P2P IPTV技术进展

1 IPTV采用客户机/服务器模式的局限性

　　IPTV一般泛指通过IP网络传输音视频内容并用电视机收看的业务。目前电信运营商提供的IPTV运营在支持组播的可管理的IP网上，其主要业务为直播电视(转播电视广播)、时移电视、视频点播( VoD)以及交互信息服务等。

　　目前中国的IPTV系统采用客户机/服务器模式提供单播和点播(包括VoD和时移电视)业务。由于服务器输入/输出(I/O)"瓶颈"的限制，一台服务器只能支持有限的并发流(千数量级的并发流)。要解决十万、百万用户同时收看的问题，不仅需要大量服务器，还需要极宽的网络带宽。目前的解决方法一是采用组播来提供广播，二是采用内容传送网络(CDN)技术将服务器尽量放到离客户近的地方以减轻网络负荷。现有网络要支持组播，需要进行改造，这不仅导致成本增加还将损失互联网无所不在的通达能力。因此，IPTV只能在经过改造的局部网络内提供广播业务。对于IPTV进一步向网络新媒体演化趋势，目前的客户机/服务器模式也不能很好地提供支持。

　　客户机/服务器已经成为制约IPTV发展的"瓶颈"，解决方法是体系结构向对等连接( P2P|0">P2P)模式演化。

　　2 P2P内容分发技术的演化

　　计算机网络发展演化过程不断在集中和分布之间摆动。早期计算机的使用模式是众多用户共享大型计算机，以后发展了个人计算机，从集中走向分布。在互联网上存在类似情况，开始采用客户机/服务器方式，使用网站上集中的服务器。进一步发展将走向分布式，集中的服务器变成分布式的。

　　P2P技术将许多用户结合成一个网络，共享其中的带宽，共同处理其中的信息。与传统的客户机/服务器模式不同，P2P工作方式中，每一个客户终端既是客户机又是服务器。以共享下载文件为例，下载同一个文件的众多用户中的每一个用户只需要下载文件的一个片段，然后互相交换，最终每个用户都得到完整的文件。

　　实现P2P的第一步是在互联网上进行检索，找到拥有所需内容和计算能力的结点地址；第二步是通过互联网实现对等连接。为了充分发挥互联网无所不在的优势，不能对互联网协议进行任何修改。解决的方法是在基础的互联网上架设一个P2P重叠网。

　　P2P重叠网分为无组织的P2P重叠网、有组织的P2P重叠网和混合型网三大类。目前在互联网上广泛使用的大多是无组织的P2P重叠网，如BitTorrent(BT)下载。而有组织的P2P重叠网目前还处于学术界研究阶段，如Tapestry、Chord、Pastry和CAN等网络。正在研究的新一代的P2P应用包括多播、网络存储等都运行在这种有组织的P2P重叠网上。一些实用系统开始使用混合型结构。

　　无组织的P2P重叠网已经演进了几代。第一代P2P网络采用中央控制网络体系结构。早期的软件Napster就采用这种结构；第二代P2P采用分散分布网络体系结构，适合在自组织(Ad hoc)网上应用，如即时通信等；第三代P2P采用混合网络体系结构，这种模式综合了第一代和第二代的优点，用分布的超级结点取代中央检索服务器，并进一步利用有组织网的分布式哈希表(DHT)加速检索。

　　广播影视资料内容的分发主要采用两种方法：一种方法是先下载，下载后再观看，这种方法现在被称为播客(Podcast)；另一种就是用流媒体的方式边下载边收看。P2P技术对这两种方式都支持。

　　P2P共享下载大家比较熟悉。目前常用的P2P软件BT属于第三代混合型无组织网。每天全球都有数以千万计的网民用BT软件下载整部电影、MP3和大型软件等，其数据流量已占全球因特网总数据流量的70%以上。在中国情况类似，宽带用户大部分流量是P2P应用。版权问题是困扰P2P下载发展的主要问题，目前一些有合法版权的播客网站开始健康发展。

　　P2P流媒体是近年来才发展起来的，目前在中国发展得非常好，有10多家网站采用自主开发的软件提供P2P Internet视频服务，注册用户达250万户。

　　3 P2P流媒体直播技术进展

　　利用P2P技术实现大规模流媒体点播和直播的系统Webcast出现于1998年。Webcast利用一棵二叉多播树在用户之间进行实时多媒体数据的传输和共享。此后由于流媒体直播服务相对简单，首先得到快速发展。2000年出现第一套P2P视频直播系统的原型--ESM系统，该系统采用用户网状结构互连构造最优媒体数据多播树的方法在用户间传播实时的多媒体内容。由于算法限制，这套系统只能扩展到几千人同时在线，但已经标志着P2P流媒体直播系统进入了系统发展期。

此后各种原型系统、高度可扩展的应用层多播协议大量涌现。其中典型的系统有提供音频广播的Standford大学的Peercast系统和德国的P2PRadio系统，他们均采用开放源代码。而应用层多播协议有微软的Coopnet/Splits tream协议、