《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 其他 > 設(shè)計應(yīng)用 > 對等網(wǎng)絡(luò)在IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸中的應(yīng)用
對等網(wǎng)絡(luò)在IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸中的應(yīng)用
摘要: 對等網(wǎng)絡(luò)(peer-to-peernetwork),常被稱為P2P或點對點,是近年來興起的一種新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它在傳輸方式上打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器/客戶端(C/S)模式的定式,建立了一種客戶端對客戶端的直接通信機制,這種通信方式也為未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了思路。在對等網(wǎng)絡(luò)中,每一節(jié)點既作為客戶端,又充當他人的服務(wù)器,從某種意義上,每一結(jié)點都處在同等地位。對等網(wǎng)絡(luò)是對分布式概念的成功拓展,它將傳統(tǒng)方式下的服務(wù)器負擔分配到網(wǎng)絡(luò)中的每一節(jié)點上,每一節(jié)點都將承擔有限的存儲與計算任務(wù),加入到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點越多,節(jié)點貢獻的資源也就越多,其服務(wù)質(zhì)量也就越高。
Abstract:
Key words :

一、網(wǎng)絡(luò)">對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.對等網(wǎng)絡(luò)簡介

對等網(wǎng)絡(luò)(peer-to-peernetwork),常被稱為P2P或點對點,是近年來興起的一種新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它在傳輸方式上打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器/客戶端(C/S)模式的定式,建立了一種客戶端對客戶端的直接通信機制,這種通信方式也為未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了思路。在對等網(wǎng)絡(luò)中,每一節(jié)點既作為客戶端,又充當他人的服務(wù)器,從某種意義上,每一結(jié)點都處在同等地位。對等網(wǎng)絡(luò)是對分布式概念的成功拓展,它將傳統(tǒng)方式下的服務(wù)器負擔分配到網(wǎng)絡(luò)中的每一節(jié)點上,每一節(jié)點都將承擔有限的存儲與計算任務(wù),加入到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點越多,節(jié)點貢獻的資源也就越多,其服務(wù)質(zhì)量也就越高。

反觀現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上仍占主導(dǎo)地位的C/S服務(wù)模式,雖然近年來,終端用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬逐年提高,但用戶使用感受仍未有大的改觀,主要也是由于各大服務(wù)器不堪重負,用戶數(shù)量大幅上升時,服務(wù)器甚至有面臨崩潰的危險,而此時空閑的鏈路帶寬正被白白浪費掉。而P2P方式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),正好能充分挖掘網(wǎng)絡(luò)的空閑資源,不需要增加投入,就能服務(wù)更多用戶。因而可以看到,對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢是不言而喻的,它將在未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,創(chuàng)造巨大的價值。

2.對等網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)

對等網(wǎng)絡(luò)一般按組織結(jié)構(gòu)的不同,分為三種類型。

(1)集中式對等網(wǎng)絡(luò)

集中式的對等網(wǎng)絡(luò)其實并不是完全意義上的對等網(wǎng)絡(luò),這是一種介于C/S模式與對等網(wǎng)絡(luò)之間的基于P2P理念的對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方式的拓展。集中式對等網(wǎng)絡(luò)基于中央目錄服務(wù)器,為網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)目提供目錄查詢服務(wù),傳輸內(nèi)容無需再經(jīng)過中央服務(wù)器。這種網(wǎng)絡(luò),結(jié)構(gòu)比較簡單,中央服務(wù)器的負擔大大降低。但由于仍存在中央節(jié)點,容易形成傳輸瓶頸,擴展性也比較差,不適合大型網(wǎng)絡(luò)。但由于目錄集中管理,對于小型網(wǎng)絡(luò)的管理和控制上倒是一種可選擇方案。

(2)無結(jié)構(gòu)分布式網(wǎng)絡(luò)

無結(jié)構(gòu)分布式網(wǎng)絡(luò)與集中式的最顯著區(qū)別在于,它沒有中央服務(wù)器,所有結(jié)點通過與相鄰節(jié)點間的通信,接入整個網(wǎng)絡(luò)。在無結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點采用一種查詢包的機制來搜索需要的資源。具體的方式為,某節(jié)點將包含查詢內(nèi)容的查詢包發(fā)送到與之相鄰的節(jié)點,該查詢包以擴散的方式在網(wǎng)絡(luò)中蔓延,由于這樣的方式如果不加節(jié)制,會造成消息泛濫,因此一般會設(shè)置一個適當?shù)纳鏁r間(TTL),在查詢的過程中遞減,當TTL值為0 時,將不再繼續(xù)發(fā)送。

這種無結(jié)構(gòu)的方式,組織方式比較松散,節(jié)點的加入與離開比較自由,當查詢熱門內(nèi)容時,很容易就能找到,但如果需求的內(nèi)容比較冷門,較小的TTL不容易找到,而較大的TTL值又容易引起較大的查詢流量,尤其當網(wǎng)絡(luò)范圍擴展到一定規(guī)模時,即使限制的TTL值較小,仍然會引起流量的劇增。但當網(wǎng)絡(luò)中存在一些擁有豐富資源的所謂的類服務(wù)器節(jié)點時,可顯著提高查詢的效率。

(3)結(jié)構(gòu)化分布式網(wǎng)絡(luò)

結(jié)構(gòu)化分布式網(wǎng)絡(luò),是近幾年基于分布式哈希表(DistributedHashTable)技術(shù)的研究成果。

它的基本思想是將網(wǎng)絡(luò)中所有的資源整理成一張巨大的表,表內(nèi)包含資源的關(guān)鍵字和所存放結(jié)點的地址,然后將這張表分割后分別存儲到網(wǎng)絡(luò)中的每一結(jié)點中去。當用戶在網(wǎng)絡(luò)中搜索相應(yīng)的資源時,它將能發(fā)現(xiàn)存儲與關(guān)鍵詞對應(yīng)的哈希表內(nèi)容所存放的結(jié)點,在該結(jié)點中存儲了包含所需資源的結(jié)點地址,然后發(fā)起搜索的結(jié)點根據(jù)這些地址信息,與對應(yīng)結(jié)點連接并傳輸資源。這是一種技術(shù)上比較先進的對等網(wǎng)絡(luò),它具有高度結(jié)構(gòu)化,高可擴展性,結(jié)點的加入與離開比較自由。這種方式適合比較大型的網(wǎng)絡(luò)。

二、對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在IPTV中的應(yīng)用

1.IPTV的現(xiàn)狀

國內(nèi)IPTV與P2P一直是沿著兩個不同的方向發(fā)展。由于IPTV與傳統(tǒng)電視收看方式相似,基本上被看作是有線電視(CATV)或數(shù)字電視(DVB)的升級,因而在設(shè)計思路上沿用了與之類似的中央服務(wù)器的模式。在傳統(tǒng)的方式中,網(wǎng)絡(luò)基本上是廣播式的單向信道,即客戶端沒有能力或只有很少能力發(fā)送上行信息,在這種方式下,所有的服務(wù)內(nèi)容由中央服務(wù)器發(fā)送,所有的處理工作完全由中央服務(wù)器完成,無法實現(xiàn)P2P的連接。

為了在C/S模式下解決IPTV中的服務(wù)器瓶頸問題,目前的方案大多擬采用組播技術(shù),以及配合中央服務(wù)器一邊緣服務(wù)器的內(nèi)容分發(fā)策略(CDS)來實現(xiàn)。

組播技術(shù)也是近年來十分熱門的,優(yōu)于廣播方式的網(wǎng)絡(luò)中一點對多點傳輸服務(wù)技術(shù)。在傳統(tǒng)的一點對多點通信中,服務(wù)器對每一個請求連接的客戶端都要建立獨立的連接,一般的服務(wù)器最大能提供的連接數(shù)量是相當有限的,因此這種方式并不適合媒體服務(wù)。廣播方式下,可以不用為每個用戶建立相應(yīng)的連接,只將有需求的內(nèi)容向每個子網(wǎng)以廣播方式發(fā)送一份拷貝,這樣可以保證所有用戶都能接收到這份數(shù)據(jù)。但這種方式的弊端是顯而易見的,大量的沒有請求這項內(nèi)容的用戶也都收到了這份數(shù)據(jù),這將造成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的泛洪,引起阻塞。由此,產(chǎn)生了組播技術(shù)。在組播方式下,增加了一個組播組的概念,當用戶請求服務(wù)時將加入這個組,服務(wù)器只向有需要的子網(wǎng)的組播地址發(fā)送一份數(shù)據(jù)拷貝,當這份數(shù)據(jù)到達子網(wǎng)路由器時,路由器將根據(jù)當前組成員狀況進行發(fā)送,這樣只有當前的組成員能夠接收到這份數(shù)據(jù),從而保證了帶寬不被浪費。

2.對等網(wǎng)絡(luò)在IPTV中的應(yīng)用

組播對于減輕服務(wù)器負擔是有相當作用的,但是組播對硬件要求較高,需要數(shù)據(jù)源和接收者的下層網(wǎng)絡(luò)都能支持組播協(xié)議。而且組播方式,依然沒有利用到客戶端的上行通道,即用戶接收到的數(shù)據(jù)仍然不能轉(zhuǎn)發(fā)給其他有相同需要的用戶。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方式與對等網(wǎng)絡(luò)方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對比如圖1。采用對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的IPTV系統(tǒng),對底層硬件基本沒有要求,只需在應(yīng)用層上修改即可。由于IPTV具有實時媒體的特點,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點并不需要保存資源信息的相關(guān)內(nèi)容,每節(jié)點在某一時刻只能提供一種資源的服務(wù),因此對等網(wǎng)絡(luò)中基于搜索的機制完全可以不予考慮。另外,由于IPTV系統(tǒng)必須具備良好的用戶認證收費管理子系統(tǒng),以及提供相關(guān)增值服務(wù)的功能,因此不能允許用戶隨便加入網(wǎng)絡(luò),需要有健全的用戶管理機制。針對IPTV這種特性,在IPTV中應(yīng)用對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù),采用集中式的結(jié)構(gòu)比較合適。

在基于對等網(wǎng)絡(luò)的IPTV系統(tǒng)中采用集中式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)中應(yīng)存在少量的中央服務(wù)器,這些服務(wù)器除了保存節(jié)目內(nèi)容資源外,還要保存當前的節(jié)目單信息和正在收看節(jié)目的客戶端信息。

當用戶請求收看某一節(jié)目時,服務(wù)器將返回正在收看該節(jié)目的用戶,這里服務(wù)器可以根據(jù)請求來源的路由信息,在所有收看該節(jié)目的用戶中挑選與請求用戶最接近的,也就是連通性最好的用戶信息進行返回。用戶收到服務(wù)器返回的地址信息后,即開始與正在收看的用戶進行連接,獲取節(jié)目內(nèi)容。


 

 

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。