对等网络简介及在IPTV网络传输中的应用

1、    对等网络简介及在IPTV网络传输中的应用一、对等网络技术1.对等网络简介对等网络(peer-to-peernetwork)，常被称为P2P或点对点，是近年来兴起的一种新型网络技术。它在传输方式上打破了传统网络的服务器/客户端(C/S)模式的定式，建立了一种客户端对客户端的直接通信机制，这种通信方式也为未来网络的发展提供了思路。在对等网络中，每一节点既作为客户端，又充当他人的服务器，从某种意义上，每一结点都处在同等地位。对等网络是对分布式概念的成功拓展，它将传统方式下的一、对等网络技术1.对等网络简介对等网络(peer-to-peernetwork

2、)，常被称为P2P或点对点，是近年来兴起的一种新型网络技术。它在传输方式上打破了传统网络的服务器/客户端(C/S)模式的定式，建立了一种客户端对客户端的直接通信机制，这种通信方式也为未来网络的发展提供了思路。在对等网络中，每一节点既作为客户端，又充当他人的服务器，从某种意义上，每一结点都处在同等地位。对等网络是对分布式概念的成功拓展，它将传统方式下的服务器负担分配到网络中的每一节点上，每一节点都将承担有限的存储与计算任务，加入到网络中的节点越多，节点贡献的资源也就越多，其服务质量也就越高。反观现在网络上仍占主导地位的C/S服务模式，虽然近年来，终端用户的网络带宽逐年提高，但用户使用感受仍未有大

3、的改观，主要也是由于各大服务器不堪重负，用户数量大幅上升时，服务器甚至有面临崩溃的危险，而此时空闲的链路带宽正被白白浪费掉。而P2P方式的网络服务，正好能充分挖掘网络的空闲资源，不需要增加投入，就能服务更多用户。因而可以看到，对等网络技术的优势是不言而喻的，它将在未来的网络应用中，创造巨大的价值。2.对等网络的基本结构对等网络一般按组织结构的不同，分为三种类型。(1)集中式对等网络集中式的对等网络其实并不是完全意义上的对等网络，这是一种介于C/S模式与对等网络之间的基于P2P理念的对传统网络方式的拓展。集中式对等网络基于中央目录服务器，为网络中各节目提供目录查询服务，传输内容无需再经过中央服务

4、器。这种网络，结构比较简单，中央服务器的负担大大降低。但由于仍存在中央节点，容易形成传输瓶颈，扩展性也比较差，不适合大型网络。但由于目录集中管理，对于小型网络的管理和控制上倒是一种可选择方案。(2)无结构分布式网络无结构分布式网络与集中式的最显著区别在于，它没有中央服务器，所有结点通过与相邻节点间的通信，接入整个网络。在无结构的网络中，节点采用一种查询包的机制来搜索需要的资源。具体的方式为，某节点将包含查询内容的查询包发送到与之相邻的节点，该查询包以扩散的方式在网络中蔓延，由于这样的方式如果不加节制，会造成消息泛滥，因此一般会设置一个适当的生存时间(TTL)，在查询的过程中递减，当TTL值为0

5、 时，将不再继续发送。这种无结构的方式，组织方式比较松散，节点的加入与离开比较自由，当查询热门内容时，很容易就能找到，但如果需求的内容比较冷门，较小的TTL不容易找到，而较大的TTL值又容易引起较大的查询流量，尤其当网络范围扩展到一定规模时，即使限制的TTL值较小，仍然会引起流量的剧增。但当网络中存在一些拥有丰富资源的所谓的类服务器节点时，可显著提高查询的效率。(3)结构化分布式网络结构化分布式网络，是近几年基于分布式哈希表(DistributedHashTable)技术的研究成果。它的基本思想是将网络中所有的资源整理成一张巨大的表，表内包含资源的关键字和所存放结点的地址，然后将这张表分割后分

6、别存储到网络中的每一结点中去。当用户在网络中搜索相应的资源时，它将能发现存储与关键词对应的哈希表内容所存放的结点，在该结点中存储了包含所需资源的结点地址，然后发起搜索的结点根据这些地址信息，与对应结点连接并传输资源。这是一种技术上比较先进的对等网络，它具有高度结构化，高可扩展性，结点的加入与离开比较自由。这种方式适合比较大型的网络。二、对等网络技术在IPTV中的应用1.IPTV的现状国内IPTV与P2P一直是沿着两个不同的方向发展。由于IPTV与传统电视收看方式相似，基本上被看作是有线电视(CATV)或数字电视(DVB)的升级，因而在设计思路上沿用了与之类似的中央服务器的模式。在传统的方式中，

7、网络基本上是广播式的单向信道，即客户端没有能力或只有很少能力发送上行信息，在这种方式下，所有的服务内容由中央服务器发送，所有的处理工作完全由中央服务器完成，无法实现P2P的连接。为了在C/S模式下解决IPTV中的服务器瓶颈问题，目前的方案大多拟采用组播技术，以及配合中央服务器一边缘服务器的内容分发策略(CDS)来实现。组播技术也是近年来十分热门的，优于广播方式的网络中一点对多点传输服务技术。在传统的一点对多点通信中，服务器对每一个请求连接的客户端都要建立独立的连接，一般的服务器最大能提供的连接数量是相当有限的，因此这种方式并不适合媒体服务。广播方式下，可以不用为每个用户建立相应的连接，只将有需

8、求的内容向每个子网以广播方式发送一份拷贝，这样可以保证所有用户都能接收到这份数据。但这种方式的弊端是显而易见的，大量的没有请求这项内容的用户也都收到了这份数据，这将造成网络数据的泛洪，引起阻塞。由此，产生了组播技术。在组播方式下，增加了一个组播组的概念，当用户请求服务时将加入这个组，服务器只向有需要的子网的组播地址发送一份数据拷贝，当这份数据到达子网路由器时，路由器将根据当前组成员状况进行发送，这样只有当前的组成员能够接收到这份数据，从而保证了带宽不被浪费。2.对等网络在IPTV中的应用组播对于减轻服务器负担是有相当作用的，但是组播对硬件要求较高，需要数据源和接收者的下层网络都能支持组播协议。

9、而且组播方式，依然没有利用到客户端的上行通道，即用户接收到的数据仍然不能转发给其他有相同需要的用户。传统网络方式与对等网络方式的网络结构对比如图1。采用对等网络技术的IPTV系统，对底层硬件基本没有要求，只需在应用层上修改即可。由于IPTV具有实时媒体的特点，网络节点并不需要保存资源信息的相关内容，每节点在某一时刻只能提供一种资源的服务，因此对等网络中基于搜索的机制完全可以不予考虑。另外，由于IPTV系统必须具备良好的用户认证收费管理子系统，以及提供相关增值服务的功能，因此不能允许用户随便加入网络，需要有健全的用户管理机制。针对IPTV这种特性，在IPTV中应用对等网络技术，采用集中式的结构比较合适。在基于对等网络的IPTV系统中采用集中式结构，系统中应存在少量的中央服务器，这些服务器除了保存节目内容资源外，还要保存当前的节目单信