基于P2P的可运营媒体内容分发网络的设计与实现木

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1、万方数据特别策划：基于P2P的互动媒体基于P2P的可运营媒体内容分发网络的设计与实现木孔柏汉，郑煌，王雷(中国科学技术大学网络传播系统与控制联合实验室合肥230027)1引言随着互联网技术的发展．以视频流媒体传输为基础的网络服务得到了广泛的应用。然而这种快速增长的应用使得网络的带宽无法满足需要，从而影响整个网络的访问质量。为了解决这一问题，1998年麻省理工学院研究组提出了CDN(contentdeliverynetwork，内容分发网络)。CDN是建立在现有IP网络基础结构之上的一种增值网络。是在应用层部署的一层网络架构。CDN的核

2、心是利用智能化策略技术．将中心的内容和服务推送到网络边缘，使用户可以在最近的和服务质量最佳的地方获取服务。由于采取集中式管理，因此CDN系统能够对用户以及内容进行有效的管理并提供可靠的服务。但CDN技术基于client／server架构，提供高质量的VoD业务需要专用CDN．同时服务能力的扩展需要巨大的硬件投入，成本的不可控成为制约系+国家‘'863”计划资助项目(No．2006AA012114和N02005AAl033lO)国家下一代互联网(CNGI)示范工程资助项目(No．CNG}m4-15_2A)33统运营的主要瓶颈。近年来。P

3、2P技术在内容分发领域得到了迅猛发展，P2P系统打破了传统的client／server模式，是一种基于对等节点非中心化服务的平台方案，各节点既作为服务器，又作为客户端．节点之间可以共享硬件资源与计算能力，因此系统具有扩展成本低的特点，但其在用户管理有效性、内容版权监管性、服务质量保障等方面存在严重缺陷，不利于开展VoD业务。CDN和P2P技术的优缺点在应用上具有互补性，两者融合已经成为一个重要的发展方向。CDN和P2P融合方式有两种：第一种是将CDN的存储设备以P2P的方式组织，利用P2P的目录服务和多点传输能力，实现CDN存储设备之

4、间的内容交换，提升CDN的内容分发能力；第二种是将CDN的管理机制和服务能力引入P2P网络，形成以CDN为可靠的内容核心、以P2P为服务边缘的架构，如参考文献fl～31qb提出的模型，这种架构可以在不增加CDN成本的同时有效提升CDN服务能力．有效地避免了P2P应用的诸多弊端．因此目前各种应用主要采用第二种融合方式。万方数据特别策划：基于P2P的互动媒体本文所讨论的媒体内容分发网络(MDN)系统采用第一种融合方式，主要出于对可运营性的考虑，而且在该网络架构基础上可以采用第二种方式．形成双层P2P的CDN架构。2MDN系统的总体框架及功

5、能MDN系统的可运营性包括可控性与可靠性2个方面，其中可控性包括内容的可控性，媒体分发的可控性，P2P节点的可控性，部署及扩展的可控性。图1所示的MDN是处于媒体内容提供商服务器(MCP)与边缘MS(媒体服务器)之间，构建于应用层的一个叠加网，具有良好的可运营性。MDN包含若干个PN(P2P节点)，PN之间以P2P方式工作，可以相互进行数据的交换。内容的可控性要求对网络内的所有媒体内容进行全面、有效的控制，全网内容有一个比较稳定的全局视图。PN采用专门的服务器，克服了普通P2P网络中业余P2P节点所带来的频繁上下线、内容分布变化复杂、

6、内容不可靠等缺点。MM(MDN管理)模块负责管理整个系统，包括媒体内容、分发算法与分布式缓存节点。PN与MM之间拥有一套灵活的互动机制，使PN可以比较自由、灵活地加入或退出MDN，同时确保所有节点在MM的控制之下。虚拟内容服务器(vcs)$责媒体格式转换及接人，便于从各种不同的源服务器接收不同格式的内容。MDN系统摒弃了P2P系统中最通用的目录搜索策略，采取更简单、有效、便于扩展的集中+分布式控制策略，采用目录服务器(DS)模块进行资源查找。RN是网络中实际硬件接入节点，其为具备交换功能的设备。MDN系统需实现以下功能。图1媒体分发系

7、统整体架构34·在部署影片数据时。将媒体内容按照一定的策略推送到各个PN，并在一定的时机(增加或删除PN，影片的热度发生变化)按照一定的部署策略进行调整，使得媒体内容合理地分布在MDN的存储区域，以便在MS为用户服务时能够提供服务质量保障，最大限度地提高本地数据的请求命中率。·当MS为用户提供流化服务时，如果发现媒体内容不在本MS存储区域．则MDN实时请求数据，并按照一定指标以P2P方式完成媒体内容的实时调度和服务。·MS和MDN均不能提供实时服务的影片，但支持预约操作，在用户预约之后，信令发向MS，MS按照一定的时序请求用户预约的影

8、片数据．MDN系统支持预约影片数据的下载。MDN系统在部署和扩展方面除了具有高度的灵活性以外．还可以利用P2P机制的相互协作性，实现对运营成本的控制，增加新的节点只需少量的投入，从而解决了实际运营中的成本问题。3MDN系