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P2P概述

一、什么是P2P?
P2P是一种技术,但更多的是一种思想,有着改变整个互联网基础的潜能的思想。
(1)p2p的概念
P2P是peer-to-peer的缩写,peer在英语里有“(地位、能力等)同等者”、“同事”和“伙伴”等意义。这样一来,P2P也就可以理解为“伙伴对伙伴”的意思,或称为对等联网。目前人们认为其在加强网络上人的交流、文件交换、分布计算等方面大有前途。
简单的说,P2P直接将人们联系起来,让人们通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互,真正地消除中间商。 P2P就是人可以直接连接到其他用户的计算机、交换文件,而不是像过去那样连接到服务器去浏览与下载。P2P另一个重要特点是改变互联网现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”,并把权力交还给用户。 P2P看起来似乎很新,但是正如B2C、B2B是将现实世界中很平常的东西移植到互联网上一样, P2P并不是什么新东西。在现实生活中我们每天都按照P2P模式面对面地或者通过电话交流和沟通。
即使从网络看,P2P也不是新概念,P2P是互联网整体架构的基础。互联网最基本的协议TCP/IP并没有客户机和服务器的概念,所有的设备都是通讯的平等的一端。在十年之前,所有的互联网上的系统都同时具有服务器和客户机的功能。当然,后来发展的那些架构在TCP/IP之上的软件的确采用了客户机/服务器的结构:浏览器和Web服务器,邮件客户端和邮件服务器。但是,对于服务器来说,它们之间仍然是对等联网的。以email为例,互联网上并没有一个巨大的、唯一的邮件服务器来处理所有的email,而是对等联网的邮件服务器相互协作把email传送到相应的服务器上去。另外用户之间 email则一直对等的联络渠道。当然但是过去的5年里,互联网的发展至少从表面上远离了P2P,互联网上绝大部分的节点也不能和其他节点直接地交流。 Napster正是唤醒了深藏在互联网背后的对等联网。Napster的文件共享功能在局域网中共享目录也是再平常不过的事情。但是Napster的成功促使人们认识到把这种“对等联网”拓展到整个互联网范围的可能性。当然,在许多人的眼中,Napster并不是纯粹的P2P,它仍然需要一个处于中心协调机制。
事实上,网络上现有的许多服务可以归入P2P的行列。即时讯息系统譬如ICQ、AOL Instant Messenger、 Yahoo Pager、微软的MSN Messenger以及国内的OICQ是最流行的P2P应用。它们允许用户互相沟通和交换信息、交换文件。用户之间的信息交流不是直接的,需要有位于中心的服务器来协调。但这些系统并没有诸如搜索这种对于大量信息共享非常重要的功能,这个特征的缺乏可能正 是为什么即时讯息出现很久但是并没有能够产生如Napster这样的影响的原因之一。
另外一个可以归入P2P是拍卖网站譬如eBay,人们在总结eBay的模式的时候用了C2C,是不是和P2P有一点类似?eBay就是一个将人们联系的和交易物品的社区,用户可以方便的搜索其他用户叫卖的商品。eBay提供了一些使得交易得以顺利进行的服务,但是交易是直接在用户之间进行的。如果将“交易”的概念推广,C2C就是P2P的一个特例,这里人们互相交换的是商品。
但如果仔细深究的话,Napster和即时讯息在赋予用户之间直接交流的能力、eBay使用户可以直接交易的同时,却破坏了服务器端的那种自互联网出现之初就存在的对等联网思想,因为它们都需要有一个位于中心的服务器来协调,而不是分布在世界上不同地方的、对等联网的许多服务器。这也正是诸如 Gnotella和Freenet不断的宣称它们创造了“纯粹”的P2P,完全没有中心服务器的P2P服务。
(2)p2p的思想溯源:回到互联网的本质
如果回顾一下,我们会发现在WWW出现伊始P2P就是互联网的本质特征之一。人们各自建立网页、互相做链接,人们上网是沿着链接冲浪。那时的 web是真正的“网”(web)。但是当Yahoo!和Lycos建立了搜索引擎和门户站点后,人们上网的方式被改变了,人们从此到一个地方去获取所有的信息。记得新浪曾经有一段时间说它们是“目标站点”模式,但是如果多问一句,现在人们一条一条地阅读新浪的新闻,在头脑中还有一个“网”的概念吗?最大的问题是,这些站点控制了信息的流动、充斥了过时的信息、阻碍了真正的交流,或者对于很多人来说,另外还有太多的广告。 P2P就是把控制权重新还到用户手中去。人们通过P2P可以共享硬盘上的文件、目录甚至整个硬盘。这种能量是非常令人激动的,那些费心存储在自己的硬盘上的东西肯定是我们认为最有价值,所有人都共享了他们认为最有价值的东西,这将使互联网上信息的价值得到极大的提升。是不是有一种和WWW刚刚出现的时候同样的激动呢?有一点。
因为每个Peer都代表了其后的人,基于自组织的网上社区也正在显现。与门户站点从上而下建立社区的方式不同,人们将以自发的方式形成社区。
当人们加入P2P网络的时候,所有人都拥有了平等的机会,所有人都拥有了极容易地在网络上创造“内容”的机会。当然,真正在网络上创造或提供内容的人还是少数的,据统计Gnotella的用户中仅仅有2%向其他用户提供了内容,即使在比较活跃的Usenet张贴文章的用户也仅占所有用户的 7%。但是,P2P第一次使得所有上网的人都拥有了平等的机会。
下面试图用三句话来揭示P2P的影响:
对等联网:是只读的网络的终结(Peer-to-peer is the end of the read-only Web)
对等联网:使你重新参与互联网(Peer-to-peer allows you to participate in the Internet again)
对等联网:使网络远离电视(Peer-to-peer steering the Internet away from TV)如上文所言,P2P不是一个新思想,从某些角度看它甚至是整个最初创建互
二、技术背景
P2P起源于最初的联网通信方式,如在建筑物内PC通过局域网互联,不同建筑物间通过Modem远程拨号互联。其中建立在TCP/IP协议之上的通信模式构成了今日互联网的基础,所以从基础技术角度看,P2P不是新技术,而是新的应用技术模式。
今天,P2P再一次被关注主要是由Napster以及ICQ类软件的出现,虽然在Napster之前P2P方式的研究也从未停止。
现在互联网是以S(Server)/ B(Browser)或S/C(Client)结构的应用模式为主的,这样的应用必须在网络内设置一个服务器,信息通过服务器才可以传递。信息或是先集中上传到服务器保存,然后再分别下载(如网站),或是信息按服务器上专有规则(软件)处理后才可在网络上传递流动(如邮件)。
如今拥有 Napster及ICQ类软件的PC(或操作者)就可以选择同样拥有此类软件的另一PC(或操作者)形成互联(直接连接,不通过服务器),双方共享资源,协同完成某种行动。而拥有同一P2P软件的设备和用户,还可以形成一个为其自己所有的在互联网上的P2P专用网。
三、现状
1. 代表性研发产品和技术
(1) ICQ类的即时通信软件。两个或多个用户互相使用文字、语音或文件进行交流,快速、直接,易于同非PC网络设备(如PDA、手机)通信,而且它不依赖设备即可辨别用户。由于利用P2P技术可以弱化甚至摆脱对中央服务器的依赖,这样的通信更接近非互联网通信模式。
(2) Farsite(Microsoft),Ocean Store类数据存储软件。用于在网络上将存储对象分散化存放,而不像现在放于专用服务器。这样减轻了服务器负担,增加了数据的可靠性和传输速度。
(3) Napster类软件。实现数据共享,使用者可以直接从任意一台安装同类软件的PC上下载及上载文件,而不是从服务器。用户可以检索、复制共享的文件。软件自动发现最新的文件列表,发布者无需担心发布的问题。
(4) Infrasearch、Pointera类数据搜索及查询软件。用来在P2P网中完成信息检索。一旦形成P2P专用网,其上的数据搜索与现在互联网中数据存在中央服务器的情况有所不同,必须要考虑动态地将当前P2P网络中各个Peer的内容进行收集,并且要有效地向用户传递。 P2P网用户中相当数量在联网方式上不同,专线、拨号、宽带、窄带都会碰到; 联网的时间可以一个是24小时在线,而另一个完全可能仅联机几十分钟; 使用的操作系统也不一定相同。
(5) Netbatch(Intel)类协同计算软件。可联接近1万台PC,利用它们的空闲时间进行协同计算,完成超计算量的工作(如空间探测,分子生物学计算,芯片设计)。
(6) Groove 类数据或行动协同软件。它是基于P2P连接的软件工具,可以建立一个安全的企业级协同工作平台(P2P网),提供供求信息链上的互动信息沟通,如货品目录、库存及发货清单,帮助使用者进行经销渠道维护、客户服务和支持。
(7) 游戏软件。事实上许多网络游戏均是P2P方式的,尤其是那些双人及多人对弈游戏。
2. 组织与标准
目前,正式的P2P组织尚未成立,2000年8月间成立的P2P工作组,成员包括Intel、IBM、HP等大企业,目标集中在P2P技术的标准、安全性及可靠性等等。但由于P2P技术本身发展迅速,P2P技术涵盖的范围尚未确定,目前尚未有统一的规范。
四、发展
1. 关键技术
P2P是一种基于互联网环境的新的应用型技术,主要为软件技术。
(1) […]

从Skype看VOIP的技术优势

无论传统电信运营商愿意看到与否,以Skype为代表的VoIP软件已经在全球拥有越来越多的拥趸。Skype的工作原理究竟是什么?为什么会掀起如此巨大的波澜?从技术角度看它究竟有哪些优势?电信运营商在VoIP领域下一步该如何发展?
Skype与 P2P
所谓P2P(Peer to Peer),其最本质的含义即“对等”,该技术最早是用于网络中对等节点之间的资源和信息共享的技术,通常人们所知道的是将P2P技术用在文件下载过程中,即网络上的对等终端在下载共享文件的同时又作为一个“种子”为其他对等终端提供资源和信息。后来, Skype在网络通话业务系统中灵活应用了该技术。由于冲击了传统通信领域,Skype在引起很多争议的同时也使人耳目一新,可以说,Skype是发展和演进了的P2P应用。目前对于P2P技术还没有规范的定义,结合其已有的应用,就更广泛的意义而言, P2P技术是指网络中的所有节点都动态参与到路由、信息处理和带宽增强等工作中,而不是单纯依靠服务器来完成这些工作。
Skype是P2P技术演进到混合模式后的典型应用,它结合了集中式和分布式的特点,在网络的边缘节点采用集中式的网络结构,而在超级节点之间采用分布式的网络结构,混合模式的P2P网络模型
这种混合模式的P2P是经过多年的发展和演进而来的,严格讲,这已经不是纯粹的对等网络结构了,只能称做发展了的P2P。下面就介绍一下采用混合模式P2P网络模型的Skype的通信原理。
Skype的通信原理
1. Skype网络结构
与常规的电信业务网络不同的是,Skype的网络中除了注册服务器,没有其他任何集中的服务器,只是将用户节点分为普通节点和超级节点。
注册服务器是Skype惟一需要维护的设备,它负责完成客户端的注册,存储并管理用户名和密码信息,当用户登录系统时,对用户进行身份认证。注册服务器还需要检验并保证用户名的全球惟一性。
普通节点即普通主机终端,只需要下载了Skype的应用,就具有提供语音呼叫和文本消息传送的能力。
超级节点实际上是满足某些要求的普通节点,这些要求包括:具有公网地址、具有足够的CPU、存储空间足够大、具有足够的网络带宽。也就是说,任何符合条件的主机终端都可以成为超级节点,当然前提是加载了Skype应用。
2. 通信流程
Skype的通信流程分为:启动、注册(认证)、查找用户、呼叫和释放的过程。其中注册流程只是在用户初次安装了Skype的客户端软件后进行注册,后期使用的过程中该步骤就变成认证过程。
(1)启动流程
Skype的用户终端启动时,采用HTTP协议连接到注册服务器,用户初次安装的启动流程中携带“installed”的参数,使用时启动流程则在消息中携带“getlatestversion”参数。
(2)注册(认证)流程
注册(认证)流程可能是Skype所有流程中最复杂的一个,用户启动Skype后,首先需要连接到超级节点,通过超级节点向注册服务器发送身份认证信息,注册服务器验证用户名和密码的合法性,然后向其他对等节点及其好友发送在线信息,同时还需要判断该终端所在私网的NAT和防火墙类型。如果该终端先前默认的超级节点已不可用,则还要查找具有公网地址的Skype节点来作为该终端的超级节点,从而维持该终端与Skype网络的连接。
一旦超级节点都不可用,Skype的客户端采用了尽力而为的方式进行注册,即先用UDP包试注册,不成功超时则用TCP(80端口),再不成功则用TCP(443端口)。通常为防止其超级节点不可用,客户端必须建立一个可选连接节点列表,并定期维护该列表。
对于该流程通常会产生下面几点疑问:
● 初次登录时如何连接到超级节点?
我们发现,用户初次安装了Skype客户端软件后,该客户端的主机缓存中就已经初始化了一个包含至少7个IP地址和端口组的列表,这些地址和端口组所代表的便是初始的超级节点。
● 如何向好友发送在线信息?
由于Skype采用路由缓存机制,即用户查找其好友的过程中会在中间的超级节点缓存其路由信息(缓存72小时),因此用户登录后,其状态信息可以通过其超级节点通知到好友终端,并将好友的状态返回给用户。一旦缓存超时,需要通过其他超级节点查找用户路由,这充分体现了Skype的用户路由信息动态分布式存储的特点。
● 如何判断NAT和防火墙类型?
客户端软件采用各种STUN协议与超级节点之间交换信息,从而判断终端所处私网的NAT和防火墙类型,客户端软件还采用定期刷新机制来保证任何时候都能穿越NAT和防火墙。
(3)查找用户
Skype采用了一种称做全球索引(Global Index)的技术来查找用户,该技术结合前面所述的分层网络,超级节点之间采用全分布式的连接,每个超级节点具有最小时延前提下所有可用的用户和资源的全部信息。具体来说,Skype采用了下面两种机制来保证顺利完成用户的查找。
● 启动后向所有列表中的用户发送其上线信息,其他用户响应各自的信息;
● 在中间节点缓存查找到的用户信息
对于有公网地址的客户端,其查找用户的过程如下:点击发送要查找的用户信息->通过SN获取四个节点地址->不成功->报告SN->获取八个节点地址->……->成功(或失败返回)。
对于那些位于私网内的受限客户端,其查找用户的过程则是首先客户端将需要查找的用户信息发送给其SN,然后由SN完成查找后返回给私网内的客户端。
(4)呼叫建立和释放
查找到希望连接的用户后,可以将其加入好友列表,Skype用户可以随时与在线的好友进行呼叫。经过了稍微复杂的认证过程和用户查找过程,呼叫建立和释放的过程就变得简单了。用户位于公网和位于私网内部的情况会有所不同。
Skype的呼叫信令都采用TCP封装,而媒体流则使用UDP封装,当有任何一方用户位于限制UDP包的防火墙内时,媒体流就会采用TCP封装。另外当Skype用户至少有一方位于私网内时,所有的信令和媒体消息都经过一个或多个中间节点转发。此时无需担心用户通话的媒体流因为经过中间节点转发而被窃听,因为Skype采用了对消息进行端到端加密的机制。
Skype的技术优势
Skype之所以引起了不小的轰动,是因为它的互联网特性,即免费、开放和较好的业务质量。事实上,Skype最大的意义在于,它开创了将P2P技术引入到话音通信的先河。也就是说,采用了网络中的所有节点都动态参与到路由、信息处理和带宽增强等工作中的机制,而不是单纯依靠服务器来完成这些工作,因此其管理成本大大降低,同时又保证了语音质量。
从具体技术的角度来看,Skype的优势有下面几点:
(1) 较强的NAT和防火墙穿越能力。首先识别NAT和防火墙类型,然后通过动态的选择信令和媒体代理,从而轻松实现NAT和防火墙的穿越。
(2) 快速路由机制,Skype采用了全球索引(Global Index)技术提供快速路由,其用户路由信息分布式存储于网络节点中。
(3) 结合互联网特点的语音编解码算法。Skype通过与Global IP Sound公司合作,引入语音质量增强软件,专门针对互联网的特点,从而降低了业务对带宽的要求。
(4) 很低的运行成本。很显然,Skype将很多工作下放给网络节点去完成,大大地降低了中心服务器的负担,进而减少了维护和管理的成本。
(5) 开放性。Skype采取开放的机制,鼓励互联网用户自己开发插件,目前此类开发如雨后春笋,在互联网上遍地开花。
其中第1条保证了通信无障碍,无论终端处于何种网络条件,都不会影响用户使用Skype提供的业务。第2条和第3条则保证了Skype 较好的业务服务质量。第4条使得Skype可以轻松面对挑战。而第5条则给了Skype更强大的生命力,使其更加灵活,具有更高的可扩展性。
Skype给电信运营带来的思考
Skype的出现无疑给传统电信业带来一股强烈的冲击波,它从2003年下半年出现以来便广为流传,截至目前,Skype全球注册用户数已达2.5亿,每天增加的会员有15.5万人,而到2005年3月14日为止,Skype在全球的通话量累计已经达到60亿分钟。Skype仍在迅速向各个国家渗透,最新的统计表明:使用Skype技术呼叫的分钟数已经占到美国VoIP分钟数的46.2%,这部分用户基本是“免费”享用电话业务的。
Skype毕竟是一种互联网服务,而不是真正的电信服务,它也存在一些问题,比如网络的无管理性使得它只能通过这种免费的方式走向市场,企业用户也会因为担心它的安全隐患而不采用等。但是无论如何,Skype的理念很可能给传统的电信市场带来突破性的变革,也引起业界对于VoIP的新的思考,传统电信运营商决不可忽视其挑战。
首先,对于VoIP的态度问题,该积极应对还是消极回避?答案已经非常明显——微软公司的总裁曾说过这样的话:即使没有Skype,也会有另一个提供互联网电话的企业出现。我国在上个世纪90年代末成功地开展了VoIP的电信运营,到现在市场基本稳定,普通用户对IP电话已经不再陌生,然而几年来VoIP的电信运营却没有继续发展,几乎有点停滞不前了。事实上,VoIP应该具有更广阔的空间和更灵活的表现形式。
技术的进步往往是不可阻挡的,尤其是互联网带来的开放时代,给了新技术更广阔的发展空间,你不发展,别人会发展,因此国内电信运营商应该积极地迈出这一步。
VoIP的发展可以采取开放的思路,Skype的成功也有一些可借鉴之处。首先,积极研究P2P技术的利弊:一旦将P2P技术引入可运营的VoIP系统,在降低运营成本、具有更高的网络可靠性(不依赖于集中的服务器)的同时,是否会带来不可预知的坏影响?另外,VoIP并不代表人们通常所理解的“低收费就一定提供低质量服务”,电信运营商可以结合IP网络的特点,引入相应的技术,来保证可靠的服务质量。最后,VoIP完全可以开发并向用户提供更丰富的业务形式。

P2P IPTV 技术进展

1 IPTV采用客户机/服务器模式的局限性
IPTV一般泛指通过IP网络传输音视频内容并用电视机收看的业务。目前电信运营商提供的IPTV运营在支持组播的可管理的IP网上,其主要业务为直播电视(转播电视广播)、时移电视、视频点播(VoD)以及交互信息服务等。
目前中国的IPTV系统采用客户机/服务器模式提供单播和点播(包括VoD和时移电视)业务。由于服务器输入/输出(I/O)“瓶颈”的限制,一台服务器只能支持有限的并发流(千数量级的并发流)。要解决十万、百万用户同时收看的问题,不仅需要大量服务器,还需要极宽的网络带宽。目前的解决方法一是采用组播来提供广播,二是采用内容传送网络(CDN)技术将服务器尽量放到离客户近的地方以减轻网络负荷。现有网络要支持组播,需要进行改造,这不仅导致成本增加还将损失互联网无所不在的通达能力。因此,IPTV只能在经过改造的局部网络内提供广播业务。对于IPTV进一步向网络新媒体演化趋势,目前的客户机/服务器模式也不能很好地提供支持。
客户机/服务器已经成为制约IPTV发展的“瓶颈”,解决方法是体系结构向对等连接(P2P)模式演化。
2 P2P内容分发技术的演化
计算机网络发展演化过程不断在集中和分布之间摆动。早期计算机的使用模式是众多用户共享大型计算机,以后发展了个人计算机,从集中走向分布。在互联网上存在类似情况,开始采用客户机/服务器方式,使用网站上集中的服务器。进一步发展将走向分布式,集中的服务器变成分布式的。
P2P技术将许多用户结合成一个网络,共享其中的带宽,共同处理其中的信息。与传统的客户机/服务器模式不同,P2P工作方式中,每一个客户终端既是客户机又是服务器。以共享下载文件为例,下载同一个文件的众多用户中的每一个用户终端只需要下载文件的一个片段,然后互相交换,最终每个用户都得到完整的文件。
实现P2P的第一步是在互联网上进行检索,找到拥有所需内容和计算能力的结点地址;第二步是通过互联网实现对等连接。为了充分发挥互联网无所不在的优势,不能对互联网协议进行任何修改。解决的方法是在基础的互联网上架设一个P2P重叠网。
P2P重叠网分为无组织的P2P重叠网、有组织的P2P重叠网和混合型网三大类。目前在互联网上广泛使用的大多是无组织的P2P重叠网,如BitTorrent(BT)下载。而有组织的P2P重叠网目前还处于学术界研究阶段,如Tapestry、Chord、Pastry和CAN等网络。正在研究的新一代的P2P应用包括多播、网络存储等都运行在这种有组织的P2P重叠网上。一些实用系统开始使用混合型结构。
无组织的P2P重叠网已经演进了几代。第一代P2P网络采用中央控制网络体系结构。早期的软件Napster就采用这种结构;第二代P2P 采用分散分布网络体系结构,适合在自组织( Ad hoc)网上应用,如即时通信等;第三代P2P 采用混合网络体系结构,这种模式综合了第一代和第二代的优点,用分布的超级结点取代中央检索服务器,并进一步利用有组织网的分布式哈希表(DHT)加速检索。
广播影视资料内容的分发主要采用两种方法:一种方法是先下载,下载后再观看,这种方法现在被称为播客(Podcast);另一种就是用流媒体的方式边下载边收看。P2P技术对这两种方式都支持。
P2P共享下载大家比较熟悉。目前常用的P2P 软件BT属于第三代混合型无组织网。每天全球都有数以千万计的网民用BT软件下载整部电影、MP3和大型软件等,其数据流量已占全球因特网总数据流量的70%以上。在中国情况类似,宽带用户大部分流量是P2P应用。版权问题是困扰P2P下载发展的主要问题,目前一些有合法版权的播客网站开始健康发展。
P2P流媒体是近年来才发展起来的,目前在中国发展得非常好,有十多家网站采用自主开发的软件提供P2P Internet 视频服务,注册用户达250万户。
3 P2P 流媒体直播技术进展
利用P2P技术实现大规模流媒体点播和直播的系统Webcast出现于1998年。Webcast利用一棵二叉多播树在用户之间进行实时多媒体数据的传输和共享。此后由于流媒体直播服务相对简单,首先得到快速发展。2000年出现第一套P2P视频直播系统的原型——ESM系统,该系统采用用户网状结构互连构造最优媒体数据多播树的方法在用户间传播实时的多媒体内容。由于算法限制,这套系统只能扩展到几千人同时在线,但已经标志着P2P 流媒体直播系统进入了系统发展期。
此后各种原型系统、高度可扩展的应用层多播协议大量涌现。其中典型的系统有提供音频广播的Standford大学的Peercast系统和德国的P2PRadio系统,他们均采用开放源代码。而应用层多播协议有微软的Coopnet/Splitstream协议、思科的Overcast协议、马里兰大学的NICE协议、伯克利大学的Gossip协议等。虽然这些系统和协议尚不能实用,但为P2P 流媒体直播打下了坚实的理论基础。
2004年5月欧洲杯期间,香港科技大学张欣研博士开发的CoolStreaming原型系统在Planetlab网上试用获得成功。这套系统使用Goosip协议在用户之间传播控制信令,使用类似于BT的多点对多点数据传播协议在用户之间传送媒体数据包。CoolStreaming系统是第一次真正将高可扩展和高可靠性的网状多播协议应用在P2P流直播系统当中,标志P2P直播技术进入准商业运作阶段。在CoolStreaming成功的鼓舞下,中国流媒体直播技术和业务发展迅速,在世界上独树一帜,目前中国有十多个网站使用各自发展的软件提供P2P流媒体直播业务。
下面以用户最多的PPLive网采用的Synacast系统为代表介绍这类系统。Synacast的核心是一套完整的网上视频传输和运营支持业务平台。在此平台上可以方便地完成节目采集、发布、认证、统计分析等功能。
Synacast使用混合型P2P网络,兼顾P2P网络的高效和客户机/服务器结构的稳定,能够自动感知用户端网络状况,动态调整传输策略,最大程度地保证端到端传输的可靠性。在网络拓扑结构方面,Synacast不同于BT,采用了基于DHT的混合型P2P网络拓扑,这种技术可以实现网络拓扑的自我进化和局部调整,使得同一个因特网业务提供商(ISP)内部的用户连接集中,在提升客户端播放效果的同时也降低了ISP的出口流量。在网络连接方面,Synacast可以穿越大多数防火墙和网络地址转换(NAT)网关设备,内外网用户可以得到同样的服务质量。同时,Synacast能够自动监测网络带宽的变化,动态调整P2P算法和传输策略,保证网络传输持续可靠。
多层次的系统结构使得系统扩展更加方便。而且系统具有Windows Media和 Realplayer两套编解码系统,便于和其他流媒体管理系统轻松互联。
PPLive网络主要由两类主机结点组成:流媒体分发服务器(源)和客户端(对等点)。源端程序将原始的流媒体数据按照Synacast协议进行封装,并以P2P的方式分发到网络上。每一个电视频道对应一个源端程序。客户端程序启动后,会自动登陆到对应的流媒体分发网络内,寻找并连接到多个对等结点,然后根据双方的资源状况和网络情况,进行数据的上传和下载。一台服务器可以支持多个电视节目。
由于采用了P2P技术进行流媒体内容的分发,Synacast系统对服务器端的要求比较低。通常情况下,每一个源分发服务程序只占用5%左右的CPU负载,20 MB的内存和10 Mb/s的网络带宽。以PPLive网为例,该网站原本使用的是传统的Windows Media服务器,一台100 Mb/s服务器以单播方式提供一路节目的直播,最多可支持200~300个用户并发访问;当使用了Synacast技术后,一台100 Mb/s接入互联网的普通PC服务器可以同时提供5~10路视频节目的直播,每一路节目均可以支持百万用户同时收视。
目前P2P流媒体直播的主要性能如下:播放的电视节目的码率一般为3~500 kb/s,有些频道已经开始提供800 kb/s的码率,超过VCD的画面质量;在20 s~1 min左右完成数据缓冲,并开始播放,可以给用户提供稳定、清晰的电视节目,一般不会出现播放停顿的问题;具有内网穿越功能,从而保障内网用户的使用;使用5~10 Mb/s服务器出口带宽支持百万级数量用户的同时在线;具有认证、计费平台。
目前P2P流媒体电视直播采用计算机终端,在用户计算机中存储的内容仅几分钟,不需要使用硬盘,目前正开始发展廉价的机顶盒终端。
4 P2P流媒体点播技术进展
与直播领域相比,在流媒体点播领域,P2P技术的发展速度相对较为缓慢。主要是因为点播当中的高度交互性需求,使得实现的复杂程度较高。此外节目源版权因素对P2P点播技术的应用有阻碍。2000年,美国普度大学实现的GnuStream系统是在Gnutella网络基础之上的第一个P2P准点播系统。该系统也使用了网状多播的策略。由于版权因素的限制,这套系统没有能得到大规模的使用。2000年之后,P2P的点播技术在适用于点播的应用层传输协议技术、底层编码技术以及数字版权技术等方面都有重要进展。在应用层传输协议方面,比较重要的有2002年提出的P2Cast协议以及2003年提出的CollectCast协议(用于PROMISE系统)。目前正在发展实用的P2P点播系统,开始进入商业应用阶段。
美国在线(AOL)和华纳兄弟合作将在互联网上采用Kontiki公司P2P VoD推出In2TV业务,为客户提供电视剧点播业务。有6类电视剧节目,具有DVD质量的视频效果。In2TV 还提供各种交互服务如游戏等。
与P2P流媒体直播不同,P2P流媒体终端必须拥有硬盘,其成本高于直播终端。
5 P2P Internet TV发展情况和存在的问题
2004年中国开始出现采用P2P流媒体技术在互联网上进行电视直播的网站。目前中国有十多个网站使用各自发展的软件提供P2P流媒体直播业务,掀起了一股P2P Internet TV浪潮。主要Internet TV系统有:
*PPLive网络(采用Synacast软件)
*ppStream网络
*QQ直播网络(已与新版QQ进行了捆绑)
*猫眼网络电视(猫扑网)
*TVKoo网络(沸点网络电视)
*Rox磊客网(原CoolStreaming、光芒传媒Roxbeam)
*Tvants网络(电视蚂蚁)
*Gridmedia网络(清华大学开发)
*Uusee网络(悠视网)
*Mysee网络(美视网)
一些电信运营商也开始加入这一潮流,贵州网通采用上海网用公司的技术开展实验运营,上海电信也在实验。
P2P流媒体一方面提高了电视的通达性,另一方面降低了电视播出的门槛。目前中央电视台网站通过客户机/服务器模式向全世界提供广播服务。但是画面很小,同时在线人数也受限制。如果采用P2P模式既可保持互联网的通达性,覆盖到全球,又可以保证质量支持大量用户同时收看。P2P流媒体还可以降低广播电视播出门槛,用很简单的服务器就可以实现网上流媒体广播。P2P共享下载可以降低内容分发的门槛。
2006年春节联欢晚会期间,中央电视台使用P2P和CDN技术向全球进行同步视频直播。除在全球布设CDN服务,采用客户机/服务器模式用流媒体技术提供直播外,还采用悠视网的的UUSee平台进行P2P流媒体电视直播。2006年1月28日16点至1月29日1点,央视网站页面点击量达到2.96亿次,页访问次数达4 792万次,收看春节晚会视频直播的人次为410万,其中89万来自海外;最高同时在线人数为46.7万,其中7.5万来自海外;最大带宽超过5.38 Gb/s,其中国际带宽最大4.9 Gb/s。
2005年湖南卫视超女总决赛,PPLive进行了网上直播,有50万人同时在线收看。
2005年12月31日晚,使用PPLive直播软件看“2005-2006年超女跨年演唱会”的用户数突破百万大关。其中30%来自海外。中国基于E-mail和手机号码的网上收付费平台——快钱公司和上海天娱传媒有限公司合作,首次应用P2P内容版权保护技术于网络直播活动,用户需要领取免费的门票才可以观看。
中国已经开始P2P流媒体网上新闻直播,如神六升空和返回过程中,搜狐、新浪和网易等门户网站使用P2P流媒体技术进行了视频直播。
山东省三大新闻网之一的山东新闻网与拥有国际领先流媒体技术的光芒传媒合作,成功开通了网上视频新闻栏目。搜狐2006年将推出“我形我秀”的P2P网络电视台。
P2P流媒体技术和业务在中国的快速发展受到了资本市场的青睐,如软银投资CoolStreaming公司,建立光芒传媒Roxbeam公司,运营Rox磊客网,并且向Yahoo BB提供技术。此外Uusee、Mysee、PPLive、PPstream和千橡等网络也都得到了风险投资(VC)公司的投资。
P2P Internet TV在短短的一年多时间内快速发展,2005年底注册用户已达到250万户。显示出了巨大的生命力,但另一方面也应该看到其还面临很多困难和问题。
首先是缺乏能够盈利,可以持续发展的运营模式和产业链。目前基本上都是免费收看争取提高用户点击率,以获取VC公司的投资。结果是不能通过健康的产业链,合法地得到内容,只能转播现有的电视频道和以灰色方式得到内容。
其次是接入门槛很低,众多的新兴公司进入竞争行列,导致竞争加剧。而大多数创业者是搞技术出身,不熟悉媒体业,资本不足形成不了规模,结果只能导致低水平竞争。
P2P Internet TV的发展将引发一系列法律问题。传统电视是本地服务的,有一系列监管的法律法规。简单地将目前用于电视的法规移植到互联网上是不可行的。目前欧共体已经开始制订适用于Internet TV的新法规。
此外P2P Internet TV将会引发利益分配的问题。在中国已出现电信运营商要封堵BT和Skype软件的传言;在美国一些电信运营商推出分两等级服务的计划,导致要求国会立法保持网络中性的争论。
6 P2P IPTV
目前中国IPTV和P2P Internet TV是沿两条路径独立发展的,各自遇到一些发展中的困难。如果将两者结合起来,以发展IPTV的资源和力量发展P2P Internet TV,或换句话说以P2P Internet TV的理念和技术发展IPTV有可能开创新局面。这就是 P2P […]




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