浅析我国 网络 IPTV与 CDN技术 的应用与研究

摘要         摘要： 在国内和国际三网合一的大趋势和互动电视、网络电视以及新媒体不断发展的挑战下，我们应该加快和国际接轨的步伐，利用好网络时代带来的新便利因素。 本文对内容分发网络核心技术、发展趋势和安全管理进行了介绍，认为在三网融合趋势下，广播电视单位应该加快和国际接轨的步伐，利用好网络时代带来的新便利因素，守好电视媒体的主阵地。         关键词： IPTV ； CDN ；网络应用                                   内容分发网络（ CDN ）是分布式的大型服务器系统，部署在因特网上的诸多数据中心。建设内容分发网络的目的是以高上线率和高性能向最终用户传输内容。因特网是根据端到端的原则设计的，因此具有相对简单的核心网络和复杂的端点智能。内容分发网络对这种网络进行补充后优化内容分发。与传统的集中式的分发方式不同，分布式的内容分发网络通常对         每个节点的带宽需求更小，同时可以提升内容传输的速率，并可以在更小的消耗上保证更好的服务质量。         一、内容分发网络核心技术         1.1 网络缓存         网络缓存是暂时存储网络数据以减少带宽使用、服务器负载和延迟的方法。网络缓存是内容分发网络的基础，简单的内容分发网络可以仅由一组反向代理服务器组成。内容分发网络通过网络缓存将比较热门的静态内容存储在服务器上，这样接下来的对该内容的请求就将被转送到缓存，避免了对原本服务器的额外负担。         网络缓存通常以三个基本手段控制，即新鲜度、验证和无效化。当一个缓存的内容超过新鲜时间以后，便会通过验证确认已经缓存的副本是否仍然有效。另外，如果缓存内容被修改，不论其本来的新鲜度如何，缓存将会被无效化。         1.2 服务器负载均衡         服务器负载均衡有着平衡负载、增加总处理能力、提升扩展性，并且可以将出现问题的服务器的流量重新分配，从而提高可靠性，同时避免某个服务器受到过大的压力。负载均衡既可应用全局的基于服务的负载均衡，也可通过硬件层面的多层交换机实现。每一个多层交换机会被指派一个单独的虚拟地址，交换机接下来会将这个请求指向连接它的其中一个服务器。         不同于通常的交换机，多层交换机可以读取并在更高的 OSI 层上提供额外的功能。在负载均衡中使用的通常是 4 至 7 层交换机，这些交换机可以读取高至应用层的信息，并根据这些信息完成高速的网络地址转换（ NAT ），而向客户机隐藏为它服务的真正服务器地址。         一些交换机可以在此基础上实现加密和解密，这使得在大型网络上的证书管理可以更加简化和中心化。由于电视节目的高质量和大请求量，通常需要比常规数据传输网络大得多的服务器规模，此时在各个服务器上管理证书将会制造很大的管理成本，同时将数据置于更大的风险之中，造成可能的经济损失。对于数字电视节目的传输来说，这种中心化的管理方式可能是值得运用的。         1.3 请求路由         由于电视客户分布的广泛性，为了保证服务质量，必须使任何客户在其作出请求时获得尽可能短的响应时间。应用请求路由可以将客户请求定向到能够最好服务体验的内容源，这通常是离客户最近的服务节点，或是服务能力最强的服务节点。         1.4 点到点传输的应用         点对点是一种分布式的应用架构，其中任务和负载被分区并分布在节点之间。在严格意义上的点对点应用中，节点通常在网络中有着相同的权限，每个节点将它的一部分资源出让给网络供其它节点使用，而不需要中心服务器进行调度。传统的服务器到客户端架构中，服务器仅提供资源而客户端仅消费资源；与之相对，点对点网络中的客户机既是生产者也是消费者。对于电视播出这样需要中心化的应用而言，可以以节目分发的数据传输网络为点到点网络的入口节点，从而实现节目内容的中心化控制。              在传统计算机网络领域，带有点到点传输的数据传输网络是充满争议的，因为这些客户端程序常常在原本的文件下载结束后仍然运行很长时间占用用户的上行带宽，进而破坏用户的网络性能。另外，因为点对点传输的性能依赖于线上的节点数，这些程序有时难以卸载，这导致他们被部分主流反病毒软件认为是恶意软件。                 二、内容分发网络发展趋势         随着三网融合的不断推进，电信网络、广播电视网络和互联网将不断相互渗透、整合。在欧洲国家，自 2001 年起已有三网合一的用户端部署。我国在此方面起步较晚，至 2010 年 6 月 30 日，北京、上海、深圳、南京等 12 座城市成为三网融合第一批试点。尽管目前范围较窄，水平较低，可以预见的是电信服务提供商将建立自有的内容分发网络，以减轻电视内容传输对网络骨干和内部架构的压力，减少相关投资。         电信企业拥有到用户的最后一公里的优势，能够在离最终用户更近的距离传输数据并进行深度的缓存，因而比起传统商业解决方案有着内在的优势。电信企业和因特网服务提供商开始设立内容分发网络的效用是明显的，这意味着电信提供商将可以进行不同程度的干预以协助提高服务的质量，使得内容提供商可以建立可预测的用户体验，并使之符合他们的要求。         此外，拥有基础构架打开了更大扩展性的大门，使得通过网络传输实时电视信号变得更加便捷。网络可以具有根据不同的设备类别重新编码内容的能力，并且可以在内容被请求时马上完成这一工作。总而言之，电信设立的内容分发网络有更强的能力将缓存与其他网络智能推近用户，是复杂昂贵的自有数据传输网络优秀的替代解决方案。         就我国的特殊国情而言，我国电信企业均为国有，受国家高度管控。从近期的政策走向观之，国家将进一步推进三网融合，因此比起完全追求经济利益的商业内容网络提供商来说，电信企业将无疑会对广播电视单位提供更经济的服务。对于我国电视播出而言，随着广播电视网和电信网的进一步融合，广电总局和工信部职能的进一步重叠，可以预见的是电信内容网络的利用门槛会逐渐降低，成为我国电视台网络播出中越来越具有吸引力的内容出口。         三、内容分发网络安全管理         由于大量高度智能化的计算机系统的介入，互联网上的安全情形相较无线信号广播时代的功率竞赛复杂得多。