博士生物學(xué)開題報告模板(博士開題報告)
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一、摘要
論文題目 中文 基于Internet的對等網(wǎng)絡(luò)流媒體點播系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)
英文 Research and Implementation of Internet-based Peer-to-Peer VoD system
摘 要 對等網(wǎng)絡(luò)是提供互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)大規(guī)模視頻應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，它成功地克服了傳統(tǒng)客戶機-服務(wù)器模式所面臨的可擴展性問題。本文研究對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)流博士開題報告媒體點播系統(tǒng)，在線視頻應(yīng)用分為直播和點播兩種，在直播系統(tǒng)中，節(jié)點之間相互共享數(shù)據(jù)的可能性要比點播大得多。由于固有的數(shù)據(jù)分散性，即海量的視頻資源以及節(jié)點之間觀看視頻的進度差異很大，在降低服務(wù)器壓力和保證節(jié)點流暢播放方面，點播比直播面臨更大的挑戰(zhàn)。
對等網(wǎng)絡(luò)流媒體點播系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可以分為兩個部分，覆蓋網(wǎng)構(gòu)造和流媒體傳輸調(diào)度。其中覆蓋網(wǎng)構(gòu)造關(guān)注系統(tǒng)中節(jié)點如何發(fā)現(xiàn)其它節(jié)點的過程，發(fā)現(xiàn)感興趣節(jié)點后將建立一個獨立于物理網(wǎng)絡(luò)的邏輯上的覆蓋網(wǎng)(overly network)，這個覆蓋網(wǎng)中的節(jié)點構(gòu)成了該節(jié)點的伙伴節(jié)點。流媒體傳輸調(diào)度主要解決節(jié)點如何從其它節(jié)點以及服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)的問題，節(jié)點一方面從伙伴節(jié)點那里獲取數(shù)據(jù)，另一方面為其它伙伴節(jié)點提供數(shù)據(jù)，這些過程都需要高效的算法和機制來完成。本文中提出的覆蓋網(wǎng)構(gòu)造算法以及流媒體調(diào)度算法為點播系統(tǒng)中存在的這些問題提供了很好的解決方案。
本文在分析和研究國內(nèi)外各種基于對等網(wǎng)絡(luò)直播和點播系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對等網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器的融合，提出了新的高效的點播算法，為了評價算法的有效性，文中通過仿真與其它著名算法進行了比較，從而證明了本文所提出的算法可以更加有效地構(gòu)建流媒體點播系統(tǒng)。本文的主要的工作和貢獻如下：
1. P2S(Peer-to-Server)與P2P融合，提出了在選片算法中融合P2S和P2P的方法，以支持保證用戶服務(wù)質(zhì)量的設(shè)計目標。
2. 流媒體調(diào)度算法，提出了新的節(jié)點選擇算法，通過引入“優(yōu)先級”的指標來從節(jié)點服務(wù)方的角度選擇節(jié)點。
3. 覆蓋網(wǎng)構(gòu)造算法，設(shè)計出新的基于無結(jié)構(gòu)覆蓋網(wǎng)的構(gòu)造算法，實測數(shù)據(jù)表明該方法具有很好的穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)對等網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性的特征。
4. 大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計與部署，參與設(shè)計并實現(xiàn)了騰訊公司QQLive點播服務(wù)的原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前運行于互聯(lián)網(wǎng)上，擁有百萬級用戶同時在線的記錄。
本文所做的工作大部分用于實現(xiàn)QQLive產(chǎn)品點播服務(wù)的原型系統(tǒng)，該原型系統(tǒng)被設(shè)計為一個可以運行在互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)的百萬級對等網(wǎng)絡(luò)流媒體點播系統(tǒng)，經(jīng)過后期反復(fù)地測試和改進，對應(yīng)于該原型系統(tǒng)的商業(yè)實現(xiàn)已經(jīng)成功地部署在中國互聯(lián)網(wǎng)上，為數(shù)以千萬計的用戶提供視頻點播服務(wù)。
關(guān)鍵詞 中文 對等網(wǎng)絡(luò);視頻點播;傳輸調(diào)度;覆蓋網(wǎng)
英文 Peer-to-Peer; VoD; streaming scheduling; overly network
二、立題依據(jù)
1、研究意義
2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
3、主要參考文獻及出處
1. 研究意義
目前，CDN和P2P被用于不同的領(lǐng)域，CDN主要用于可靠的Web和流媒體內(nèi)容分發(fā)，而P2P則主要用于內(nèi)容交換。兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點。CDN具有可靠服務(wù)質(zhì)量保證、高可用性、可管理性和節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，P2P技術(shù)在低成本、高可擴展性、系統(tǒng)級可靠性和支持突發(fā)訪問能力方面表現(xiàn)卓越。同時他們都存在一些問題，CDN投資成本高、可擴展性差、大文件分發(fā)效率低等，P2P服務(wù)質(zhì)量難以保證、網(wǎng)絡(luò)資源占用量大、存在安全性、版權(quán)問題。因此CDN融合P2P存在強大的驅(qū)動力，取長補短，使之優(yōu)勢互補。隨著以內(nèi)容為核心的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，如何實現(xiàn)快速的、有服務(wù)質(zhì)量保證的內(nèi)容分發(fā)成為核心問題。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢，不同的終端將通過不同的網(wǎng)絡(luò)來獲取內(nèi)容和服務(wù)，構(gòu)建一個IP之上的、應(yīng)用無關(guān)的內(nèi)容承載平臺具有重要的意義。
本課題從分析傳統(tǒng)P2P和CDN技術(shù)的特點以及各自的缺陷和不足出發(fā)，基于新興的P2P技術(shù)，研究新型的基于CDN+P2P架構(gòu)的內(nèi)容分發(fā)服務(wù)解決方案，在新的CDN over P2P模式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，著力解決大文件下載中源節(jié)點選擇和片段選擇問題，在深入分析現(xiàn)有的源節(jié)點選擇和片段選擇算法的基礎(chǔ)上，提出適合本課題特定需求的算法，降低大文件下載的時延和服務(wù)器的壓力，并通過節(jié)點之間的協(xié)同合作加快文件轉(zhuǎn)移至P2P用戶區(qū)進一步降低服務(wù)器的壓力，使之分配更多的資源用于非熱門節(jié)目的服務(wù)，這樣不僅可以減少節(jié)點從服務(wù)器下載給網(wǎng)絡(luò)帶來的冗余，而且可以避免網(wǎng)絡(luò)資源的浪費。
2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
本課題研究來源于本人所在公司/學(xué)校“數(shù)字音像內(nèi)容集成分發(fā)平臺”。項目針對基于CDN+P2P的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)進行研究，擬建立一種全新架構(gòu)的內(nèi)容分發(fā)平臺。本課題將P2P和CDN技術(shù)進行融合，用于媒體內(nèi)容管理和分發(fā)，具有較大的理論創(chuàng)新和實際應(yīng)用意義。目前，國內(nèi)外在CDN+P2P混合結(jié)構(gòu)中節(jié)點選擇和片段選擇方面尚未有大量較深入的研究性論文和相關(guān)成果發(fā)表。在CDN融合P2P方面，文獻[1]中提出一種新的架構(gòu)，通過消除CDN中心管理服務(wù)器，使之分散在網(wǎng)絡(luò)邊緣形成集群來完成內(nèi)容分發(fā)，這樣做的缺點在于核心網(wǎng)中流量并未降低，而且由于內(nèi)容定位得到的邊緣服務(wù)器很可能不在本地而降低了內(nèi)容分發(fā)的速度和增加了核心網(wǎng)的負載。在文獻[2]中，作者主要考慮改造CDN中邊緣服務(wù)器的結(jié)構(gòu)使在其服務(wù)區(qū)內(nèi)形成P2P社區(qū)來加速流媒體內(nèi)容分發(fā)，這篇文章把分發(fā)化為服務(wù)器和P2P分發(fā)兩個階段，并在理論上研究了切換的時機，具有一定的理論價值。文獻[3]提出了解決資源replica的算法，通過在邊緣服務(wù)器之間直接交換文件來達到理論上最優(yōu)的資源replica分布。在節(jié)點選擇方面，[4]提出了在P2P文件共享系統(tǒng)中節(jié)點選擇問題，主要是使用機器學(xué)習(xí)的方法預(yù)測和選擇最合適的單源節(jié)點，有一定的理論價值，不過當下載連接較多時，這種方法的資源消耗量可能會比較大。這方面文獻中的方法主要來源于測量和離線數(shù)據(jù)庫，測量的輕量級的方法比較高效一些，本課題傾向于開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)工具的測量方法來感知節(jié)點之間的距離，另外因為需要結(jié)合CDN+P2P混合結(jié)構(gòu)來做節(jié)點選擇，傳統(tǒng)的拓撲感知節(jié)點選擇方法還需進一步改進以適應(yīng)本課題要求。節(jié)點選擇和片段選擇是內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵性問題，因此，本課題的研究對于正在飛速發(fā)展的大規(guī)模海量媒體內(nèi)容分發(fā)技術(shù)具有較大的指導(dǎo)意義和實際推廣應(yīng)用價值。
3. 主要參考文獻及出處
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三、研究方案及工作基礎(chǔ)
1、研究目標、研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題
2、擬采取的研究方法及技術(shù)路線
3、研究工作基礎(chǔ)
1. 研究目標、研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題
CDN和P2P是目前兩種實現(xiàn)大規(guī)模內(nèi)容分發(fā)的方法，他們各有優(yōu)缺點，CDN主要用于流媒體分發(fā)(直播、點播)和web cache, P2P主要用于P2P流媒體(直播)和文件交換，在計算模型上CDN屬于分布式C/S模型，P2P則是分布式對等計算，因此他們在計算模型上有很強的互補性。
CDN融合P2P有兩種模式，第一種是CDN over P2P，這種模式使用P2P作為CDN內(nèi)容承載網(wǎng)絡(luò)中特定網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的分發(fā)方式，第二種是P2P over CDN，其使用P2P作為CDN骨干網(wǎng)中內(nèi)容分發(fā)的方法，消除中央管理服務(wù)器群。我們認為前者很好的解決了可管理性和擴展性的問題，后者存在增加運營商核心網(wǎng)負載的問題，因此本課題著眼于CDN融合P2P網(wǎng)絡(luò)的“最后一跳”，主要關(guān)注如何選擇源節(jié)點和選擇下載片段的問題。近年來P2P領(lǐng)域吸引了大批的研究者關(guān)注，設(shè)計了大量高效實用的P2P系統(tǒng)，代表性的系統(tǒng)有基于目錄式查找服務(wù)的Napster和基于無結(jié)構(gòu)拓撲泛洪查找服務(wù)的Gnutella以及基于分布式哈希表定位的CAN、Chord、Pastry和Tapestry系統(tǒng)。在本課題中為了可管理和監(jiān)控的要求，我們采用類似于Napster目錄式的服務(wù)為下載peer提供網(wǎng)絡(luò)的全局信息和共享目錄等。我們假設(shè)存在目錄服務(wù)器和CDN邊緣分發(fā)服務(wù)器的情況下，在一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)域內(nèi)，P2SP2P(Peer-to-Server-Peer-to-Peer)方式下載大文件時所要考慮的源節(jié)點選擇和片段選擇問題，旨在開發(fā)高效的算法降低下載時延和服務(wù)器的負載，并能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化?？杉毞譃橐韵聠栴}或方面。
1. 多源下載時并行下載的問題，包括選擇源節(jié)點避免在物理網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵路徑上發(fā)生擁塞。
2. 動態(tài)性的問題，選擇算法要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地改變，這其中存在一個有效地收集網(wǎng)絡(luò)信息的問題，目前大多是建立目錄服務(wù)以記錄本地網(wǎng)絡(luò)的全局信息。
3. 節(jié)點感知拓撲的`問題，通過感知可以獲得peer物理上分布的信息進一步提高節(jié)點選擇的有效性，避免邏輯上相鄰，物理上相去甚遠的情況。
4. 選片算法是兩個問題的根本，從一定意義上決定了節(jié)點選擇算法，因為分發(fā)的內(nèi)容分片是最終下載的目標，根據(jù)分片和節(jié)點的矩陣信息(哪些節(jié)點擁有哪些片段)以及估計的節(jié)點物理分布選擇節(jié)點下載相應(yīng)的片段。
5. 多源協(xié)同提供服務(wù)的問題，傳統(tǒng)的節(jié)點下載算法中節(jié)點之間往往各自為政，獨立選擇最優(yōu)的策略，這往往對于網(wǎng)絡(luò)整體或者單個節(jié)點長遠的下載是不利的，因此我們考慮使多個服務(wù)源協(xié)同配合提供服務(wù)。
6. 為了進一步加速內(nèi)容分發(fā)，我們考慮多個client peer協(xié)同從server peer下載的問題，也就是多個peer協(xié)同下載特定的片段，然后與周圍peer分享，避免了peer多次去服務(wù)器下載同一片段的情況，這樣可以加速內(nèi)容轉(zhuǎn)移至P2P社區(qū)，減輕server不必要的服務(wù)，更有效地使用client端的資源包括計算資源和帶寬資源。
7. 節(jié)點在下載過程中如有時間限制，可邀請鄰居節(jié)點幫助下載的問題。
8. 各個peer節(jié)點是需要怎樣的cache策略以提高可靠性和服務(wù)質(zhì)量。
以上小問題是相互關(guān)聯(lián)，有內(nèi)在聯(lián)系的，因此在最終設(shè)計選片算法的過程中要權(quán)衡各個性能參數(shù)，設(shè)計出有效的節(jié)點選擇和選片算法。
2. 擬采取的研究方法及技術(shù)路線
主要技術(shù)路線在于改造CDN網(wǎng)絡(luò)邊緣原有的結(jié)構(gòu)，引入P2P社區(qū)，提供高效的節(jié)點選擇和片段選擇算法，加速在用戶區(qū)的媒體內(nèi)容分發(fā)，提高邊緣服務(wù)的同時減輕了對邊緣服務(wù)器的壓力而且減少不同域之間通過核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量。主要包括一下幾個方面：
1. 建立兩級的結(jié)構(gòu)，第一級保持CDN的中央管理體系不變，內(nèi)容路由算法可能會做修改。
2. 在CDN內(nèi)容承載網(wǎng)絡(luò)的邊緣融入P2P社區(qū)，好處是避免了在傳統(tǒng)P2P文件共享系統(tǒng)中存在的Peer之間物理網(wǎng)絡(luò)距離過大，跨不同ISP，跨不同地域等降低效率的問題，另一方面，在CDN體系下減輕了邊緣服務(wù)器的壓力使之把更多的服務(wù)時間分配給非熱門節(jié)目和內(nèi)容，以加速內(nèi)容分發(fā)，提高可靠性和應(yīng)對突發(fā)流量的能力并保證服務(wù)質(zhì)量。
3. 在傳統(tǒng)的拓撲感知算法基礎(chǔ)上研制更高效輕量級的感知算法。
4. 利用博弈論的研究成果設(shè)計協(xié)同機制，加速文件轉(zhuǎn)移至P2P用戶區(qū)。
5. 研究和設(shè)計高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于記錄動態(tài)網(wǎng)絡(luò)狀況和節(jié)點文件片段信息，減少對網(wǎng)絡(luò)資源使用。
6. 比較分布式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策的優(yōu)缺點，合理選用適合本課題的算法決策方案。
3. 研究工作基礎(chǔ)
本課題依托本人所在公司/學(xué)校“數(shù)字音像內(nèi)容集成分發(fā)平臺”，實現(xiàn)一整套實際系統(tǒng)和測試仿真環(huán)境，在此基礎(chǔ)上，深入對網(wǎng)絡(luò)模型的仿真和實際的測試。
算法評價一方面通過仿真模型驗證，另一方面在已開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，不斷測試和迭代改進，提高性能及服務(wù)質(zhì)量。
四、論文工作計劃及預(yù)期成果
論文工作進度安排
博士開題報告起止時間 工作內(nèi)容 備注
xx-12至xx-1 深入調(diào)研現(xiàn)有的算法
2xx-2至2xx-7 建立模型研究節(jié)點選擇算法和片段選擇算法
2xx-8至2xx-10
實現(xiàn)系統(tǒng)
xx-11至xx-12 評價算法
2xx-12至2xx-2 撰寫論文
預(yù)期成果
預(yù)期成果將表現(xiàn)為相關(guān)算法的論文和實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件。
五、開題報告作者承諾及導(dǎo)師意見
我保證上述填報內(nèi)容的真實性，并將在導(dǎo)師指導(dǎo)下，嚴格遵守學(xué)校的有關(guān)規(guī)定，按計劃認真開展碩士學(xué)位論文研究工作。
研究生(簽名)：
年 月 日
我已審閱過開題報告的全部內(nèi)容，同意舉行開題報告會。
指導(dǎo)教師(簽名)：
年 月 日
博士開題報告
1. 研究背景及目的
產(chǎn)品質(zhì)量法制發(fā)展，相較于民事法學(xué)其他領(lǐng)域起步較晚，其自二十世紀初發(fā)端后，隨著中產(chǎn)階級興起，產(chǎn)品交易頻繁，致這一新興法律領(lǐng)域迅速發(fā)展。而產(chǎn)品質(zhì)量法演進，實反映近代社會運動史及經(jīng)濟史變化，若謂十九世紀系‘勞工運動’蓬勃發(fā)展時代，則二十世紀即堪稱為‘消費者保護運動’高峰。產(chǎn)品質(zhì)量法制發(fā)展及演進，始終遭受來自大企業(yè)及資本家積極阻撓或消極抗拒，致使產(chǎn)品質(zhì)量法制發(fā)展，始終帶有對抗及沖突色彩。
本研究即試圖就產(chǎn)品質(zhì)量歸責原則法律移植的演進歷程作為中心，根據(jù)回顧產(chǎn)品質(zhì)量歷經(jīng)契約責任及侵權(quán)行為責任、過失責任主義及無過失責任主義等法學(xué)思潮變遷，據(jù)此重現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量法制百年來發(fā)展過程，試圖對這一特殊而充滿爭議、沖突法律領(lǐng)域，對其演進作一個粗淺研究。
目錄
1. 研究背景及目的
2.中國古代法是否有類似條文或是制度
3. 近現(xiàn)代的引入背景、主要修正部分
4. 進入后本土存活現(xiàn)狀及情況
5.擬研究提綱
正文：法律為人類試圖以理性建構(gòu)秩序產(chǎn)物，是社會文化現(xiàn)象一部分，隨著人類生活發(fā)展，法律內(nèi)容也須相應(yīng)改變以適應(yīng)新形態(tài)紛爭。而重大的社會改變是源自于法律體是外，也就是源自于社會制度里面的法律體是外，法律體是不是一個完全獨立自主的制度，法律體是不是遺世獨立的制度，法律體是無法自外于外在的影響。法律于社會變遷過程也扮演重要角色，觀諸民事法律發(fā)展，由早期私法自治、契約自由等根植于自由放任資本主義經(jīng)濟體制，致使西歐各國于十九世紀陸續(xù)制定民法典時，就侵權(quán)行為法制歸責原則，均嚴格奉行‘過失責任主義’，自十八世紀末葉工業(yè)革命發(fā)端，經(jīng)過百年發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)革新造成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重大改變，尤其是機械設(shè)備漸次取代手工制造，商品得以大量生產(chǎn)，使民眾可很容易由市場上取得所需商品，此種生產(chǎn)消費模式演進，雖促進工商社會繁榮，制造商為降低成本獲取利潤，往往僅著重于降低成本，對產(chǎn)品安全性及品質(zhì)則有意無意加以忽略，造成大量劣質(zhì)商品充斥市面，復(fù)因一般消費者對產(chǎn)品來源信賴及產(chǎn)品內(nèi)容高度技術(shù)性，已無能力分辨其優(yōu)劣，致使劣質(zhì)產(chǎn)品造成嚴重生命、財產(chǎn)損失，此于十九世紀末葉層出不窮。是以，產(chǎn)品質(zhì)量(或稱商品責任、商品制造人責任)概念，于十九世紀后半業(yè)即已散見于英、美法院判決中，斯時仍未形成具體法概念體是，且責任類型仍未脫傳統(tǒng)契約關(guān)系相對性或侵權(quán)行為法過失責任主義范疇。迄至二次世界大戰(zhàn)前，英國及美法院判決已漸次就產(chǎn)品缺陷案例跳脫傳統(tǒng)侵權(quán)行違法或契約法思考模式，尋求新的解決道;而德國法院也試圖根據(jù)減輕原告舉證責任方式，以平衡一般個人在舉證上困難。
4. 進入后本土存活現(xiàn)狀及情況
產(chǎn)品責任法制發(fā)展，相較于民事法學(xué)其他領(lǐng)域，起步雖然較晚，惟其自二十世紀初發(fā)端后，隨著中產(chǎn)階級興起而發(fā)展迅速，產(chǎn)品責任法制對于近代經(jīng)濟史及社會運動史可謂影響深遠。若十九世紀系‘勞工運動’蓬勃發(fā)展時代，則二十世紀即堪稱為‘消費者保護運動’高峰，而產(chǎn)品責任法制發(fā)展及演進，始終遭受來自大企業(yè)積極阻撓或消極抗拒，視產(chǎn)品責任法為洪水猛獸，正因阻礙來自于企業(yè)，使產(chǎn)品責任法制發(fā)展甚為波折。
消費者保護風潮是大勢所趨，因此《產(chǎn)品責任法》于1993年正式施行后，各企業(yè)也相繼成立接受消費者投訴和處理消費紛爭客服窗口，政府和地方自治團體也次第建立和擴充處理消費糾紛機構(gòu)，及能夠針對涉及專業(yè)技術(shù)產(chǎn)品與以檢驗研究機構(gòu)。足見該法雖對企業(yè)界短期間形成沖擊，廠商也均體認有使消費者與企業(yè)均能互蒙其利，使能創(chuàng)造雙贏局面。而自《產(chǎn)品責任法》通過施行后，2000年中華人民共和國第九屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十六次會議又通過了《全國人民代表大會常務(wù)委員會關(guān)于修改<中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法>的決定》。當前學(xué)術(shù)界正急迫尋求就未來消費者保護方向，在《產(chǎn)品責任法》法制定后，并非消費者保護終點，而是另一階段運動起點。諸如‘消費信息公開’、‘國外產(chǎn)品安全保障’、‘公害及環(huán)境問題’、‘消費者運動國際合作’等，每一個課題均是未來消費者運動即將面對挑戰(zhàn)、也標志著消費者運動未來走向及將達成目標。為使消費者能夠享受到真正高品質(zhì)生活，如何克服前開課題將成為二十一世紀消費運動新課題。