習。遠程教育平臺的用戶類型有校長、教師、學生、家長、家教五類，本文中的系統面向的是教師、學生和家長，該系統中的每個節點按照用戶的隸屬關系組成虛擬學校，同一虛擬學校的用戶之間按照預定的類別形成教學關系，所有這些節點通過P2P連接服務器建立點對點連接后，就可以直接進行實時音視頻通信和教學，不需要通過服務器來進行。本系統的整體結構如圖2。

4.1 系統模塊分析

本文中的遠程教育系統只存在最基本的兩個模塊：監聽器模塊和瀏覽器模塊。（1）監聽器模塊。初始化登錄工作的完成就是監聽器執行的第一項工作，也就是完成前面節點能力自適應的初始化，從而才能實現它本身以及它所服務的節點資源清單的共享。登錄之后就能對其他監聽器傳給它的客戶請求進行處理，只要有客戶連接，監聽器救濟開始下載文件，在下載過程中，多個客戶的請求可以由一個監聽器進行處理。（2）瀏覽器模塊。瀏覽器充當用戶和計算機之間的接口。用戶通過瀏覽器發送它的請求并接收監聽器的響應。瀏覽器與監聽器是不同的，它的運行時是沒有人值守的。瀏覽器顯示登錄的監聽器的清單并把所有的請求發送給監聽器，對于這些請求用監聽器自己來進行處理。只要這些請求被監聽器處理過，其結果就會通過瀏覽器顯示在用戶終端。監聽器和瀏覽器保證他們各自任務順利運行的情況下，二者還存在一定的聯系。

4.2 設計框架

在具體的設計中，互聯網與作為核心服務器的教學中心的視頻服務器相連，采用混合體系結構，并將學生進行遠程點播的節點設計為P2P中的對等節點，從而使得整個系統點播的并發節點數目能夠提高。在網絡抽象層中，保證P2P的網絡拓撲結構得以實現，同時為了解決對等網絡中節點的一些問題，例如，對等網絡中節點的不確定性、延誤、分散性等問題，對建立和維護節點網絡的樹型算法進行深入探討。在遠程教育系統中設計應用層組播樹結構和非樹型P2P結構，主要是為了區分P2P模式媒體服務系統中對節目和視頻質量要求。對于視頻直播服務系統或視頻點播系統中某熱門節目的服務策略的架構前者可以滿足，而對于視頻點播系統中請求率相對不高以及并發請求少的節目后者較合適。遠程教育系統的設計框架如圖3所示，可知，對于點播并發請求數較多的視頻應用右邊的樹型結構可以滿足，對于請求率較低以及并發請求少的點播需求左邊的非樹型結構可以得到滿足。

4.3 節點體系結構

在P2P流媒體的遠程教育系統中，每個節點上的軟件都需要提供三個主要功能：網絡節點連接、媒體播放控制和媒體播放，同時還需要參照OSI的七層體系結構和TCP/IP網絡結構，并且每個節點上設置三層軟件體系結構。（1）網絡抽象層。對P2P節點樹進行建立和維護，并且節點之間信息的交換也是通過網絡抽象層來進行處理，采用HTTP協議，并在SOAP應用中封裝對象的信息。（2）媒體控制層。對流數據的發送和接受是此層的主要職責，整個節點樹對于媒體控制層是透明的。建立并控制一個或幾個時間同步的連續流媒體是通過RTSP協議完成的，并且流數據的傳輸采用RTP/TCP協議來進行。（3）媒體播放層。此播放主要是通過對節點收到的流媒體數據調用對應的操作系統播放軟件來實現的。圖4為P2P節點的軟件體系結構設計。

4.4 多播樹結構設計

遠程教育系統面向的用戶是教育網用戶，因此不需要較大規模的節點，從而在管理和維護時更加的方便，由此，P2P流媒體系統設計成多播樹結構，把節點組織成一個樹狀結構，樹的父節點給子節點提供服務。如果節點離根節點越遠，則就會產生較大的數據延時，因此，多播樹的深度應該盡可能短也得到保證，但是每個節點的優先輸出貸款限制了節點的寬度，因此要在寬度和深度上達到一定的平衡。本系統的多播樹結構圖如圖5。

5 結語

P2P流媒體的研究目前已經達到了一定水平，P2P流媒體的應用范圍也較廣，P2P流媒體在遠程教育平臺中的應用，有效地解決了我國教育資源分布不平衡的狀況，實現了視頻資源的高共享性，實現了不同地域教師與學生之間、學生與學生之間的面對面交流，總而言之，為教育事業做出了巨大的貢獻。

參考文獻

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[9] 夏靖.基于P2P的媒體數據傳輸調度策略的研究[J].儀器儀表用戶，2010（2）.

[10] 黃澤，唐鳳仙.P2P流媒體系統概述[J].河池學院學報，2008（2）.

[11] MAHAJAN R，CASTRO M， ROWSTON A.Controlling the cost of reliability in peer-to-peer overlays[M].Springer：IPTPS，2003.endprint

P2P流媒體具有很好的應用前景，它已經被認為是有效的流媒體分發，由于P2P流媒體系統中節點存在不穩定性，其必須解決以下幾個關鍵技術：（1）網絡傳輸技術。P2P方式的文件傳輸和下載是一個有效快速的傳輸流媒體文件，并且近些年，P2P流媒體的已經是一個研究熱點。由于P2P流媒體系統應用的領域較廣，因此要根據的具體領域進行點播、直播、多播等，并且要與不同應用的需求相結合，設計出合理的流媒體傳輸方案，對于用戶的實時性需求能夠得到最大限度的滿足。（2）節點選擇。在一個典型的P2P覆蓋網絡中，網絡中的節點來自各個不同自治域，節點可以在任一時間自由地加入或離開覆蓋網絡，導致覆蓋網絡具有很大的動態性和不可控性。因此，如何在服務會話初始時，確定一個相對穩定的可提供一定服務質量（QoS）保證的服務節點或節點集合是P2P流媒體系統迫切需要解決的問題。（3）容錯機制。由于P2P流媒體系統中節點的動態性，正在提供服務的節點可能會離開系統，傳輸鏈路也可能因擁塞而失效。為了保證接受服務的連續性，必須采取一些容錯機制使系統的服務能力不受影響或盡快恢復。（4）安全機制。在P2P如火如荼的應用熱浪中，其安全問題應該越來越引起我們的重視。在流媒體安全方面比較突出的是流媒體版權保護問題，因此，如何防止媒體內容在P2P這些復雜的網絡結構不被惡意侵犯已經是非常重要的。

4 P2P在流媒體中的應用

經過調研，目前國內已經有部分高校和研究部門都對P2P流媒體在學校中應用展開了研究，并構建一些面向不同目標的系統，如北京大學通用多播基礎設施GPMI，香港科技大學的流媒體直播CoolStreaming原型系統，清華大學的Gridmedia網絡等等，并有一些網絡流媒體服務運營公司推出了如PPLive，PPstream等P2P流媒體應用。本文對P2P流媒體在遠程教育系統的應用進行分析。一個完整的遠程教育系統由硬件和軟件兩部分組成。本系統為了節省成本，性能要求不需要特高，視頻服務器也不需要特別貴的，每個教師節點的PC機就可以是多播樹的根節點，在不同的地點、不同的時間教師端都可以創建課堂，從而實現動態的課堂創建。而在學生端中，實現了同時看多個課堂，實現隨時隨地的學習。遠程教育平臺的用戶類型有校長、教師、學生、家長、家教五類，本文中的系統面向的是教師、學生和家長，該系統中的每個節點按照用戶的隸屬關系組成虛擬學校，同一虛擬學校的用戶之間按照預定的類別形成教學關系，所有這些節點通過P2P連接服務器建立點對點連接后，就可以直接進行實時音視頻通信和教學，不需要通過服務器來進行。本系統的整體結構如圖2。

4.1 系統模塊分析

本文中的遠程教育系統只存在最基本的兩個模塊：監聽器模塊和瀏覽器模塊。（1）監聽器模塊。初始化登錄工作的完成就是監聽器執行的第一項工作，也就是完成前面節點能力自適應的初始化，從而才能實現它本身以及它所服務的節點資源清單的共享。登錄之后就能對其他監聽器傳給它的客戶請求進行處理，只要有客戶連接，監聽器救濟開始下載文件，在下載過程中，多個客戶的請求可以由一個監聽器進行處理。（2）瀏覽器模塊。瀏覽器充當用戶和計算機之間的接口。用戶通過瀏覽器發送它的請求并接收監聽器的響應。瀏覽器與監聽器是不同的，它的運行時是沒有人值守的。瀏覽器顯示登錄的監聽器的清單并把所有的請求發送給監聽器，對于這些請求用監聽器自己來進行處理。只要這些請求被監聽器處理過，其結果就會通過瀏覽器顯示在用戶終端。監聽器和瀏覽器保證他們各自任務順利運行的情況下，二者還存在一定的聯系。

4.2 設計框架

在具體的設計中，互聯網與作為核心服務器的教學中心的視頻服務器相連，采用混合體系結構，并將學生進行遠程點播的節點設計為P2P中的對等節點，從而使得整個系統點播的并發節點數目能夠提高。在網絡抽象層中，保證P2P的網絡拓撲結構得以實現，同時為了解決對等網絡中節點的一些問題，例如，對等網絡中節點的不確定性、延誤、分散性等問題，對建立和維護節點網絡的樹型算法進行深入探討。在遠程教育系統中設計應用層組播樹結構和非樹型P2P結構，主要是為了區分P2P模式媒體服務系統中對節目和視頻質量要求。對于視頻直播服務系統或視頻點播系統中某熱門節目的服務策略的架構前者可以滿足，而對于視頻點播系統中請求率相對不高以及并發請求少的節目后者較合適。遠程教育系統的設計框架如圖3所示，可知，對于點播并發請求數較多的視頻應用右邊的樹型結構可以滿足，對于請求率較低以及并發請求少的點播需求左邊的非樹型結構可以得到滿足。

4.3 節點體系結構

在P2P流媒體的遠程教育系統中，每個節點上的軟件都需要提供三個主要功能：網絡節點連接、媒體播放控制和媒體播放，同時還需要參照OSI的七層體系結構和TCP/IP網絡結構，并且每個節點上設置三層軟件體系結構。（1）網絡抽象層。對P2P節點樹進行建立和維護，并且節點之間信息的交換也是通過網絡抽象層來進行處理，采用HTTP協議，并在SOAP應用中封裝對象的信息。（2）媒體控制層。對流數據的發送和接受是此層的主要職責，整個節點樹對于媒體控制層是透明的。建立并控制一個或幾個時間同步的連續流媒體是通過RTSP協議完成的，并且流數據的傳輸采用RTP/TCP協議來進行。（3）媒體播放層。此播放主要是通過對節點收到的流媒體數據調用對應的操作系統播放軟件來實現的。圖4為P2P節點的軟件體系結構設計。

4.4 多播樹結構設計

遠程教育系統面向的用戶是教育網用戶，因此不需要較大規模的節點，從而在管理和維護時更加的方便，由此，P2P流媒體系統設計成多播樹結構，把節點組織成一個樹狀結構，樹的父節點給子節點提供服務。如果節點離根節點越遠，則就會產生較大的數據延時，因此，多播樹的深度應該盡可能短也得到保證，但是每個節點的優先輸出貸款限制了節點的寬度，因此要在寬度和深度上達到一定的平衡。本系統的多播樹結構圖如圖5。

5 結語

P2P流媒體的研究目前已經達到了一定水平，P2P流媒體的應用范圍也較廣，P2P流媒體在遠程教育平臺中的應用，有效地解決了我國教育資源分布不平衡的狀況，實現了視頻資源的高共享性，實現了不同地域教師與學生之間、學生與學生之間的面對面交流，總而言之，為教育事業做出了巨大的貢獻。

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