對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在IPTV中的應(yīng)用研究

隨著嵌入式技術(shù)這幾年的迅速發(fā)展，在個人電腦平臺上正顯示出強(qiáng)大市場需求的流媒體技術(shù)，目前逐漸有向嵌入式平臺轉(zhuǎn)移的趨勢。個人便攜化、家電化的媒體消費(fèi)需求，為這次平臺的轉(zhuǎn)移提供了市場契機(jī)。IPTV正是在這場消費(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)速度問題。本文介紹了對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即點(diǎn)對點(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)傳輸瓶頸問題提供一種解決方案。

　　一、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(diǎn)對點(diǎn)，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(jī)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(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(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，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，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(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(shí)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(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(diǎn)通過與相鄰節(jié)點(diǎn)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(diǎn)采用一種查詢包的機(jī)制來搜索需要的資源。具體的方式為，某節(jié)點(diǎn)將包含查詢內(nèi)容的查詢包發(fā)送到與之相鄰的節(jié)點(diǎn)，該查詢包以擴(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，會造成消息泛濫，因此一般會設(shè)置一個適當(dāng)?shù)纳鏁r間(TTL)，在查詢的過程中遞減，當(dāng)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(diǎn)的加入與離開比較自由，當(dāng)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)范圍擴(kuò)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(dāng)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)中去。當(dāng)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(diǎn)，在該結(jié)點(diǎn)中存儲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)的加入與離開比較自由。這種方式適合比較大型的網(wǎng)絡(luò)。