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P2P網(wǎng)絡(luò)電視還須跨越六道坎

作者: 時間:2012-11-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  技術(shù)曾被《財富》雜志列為影響Internet未來的四項科技之一,確實,從互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計之初的Peer-to-Peer的工作方式到現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳的基于的文件下載、等應用,都有著技術(shù)的影子。目前,P2P技術(shù)正不斷應用到軍事、商業(yè)、政府、通信等領(lǐng)域。而業(yè)務是近兩年電信領(lǐng)域的一個熱門業(yè)務,不少的運營商將其作為下一個真正的業(yè)務增長點。目前結(jié)合P2P技術(shù)的業(yè)務應用已經(jīng)有多種實現(xiàn),然而P2P技術(shù)為業(yè)務實現(xiàn)帶來靈活和高效率等優(yōu)點的同時也帶來一些問題,比如時延、網(wǎng)絡(luò)不可控、可管理性差等問題,在IPTV業(yè)務中應用P2P技術(shù)必須要考慮和解決上述問題。

  P2P技術(shù)的基本理念就是對等,體現(xiàn)在應用中就是參與者不但接受服務而且提供服務(如:共享資源等)。另外該技術(shù)主要應用于互聯(lián)網(wǎng),同樣具有互聯(lián)網(wǎng)盡力而為的印跡,其本身并不考慮控制、管理等問題,而這些問題在電信業(yè)務應用中則是不可或缺的重要部分,因此在IPTV的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中應用P2P技術(shù)就必須考慮和解決一些問題,包括:業(yè)務時延問題、網(wǎng)絡(luò)不可控問題、ADSL節(jié)點上下行帶寬不對稱的問題、NAT/FW穿越的問題、安全性問題、可管理性問題。

  時延

  用P2P技術(shù)實現(xiàn)IPTV業(yè)務的內(nèi)容分發(fā)實際上也是一種應用層組播方式,也就是在各個Peer上實現(xiàn)的組播,由于P2P方式的內(nèi)容分發(fā)每個內(nèi)容切片往往要經(jīng)過多跳才能到達請求端,因此這種方式必然會帶來時延的疊加效應,即離根節(jié)點越遠的用戶時延越大。為解決這種時延疊加的問題,可采用:第一,對有條件的地區(qū),推薦采用IP組播實現(xiàn)直播,即結(jié)合使用IP組播與應用層組播;第二,對應用層組播需考慮如下因素:
  • 組播樹盡可能扁平,樹的層次和深度不能太多,以減少時延。
  • 構(gòu)建樹的時候,將能力較強的節(jié)點(帶寬、時延、CPU、內(nèi)存綜合能力)放在靠近根節(jié)點的位置。
  • 樹建立后,需要采用一定的網(wǎng)絡(luò)性能測量機制,及時對能力變?nèi)醯墓?jié)點的位置進行調(diào)整。

網(wǎng)絡(luò)不可控

  用戶加入、退出P2P網(wǎng)絡(luò)有一定的隨意性、偶然性。P2P網(wǎng)絡(luò)的拓撲不可控,具有隨機的動態(tài)變化的特點,如果不采取其他補償措施,必然會導致IPTV業(yè)務的服務質(zhì)量無法得到有效保障。針對此問題補償?shù)霓k法有:路由備份,即為用戶請求的每個時間段的流文件切片都提供至少兩條路由,當其中一條路由中斷時,能迅速切換到其他可選路由繼續(xù)下載所需的文件切片,以保證流文件在觀看過程中的流暢性。內(nèi)容本地緩存技術(shù),也就是在用戶正式播放流文件前,在其終端預先緩存一定時間長度的流文件片段,從而為觀看過程中的業(yè)務抖動留出處理時間,并使用戶能夠順序觀看。

  上、下行帶寬不對稱

  P2P網(wǎng)絡(luò)具有異構(gòu)的特點,也就是實際的用戶終端能力和網(wǎng)絡(luò)能力都不盡相同,特別是隨著寬帶用戶逐漸的增加,而ADSL網(wǎng)絡(luò)用戶占寬帶用戶很大的比例。ADSL網(wǎng)絡(luò)上下行帶寬不對稱的特點對于P2P技術(shù)應用的影響比較大。即使在網(wǎng)絡(luò)條件比較好的情況下,一個ADSL用戶的上行帶寬可能也無法滿足其它用戶的媒體接收速度,這樣造成接收者帶寬的浪費,同時接收媒體的質(zhì)量低,會嚴重影響用戶體驗。既然無法改變大多數(shù)寬帶用戶采用ADSL網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀,就只能通過其他辦法來解決這一問題,可行的方法有:接收者同時選擇幾個ADSL用戶的發(fā)送者,根據(jù)不同的發(fā)送者的上傳速度,在各個發(fā)送者之間進行平衡。根據(jù)不同的用戶帶寬來提供變碼率的媒體編碼技術(shù),目前MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7以及H.264等主流的高壓縮率的編碼技術(shù)都支持變碼率的編碼技術(shù)。這樣可以為不同帶寬的用戶提供最合理的服務質(zhì)量,只是實現(xiàn)的復雜度稍高。

  NAT/FW穿越

  同樣,在實際網(wǎng)絡(luò)中部署的大量NAT和防火墻設(shè)備是P2P技術(shù)應用時不得不考慮的,基于P2P的內(nèi)容分發(fā)過程也必須要穿越NAT和防火墻設(shè)備才能保證IPTV業(yè)務的正常提供。常用的穿越NAT的方法有很多,可分類如下:需要修改NAT設(shè)備(ALG)、需要修改client(STUN、TURN、ICE)、需要修改Server(SBC)、需要修改NAT和client(RSIP、NSIS)、需要修改NAT和Server(Midcom)、需要修改client和增加設(shè)備(代理)。

  在這些方法中,我們需要注意到的是,P2P軟件穿越NAT的需求是不可預知的,因此,需要修改NAT的方法就不可行了,而P2P軟件的Server端也是不統(tǒng)一的,僅修改Server也無法達到目的,另外增加代理設(shè)備穿越NAT的方法需要預知網(wǎng)絡(luò)拓撲,因此不適合于P2P的動態(tài)網(wǎng)絡(luò),可見剩下的就只有修改Client的方法了。

  在IPTV的應用中,P2P方式的通信信令要穿越NAT/FW有下面幾點考慮:NAT/FW后的用戶共享的資源屬于低優(yōu)先級資源,只有在公網(wǎng)上相同資源緊缺時,才考慮將其提供給其他用戶使用;私網(wǎng)用戶向公網(wǎng)用戶申請資源前,需主動用其接收服務端口向提供服務者發(fā)包,以在NAT/FW上建立映射關(guān)系;當用戶向私網(wǎng)用戶請求服務時,可采用ICE的方式確定最佳路徑。

  安全性

  P2P網(wǎng)絡(luò)中大量的交互在用戶之間完成,欺騙、偽裝相對比較容易。從安全角度考慮,系統(tǒng)有必要記錄下參與交互的雙方用戶的身份,當發(fā)生危及系統(tǒng)安全的事件時,追究相關(guān)用戶的責任。為此,首先需引入認證機制,在客戶登入P2P網(wǎng)絡(luò)時,鑒定其身份的合法性,用戶注冊時,服務器向用戶頒發(fā)一個以服務器私鑰簽名的證書,證書中包括用戶名與公鑰等信息。下次用戶登錄時不僅提供用戶名與密碼,還會提供服務器簽名的證書,更加保證了用戶身份的安全;其次用戶雙方交換信息前也需要互相認證對方的身份,例如:確保用戶必須登錄才能檢索對等端的信息,檢索到所需信息后,兩端相互交換在注冊階段由服務器頒發(fā)的證書并驗證證書的真實性,確認對端身份后通信的雙方可以協(xié)商一個共享的密鑰,用于數(shù)據(jù)傳輸或通信階段使用。

  可管理性

  傳統(tǒng)P2P網(wǎng)絡(luò)是一種自治的網(wǎng)絡(luò),節(jié)點加入、退出P2P網(wǎng)絡(luò),注冊、搜索、請求資源都不需要中心服務器的參與。這一方面降低了組網(wǎng)的成本,另一方面也帶來了管理的難度,P2P網(wǎng)絡(luò)的運營者很難管理整個網(wǎng)絡(luò)和單個節(jié)點。在IPTV業(yè)務中應用時,則必須要解決P2P網(wǎng)絡(luò)可管理性差的問題,為此,可以考慮在網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部位布置一定的中心服務器,負責網(wǎng)絡(luò)的管理工作,這樣雖然在一定程度上增加了成本,但是必須要在成本和可管理性兩者之間進行必要的權(quán)衡。

  盡管P2P技術(shù)在IPTV這樣的要求可運營可管理的電信業(yè)務中應用時存在著很多需要去解決的問題,但是這些問題并不能掩蓋P2P技術(shù)所固有的優(yōu)勢,在設(shè)計和構(gòu)建基于P2P的IPTV業(yè)務系統(tǒng)時,綜合考慮上述問題,不但可以在一定程度上克服這些問題,而且還可以在降低成本的同時為IPTV業(yè)務帶來更多更靈活的業(yè)務形式。另一方面,P2P技術(shù)有著堅實的用戶需求基礎(chǔ),需求決定存在。無論是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務還是電信業(yè)務,個性化和多樣化是其發(fā)展的必然趨勢,也是大多數(shù)用戶的共同需求,P2P技術(shù)的應用正好能夠促成這兩點。

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