对等网络(P2P)技术在IPTV中的应用研究

随着嵌入式技术这几年的迅速发展，在个人电脑平台上正显示出强大市场需求的流媒体技术，目前逐渐有向嵌入式平台转移的趋势。个人便携化、家电化的媒体消费需求，为这次平台的转移提供了市场契机。IPTV正是在这场消费革命中处在风口浪尖的焦点。业内大多认为IPTV蕴含了巨大的商业利益，但至今仍鲜有涉足者，其中原因之一是网络速度问题。本文介绍了对等网络技术，即点对点（P2P）技术，将其应用到IPTV网络传输中，可充分利用每一终端的上下行信道，并且不需要路由器等硬件支持组播，可以为IPTV网络传输瓶颈问题提供一种解决方案。

一、对等网络技术

1.对等网络简介

对等网络（peer-to-peer network），常被称为P2P或点对点，是近年来兴起的一种新型网络技术。它在传输方式上打破了传统网络的服务器/客户端（C/S）模式的定式，建立了一种客户端对客户端的直接通信机制，这种通信方式也为未来网络的发展提供了思路。在对等网络中，每一节点既作为客户端，又充当他人的服务器，从某种意义上，每一结点都处在同等地位。对等网络是对分布式概念的成功拓展，它将传统方式下的服务器负担分配到网络中的每一节点上，每一节点都将承担有限的存储与计算任务，加入到网络中的节点越多，节点贡献的资源也就越多，其服务质量也就越高。

反观现在网络上仍占主导地位的C/S服务模式，虽然近年来，终端用户的网络带宽逐年提高，但用户使用感受仍未有大的改观，主要也是由于各大服务器不堪重负，用户数量大幅上升时，服务器甚至有面临崩溃的危险，而此时空闲的链路带宽正被白白浪费掉。而P2P方式的网络服务，正好能充分挖掘网络的空闲资源，不需要增加投入，就能服务更多用户。因而可以看到，对等网络技术的优势是不言而喻的，它将在未来的网络应用中，创造巨大的价值。

2.对等网络的基本结构

对等网络一般按组织结构的不同，分为三种类型。

（1）集中式对等网络

集中式的对等网络其实并不是完全意义上的对等网络，这是一种介于C/S模式与对等网络之间的基于P2P理念的对传统网络方式的拓展。集中式对等网络基于中央目录服务器，为网络中各节目提供目录查询服务，传输内容无需再经过中央服务器。这种网络，结构比较简单，中央服务器的负担大大降低。但由于仍存在中央节点，容易形成传输瓶颈，扩展性也比较差，不适合大型网络。但由于目录集中管理，对于小型网络的管理和控制上倒是一种可选择方案。

（2）无结构分布式网络

无结构分布式网络与集中式的最显著区别在于，它没有中央服务器，所有结点通过与相邻节点间的通信，接入整个网络。在无结构的网络中，节点采用一种查询包的机制来搜索需要的资源。具体的方式为，某节点将包含查询内容的查询包发送到与之相邻的节点，该查询包以扩散的方式在网络中蔓延，由于这样的方式如果不加节制，会造成消息泛滥，因此一般会设置一个适当的生存时间（TTL），在查询的过程中递减，当TTL值为0时，将不再继续发送。

这种无结构的方式，组织方式比较松散，节点的加入与离开比较自由，当查询热门内容时，很容易就能找到，但如果需求的内容比较冷门，较小的TTL不容易找到，而较大的TTL值又容易引起较大的查询流量，尤其当网络范围扩展到一定规模时，即使限制的TTL值较小，仍然会引起流量的剧增。但当网络中存在一些拥有丰富资源的所谓的类服务器节点时，可显著提高查询的效率。

（3）结构化分布式网络

结构化分布式网络，是近几年基于分布式哈希表（Distributed Hash Table）技术的研究成果。它的基本思想是将网络中所有的资源整理成一张巨大的表，表内包含资源的关键字和所存放结点的地址，然后将这张表分割后分别存储到网络中的每一结点中去。当用户在网络中搜索相应的资源时，它将能发现存储与关键词对应的哈希表内容所存放的结点，在该结点中存储了包含所需资源的结点地址，然后发起搜索的结点根据这些地址信息，与对应结点连接并传输资源。这是一种技术上比较先进的对等网络，它具有高度结构化，高可扩展性，结点的加入与离开比较自由。这种方式适合比较大型的网络。