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基于P2P网络的数字媒体点播方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-12 16:46:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团| bayuegua123 | 2022-11-18 09:33:42

现有的数字媒体点播系统大多采用单纯的C/S(Client/Server)架 构,或者单纯的P2P(Peer-to-Peer)架构来实现数字媒体资源的下载和共享。 C/S架构即客户端/服务器模式,当点播系统用户较少时,它可以很好地实现 数字资源的高效存储和获取,但如果用户规模很大,则大量用户同时在网络 上点播数字资源很容易造成资源服务器的负担过重,进而导致资源服务器终 止提供服务。本项目属于基于P2P网络的数字媒体点播方法,包括:向资源服务器请求待点播数字资源的头部数据块;根据待点播数字资源的播放进度,在所述待点播数字资源的未播放数据块中,计算安全播放区域的范围;对所述安全播放区域范围内的数据块,从资源服务器请求未下载数据块的数据;对所述安全播放区域范围外的数据块,采用P2P下载方式从所述P2P网络中的其它用户下载数据。该方法保证了点播的流畅性,又降低了的资源服务器负载。

P2P技术也 存在一些固有的缺点,如数据下载速度不稳定,特别当某个任务的下载人数 较少或该任务非热门资源时,数据下载速度相对较慢,不利于用户对数字资 源的顺利获取。 针对C/S模式与P2P技术各自的优点,在现有技术中提出了将两种技术 加以融合的P2SP技术,该技术能够有效整合资源服务器群和P2P网络中的 资源,极大提高媒体文件的下载速度,同时在很大程度上缓解资源服务器群 的负载。在P2SP环境下,用户可以根据需要选择用C/S模式或P2P技术 实现数字媒体点播,但在一次点播过程中,两种实现技术仍然只能择一适 用,这就限制了两种技术各自优势的发挥。 本项目通过P2P网络环境下所实现的数字媒体点播方 法在实现数字媒体点播时给资源服务器造成的负载过大、播放不流畅的缺 陷,从而提供一种能够有效降低资源服务器负载的数字媒体点播方法。

基于先进的P2P搜索技术,可在瞬间搜遍全球ED2k网络资源。主机之间可以直 接通信以实现资源共享和信息交换,这给用户之间的沟通和交流提供了更大 的便利。P2P也称为对等连接或对等网络,在这种网络中,所有通信节点的地 位都是平等的,每个节点都扮演着客户机和服务器的双重角色,节点之间通 过直接通信实现文件信息、处理器运算能力、存储空间等资源的共享。

然而,在目前的IPv4网络环境中,由于网络地址匮乏而广泛存在的NAT 设备使得处于不同内部私有网络中的主机难以进行直接通信,这在很大程度 上限制了P2P的应用和发展。NAT是一种把内部网络(简称内网)私有IP地 址转换成外部网络(简称公网)公共IP地址的技术,它使得一个机构内的多 台主机可以共享Internet连接,以一个(或少数几个)公网IP地址连接到 InternetNAT的存在给处于不同内网的主机之间进行通信带来了障碍。NAT 穿越技术就是通过采用一定的技术措施而使得处于不同内网的主机间可以实 现互联的技术。常用的NAT穿越技术包括STUN(Simple Traversal of User Datagram Protocol through Network Address Translators)协议、UDP穿越NATTCP穿越NAT等。目前所应用的NAT穿越技术主要是UDP打洞技术,它侧 重于在处于两个不同的内网之间建立其UDP连接,使其可以实现通信。

使用UDP打洞技术实现NAT穿越的P2P通信方案中,由于不同内网用 户间建立的是UDP连接,并不考虑流控制和错误控制,在收到坏的数据段之 后也不会进行重传,这使得不同内网用户之间不能建立可靠的连接。因此, 从P2P应用的层面来看,公网用户之间可以通过TCP建立起可靠连接,而不 同内网用户之间由于需要用UDP进行NAT穿越而不能建立起可靠连接,也 不能实现可靠通信。

孙毅  男  博导  中国科学院计算技术研究所 研究领域 区块链、分布式应用 李军 男 硕导 计算技术研究所 研究领域 分布式总账(区块链) “区块链”是基于分布式系统和密码学而形成的概念与技术的集合,属于一种网络信任技术(Networked Trust Tech)。区块链系统采用多中心的分布式部署方式,无单一中心控制,平等地协作完成数据验证和一致性存储。每个中心的数据记录以及与之关联的执行代码 (或脚本,Script)在逻辑上存储在区块(Block)中,这些块又在逻辑上顺序串联起来构成链条(Chain),其中应用了数字签名等密码学技术保证数据的真实性、实时性与时序性。因此在应用场景上能够以技术建立参与方之间端到端的信任,是可被广泛应用的FinTech。 能够完善的克服现有P2P网络中对于P2SP架构的索引服务不完善并且网络系统安全性差的缺陷。

近年来宽带用户发展迅速,作为宽带增值业务的主要应用,视频流媒体服务也得到了快速发展。截至2006,宽带上网网民人数为6430万人,与上年同期的调查相比,宽带上网网民人数一年增加了2150万人,增长率为50.2%,网民经常使用的网络服务中,在线影视收看及下载服务占37.1%,在线影视正规运营商市场规模为2亿元,因此全国各电信、网通等网络运营商都大力建设视频流媒体系统。  目前的视频流媒体系统如:WindowsMediaServerHelixServer等都采用由中心服务器群直接为终端宽带用户提供流媒体服务,是基于客户机/服务器(C/S,client/server)模式的流媒体系统,随着视频流媒体用户不断增加,这种基于C/S模式的流媒体服务系统正日益显现出其局限性。本技术的P2P网络环境下NAT穿越的方法和系统较之现有的NAT穿越系统 相比具有可靠、高效的特点:其中可靠性体现在本发明的内网发现特征和用UDP 模拟TCP的特征;高效性体现在同一内网用户进行TCP直连而绕过NAT穿越这 一步,从而实现数据高速可靠的传输。本发明的这些特性能够有力的推动P2P 应用,尤其是P2P在文件下载、视频点播等方面的应用。

技术许可、技术转让;寻求资源对接,最好有明确的目标合作区域、目标合作领域、目标合作企业等;目标合作投融资机构等