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基于P2P的IPTV體系結(jié)構(gòu)分析

作者: 時間:2013-09-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引言

近年,中國寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速,基于IP的各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層出不窮。其中,以寬帶交互的新媒體,也即(網(wǎng)絡(luò)電視),最為引人注目。的業(yè)務(wù)形態(tài)可簡單分為三種:一是實時的電視廣播源節(jié)目;二是點播事先錄制并存儲在服務(wù)器上的節(jié)目;第三種就是所謂的Time-Shifted TV,用戶在收看現(xiàn)場直播的節(jié)目的同時,還可以回溯過去的精彩瞬間或者暫停一會繼續(xù)收看現(xiàn)場節(jié)目。

針對這三種業(yè)務(wù)形態(tài),在滿足用戶的質(zhì)量要求的同時,更要面對大規(guī)模的用戶加入或退出所引起的波動和大業(yè)務(wù)量對系統(tǒng)高可靠性、高可擴展性方面所提出的挑戰(zhàn)。通常,IPTV采用客戶機和服務(wù)器架構(gòu),當大規(guī)模用戶同時請求使用同一節(jié)目源,會造成服務(wù)器負荷重載,也造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞。因此,基于peer to peer ()的IPTV系統(tǒng)得到大力發(fā)展。

2 技術(shù)

可定義為以非集中方式使用分布式資源來完成關(guān)鍵任務(wù)的一類系統(tǒng)或者技術(shù)。P2P如果僅僅看作是一種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),則不是新鮮事物,最原始的P2P形態(tài)就是網(wǎng)絡(luò)誕生時的點—點通信方式。后來,互聯(lián)網(wǎng)資源豐富起來并趨于集中化,出現(xiàn)了服務(wù)器和客戶端的概念。但Client/Server的網(wǎng)絡(luò)使得服務(wù)缺乏個性化,資源無法得到充分利用。因此,人們渴望打破Server對網(wǎng)絡(luò)資源的全面控制,在TCP/IP基礎(chǔ)上演化出新的P2P技術(shù)。

2.1 P2P技術(shù)模型和應(yīng)用

P2P強調(diào)Serverless的意識,按照業(yè)務(wù)提供方式可以分為三種,即P2P的三種模型:

(1)完全基于Server(Server-based)的(即C/S),服務(wù)器提供相連peer的名字索引以及網(wǎng)絡(luò)上所有的資源,同時,peer之間的通信的建立也需要依靠服務(wù)器的初始化。服務(wù)器在系統(tǒng)中處于支配地位,和傳統(tǒng)的C/S模型一樣,如圖1所示。
(2)部分基于Server(with-Server);通常,準備加入網(wǎng)絡(luò)的peer通知一個索引服務(wù)器它已經(jīng)登錄,服務(wù)器的作用僅僅是為正在加入的peer提供已經(jīng)連接的peer的名字的索引,資源仍然分布式存放在各個peer上,如何建立連接和后來的通信則仍然屬于peer之間的事情。如圖2所示。最早的Napster,Kazaa以及近期的Edoney, Emule,Skype等就屬于部分基于Server的P2P技術(shù)架構(gòu),它們主要提供文件的高速傳輸和實時通信為主要目的。
(3)完全Serverless(non-Server)。此模型中,完全沒有服務(wù)器的概念,所有成員都是對等端,peer動態(tài)地發(fā)現(xiàn)其連接的peer,peer之間的通信完全不需要來自服務(wù)器的任何幫助,打破了C/S模型的傳統(tǒng)通信方式。它可以在某種規(guī)則下,將網(wǎng)絡(luò)中的所有資源完全共享,并快速提供,同時支持每個peer的快速加入和退出。這種純P2P模型容許用戶自己設(shè)定通信規(guī)則,建立具有特色的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,如圖3。其可以使得網(wǎng)絡(luò)資源使用率最大化,最優(yōu)化系統(tǒng)性能。這類純P2P系統(tǒng)包括Gnutella和Freenet,Myjxta及國內(nèi)的SNS社會網(wǎng)絡(luò),Nexter等。純P2P模型可以提供近似的即插即用特性,但其缺點在于網(wǎng)絡(luò)上peer之間如何彼此發(fā)現(xiàn),并與之建立通信的問題。

圖1 P2P三種技術(shù)模型對比

2.2 P2P較C/S模式的優(yōu)越性

P2P具有如下一些特性:

(1)peer知道彼此的存在和位置;
(2)peer既可以作為Client也可以作為Server而存在;
(3)多個peer可以形成一個peer組,并進而形成覆蓋網(wǎng);
(4)peer都是運行在那個虛擬的覆蓋網(wǎng)上。
這些特性使得P2P系統(tǒng)具有非常良好的可擴展性,使得在較低成本情況下完成資源的聚合和共享,也容許peer在彼此數(shù)據(jù)的管理和資源共享上擁有較大的自治控制。由于出色的性能,基于部分Serverless和完全Serverless的P2P技術(shù),出現(xiàn)了大量的互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)增值業(yè)務(wù),比如分布計算,協(xié)同工作,文件共享,即時通信等。

目前大多互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用都是基于傳統(tǒng)的C/S模式的,包括IPTV也是如此。C/S模式使得網(wǎng)絡(luò)上的資源向服務(wù)器端集中,用戶之間的通信高度依賴于服務(wù)器,無法直接交流信息。因此,在網(wǎng)絡(luò)性能方面,P2P的優(yōu)點在于它是基于互聯(lián)網(wǎng)的對等架構(gòu),可以大大改善資源的流量分布,解決網(wǎng)絡(luò)擁塞和帶寬的瓶頸問題,減緩存儲服務(wù)器的響應(yīng)壓力。在通信方式上,基于P2P的系統(tǒng)由于peer之間的協(xié)作,具有高度的容錯性和非常好的可擴展性,可以快速對數(shù)據(jù)進行發(fā)布和資源的聚合,數(shù)據(jù)傳輸?shù)募磿r性和成本都具有C/S所無法比擬的優(yōu)越性。

3 基于P2P的IPTV

IPTV需要給不同網(wǎng)絡(luò)接入的用戶提供連續(xù)和失真較小的音視頻多媒體流,這些交互的多媒體業(yè)務(wù)具有高度并發(fā)和帶寬需求較大的特點。

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