P2P與IPTV的技術(shù)演化進(jìn)展

1.IPTV采用客戶(hù)機/服務(wù)器模式的局限性

IPTV一般泛指通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳輸音視頻內容并用電視機收看的業(yè)務(wù)。目前電信運營(yíng)商提供的IPTV運營(yíng)在支持組播的可管理的IP網(wǎng)上，其主要業(yè)務(wù)為直播電視(轉播電視廣播)、時(shí)移電視、視頻點(diǎn)播(VoD)以及交互信息服務(wù)等。

目前中國的IPTV系統采用客戶(hù)機/服務(wù)器模式提供單播和點(diǎn)播(包括VoD和時(shí)移電視)業(yè)務(wù)。由于服務(wù)器輸入/輸出(I/O)“瓶頸”的限制，一臺服務(wù)器只能支持有限的并發(fā)流(千數量級的并發(fā)流)。要解決十萬(wàn)、百萬(wàn)用戶(hù)同時(shí)收看的問(wèn)題，不僅需要大量服務(wù)器，還需要極寬的網(wǎng)絡(luò )帶寬。目前的解決方法一是采用組播來(lái)提供廣播，二是采用內容傳送網(wǎng)絡(luò )(CDN)技術(shù)將服務(wù)器盡量放到離客戶(hù)近的地方以減輕網(wǎng)絡(luò )負荷?，F有網(wǎng)絡(luò )要支持組播，需要進(jìn)行改造，這不僅導致成本增加還將損失互聯(lián)網(wǎng)無(wú)所不在的通達能力。因此，IPTV只能在經(jīng)過(guò)改造的局部網(wǎng)絡(luò )內提供廣播業(yè)務(wù)。對于IPTV進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò )新媒體演化趨勢，目前的客戶(hù)機/服務(wù)器模式也不能很好地提供支持。

客戶(hù)機/服務(wù)器已經(jīng)成為制約IPTV發(fā)展的“瓶頸”，解決方法是體系結構向對等連接(P2P)模式演化。

2.P2P內容分發(fā)技術(shù)的演化

計算機網(wǎng)絡(luò )發(fā)展演化過(guò)程不斷在集中和分布之間擺動(dòng)。早期計算機的使用模式是眾多用戶(hù)共享大型計算機，以后發(fā)展了個(gè)人計算機，從集中走向分布。在互聯(lián)網(wǎng)上存在類(lèi)似情況，開(kāi)始采用客戶(hù)機/服務(wù)器方式，使用網(wǎng)站上集中的服務(wù)器。進(jìn)一步發(fā)展將走向分布式，集中的服務(wù)器變成分布式的。

P2P技術(shù)將許多用戶(hù)結合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，共享其中的帶寬，共同處理其中的信息。與傳統的客戶(hù)機/服務(wù)器模式不同，P2P工作方式中，每一個(gè)客戶(hù)終端既是客戶(hù)機又是服務(wù)器。以共享下載文件為例，下載同一個(gè)文件的眾多用戶(hù)中的每一個(gè)用戶(hù)只需要下載文件的一個(gè)片段，然后互相交換，最終每個(gè)用戶(hù)都得到完整的文件。

實(shí)現P2P的第一步是在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行檢索，找到擁有所需內容和計算能力的結點(diǎn)地址；第二步是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現對等連接。為了充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)無(wú)所不在的優(yōu)勢，不能對互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行任何修改。解決的方法是在基礎的互聯(lián)網(wǎng)上架設一個(gè)P2P重疊網(wǎng)。

P2P重疊網(wǎng)分為無(wú)組織的P2P重疊網(wǎng)、有組織的P2P重疊網(wǎng)和混合型網(wǎng)三大類(lèi)。目前在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛使用的大多是無(wú)組織的P2P重疊網(wǎng)，如BitTorrent(BT)下載。而有組織的P2P重疊網(wǎng)目前還處于學(xué)術(shù)界研究階段，如Tapestry、Chord、Pastry和CAN等網(wǎng)絡(luò )。正在研究的新一代的P2P應用包括多播、網(wǎng)絡(luò )存儲等都運行在這種有組織的P2P重疊網(wǎng)上。一些實(shí)用系統開(kāi)始使用混合型結構。

無(wú)組織的P2P重疊網(wǎng)已經(jīng)演進(jìn)了幾代。第一代P2P網(wǎng)絡(luò )采用中央控制網(wǎng)絡(luò )體系結構。早期的軟件Napster就采用這種結構；第二代P2P采用分散分布網(wǎng)絡(luò )體系結構，適合在自組織(Ad hoc)網(wǎng)上應用，如即時(shí)通信等；第三代P2P采用混合網(wǎng)絡(luò )體系結構，這種模式綜合了第一代和第二代的優(yōu)點(diǎn)，用分布的超級結點(diǎn)取代中央檢索服務(wù)器，并進(jìn)一步利用有組織網(wǎng)的分布式哈希表(DHT)加速檢索。

廣播影視資料內容的分發(fā)主要采用兩種方法：一種方法是先下載，下載后再觀(guān)看，這種方法現在被稱(chēng)為播客(Podcast)；另一種就是用流媒體的方式邊下載邊收看。P2P技術(shù)對這兩種方式都支持。

P2P共享下載大家比較熟悉。目前常用的P2P軟件BT屬于第三代混合型無(wú)組織網(wǎng)。每天全球都有數以千萬(wàn)計的網(wǎng)民用BT軟件下載整部電影、MP3和大型軟件等，其數據流量已占全球因特網(wǎng)總數據流量的70%以上。在中國情況類(lèi)似，寬帶用戶(hù)大部分流量是P2P應用。版權問(wèn)題是困擾P2P下載發(fā)展的主要問(wèn)題，目前一些有合法版權的播客網(wǎng)站開(kāi)始健康發(fā)展。

P2P流媒體是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的，目前在中國發(fā)展得非常好，有10多家網(wǎng)站采用自主開(kāi)發(fā)的軟件提供P2P Internet視頻服務(wù)，注冊用戶(hù)達250萬(wàn)戶(hù)。

3.P2P流媒體直播技術(shù)進(jìn)展

利用P2P技術(shù)實(shí)現大規模流媒體點(diǎn)播和直播的系統Webcast出現于1998年。Webcast利用一棵二叉多播樹(shù)在用戶(hù)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)多媒體數據的傳輸和共享。此后由于流媒體直播服務(wù)相對簡(jiǎn)單，首先得到快速發(fā)展。2000年出現第一套P2P視頻直播系統的原型——ESM系統，該系統采用用戶(hù)網(wǎng)狀結構互連構造最優(yōu)媒體數據多播樹(shù)的方法在用戶(hù)間傳播實(shí)時(shí)的多媒體內容。由于算法限制，這套系統只能擴展到幾千人同時(shí)在線(xiàn)，但已經(jīng)標志著(zhù)P2P流媒體直播系統進(jìn)入了系統發(fā)展期。