基于Web 2.0的智能内容分发网络(ICDN)研究初探

摘要：Web 2.0时代下，基于C/S的系统模型将受到挑战-作为网络结构的边缘点的Client将与Server越来越对等化，基于P2P的网络将大大提升网能放大作用，但是其无序性特征却给电信骨干网带来较大冲击。新兴的内容分发网络(CDN，Content DeliveryNetwork)虽然具有较强的结构化特点，但是其放大能力受扩展成本的限制。本文针对这两种结构互异网络的优劣势，在CDN网络基础上，融合了Web 2.0理念，指出了ICDN(Intelligent Content Delivery Network)网络概念，并给出了边缘融合、中心融合和混合融合等三种模型。最后，对该网络结构模型的应用进行了展望。

关键词：Web 2.0；ICDN

1、概述

伴随着Web 2.0的兴起，传统系统架构中“Sewer－Client”的模式受到挑战。各Client不再仅仅作为接受Server服务的被动者，而是成为网络服务中的积极提供者，网络各节点的对等化将成为Web 2.0时代下技术发展的主流方向之一。

为了满足流媒体等大容量内容的高效分发，内容分发网络(CON，Content DeliweryNetwork)采用了“用户就近提供服务”的理念，将用户要访问的内容推送到分布在不同地域的各个节点上，用户可以访问离其最近边缘节点上的内容。

在Web 2.0时代，上述的CON的网络结构模型存在下列问题：

在传统的CON网络中，边缘节点从内容存储中心通过Push或者Pull的方式获取内容，内容存储中心与边缘节点的关系是不对称的。在Web 2.0理念中，边缘节点向原有的内容存储中心和其它边缘节点的内容流动可能性也是存在的。作为积极参与网络服务的提供者(Provider)――边缘节点，其如何参与到整个网络服务中去；

随着用户规模的迅速增长，不断增加部署的边缘节点数量和服务能力，即网络扩容，对运营商来讲，其成本往往是高昂的，效率是低下的。在Web 2.0时代下，特别是P2P的出现，通过简单的P2P网络。以很低的成本就可实现用户规模越大，网络效率越高的效果。当然，如果仅仅以纯粹的P2P网络来提供服务。由于用户、资源等的不可有效管控性，会对P2P网络的有效运营带来不利影响。

对于作为Web 2.0的代表技术P2P技术来讲，作为电信运营时，同样也面临着诸多挑战：

加大骨干网络流量对冲。由于电信网络不同于互联网。其QoS是需要得到保证的。P2P网络中的各Peer之间频繁的数据交换，将大大消耗骨干网络流量，影响电信其它业务运作；

P2P用户无法做到有效管控。每个参与P2P网络的Peer可以直接从其它Peer上获取数据，无法做到身份的有效验证。

另外，由于受到用户规模等限制，P2P网络的QoS也是无法得到保证的。

本文将针对上述问题，将Web 2.0理念和CDN概念有机融合，提出可满足内容聚合和内容高效分发的智能内容分发网络(ICON，Intelligent Content Delwery Network)，其可达到下列目标：

吸取CDN网络结构化的优势。实现用户、内容、资源等的有效管控；

吸取Web 2.0理念，每个服务接受者，也是服务提供者，大大提高网络利用效率；同时，也实现了边缘节点与中心节点内容的双向流动。

2、ICON理念

我们可以看到。Web 2.0和CDN的理念是不同的，两种理念下的网络结构是互异的。ICON理念就是将这种结构互异的网络模型有机融合，以提高网络智能化和效率。ICON核心理念如下：

网络层次化。将整个业务网络划分为不同的层次结构，并对不同的层次进行功能定位，方便网络的管理。比如：在Web 2.0理念下。用户的有效管控是个大问题。为了实现这一点，我们可以指定每个用户必须经过指定的某个网络结构层次验证身份；

同层次网络的Peer对等化。在完全理想的Web 2.0理念中，所有的接入者的地位都是平等的，这样就可以最充分地发挥每个接入者的网络效能。为了继续保持这个优势，在iCON理念中，同层次网络将尽量遵循Web2.0的理念，也即同网络层次中的每分子都作为服务提供者参与整个层次的网络服务，充分利用其网络效能；

网络智能化。为了提高网络效率，需要将网络效能有效管理起来，这需要网络具有一定的智能。在ICDN中，将网络资源、内容等集中管理起来，用户一旦接入，将基于集中的网络资源和内容管理中心，智能地为用户分配资源和内容等。

基于上述理念，我们可以看出，ICON、CDN、P2P均具有网能放大作用，但是从网络结构有序性、可扩展能力、是否管控等方面来看，还存在较大差异。ICON与CDN、P2P的技术特点比较如下：

表 ICDN与CON、P2P技术特点比较

从上述不同网络类型的比较来看，三种网络均具有网能放大作用。但是，我们可以看出，ICDN具有下列优势：

(1)骨干网的有序性，减少了电信运营商对P2P带来骨干网流量冲击的担心，做到电信级P2P可运营；

(2)扩展成本相比CON较低，方向运营商低成本扩容；

(3)用户可做到有效管控，便于实现业务认证。

基于上述理念，本文分别提出了边缘融合、中心融合，以及混合模型等。

3、ICDN模型

基于CDN网络和Web 2.0理念融合的不同地点，可将ICON模型分为边缘融合模型、中心融合模型。以及同时具有边缘和中心融合特征的混合模型。

3．1边缘融合模型

在边缘融合模型中，将整个网络划分为两大层次：中心层和边缘层。两个网络层次的功能定位及关系如下：

中心层：集中管理整个网络的资源和内容；

边缘层：负责就近的并为用户提供服务；

用户所访问的内容都存放在内容中心。但是，为了保证效率，用户一般不直接访问内容中心，而是访问被推送到不同边缘节点的内容。

从上面的功能定位来看，影响用户规模增长的因素包括：

边缘节点的数量：

边缘节点的服务能力。

在边缘融合模型中，我们考虑将边缘节点Web 2.0化，这样边缘节点自身组成一个独立的自治域网络，其网络效能可以大大提升。

该模型中，网络智能通过下述方式实现：

中心层负责控制边缘节点以上层次的资源和内容，其严格遵守Server－Client模式，边缘节点受中心控制：

边缘节点内组成的P2P自治域，其资源和内容是在边缘节点充分共享的。同样地，在边缘自治域范围内，也会存在一个实在的或者虚拟的Control Center，负责各Peer的资源与内容的智能管理。

3．2中心融合模型

在中心融合模型中，对业务网络划分了同样的结构层次。不过，对等化的不是边缘节点内部，而是边缘节点之间，每个边缘节点类似于P2P网络中的一个Peer。也就是说，边缘节点可以不必从中心获取内容服务，边缘节点之间可以相互提供内容服务。大大减轻了对中心层的压力；而且，边缘节点的内容也可以被聚合到中心层，并可为其它边缘节点分享。

与P2P网络不同的是，虽然边缘节点直接可以自由交换内容，但是其仍然受核心节点控制。该模型的网络智能通过下述方式实现：

每个边缘节点聚合的内容，都通过中心注册的方式，实现内容中心总控制；

边缘节点的资源能力由核心节点总体控制。

3．3混合模型

基于上述模型，可以衍生出很多更加复杂的ICDN智能网模型。比如：多个边缘节点参与同一个P2P自治域，同时各边缘节点之间组成一个较高层次的P2P自治域。这样，整个网络的放大效能可以提升很多，而且内容之间的流动也更加自由和多样化。

4、应用展望

CDN与P2P网络融合的ICDN可广泛用于网络服务的多个领域，如较大软件的多用户下载、远程监控、可管控的新媒体等。下面就目前应用较为广泛的全球眼业务做简单介绍。

全球眼业务广泛应用于交通、银行、工厂的远程监控，可实现不同区域用户对分布在不同地域的场景进行实时监控，并可实现监控历史资料的查阅等服务。在全球眼应用中，在需要监控的场景安装监控摄像机，作为一个边缘节点，对监控的实体进行摄像，获取监控资料。边缘节点的监控实时监控视频和历史录像资料，可通过ICDN网络，分发到其它边缘节点，或者聚合到中心。这样分布在其它边缘节点的用户就可以看到该监控点的实时监控信息，并可以方便地查阅历史录像资料。