随着网络技术的发展，网络多媒体服务得到广泛应用。P2P技术作为一种新型的网络技术改变了互联网上以服务器为中心的传输模式，使网络上的每一台计算机都能够互为服务器／客户端。若将流媒体分段，并使其分段在P2P网络上传播，利用P2P网络的特点，就可以使网络上任何一台机器变成这些流媒体段的服务器，承担转发的任务，从根本上解决了服务器端网络带宽瓶颈问题。因此，利用P2P技术来实现流媒体直播，成为目前国内外学者的研究热门。本文从实际应用出发提出了一种切实可行的基于P2P的流媒体直播系统体系结构，并针对其中的两个关键技术——NAT(NetworkAddress Translation)穿透和应用层多播树建立，展开深入的研究分析。在基于P2P的流媒体直播系统中，整个P2P网络的TOP结构是系统架构的基础。本文研究并改进了应用层多播树模型，采用单树结构的应用层多播树建立方案，按照网络地址邻近原则的调度方法，构建一棵低延迟、低连接压力的单源多播树，实现应用层组播。该方案完善了网络结点的加入及退出机制，更好的实现了整个网络的动态平衡控制，提高了流媒体数据转发的效率。NAT设备有可能导致点对点直连失败，使客户端无法接入系统。为提高NAT穿透的可靠性，本文研究并改进了TCP的NAT穿透模型，从工程应用的角度提出一种由应用程序来协助完成的TCP穿透NAT方案，减轻了对第三方服务器的依赖，提高了建立连接的安全性和效率，在保证播放质量的前提下，提高了NAT穿透的可靠性。