P2P在IPTV中解決數(shù)據(jù)服務(wù)器傳輸瓶頸

歡迎進(jìn)入IT技術(shù)社區(qū)論壇，與200萬(wàn)技術(shù)人員互動(dòng)交流 >>進(jìn)入 隨著嵌入式技術(shù)這幾年的迅速發(fā)展，在個(gè)人電腦平臺(tái)上正顯示出強(qiáng)大市場(chǎng)需求的流媒體技術(shù)，目前逐漸有向嵌入式平臺(tái)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。個(gè)人便攜化、家電化的媒體消費(fèi)需求，為這次平臺(tái)的轉(zhuǎn)移提供了市場(chǎng)契機(jī)。 I

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IPTV正是在這場(chǎng)消費(fèi)革命中處在風(fēng)口浪尖的焦點(diǎn)。業(yè)內(nèi)大多認(rèn)為IPTV蘊(yùn)含了巨大的商業(yè)利益，但至今仍鮮有涉足者，其中原因之一是網(wǎng)絡(luò)速度問(wèn)題。本文介紹了對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）技術(shù)，將其應(yīng)用到IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸中，可充分利用每一終端的上下行信道，并且不需要路由器等硬件支持組播，可以為IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸問(wèn)題提供一種解決方案。

一、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.對(duì)等網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（peer-to-peer network），常被稱(chēng)為P2P或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，是近年來(lái)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(duì)客戶端的直接通信機(jī)制，這種通信方式也為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了思路。在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中，每一節(jié)點(diǎn)既作為客戶端，又充當(dāng)他人的服務(wù)器，從某種意義上，每一結(jié)點(diǎn)都處在同等地位。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)是對(duì)分布式概念的成功拓展，它將傳統(tǒng)方式下的服務(wù)器負(fù)擔(dān)分配到網(wǎng)絡(luò)中的每一節(jié)點(diǎn)上，每一節(jié)點(diǎn)都將承擔(dān)有限的存儲(chǔ)與計(jì)算任務(wù)，加入到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)越多，節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)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(lái)，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(fù)，用戶數(shù)量大幅上升時(shí)，服務(wù)器甚至有面臨崩潰的危險(xiǎn)，而此時(shí)空閑的鏈路帶寬正被白白浪費(fèi)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(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的，它將在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，創(chuàng)造巨大的價(jià)值。

2.對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)一般按組織結(jié)構(gòu)的不同，分為三種類(lèi)型。

（1）集中式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)

集中式的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)其實(shí)并不是完全意義上的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，這是一種介于C/S模式與對(duì)等網(wǎng)絡(luò)之間的基于P2P理念的對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方式的拓展。集中式對(duì)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(xún)服務(wù)，傳輸內(nèi)容無(wú)需再經(jīng)過(guò)中央服務(wù)器。這種網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，中央服務(wù)器的負(fù)擔(dān)大大降低。但由于仍存在中央節(jié)點(diǎn)，容易形成傳輸瓶頸，擴(kuò)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(duì)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(wú)結(jié)構(gòu)分布式網(wǎng)絡(luò)

無(wú)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(méi)有中央服務(wù)器，所有結(jié)點(diǎn)通過(guò)與相鄰節(jié)點(diǎn)間的通信，接入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在無(wú)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)采用一種查詢(xún)包的機(jī)制來(lái)搜索需要的資源。具體的方式為，某節(jié)點(diǎn)將包含查詢(xún)內(nèi)容的查詢(xún)包發(fā)送到與之相鄰的節(jié)點(diǎn)，該查詢(xún)包以擴(kuò)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(huì)造成消息泛濫，因此一般會(huì)設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)纳鏁r(shí)間（TTL），在查詢(xún)的過(guò)程中遞減，當(dāng)TTL值為0時(shí)，將不再繼續(xù)發(fā)送。

這種無(wú)結(jié)構(gòu)的方式，組織方式比較松散，節(jié)點(diǎn)的加入與離開(kāi)比較自由，當(dāng)查詢(xún)熱門(mén)內(nèi)容時(shí)，很容易就能找到，但如果需求的內(nèi)容比較冷門(mén)，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(xún)流量，尤其當(dāng)網(wǎng)絡(luò)范圍擴(kuò)展到一定規(guī)模時(shí)，即使限制的TTL值較小，仍然會(huì)引起流量的劇增。但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在一些擁有豐富資源的所謂的類(lèi)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)時(shí)，可顯著提高查詢(xún)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（Distributed Hash Table）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(diǎn)的地址，然后將這張表分割后分別存儲(chǔ)到網(wǎng)絡(luò)中的每一結(jié)點(diǎn)中去。當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)中搜索相應(yīng)的資源時(shí)，它將能發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)與關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的哈希表內(nèi)容所存放的結(jié)點(diǎn)，在該結(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)了包含所需資源的結(jié)點(diǎn)地址，然后發(fā)起搜索的結(jié)點(diǎn)根據(jù)這些地址信息，與對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)連接并傳輸資源。這是一種技術(shù)上比較先進(jìn)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，它具有高度結(jié)構(gòu)化，高可擴(kuò)展性，結(jié)點(diǎn)的加入與離開(kāi)比較自由。這種方式適合比較大型的網(wǎng)絡(luò)。

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

1.IPTV的現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)IPTV與P2P一直是沿著兩個(gè)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(jí)，因而在設(shè)計(jì)思路上沿用了與之類(lèi)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(méi)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(wú)法實(shí)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(wèn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。

組播技術(shù)也是近年來(lái)十分熱門(mén)的，優(yōu)于廣播方式的網(wǎng)絡(luò)中一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸服務(wù)技術(shù)。在傳統(tǒng)的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信中，服務(wù)器對(duì)每一個(gè)請(qǐng)求連接的客戶端都要建立獨(dú)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(dāng)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(gè)用戶建立相應(yīng)的

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