P2P技术在IPTV中的应用

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O、引言
　　网络电视是今年最热门的话题。所谓网络电视（又称为IPTV，交互电视等），是指通过互联网络，特别是宽带互联网络传播视频节目的服务形式。它利用宽带有线电视网的基础设施，以家用电视机或电脑为主要终端电器，通过互联网协议（IP协议）来传送电视信号，提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务。它的关键技术是流媒体技术，采用流式技术传输连续的音/视频媒体。
　　IPTV是传统的电视媒体和新兴的网络媒体相互影响、相互融合的产物。它的发展前景非常广阔，但是目前的网络电视都是基于C/S模式的，这种模式由于服务器的性能和服务器端的带宽资源有限，无法支持网络电视爆炸式的增长。P2P技术改变了这种状况，它使互联网的存储模式由现在C/S的“内容位于中心”转变为“内容位于边缘”，这样，每一个计算机既是客户机又是服务器，各自下载一小段节目互换，减轻了传输压力。
1、P2P技术介绍
　　1.1　什么是P2P
　　P2P是一种网络模型，它是Peer to Peer（对等网络）的简写，可以简单地定义为通过直接交换，共享计算机资源和服务。在P2P网络环境下，所有节点都是对等的，各节点具有相同的责任和能力，并协同完成任务。
　　P2P的本质思想是，整个网络中不存在中心节点（或中心服务器）。在P2P结构中，每一个节点（Peer）大都同时具有信息消费者、信息提供者和信息通讯者等三方面的功能，在P2P网络中每一个节点所拥有的权利和义务都是对等的。在P2P工作方式中，每一个客户终端既是客户机，又是服务器。它弱化了服务器的作用，将信息数量、成本资源都向互联网各点均匀分布，也就是所谓的“边缘化”的趋势，消除了单个资源带来的瓶颈，可以控制和实现网络上各节点的负荷平衡。
　　P2P技术不仅能利用服务器的资源，同时能合理地使用用户计算机的空闲资源。用户在享受媒体节目的同时，也在利用自身计算机所空闲的资源为其他用户提供着服务。所以，使用P2P技术提供高质量和大容量的流媒体服务系统成为可能。
　　1.2　P2P的结构模式
　　1.2.1　集中式
　　由一个中心服务器负责记录共享信息以及反馈对这些信息的查询；每一个对等实体要对它所需共享的信息以及进行的通信负责，根据需要下载它所需要的其他对等实体上的信息。
　　1.2.2　分布式
　　所有参与的客户端计算机都是对等点，各对等点之间直接通信，中心服务器不对信息交换进行控制、协调和处理。
　　1.2.3　混合式
　　结合了集中式和分布式的优点，依赖中心服务器来实现某些功能。
　　目前大多数P2P的结构模式是混合式的。
2、P2P模式与C/S模式的比较
　　目前的IPTV系统，大都是基于传统的客户端/服务器（C/S）模式的，它使互联网上的资源向服务器集中，在这种模式下，网络用户向服务器发出请求，然后从服务器得到相应的回应信息，用户之间的交流均高度依赖于网络服务器，无法直接交流信息，服务器是网络的控制核心。
　　2.1　P2P模式与C/S模式的性能比较
　　由以上分析可以看出，P2P是基于互联网的对等架构，它会大大改善内容的流量分布，从而解决IPTV网络带宽的瓶颈问题，也极大程度缓解了内容存储服务器的压力，相比C/S模式，它具有无可比拟的优势。
　　2.2　P2P模式与C/S模式的通信方式比较

表1　P2P模式与C/S模式通信方式比较

3、P2P技术在网络电视中的应用
　　网络电视很吸引人，它可以为用户提供极为丰富的业务，P2P技术在网络电视领域中可大展拳脚，其具体应用有以下几个方面：
　　3.1　文件交换
　　在P2P模式下，用户可以从任何一个在线网友的计算机中直接下载所需要的文件，真正实现了个人计算机与服务器平起平坐。
　　3.2　在线交流
　　通过使用P2P客户端软件，用户之间可以进行即时交谈，可以就网络节目进行讨论，资源信息查询，文件共享等。这样增加了用户收看网络电视的积极性，促进了媒体提供者和媒体消费者之间的互动。
　　3.3　搜索引擎
　　P2P网络模式中节点之间的动态而又对等的互联关系使得搜索可以在对等点之间直接地、实时地进行，既可以保证搜索的实时性，又可以达到传统目录式搜索引擎无可比拟的深度（理论上将包括网络上所有开放的信息资源）。
　　3.4　网络游戏
　　网络游戏如果采用P2P技术，再配以动态分配技术，这样，每个服务器的承载人数将在数量级上超过传统的服务器模式，这将大大提高目前多人在线交互游戏的性能；同时每个游戏用户成为一个对等节点，各个节点可以进行大量的点对点通讯，从而减少服务器的通讯服务，提高性能。
4、P2P技术的不足及其未来的研究方向
　　4.1　P2P技术的现实障碍和不足
　　虽然P2P技术有很强的优势，如负载均衡、信息资源丰富、容错性好等，但P2P技术目前也存在着许多亟待解决的问题，主要包括以下几个方面：
　　4.1.1　版权问题：P2P技术可以使文件自由的交换，并且具有匿名发布的特性，所以大多数P2P服务都将不可避免地和知识产品的版权发生冲突。
　　4.1.2　管理困难：目前我国的IP地址不够，大都是临时地址，做P2P不知道对面是谁，诚信和安全都有问题，这使得P2P网络管理起来非常困难。
　　4.1.3　安全性差：P2P技术无限制的资源共享会带来信息泛滥，同时也给我们的计算机病毒的预防增加大量的困难，有时会导致一些病毒在网络上传播，降低了网络的安全性。
　　4.2　未来的研究方向
　　P2P技术的研究刚刚起步，还有许多问题需要研究。首先要建立一个有效的安全机制。由于参与服务的各个客户之间毫无联系，要在互不信任的客户之间互相提供服务无疑需要一个有效的认证或授权等安全机制，保证服务的完成。其次是建立一个较好的容错机制，P2P系统中节点的行为具有Ad-hoc的特点，如何在这种动态的环境下保证流媒体的服务质量，需要结合流媒体对QoS的要求和网络流量分析等方面的知识，研究代价低、易实现的容错机制。另外，建立一个合理的激励机制和P2P模式下的存储问题也是将来值得研究的问题。
　　总之，P2P技术是当前研究的热点，把P2P应用到网络电视中，能充分利用客户端闲置的资源，减轻服务器的负担，在不远的将来，P2P技术的研究必将取得很大的进展。