P2P技术在网络电视中的应用及现状的分析

　　P2P是英文Peer-to-Peer（对等）的简称，又被称为“点对点”。“对等”技术，是一种网络新技术，依赖网络中参与者的计算能力和带宽，而不是把依赖都聚集在较少的几台服务器上。P2P还是英文Point to Point （点对点）的简称。它是术语，意思是在你自己的同时，自己的电脑还要继续做主机上传，这种方式，人越多速度越快但缺点是对硬盘损伤比较大，还有对内存占用较多，影响整机速度。IBM则对P2P赋予了更广阔的定义，把它看成是由若干互联协作的计算机构成的系统并具备如下若干特性之一：系统依存于边缘化设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益；系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色；系统应用的用户能够意识到彼此的存在而构成一个虚拟或实际的群体。

　　简单地说，P2P又称对等互联网络技术，是一种网络新技术，依赖网络中参与者的计算能力和带宽，而不是把依赖都聚集在较少的几台服务器上。P2P网络通常用于通过Ad Hoc连接来连接节点。这类网络可以用于多种用途，各种档案分享软件已经得到了广泛的使用。P2P技术也被使用在类似VoIP等实时媒体业务的数据通信中。

　　目前，在网络电视、文件共享、分布式计算、网络安全、在线交流甚至是企业计算与电子商务等应用领域P2P都显露出很强的技术优势。简单的说，P2P直接将人们联系起来，让人们通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互。P2P就是人可以直接连接到其他用户的计算机、交换文件，而不是像过去那样连接到服务器去浏览与。p2p技术有许多应用。共享包含各种格式音频，视频，数据等的文件是非常普遍的，实时数据也可以使用P2P技术来传送。

　　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工作方式中，每一个客户终端既是客户机，又是服务器。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。

　　P2P技术在网络电视中的应用

　　IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体；向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。用户在家中可以有两种方式享受IPTV服务：（1）计算机，（2）网络机顶盒+普通电视机。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。IPTV既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。因为，传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点；尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新；但只是信号形式的改变；而没有触及媒体内容的传播方式。

　　IPTV关键技术

　　IPTV是利用计算机或机顶盒+电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。它采用高效的视频压缩技术，使视频流传输带宽在800Kb/s时可以有接近DVD的收视效果，对今后开展视频类业务如因特网上视频直播、远距离真视频点播、节目源制作等来讲，有很强的优势，是一个全新的技术概念。IPTV的特点及应用 IPTV是利用宽带有线电视网的基础设施，通过互联网络协议来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务。

　　随着P2P研究的进一步深入， P2P技术可以设计一个运营商级的音视频业务系统，采用P2P技术的播放软件成就了网络电视的发展。P2P既代表一种新技术，也映射着一种新文化，从技术角度来说，它用Peer与Peer的对等沟通，打破了目前网络流行的C/S主从模式，是对互联网应用技术的创新，也是互联网本质的回归。P2P受到了广大网民的喜爱，网络电视的发展吸引了众多的网民，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更是如鱼得水，主要体现在以下几方面：

　　（1）文件交换，资源共享：在传统的WEB方式中，实现文件交换必须要通过服务器，通过把文件上传到某个特定网站，用户再到该网站搜索需要的文件，然后，这种方式需要WEB服务器能够对大量用户的访问提供有效服务。而P2P模式下，用户可以从任何一个在线用户的计算机中直接，从而真正实现了个人计算机与服务器的对等。

　　（2）在线交流，即时通讯：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，从而实现实时互动。这样既增加了用户收看网络电视的积极性，又促进了媒体提供者和媒体消费者之间的互动。

　　（3）快捷搜索，对等连接：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，又超越传统目录式搜索引擎的深度、速度、幅度。

　　传统的流媒体服务大都是客户/服务器（C/S）模式，当流媒体业务发展到一定阶段后，用户总数大幅度增加，这种C/S模式加单播方式来推送媒体流的缺陷便明显地显现出来，带宽、服务器等常常成为系统瓶颈，系统的可扩展性差。而通过P2P技术引入到流媒体传输中而形成的P2P流媒体技术，具有如下优点：首先，这种技术并不需要互联网路由器和网络基础设施的支持，因此性价比高且易于部署；第二，在这种技术中，流媒体用户不只是媒体流，而且还把媒体流上载给其他用户，同时相对于互联网上众多计算机，P2P应用比其他应用要更多考虑那些低端PC的互联，它们不具备服务器那样强的联网能力，同时对于以往的P2P应用技术，现在的硬件环境已经更为复杂，这样在通信基础方面，P2P必须提供在现有硬件逻辑和底层通信协议上的端到端定位（寻址）和握手技术，建立稳定的连接。目前互联网主要技术模式是S/C方式，此方式要在互联网上设置拥有强大处理能力和大带宽的高性能计算机，配合的服务器软件，再将大量的数据集中存放在上面，并且要安装多样化的服务软件，在集中处理数据的同时可以对互联网上其他PC进行服务，提供或接收数据，提供处理能力及其他应用。

　　S/C方式造成互联网络上的集中，无论信息资源还是成本资源均向同一方向集中，这样的模式符合一对多、强对弱的社会关系形式，虽然"客户/服务器"模型是目前互联网上占统治地位的计算模型，但从某种意义来说，P2P计算可以说是一种向传统互联网技术的回归，体现了互联网的本质，因为互联网初的设计目标就是让网络上的计算机互相之间可以直接通信而不需要中介。

　　P2P直播的技术难点

　　目前结合P2P技术的IPTV业务应用已经有多种实现，然而P2P技术为IPTV业务实现带来灵活和高效率等优点的同时也带来一些问题，比如时延、网络不可控、可管理性差等问题，在IPTV业务中应用P2P技术必须要考虑和解决上述问题。P2P技术的基本理念就是对等，体现在应用中就是参与者不但接受服务而且提供服务（如：共享资源等）。另外该技术主要应用于互联网，同样具有互联网尽力而为的印迹，其本身并不考虑控制、管理等问题，而这些问题在电信业务应用中则是不可或缺的重要部分，因此在IPTV的内容分发系统中应用P2P技术就必须考虑和解决一些问题，包括：业务时延问题、网络不可控问题、ADSL节点上下行带宽不对称的问题、NAT/FW穿越的问题、安全性问题、可管理性问题。

　　（1）穿透防火墙配置：防火墙电脑超过了90％，如果让2台在防火墙后面的电脑能够实现P2P互联，这是一个技术的难点。有两种方式：一是要求用户配置TCP端口：BT和电驴采用的方式，配置需要网络知识。一般做法是通过在防火墙上开启TCP端口来实现，如果开启了端口或者本身有Internet IP地址的，为高联通性电脑；在防火墙内并且没有开启TCP端口的电脑，为低联通性电脑。高联通性电脑可以和其它的高联通性电脑已及低联通性电脑进行P2P；而低联通电脑只能和高联通性电脑进行P2P。二是防火墙自动穿透，无需用户配置，自动让两台在防火墙后面的电脑能P2P互联，P2P连接可以使用TCP和UDP两种方式。

　　（2）用户时延：用P2P技术实现IPTV业务的内容分发实际上也是一种应用层组播方式，也就是在各个Peer上实现的组播，由于P2P方式的内容分发每个内容切片往往要经过多跳才能到达请求端，因此这种方式必然会带来时延的叠加效应，即离根节点越远的用户时延越大。

　　（3）网络拓扑不可控：用户加入、退出P2P网络有一定的随意性、偶然性。P2P网络的拓扑不可控，具有随机的动态变化的特点，如果不采取其他补偿措施，必然会导致IPTV业务的服务质量无法得到有效保障。针对此问题补偿的办法有：路由备份，即为用户请求的每个时间段的流文件切片都提供至少两条路由，当其中一条路由中断时，能迅速切换到其他可选路由继续所需的文件切片，以保证流文件在观看过程中的流畅性。内容本地缓存技术，也就是在用户正式播放流文件前，在其终端预先缓存一定时间长度的流文件片段，从而为观看过程中的业务抖动留出处理时间，并使用户能够顺序观看。

　　（4）上、下行带宽不对称：P2P网络具有异构的特点，也就是实际的用户终端能力和网络能力都不尽相同，特别是随着宽带用户逐渐的增加，而ADSL网络用户占宽带用户很大的比例。ADSL网络上下行带宽不对称的特点对于P2P技术应用的影响比较大。即使在网络条件比较好的情况下，一个ADSL用户的上行带宽可能也无法满足其它用户的媒体接收速度，这样造成接收者带宽的浪费，同时接收媒体的质量低，会严重影响用户体验。既然无法改变大多数宽带用户采用ADSL网络的现状，就只能通过其他办法来解决这一问题，可行的方法有：接收者同时选择几个ADSL用户的发送者，根据不同的发送者的上传速度，在各个发送者之间进行平衡。根据不同的用户带宽来提供变码率的媒体编码技术，目前MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7以及H.264等主流的高压缩率的编码技术都支持变码率的编码技术。这样可以为不同带宽的用户提供合理的服务质量，只是实现的复杂度稍高。

　　实际上使P2P技术的运用在相当长的一段时间内可以规避版权问题的困扰。按照国内我们的理解，P2P软件提供的只是一个资源共享平台，并不需要对其中传播的内容负主要责任，只要适当地监督引导当然可以大胆运作。从这方面来说，国内的P2P软件厂商处境要比国外的同行幸福很多，路已经有前人开好，又不必像国外的先行者如Napster一样面临官司的压力。