随着宽带网络的普及和计算机相关技术的迅速发展,向互联网内的海量用户同时提供有服务质量保障的流媒体服务成为可能,并受到了越来越多的重视。在流媒体直播领域,基于对等网络的解决方案取得了很大的成功,商业化推广及应用正在加速进行。然而,在VOD领域,亦即流媒体点播领域,由于用户观看节目内容的异步性,相关研究进展缓慢,仍然存在一系列技术问题需要克服。适合于VOD系统的大规模流媒体传输技术的核心问题是,如何解决流媒体服务器服务能力有限与大量用户并发点播请求对网络带宽等资源的巨大需求之间的矛盾。服务器集群方案由于仍然采用集中式的数据传输方式,所能支持的用户规模比较有限;内容分发网络方案由于需要构建专门的流媒体内容分发网络,开销很大,难以被广泛采用;现有网络基础设施普遍缺乏对IP多播的支持,这决定了多播方案难以得到实际部署和应用;基于对等网络的解决方案则不存在上述问题,“用户规模越大,服务质量越好”,并且理论上可以做到用户规模与流媒体服务器服务能力无关,因此具有良好的发展前景。本文对基于对等网络的流媒体点播解决方案在缓存管理、伙伴节点的发现和维护、多点下载等关键技术问题上所具有的特点及现有研究存在的主要问题进行了比较系统的研究。研究发现,基于磁盘空间的的缓存管理策略虽然可以使用户节点拥有比较高的节目内容缓存能力,但版权泄露以及用户对硬盘损伤的担心使这一策略的应用面临很大阻力;基于内存空间的缓存管理策略可以降低这种担心,但通常没有在缓存空间利用效率与保证节目的及时到达率之间达到很好的平衡;集中式伙伴节点发现策略效率较高但容易产生性能瓶颈,进而影响到整个系统的可扩展性;基于媒体发布图的伙伴节点发现策略则发现效率较低且可靠性很差;基于分布式散列表的伙伴节点发现策略可扩展性很好,但在发现效率上仍然存在比较大的提升空间;现有的多点下载算法均存在比较大的缺陷,或者不太适应流媒体点播数据缓存特点,或者因过于复杂而难于实现,或者对流媒体服务器保留了过多的依赖等等。在对现有大规模分布式流媒体点播系统关键技术及典型模型的研究基础上,本文提出了一种新的适合于VOD系统的大规模分布式流媒体传输对等网络解决方案。该方案采用了包含多个流媒体服务器的覆盖拓扑,以扩展服务器的服务能力。采用的基于索引顺序表的伙伴节点快速发现算法则可以有效缩短系统的启动时延,并为快进、后退等VCR操作提供良好的支持。本文方案的缓存管理包含服务器缓存管理和对等点缓存管理两个方面。在服务器的缓存管理策略上,本文提出了一种结合基于节目流行度的缓存置换策略和随机缓存置换策略优点的混合缓存置换策略。该策略使服务器的服务能力可以方便的进行扩充,同时保持各个边缘流媒体服务器的负载均衡。在对等点缓存管理策略上,本文通过在前缀缓存策略基础上加一个比较小的数据预取段,很好的平衡了缓存利用效率和保证节目连续回放之间的关系。为适应用户节点的加入和退出引起的网络拓扑变化对用户所造成的影响,本文对在流媒体直播及Gridcast等点播系统中广泛使用的Gossip协议进行了改进。改进后的协议被称作有限Gossip协议,该协议通过限制组员消息只在必要范围内而不是整个对等网络中盲目传播,大大提高了发现网络拓扑变化并进行相应调整的效率,进而有效提高了用户节目回放的稳定性,同时降低了对流媒体服务器的依赖。本文提出了一种基于最小死亡时间优先的多点下载算法。多点下载算法优劣直接关系到系统的可扩展性,以及用户所能获得的服务质量。本文提出的算法考虑到了流媒体点播系统中可用伙伴节点数目相对减少这一特点,将伙伴节点分为两类:对等点伙伴节点和流媒体服务器伙伴节点。通过尽量从对等点获取服务,即可以尽量减少对流媒体服务器所造成的压力;通过优先下载需求紧迫的数据,则使得节目回放的流畅性得到比较好的保证。最后,本文通过模拟实验对文中提出的协议及算法进行了测试和验证。