對等聯(lián)網(wǎng)（P2P）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的流媒體直播技術(shù)分析

摘 要：伴隨計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)性能的提升，流媒體直播技術(shù)得到了推廣運(yùn)用。通過把對等聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和流媒體技術(shù)緊密結(jié)合，切實(shí)運(yùn)用各個(gè)部分的資源，降低了流媒體服務(wù)器的壓力，也讓對等聯(lián)網(wǎng)的流媒體服務(wù)得到了切實(shí)拓展與現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：P2P；互聯(lián)網(wǎng)；流媒體

中圖分類號：TP393.02

1 P2P（對等聯(lián)網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.1 P2P（對等聯(lián)網(wǎng)）定義

P2P也叫對等網(wǎng)絡(luò)。它實(shí)際上就是那種分散式網(wǎng)絡(luò)，其中的參與者也能分享其中的一部分硬件資源，涵蓋計(jì)算處理，信息存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)鏈接等等，以上信息資源需要網(wǎng)絡(luò)來提供，可以被別的對等節(jié)點(diǎn)獲得訪問，且不需通過中間媒介.

1.2 P2P（對等聯(lián)網(wǎng)）自身特征

（1）非核心：互聯(lián)網(wǎng)中的信息資源與服務(wù)是分布到各個(gè)結(jié)點(diǎn)上，信息輸出與服務(wù)的開展全部是在節(jié)點(diǎn)相互間開展，不經(jīng)由中間媒介的參與，避免可能出現(xiàn)的障礙；（2）延展性：在對等聯(lián)網(wǎng)中，伴隨客戶的增加，不但對服務(wù)的需求增多了，系統(tǒng)中的信息資源與服務(wù)能力也在拓展，至始至終就能滿足客戶的需求；（3）性價(jià)比非常高：采用對等聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)能高效運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)中的眾多結(jié)點(diǎn)，把計(jì)算任務(wù)和信息資料分散到各個(gè)地方。運(yùn)用其多余的計(jì)算能力和信息資料存儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)計(jì)算提高與巨量存儲(chǔ)之目的，進(jìn)而達(dá)到運(yùn)用低成本實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)計(jì)算與信息存儲(chǔ)之能力；（4）強(qiáng)抵御侵害性：對等聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)有較強(qiáng)抵御攻擊能力。因?yàn)榉?wù)是分布在不同部分相互間開展的，因此網(wǎng)絡(luò)遭到外部破壞可能性較低；（5）網(wǎng)絡(luò)的承載能力非常均衡：對等聯(lián)網(wǎng)條件下因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)不但是服務(wù)器還是客戶，降低了對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的計(jì)算和信息存儲(chǔ)能力的標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)由于資源散布在各個(gè)部分，較好的使網(wǎng)絡(luò)的承載能力實(shí)現(xiàn)了均衡；（6）客戶隱私的保護(hù)：在對等聯(lián)網(wǎng)之中，因?yàn)樾畔①Y料的傳輸分布在所有節(jié)點(diǎn)相互間開展而不需要通過那些集中環(huán)節(jié)，客戶的個(gè)人信息被泄漏和公開的可能性降低。在對等聯(lián)網(wǎng)中，全部參與者都能夠提供中轉(zhuǎn)傳遞之功能，所以提升了匿名聯(lián)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，更好地為客戶提供個(gè)人信息的保護(hù)。

2 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)指的是把影音數(shù)據(jù)資料通過加工處理后存留在網(wǎng)站服務(wù)器里面，客戶能夠通過下載獲得信息資料，進(jìn)而不需要把全部文件下載以后再觀看的一種技術(shù)。

2.1 原有的流媒體分發(fā)技術(shù)

伴隨網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，運(yùn)用流媒體視頻的客戶有了很大發(fā)展，后來人們提出了一些解決辦法：運(yùn)用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)與IP組播技術(shù)。

2.2 對等聯(lián)網(wǎng)和流媒體技術(shù)的完美結(jié)合

對等聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被融入到流媒體信息傳輸之中進(jìn)而形成了對等聯(lián)網(wǎng)流媒體技術(shù)，此技術(shù)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，此技術(shù)無需繁雜的網(wǎng)絡(luò)路由器以及互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的輔助，所以性價(jià)比很高并且容易部署；其次，此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的服務(wù)能力伴隨客戶人數(shù)的增多而增多，拓展性很強(qiáng)。

3 流媒體直播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理和協(xié)議

3.1 流媒體直播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

網(wǎng)絡(luò)的流媒體直播系統(tǒng)涵蓋幾個(gè)內(nèi)容，直播源、流數(shù)據(jù)資料網(wǎng)絡(luò)、傳輸與回放。網(wǎng)絡(luò)傳輸基本功能就是把直播源中的音視信息資料準(zhǔn)確地傳輸?shù)剿锌蛻艄?jié)點(diǎn)上?；胤啪褪侵赣每蛻粼谑盏綌?shù)據(jù)資料以后，把影音數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解碼和播放。也就是說，流媒體直播技術(shù)的基本原理就是直播源透過運(yùn)用有效的數(shù)據(jù)壓縮，把文件的大小降低的時(shí)候因?yàn)橘|(zhì)量受到影響，把以前海量多媒體數(shù)據(jù)資料運(yùn)用流式傳輸，接著透過流媒體服務(wù)器，逐步修改M1ME標(biāo)識。然后服務(wù)器把修改后的M1ME標(biāo)示存入傳送的數(shù)據(jù)資料中，指示瀏覽器運(yùn)用合適插件來閱讀這些文件。最后運(yùn)用眾多實(shí)時(shí)協(xié)議所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)資料，客戶端收到數(shù)據(jù)資料以后通過解碼來進(jìn)行回放。

3.2 流媒體直播技術(shù)傳輸協(xié)議

（1）RTP/RCTP協(xié)議。實(shí)時(shí)傳輸與控制協(xié)議是關(guān)于IP的運(yùn)用的協(xié)議。RTP給影音數(shù)據(jù)資料開展一端到另一端的傳送服務(wù)；（2）RTSP協(xié)議。RTSP在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與用戶端相互間構(gòu)建與控制完整的影音媒體數(shù)據(jù)流。用戶端向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)出完整的信息數(shù)據(jù)的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器承擔(dān)播放與錄制責(zé)任。

4 對等聯(lián)網(wǎng)流媒體直播技術(shù)的模型

4.1 樹狀拓?fù)鋮f(xié)議和擴(kuò)展的模型

樹狀模型的對等聯(lián)網(wǎng)流媒體直播系統(tǒng)之中，各個(gè)部分形成一個(gè)完整樹狀邏輯覆蓋網(wǎng)絡(luò)，有的叫做多播樹。此模型將參與多播的各個(gè)部分聯(lián)合而成一個(gè)應(yīng)用性的多播樹，該樹的父節(jié)點(diǎn)給子節(jié)點(diǎn)幫忙傳輸數(shù)據(jù)信息。此類模型一開始就形成一個(gè)數(shù)據(jù)資料的分發(fā)樹，然后節(jié)點(diǎn)會(huì)找到那些與自個(gè)不相鄰的部分，然后給它們構(gòu)建控制信息資料的通道，最終形成拓?fù)錁?gòu)造。

樹狀拓?fù)鋮f(xié)議和擴(kuò)展的模型的對等聯(lián)網(wǎng)流媒體直播系統(tǒng)中，核心部分是多播樹的形成。需要涉及以下問題：（1）樹的高度。若有過高的高度，好多節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)距離遙遠(yuǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)會(huì)延勢，進(jìn)而使播放效果不好?？墒菢涞母叨纫膊荒苓^低，過低的話延時(shí)盡管很小，可是根節(jié)點(diǎn)承載任務(wù)過重；（2）樹的自身修復(fù)。因?yàn)閷Φ嚷?lián)網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性非常強(qiáng)，而節(jié)點(diǎn)的行為是無法提前預(yù)測的，它有不定期加入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，也可能馬上退出系統(tǒng)，尤其是某個(gè)節(jié)點(diǎn)退出的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)深受影響。因此建構(gòu)多播樹還需要有能夠自我修復(fù)之能力。

4.2 基于Gossip協(xié)議的模型

基于Gossip協(xié)議模型的主要思路是：某節(jié)點(diǎn)隨意挑選別的節(jié)點(diǎn)輸送信息資料，接著收到信息的部分節(jié)點(diǎn)運(yùn)用相同方法將數(shù)據(jù)輸送出，讓全部節(jié)點(diǎn)接受到數(shù)據(jù)而結(jié)束。樹狀拓?fù)鋮f(xié)議和擴(kuò)展的模型確立了節(jié)點(diǎn)相互間的邏輯關(guān)系，父節(jié)點(diǎn)給子節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)資料。Gossip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型中，所有節(jié)點(diǎn)相互間無需形成復(fù)雜的邏輯關(guān)系，不需要確認(rèn)父節(jié)點(diǎn)。該模型之中，所有節(jié)點(diǎn)透過Gossip形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中別的節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)的可視圖像，透過某種調(diào)度算法在所有節(jié)點(diǎn)相互間讓數(shù)據(jù)資料得到替換。在數(shù)據(jù)資料的傳輸中運(yùn)用拉模式，也就是一開始節(jié)點(diǎn)向別的節(jié)點(diǎn)發(fā)出指示，別的節(jié)點(diǎn)再依據(jù)情況傳輸數(shù)據(jù)資料，此系統(tǒng)里面，一般要有相對大的緩存。不過，由于所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)資料來源是不依賴某一個(gè)父節(jié)點(diǎn)的，因此系統(tǒng)會(huì)有更強(qiáng)的抵御破壞之能力。

運(yùn)用樹結(jié)構(gòu)此種數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)造，讓系統(tǒng)里面許多節(jié)點(diǎn)的信息無法切實(shí)展現(xiàn)其功能，并且所有節(jié)點(diǎn)相互間的帶寬較低，只是由某個(gè)節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)資料基本不能滿足影音直播功能。運(yùn)用樹構(gòu)造來輸送數(shù)據(jù)，有的時(shí)候由于節(jié)點(diǎn)的變化而讓子樹節(jié)點(diǎn)的播放質(zhì)量不高。不過同時(shí)也需要看到樹狀構(gòu)造系統(tǒng)低延遲，所有節(jié)點(diǎn)相互間同步性好的特點(diǎn)，所以對于快速性以及同步性要求嚴(yán)格的系統(tǒng)也是非常好的解決辦法。所以，以上二樹狀構(gòu)造所適合客戶數(shù)量不是很多。DONet系統(tǒng)運(yùn)用網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)，可以有效運(yùn)用所有節(jié)點(diǎn)其能力，該系統(tǒng)的擴(kuò)展性與質(zhì)量等所有方面都獲得很好的作用。不過其采用Gossip協(xié)議來形成覆蓋網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致控制消息的成本高，并且它們的數(shù)據(jù)較大，大大降低運(yùn)用所有節(jié)點(diǎn)的能力，它們的調(diào)度算法效率也很低，因此這些地方需要進(jìn)一步優(yōu)化。

5 結(jié)束語

因?yàn)閷Φ嚷?lián)網(wǎng)直播技術(shù)在巨量影音播放方面的巨大功能，很大程度上滿足了人們對互網(wǎng)絡(luò)影音播放的巨大需求，并且近些年也獲得很大發(fā)展，且具有現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用前景非常廣闊。目前對于對等聯(lián)網(wǎng)流媒體直播技術(shù)的相關(guān)研究獲得很大發(fā)展，對等聯(lián)網(wǎng)的流媒體影音直播技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行，比如當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)用廣泛的PPLive和騰訊公司的QQLive等。伴隨對等聯(lián)網(wǎng)流媒體技術(shù)逐步成熟，我們有理由相信對等聯(lián)網(wǎng)流媒體技術(shù)會(huì)大量運(yùn)用到網(wǎng)絡(luò)多媒體新聞發(fā)布、現(xiàn)場直播、互聯(lián)網(wǎng)影音廣告、商務(wù)業(yè)務(wù)往來、遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)絡(luò)電臺等網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉宇翔，魯士文.基于流式傳輸模式的可靠多播協(xié)議[J].計(jì)算機(jī)工程，2006（06）：139-142.

作者簡介：許敏（1984-），女，河南漯河人，碩士，助講，研究方向：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

作者單位：漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，河南漯河 462000