對等網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在IPTV中的應用研究

2007/05/15

　　圖1　IPTV中傳統網(wǎng)絡(luò )與對等網(wǎng)絡(luò )的結構對比

　　在基于對等網(wǎng)絡(luò )的IPTV系統中采用集中式結構，系統中應存在少量的中央服務(wù)器，這些服務(wù)器除了保存節目?jì)热葙Y源外，還要保存當前的節目單信息和正在收看節目的客戶(hù)端信息。當用戶(hù)請求收看某一節目時(shí)，服務(wù)器將返回正在收看該節目的用戶(hù)，這里服務(wù)器可以根據請求來(lái)源的路由信息，在所有收看該節目的用戶(hù)中挑選與請求用戶(hù)最接近的，也就是連通性最好的用戶(hù)信息進(jìn)行返回。用戶(hù)收到服務(wù)器返回的地址信息后，即開(kāi)始與正在收看的用戶(hù)進(jìn)行連接，獲取節目?jì)热荨?

　　在這種對等網(wǎng)絡(luò )中，內容服務(wù)器只需進(jìn)行少量的內容分發(fā)，甚至對某些熱門(mén)節目只進(jìn)行一路分發(fā)，即可滿(mǎn)足大量的用戶(hù)收看需求。與傳統的節目分發(fā)方式相比，既不需要復雜的調度算法，也不用承擔上千甚至上萬(wàn)的媒體傳輸連接，壓力可以說(shuō)極大降低，而用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量并不會(huì )因此降低。相反，對某些熱門(mén)節目會(huì )因為收看人數眾多，數據來(lái)源穩定，而享受更好的服務(wù)質(zhì)量。

　　在傳統的網(wǎng)絡(luò )中，當某一臺服務(wù)器發(fā)生故障，可能會(huì )影響一部分用戶(hù)的收看，用戶(hù)需要到更遠的服務(wù)器上去接收節目?jì)热荩�這樣網(wǎng)絡(luò )速度會(huì )變慢，這又同時(shí)加重了這臺服務(wù)器的負擔，即增加了該服務(wù)器出現故障的風(fēng)險，有可能造成連鎖故障效應。如果為了避免這種情況，把用戶(hù)限制在某一區域內，則這部分用戶(hù)在故障時(shí)無(wú)法接受服務(wù)。然而，采用對等網(wǎng)絡(luò )方式時(shí)，由于把服務(wù)器的絕大部分負擔分散并轉移到了所有的用戶(hù)端，服務(wù)器出現故障的概率大幅下降，而且即使某臺服務(wù)器出現故障，只要網(wǎng)絡(luò )中仍有其他分發(fā)該服務(wù)器上內容的其他服務(wù)器，即只要網(wǎng)絡(luò )中仍存在該內容的源，用戶(hù)就能收看到該節目，并不受出故障服務(wù)器的影響。因為在對等網(wǎng)絡(luò )中，所有的節點(diǎn)既是終端用戶(hù)，又是服務(wù)器，某一節目的服務(wù)是由許多同時(shí)收看該節目的用戶(hù)共同提供的。這使系統具有了一種軟容量的特性，即與傳統電視網(wǎng)絡(luò )所能服務(wù)的最大用戶(hù)數固定不同，基于對等網(wǎng)絡(luò )的IPTV系統，其最大容量并不固定，而且用戶(hù)數越多，其服務(wù)質(zhì)量越好，用戶(hù)數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，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(wèn)題是網(wǎng)絡(luò )的安全性存在隱患。由于對等網(wǎng)絡(luò )中，節目來(lái)源不局限于服務(wù)器了，用戶(hù)受到服務(wù)器的制約比傳統方式下少了很多，這樣非法的用戶(hù)可以繞開(kāi)向服務(wù)器申請資源這一步，直接向用戶(hù)端進(jìn)行連接。由于用戶(hù)端必須保存一份當前收看節目的用戶(hù)列表，以保持與這些用戶(hù)的連接，并根據緩沖狀況及時(shí)增加新的連接。而非法用戶(hù)接入某一合法用戶(hù)后，也可獲得這張列表，即可發(fā)起連接，從而實(shí)現不與服務(wù)器通信就能收看到節目。

　　前面說(shuō)過(guò)，IPTV系統必須有良好的計費管理機制，并具有一定的擴展性以提供更多增值服務(wù)。針對上面的問(wèn)題，固然可以加密保存用戶(hù)端的當前用戶(hù)列表，并禁止用戶(hù)之間交換該列表信息，即只允許從服務(wù)器端獲取用戶(hù)列表，但這樣也只是治標的辦法。為了提供更高的安全性，可采用數字版權管理（DRM）技術(shù)從根本上對內容進(jìn)行加密，這樣即使非法用戶(hù)獲取了內容，沒(méi)有得到授權，仍然無(wú)法觀(guān)看到節目。

　　在IPTV中的數字版權管理可以如下方式工作：在每臺用戶(hù)接收終端建立一個(gè)與硬件相關(guān)并可對用戶(hù)身份進(jìn)行惟一鑒別的ID號，簡(jiǎn)單方式下采用網(wǎng)卡的MAC地址即可，也可以采用其他數字加密的智能卡等設備用以提高系統的安全性。在內容分發(fā)之前，使用密鑰對媒體進(jìn)行加密，這樣要想收看該內容，必須使用相同的密鑰進(jìn)行解密，然后將該密鑰與節目?jì)热莘珠_(kāi)存儲。在系統中建立單獨的用戶(hù)驗證服務(wù)器，實(shí)際操作中可與資源請求服務(wù)合并，但最好與內容分發(fā)服務(wù)器分離。當用戶(hù)進(jìn)行資源請求時(shí)，連接到用戶(hù)驗證服務(wù)器，服務(wù)器根據用戶(hù)的惟一ID鑒別其合法性，并根據該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(hù)，并同時(shí)返回相應資源的用戶(hù)列表。用戶(hù)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目?jì)热荩�進(jìn)行觀(guān)看。由于許可證是以該用戶(hù)的ID進(jìn)行加密的，因此即使被別的用戶(hù)非法獲取到，沒(méi)有相應的硬件支持也不能解密出原始密鑰，從而不能觀(guān)看節目。每一節目的許可證可以存儲在用戶(hù)端，也可以使用后刪除，待重新請求時(shí)頒發(fā)新的許可證。

　　數字版權管理十分靈活，不僅可針對媒體節目，各種增值服務(wù)也可使用DRM方式管理用戶(hù)權限，實(shí)現復雜而高效的計費方案，滿(mǎn)足不同用戶(hù)需求。對于數字加密可根據需要采用不同算法，由于加密過(guò)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、結束語(yǔ)

　　IPTV和對等網(wǎng)絡(luò )都是目前相當熱門(mén)的技術(shù)，但以往少有人提及將兩者結合，利用各自?xún)?yōu)勢，拓展其應用領(lǐng)域。本文為IPTV的網(wǎng)絡(luò )結構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(wèn)題，也提出了相應的解決辦法。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(jiàn)的，并且預示了未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展方向，在IPTV中應用對等網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不僅能夠降低組網(wǎng)成本，同時(shí)作為對未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的一種探索，也是具有重要意義的。

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