對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在IPTV中的應(yīng)用研究

2007/05/15

　　圖1　IPTV中傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與對等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對比

　　在基于對等網(wǎng)絡(luò)的IPTV系統(tǒng)中采用集中式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中應(yīng)存在少量的中央服務(wù)器，這些服務(wù)器除了保存節(jié)目內(nèi)容資源外，還要保存當(dāng)前的節(jié)目單信息和正在收看節(jié)目的客戶端信息。當(dāng)用戶請求收看某一節(jié)目時，服務(wù)器將返回正在收看該節(jié)目的用戶，這里服務(wù)器可以根據(jù)請求來源的路由信息，在所有收看該節(jié)目的用戶中挑選與請求用戶最接近的，也就是連通性最好的用戶信息進(jìn)行返回。用戶收到服務(wù)器返回的地址信息后，即開始與正在收看的用戶進(jìn)行連接，獲取節(jié)目內(nèi)容。

　　在這種對等網(wǎng)絡(luò)中，內(nèi)容服務(wù)器只需進(jìn)行少量的內(nèi)容分發(fā)，甚至對某些熱門節(jié)目只進(jìn)行一路分發(fā)，即可滿足大量的用戶收看需求。與傳統(tǒng)的節(jié)目分發(fā)方式相比，既不需要復(fù)雜的調(diào)度算法，也不用承擔(dān)上千甚至上萬的媒體傳輸連接，壓力可以說極大降低，而用戶的服務(wù)質(zhì)量并不會因此降低。相反，對某些熱門節(jié)目會因為收看人數(shù)眾多，數(shù)據(jù)來源穩(wěn)定，而享受更好的服務(wù)質(zhì)量。

　　在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)某一臺服務(wù)器發(fā)生故障，可能會影響一部分用戶的收看，用戶需要到更遠(yuǎn)的服務(wù)器上去接收節(jié)目內(nèi)容，這樣網(wǎng)絡(luò)速度會變慢，這又同時加重了這臺服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，即增加了該服務(wù)器出現(xiàn)故障的風(fēng)險，有可能造成連鎖故障效應(yīng)。如果為了避免這種情況，把用戶限制在某一區(qū)域內(nèi)，則這部分用戶在故障時無法接受服務(wù)。然而，采用對等網(wǎng)絡(luò)方式時，由于把服務(wù)器的絕大部分負(fù)擔(dān)分散并轉(zhuǎn)移到了所有的用戶端，服務(wù)器出現(xiàn)故障的概率大幅下降，而且即使某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，只要網(wǎng)絡(luò)中仍有其他分發(fā)該服務(wù)器上內(nèi)容的其他服務(wù)器，即只要網(wǎng)絡(luò)中仍存在該內(nèi)容的源，用戶就能收看到該節(jié)目，并不受出故障服務(wù)器的影響。因為在對等網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點既是終端用戶，又是服務(wù)器，某一節(jié)目的服務(wù)是由許多同時收看該節(jié)目的用戶共同提供的。這使系統(tǒng)具有了一種軟容量的特性，即與傳統(tǒng)電視網(wǎng)絡(luò)所能服務(wù)的最大用戶數(shù)固定不同，基于對等網(wǎng)絡(luò)的IPTV系統(tǒng)，其最大容量并不固定，而且用戶數(shù)越多，其服務(wù)質(zhì)量越好，用戶數(shù)量增加并不需要增加服務(wù)器端的投入。

三、存在的不足及解決方法的提出

　　基于對等網(wǎng)絡(luò)的IPTV系統(tǒng)，雖然具有諸多優(yōu)越性，但仍有一些不足之處。其中最大的問題是網(wǎng)絡(luò)的安全性存在隱患。由于對等網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)目來源不局限于服務(wù)器了，用戶受到服務(wù)器的制約比傳統(tǒng)方式下少了很多，這樣非法的用戶可以繞開向服務(wù)器申請資源這一步，直接向用戶端進(jìn)行連接。由于用戶端必須保存一份當(dāng)前收看節(jié)目的用戶列表，以保持與這些用戶的連接，并根據(jù)緩沖狀況及時增加新的連接。而非法用戶接入某一合法用戶后，也可獲得這張列表，即可發(fā)起連接，從而實現(xiàn)不與服務(wù)器通信就能收看到節(jié)目。

　　前面說過，IPTV系統(tǒng)必須有良好的計費管理機(jī)制，并具有一定的擴(kuò)展性以提供更多增值服務(wù)。針對上面的問題，固然可以加密保存用戶端的當(dāng)前用戶列表，并禁止用戶之間交換該列表信息，即只允許從服務(wù)器端獲取用戶列表，但這樣也只是治標(biāo)的辦法。為了提供更高的安全性，可采用數(shù)字版權(quán)管理（DRM）技術(shù)從根本上對內(nèi)容進(jìn)行加密，這樣即使非法用戶獲取了內(nèi)容，沒有得到授權(quán)，仍然無法觀看到節(jié)目。

　　在IPTV中的數(shù)字版權(quán)管理可以如下方式工作：在每臺用戶接收終端建立一個與硬件相關(guān)并可對用戶身份進(jìn)行惟一鑒別的ID號，簡單方式下采用網(wǎng)卡的MAC地址即可，也可以采用其他數(shù)字加密的智能卡等設(shè)備用以提高系統(tǒng)的安全性。在內(nèi)容分發(fā)之前，使用密鑰對媒體進(jìn)行加密，這樣要想收看該內(nèi)容，必須使用相同的密鑰進(jìn)行解密，然后將該密鑰與節(jié)目內(nèi)容分開存儲。在系統(tǒng)中建立單獨的用戶驗證服務(wù)器，實際操作中可與資源請求服務(wù)合并，但最好與內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器分離。當(dāng)用戶進(jìn)行資源請求時，連接到用戶驗證服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)用戶的惟一ID鑒別其合法性，并根據(jù)該ID對請求的媒體密鑰進(jìn)行加密，生成一份許可證，將該許可證頒發(fā)給用戶，并同時返回相應(yīng)資源的用戶列表。用戶接收到媒體后，可使用許可證配合硬件ID解密出原始密鑰，再用該密鑰解密出節(jié)目內(nèi)容，進(jìn)行觀看。由于許可證是以該用戶的ID進(jìn)行加密的，因此即使被別的用戶非法獲取到，沒有相應(yīng)的硬件支持也不能解密出原始密鑰，從而不能觀看節(jié)目。每一節(jié)目的許可證可以存儲在用戶端，也可以使用后刪除，待重新請求時頒發(fā)新的許可證。

　　數(shù)字版權(quán)管理十分靈活，不僅可針對媒體節(jié)目，各種增值服務(wù)也可使用DRM方式管理用戶權(quán)限，實現(xiàn)復(fù)雜而高效的計費方案，滿足不同用戶需求。對于數(shù)字加密可根據(jù)需要采用不同算法，由于加密過程與硬件相關(guān)，因此安全性十分高，可在一定程度上彌補對等網(wǎng)絡(luò)在安全性能上的不足，并能提供更多功能。

四、結(jié)束語

　　IPTV和對等網(wǎng)絡(luò)都是目前相當(dāng)熱門的技術(shù)，但以往少有人提及將兩者結(jié)合，利用各自優(yōu)勢，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。本文為IPTV的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出了一種新的思路，并探討了可行性，針對其中可能存在的問題，也提出了相應(yīng)的解決辦法。綜上所述，對等網(wǎng)絡(luò)作為新興的并且蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其優(yōu)越性是顯而易見的，并且預(yù)示了未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，在IPTV中應(yīng)用對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅能夠降低組網(wǎng)成本，同時作為對未來網(wǎng)絡(luò)的一種探索，也是具有重要意義的。

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