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          對等網絡技術在IPTV中的應用研究

          作者: 時間:2014-02-24 來源:網絡 收藏

          隨著嵌入式技術這幾年的迅速發(fā)展,在個人電腦平臺上正顯示出強大市場需求的流媒體技術,目前逐漸有向嵌入式平臺轉移的趨勢。個人便攜化、家電化的媒體消費需求,為這次平臺的轉移提供了市場契機。IPTV正是在這場消費革命中處在風口浪尖的焦點。業(yè)內大多認為IPTV蘊含了巨大的商業(yè)利益,但至今仍鮮有涉足者,其中原因之一是網絡速度問題。本文介紹了,即點對點()技術,將其應用到IPTV網絡傳輸中,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網絡傳輸瓶頸問題提供一種解決方案。

            一、

            1.對等網絡簡介

            對等網絡(peer-to-peernetwork),常被稱為或點對點,是近年來興起的一種新型網絡技術。它在傳輸方式上打破了傳統(tǒng)網絡的服務器/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絡的發(fā)展提供了思路。在對等網絡中,每一節(jié)點既作為客戶端,又充當他人的服務器,從某種意義上,每一結點都處在同等地位。對等網絡是對分布式概念的成功拓展,它將傳統(tǒng)方式下的服務器負擔分配到網絡中的每一節(jié)點上,每一節(jié)點都將承擔有限的存儲與計算任務,加入到網絡中的節(jié)點越多,節(jié)點貢獻的資源也就越多,其服務質量也就越高。

            反觀現(xiàn)在網絡上仍占主導地位的C/S服務模式,雖然近年來,終端用戶的網絡帶寬逐年提高,但用戶使用感受仍未有大的改觀,主要也是由于各大服務器不堪重負,用戶數(shù)量大幅上升時,服務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。而方式的網絡服務,正好能充分挖掘網絡的空閑資源,不需要增加投入,就能服務更多用戶。因而可以看到,的優(yōu)勢是不言而喻的,它將在未來的網絡應用中,創(chuàng)造巨大的價值。

            2.對等網絡的基本結構

          對等網絡一般按組織結構的不同,分為三種類型。

            (1)集中式對等網絡

            集中式的對等網絡其實并不是完全意義上的對等網絡,這是一種介于C/S模式與對等網絡之間的基于P2P理念的對傳統(tǒng)網絡方式的拓展。集中式對等網絡基于中央目錄服務器,為網絡中各節(jié)目提供目錄查詢服務,傳輸內容無需再經過中央服務器。這種網絡,結構比較簡單,中央服務器的負擔大大降低。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,不適合大型網絡。但由于目錄集中管理,對于小型網絡的管理和控制上倒是一種可選擇方案。

            (2)無結構分布式網絡

            無結構分布式網絡與集中式的最顯著區(qū)別在于,它沒有中央服務器,所有結點通過與相鄰節(jié)點間的通信,接入整個網絡。在無結構的網絡中,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絡中蔓延,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。

            這種無結構的方式,組織方式比較松散,節(jié)點的加入與離開比較自由,當查詢熱門內容時,很容易就能找到,但如果需求的內容比較冷門,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,尤其當網絡范圍擴展到一定規(guī)模時,即使限制的TTL值較小,仍然會引起流量的劇增。但當網絡中存在一些擁有豐富資源的所謂的類服務器節(jié)點時,可顯著提高查詢的效率。

            (3)結構化分布式網絡

            結構化分布式網絡,是近幾年基于分布式哈希表(DistributedHashTable)技術的研究成果。它的基本思想是將網絡中所有的資源整理成一張巨大的表,表內包含資源的關鍵字和所存放結點的地址,然后將這張表分割后分別存儲到網絡中的每一結點中去。當用戶在網絡中搜索相應的資源時,它將能發(fā)現(xiàn)存儲與關鍵詞對應的哈希表內容所存放的結點,在該結點中存儲了包含所需資源的結點地址,然后發(fā)起搜索的結點根據(jù)這些地址信息,與對應結點連接并傳輸資源。這是一種技術上比較先進的對等網絡,它具有高度結構化,高可擴展性,結點的加入與離開比較自由。這種方式適合比較大型的網絡。


            二、對等網絡技術在的應用

            1.IPTV的現(xiàn)狀

            國內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,因而在設計思路上沿用了與之類似的中央服務器的模式。在傳統(tǒng)的方式中,網絡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,所有的服務內容由中央服務器發(fā)送,所有的處理工作完全由中央服務器完成,無法實現(xiàn)P2P的連接。

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

            組播技術也是近年來十分熱門的,優(yōu)于廣播方式的網絡中一點對多點傳輸服務技術。在傳統(tǒng)的一點對多點通信中,服務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。廣播方式下,可以不用為每個用戶建立相應的連接,只將有需求的內容向每個子網以廣播方式發(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容的用戶也都收到了這份數(shù)據(jù),這將造成網絡數(shù)據(jù)的泛洪,引起阻塞。由此,產生了組播技術。在組播方式下,增加了一個組播組的概念,當用戶請求服務時將加入這個組,服務器只向有需要的子網的組播地址發(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.對等網絡在的應用

            組播對于減輕服務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絡都能支持組播協(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)仍然不能轉發(fā)給其他有相同需要的用戶。

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