互联网流媒体CDN―P2P混合分发模式研究

摘 要

本文分析了CDN和P2P相关技术的现状，并在此技术上，结合CDN和P2P技术的各自优势，提出了一种电视台网站视频CDN-P2P混合分发平台模型。

【关键词】CDN P2P CDN-P2P 视频

1 引言

随着互联网技术和宽带业务的飞速发展，电视台内容传播越来越多由传统广电网络转向互联网，各电视都纷纷建立了自己网站，在网站上推出了自己的视频直播和点播平台。目前主流的视频分发系统都是基于CDN技术，CDN内容分发系统运营成本较高，而且灵活性和扩展性有限。在互联网带宽遇到瓶颈的时候，CDN极大地限制了电视台网站视频业务的发展。而P2P技术框架充分利用用户的自有资源特性，有助于电视台网站利用其他资源，分担视频服务器的压力，被很多互联网视频网站采用为视频分发框架。但如何将现有的P2P技术应用于电视台网站视频CDN内容分发平台，将是本文论述的主要内容。

2 CDN应用现状

CDN全称是Content Distribution Network，即内容分发网络。CDN提供了一种新型内容传送体系机构，是一种分布式媒体服务技术平台，是建立在现有IP 网络基础结构上的增值网络，它通过在应用层部署大量高速缓存服务器引导用户就近访问，以实现节省骨干网带宽、减少带宽需求量、提供服务器加速的功能，解决了服务器过载、流媒体QoS 得不到保证等一系列问题。

CDN搭建在现有骨干网/城域网之上，其工作原理是通过在网络中心节点的源服务器之外，在靠近用户的网络边缘节点设置缓存服务器， 由CDN 中心控制系统实时地根据网络流量和各边缘节点的连接、负载状况以及到用户的逻辑距离及响应时间等因素，将用户的请求导向最佳的边缘节点，由该节点的缓存服务器为用户提供流媒体服务或Web 访问服务， 以缩短用户访问的响应时间，有效地减轻网络中心节点和骨干网带宽的压力，减少网络拥塞，提高用户访问流媒体内容的响应速度和网络服务性能。

CDN系统结构如图1所示，首先CDN内容管理支撑平台将源视频网站的内容镜像到各个边缘节点。当用户向视频源站发送访问请求时，请求被CNAME传递到CDN平台的CDNS系统，CDNS系统根据用户的相关信息获取离用户“最近”的当前连接最少的边缘节点，将用户的请求导向到该边缘节点。这样成功的避开了主干网络，减轻了主干网络的负载，CDNS将负载分摊到了各个边缘节点，成功的缓解了源站视频网站的压力。

3 P2P技术特点

P2P 是Peer-to-Peer的缩写，可以理解为对等网络或点对点网络，在这种网络中所有的节点都是对等的，各节点具有相同的责任与能力并能够协同完成任务。有别于CDN网络的边缘节点，在P2P网络中，所有的节点兼备客户端和服务器的双重身份，它们既可以从其他节点上获取所需的资源和服务，同时又能为其他节点提供相应的资源和服务，这也是P2P技术和传统的C/S模式之间的显著区别。

P2P模式网络结构如图2所示，能够通过利用对等节点的带宽、计算能力和存储能力为其他节点服务，从而将服务分散化和非中心化，具有以下特点：

（1）平等性，网络中每个节点同时承担服务器和客户端的角色，并且提供路由和缓冲功能；

（2）分布性，采用分布式控制协议，取消了服务器或者只存在弱化的服务器；

（3）动态性，任何计算设备都可以随时随地加入 P2P 网络，这不仅方便了有线互联网络的应用。

4 CDN-P2P混合分发模式结构

CDN-P2P混合分发模式的核心设计思想是在由内容源服务器的骨干网仍然采用可靠的CDN 架构；而在终端，则以各个对等节点代替，以共同组成多个自治的、相互独立的P2P自治域的对等网络，在域内利用P2P 技术实现资源共享，而各对等网络之间不发生流量交换，以避免骨干网上的流量冲突。系统结构如图3所示。

位于网络边缘的CDN边缘节点由负载均衡控制器和内容缓存服务器组成，作为P2P 对等网络的中心服务器，为对等节点提供下载，起着中心控制、目录及内容源的作用；同时负载均衡控制器针对每一个缓存的流媒体文件，维护一个在本P2P 对等网络中，所有下载并缓存了该文件的在线客户机列表，以便为新的客户提供内容下载地址。

终端对等节点客气请求响应如下：终端对等节点向源视频网站发送请求，被CDN导向到CDN边缘节点服务器，边缘节点服务器查找缓冲是否有该内容的在线终端对等节点，选择一空闲节点为请求者服务。若无空闲节点，则由CDN边缘节点服务器为请求者服务。

在CDN-P2P混合分发模式中，由于各个终端节点组成了对等节点和对等网络，在充分利用闲散带宽的同时，有效地分担了边缘节点的压力，同时也较少了电视台网站带宽的投入成本，提高了整个系统的稳定性和服务能力。

5 总结

在CDN-P2P混合分发模式结构中，可以在对现有CDN 架构无需作太多改动的情况下， 将两者的优势结合起来，提高系统扩展能力，增大系统容量，提高流服务能力，降低运营成本。

本文提出的CDN-P2P混合分发模式能否应用在实际的工程实践中，仍然需要解决一些问题，如复杂网络环境下的系统性能及视频数据安全及加密等问题，这些都需要进行深入的研究。

参考文献

[1]詹晓涛.在CDN系统中应用P2P技术实现流媒体点播[J].有线电视技术，2009（3）：78-83

[2]余晓俊. CDN-P2P混合模式流媒体平台的研究和实现[D].上海：复旦大学，2008.

作者单位

广东广播电视台 广东省广州市 510066