P2P流媒体技术

11.引言.........................................................................................................................22.P2P流媒体技术.....................................................................................................22.1.流媒体的概念..............................................................................................22.2.P2P的概念...................................................................................................22.3.P2P流媒体技术的概念...............................................................................32.4.P2P流媒体系统架构[6]...............................................................................42.4.1.直播：................................................................................................42.4.2.点播：................................................................................................52.4.3.直播和点播的区别[7].......................................................................62.5.P2P流媒体系统关键技术...........................................................................72.5.1.媒体文件定位机制............................................................................72.5.2.QoS控制机制...................................................................................72.5.3.激励机制............................................................................................82.6.P2P流媒体的应用.......................................................................................82.7.P2P流媒体的优势.......................................................................................92浅谈P2P流媒体摘要：流媒体技术是未来网络服务体系的重要组成部分，P2P技术是分布式计算的重要发展方向，是未来高速网络中内容分发的基础。[1]将流媒体技术和P2P技术两者相结合，构成了可持续发展的网络服务——P2P流媒体，是流媒体技术发展的必然方向。本文旨在对P2P流媒体技术做简要的介绍和分析。关键词：流媒体、P2P流媒体、视频播放1.引言随着互联网的普及，利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。流媒体技术的出现，在一定程度上使互联网传输音视频难的局面得到改善。当流媒体发展到一定阶段后，用户总数大幅度增加，流媒体的缺陷被放大。传统的流媒体播放方式基于C/S集中式网络模式，对于高带宽、实时性和突发流量这三大困难很难找到行之有效的解决方案。而P2P技术采用分布式网络模式，能很好的解决网络带宽瓶颈等问题。将流媒体技术和P2P技术两者相结合的P2P流媒体技术为流媒体开辟了新的发展空间。[2]2.P2P流媒体技术2.1.流媒体的概念流媒体实际指都是一种新的媒体传送方式，即采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式，而非一种新的媒体。流媒体又叫流式媒体，它是指商家用一个视频传送服务器把节目当成数据包发出，传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。[3]简单来说，流媒体在播放前并不下载整个文件，只将部分内容缓存，是流媒体数据流边传送边播放，这样就节省了下载等待实际和存储空间。如果将文件传输看作是一次接水的过程，过去的传输方式就像是对用户做了一个规定，必须等到一桶水接满才能使用它，这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的影响。而流式传输则是，打开水头龙，等待一小会儿，水就会源源不断地流出来，而且可以随接随用，因此，不管水流量的大小，也不管桶的大小，用户都可以随时用上水。从这个意义上看，流媒体这个词是非常形象的。2.2.P2P的概念P2P是PeertoPeer的缩写，Peer在英文中是“对等的人，与之对等”之意；P2P中文译名为对等互联或点对点。3P2P是互联网一种组网模式（即对等组网）的技术和应用。它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。也就是说，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从网络看。值得注意的是，P2P也不是新概念，P2P是互联网整体架构的基础。[4]P2P模式如图1所示。图1传统模式示意图图2P2P模式示意图2.3.P2P流媒体技术的概念P2P流媒体技术是指利用内容分片技术将内容分散保证在不同的终端的存储空间上，通过并行传输技术将额你让分发给各终端童虎，在终端流缓存中重组，提交媒体播放器进行播放的方式。[5]简单的说，P2P流媒体技术是一种低成本高效率的流媒体传输技术。它充分利用用户的闲置上行带宽来协助服务器分发流媒体内容。在P2P模式下，并非所有的客户端都从服务器获取媒体数据，客户端也连接其他客户端来获取媒体数据，因此在增加用户的同时无须相应增加服务器和带宽，从而大大降低了服务器的负载和带宽占用。P2P流媒体传输模式如图3所示。图3P2P流媒体传输模式示意图42.4.P2P流媒体系统架构[6]2.4.1.直播：1)在流媒体直播服务中，用户只能按照节目列收看当前正在播放的节目。在直播领域，交互性较少，技术实现相对简单。因此P2P技术在直播服务只能够发展迅速。P2P直播是最能体现P2P价值的表现，用户观看同一个节目，内容趋同，因此可以充分利用P2P的传递能力，理论上，在上/下行带宽对等的基础上，在线用户数可以无限扩展。P2P与流媒体技术的结合最先产生的是基于P2P的实时流节目直播系统，从传统的树形分发，到现在的基于Gossip的纯Mesh分发。P2P直播已经先于P2P点播实现了大规模的应用。2)P2P直播的系统组网图4如图所示。图4P2P直播系统组网源节点需要将MediaEncoder据进行拆包，然后组成过P2P方式将数据块为流媒体数据，模拟成流媒体服务将传输完成的数据发送给MediaPlayer。网络流媒体协议为MMS、RTS两种。目前P2P直播都是使用WMV格式。3)P2P直播工作流程大概分5个步，分别是：第一步：Capture获取直播节目流，经过打包后上传到SuperPeer；第二步：SuperPeer将此节目流发布到WebServer,并且向Tracker注册此节目流；第三步：Client登陆WebServer,获取myseelite://协议，从myseelite协议串中获得Tracker的ip地址以及节目信息；第四步：Client登陆Tracker,Tracker根据节目信息，返回Client要求节目的SuperPeer地址和拥有此节目流的Client列表；第五步：Client依次连接SuperPeer和拥有此节目流Client,获得节目流。P2P工作流程如图5所示。5图5P2P直播工作流程图2.4.2.点播：4)与直播利于相对应，在P2P流氓日游点播服务中，用户可以选择节目列表中的任意节目观看。在点播领域，P2P技术的发展速度相对缓慢，一方面因为点播当中的高度交互性实现的服装程度高；另一方面是节目源版权因素对P2P点播技术的障碍。目前，P2P的点播技术主要朝着适用于点播的应用层传输协议技术、底层编码技术、以及数字版权技术等方面发展。1)整个P2P点播系统由4个主要的部分组成：WebPortal，TrackerServer，SourceServer，Peer。P2P点播系统结构如图6所示，图6P2P点播系统结构图6WebPortal：每个客户端上线后，都会访问Portal页面，通过Portal可以查看当前整个系统的节目列表，每个节目的节目推荐列表，点击排名等。Portal运行在Tomcat服务器之上，后台是一个支持多用户的节目发布与管理WebPortal以后还包括用户的点击行为分析，根据用户。TrackerServer：负责索引当前的在线Peer，管理Peer节点的位置信息，提供节点加入时的PeerList。Peer：负责从其它节点获取媒体数据扑的维护，buffer的管理。另外，每个Peer还是一个精简了的流媒体服务器，完成和本地播放RTSP交互，并从Buffer中取出媒体数据发送给本地播放器。SourceServer：SourceServer的功能和普通Peer差不多，不过在SourceServer上存储整个电影内SourceServer的主要功能是负Packet分成一个一个SourceServer来说，准入控制非常重要。2)P2P点播系统工作流程大概分5步：第一步：通过HTTP访问WebPortal，得到节目列表信息；第二步：用户点击节目列表，Peer从ChannelURL中获知该频道的TrackerServer和SourceServer的地址，然后向TrackerServer发出Join的请求；第三步：TrackerServer根据Peer的请求播放位置，返回一些和该Peer具有相邻播放位置的Peer节点。由于NAT问题的存在，Tracker一般只返回和新加入Peer在同一个局域网内的或者具有外网IP地址的Peer节点；第四步：向PeerList中的节点发起连接，建立Partner关系，并从Partner节点获取完成RTSP交互所必需的SDP信息，电影长度信息；第五步：根据PartnerBufferMap的情况，开始向Partner节点调度数据请求。系统工作流程如图7所示。图7P2P点播系统工作流程图2.4.3.直播和点播的区别[7]1)点播的资源数目：点播有较多数量的视频供点播，直播的频道数要少得多，但用户有可能长时间观看。72)内容源：点播已知要播放的全部内容，可以安排调度播放的内容，而直播一般内容未知（轮播较特殊）。3)用户观看要求：点播用户可以从一部视频的任何部分开始观看，不同用户观看的位置可能相差很远，而直播时随到随看，各个用户之间观看内容基本保持一定程度的同步。4)对端到端延时的敏感程度：点播只要满足播放要求，并不要求时效性；而直播对内容源的时间同步要求较高。5)交互操作：点播存在各种交互式操作，例如快进等，在QoS没有保障的情况下，用户有可能停止一段实际缓冲结束后再继续观看，而P2P一般只提供播放和停止操作，如果缓冲实际过程会造成内