P2P網絡電視還須跨越六道坎
P2P技術的基本理念就是對等,體現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)。另外該技術主要應用于互聯網,同樣具有互聯網盡力而為的印跡,其本身并不考慮控制、管理等問題,而這些問題在電信業務應用中則是不可或缺的重要部分,因此在IPTV的內容分發系統中應用P2P技術就必須考慮和解決一些問題,包括:業務時延問題、網絡不可控問題、ADSL節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技術實現IPTV業務的內容分發實際上也是一種應用層組播方式,也就是在各個Peer上實現的組播,由于P2P方式的內容分發每個內容切片往往要經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,推薦采用IP組播實現直播,即結合使用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。
- 構建樹的時候,將能力較強的節點(帶寬、時延、CPU、內存綜合能力)放在靠近根節點的位置。
- 樹建立后,需要采用一定的網絡性能測量機制,及時對能力變弱的節點的位置進行調整。
網絡不可控
用戶加入、退出P2P網絡有一定的隨意性、偶然性。P2P網絡的拓撲不可控,具有隨機的動態變化的特點,如果不采取其他補償措施,必然會導致IPTV業務的服務質量無法得到有效保障。針對此問題補償的辦法有: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。內容本地緩存技術,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網絡具有異構的特點,也就是實際的用戶終端能力和網絡能力都不盡相同,特別是隨著寬帶用戶逐漸的增加,而ADSL網絡用戶占寬帶用戶很大的比例。ADSL網絡上下行帶寬不對稱的特點對于P2P技術應用的影響比較大。即使在網絡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,同時接收媒體的質量低,會嚴重影響用戶體驗。既然無法改變大多數寬帶用戶采用ADSL網絡的現狀,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用戶的發送者,根據不同的發送者的上傳速度,在各個發送者之間進行平衡。根據不同的用戶帶寬來提供變碼率的媒體編碼技術,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都支持變碼率的編碼技術。這樣可以為不同帶寬的用戶提供最合理的服務質量,只是實現的復雜度稍高。
NAT/FW穿越
同樣,在實際網絡中部署的大量NAT和防火墻設備是P2P技術應用時不得不考慮的,基于P2P的內容分發過程也必須要穿越NAT和防火墻設備才能保證IPTV業務的正常提供。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端也是不統一的,僅修改Server也無法達到目的,另外增加代理設備穿越NAT的方法需要預知網絡拓撲,因此不適合于P2P的動態網絡,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先級資源,只有在公網上相同資源緊缺時,才考慮將其提供給其他用戶使用;私網用戶向公網用戶申請資源前,需主動用其接收服務端口向提供服務者發包,以在NAT/FW上建立映射關系;當用戶向私網用戶請求服務時,可采用ICE的方式確定最佳路徑。
安全性
P2P網絡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,系統有必要記錄下參與交互的雙方用戶的身份,當發生危及系統安全的事件時,追究相關用戶的責任。為此,首先需引入認證機制,在客戶登入P2P網絡時,鑒定其身份的合法性,用戶注冊時,服務器向用戶頒發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商一個共享的密鑰,用于數據傳輸或通信階段使用。
可管理性
傳統P2P網絡是一種自治的網絡,節點加入、退出P2P網絡,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的成本,另一方面也帶來了管理的難度,P2P網絡的運營者很難管理整個網絡和單個節點。在IPTV業務中應用時,則必須要解決P2P網絡可管理性差的問題,為此,可以考慮在網絡的關鍵部位布置一定的中心服務器,負責網絡的管理工作,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衡。
盡管P2P技術在IPTV這樣的要求可運營可管理的電信業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技術所固有的優勢,在設計和構建基于P2P的IPTV業務系統時,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業務帶來更多更靈活的業務形式。另一方面,P2P技術有著堅實的用戶需求基礎,需求決定存在。無論是互聯網業務還是電信業務,個性化和多樣化是其發展的必然趨勢,也是大多數用戶的共同需求,P2P技術的應用正好能夠促成這兩點。
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