全臺網(wǎng)播出系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)分析

宋志堅

（溫州廣播電視傳媒集團(tuán)電視臺，浙江 溫州 325002）

責(zé)任編輯:任健男

1 全臺網(wǎng)播出系統(tǒng)的特點(diǎn)

IT技術(shù)的快速發(fā)展與電視臺節(jié)目井噴式擴(kuò)張，激發(fā)了電視臺對播出環(huán)節(jié)更高效的業(yè)務(wù)需求，促使播出系統(tǒng)不得不從傳統(tǒng)的“孤島模式”向著“全臺網(wǎng)”模式更新和發(fā)展。在播出系統(tǒng)從“孤島模式”向“全臺網(wǎng)模式”轉(zhuǎn)化的過程中，要經(jīng)歷文件化、網(wǎng)絡(luò)化和流程化三個方面的演變。

1）文件化

播出系統(tǒng)的文件化始于硬盤播出時代，是一場用硬盤介質(zhì)代替磁帶介質(zhì)的播出系統(tǒng)革命，避免了磁帶播出中的機(jī)械問題，為網(wǎng)絡(luò)化播出提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

2）網(wǎng)絡(luò)化

在硬盤播出時代，網(wǎng)絡(luò)化不能實(shí)施與推廣主要在于:

（1）沒有統(tǒng)一的文件格式封裝標(biāo)準(zhǔn)

硬盤播出系統(tǒng)核心設(shè)備視頻服務(wù)器，僅有統(tǒng)一的MPEG-2編碼標(biāo)準(zhǔn)，沒有統(tǒng)一的文件封裝格式標(biāo)準(zhǔn)，不同品牌的視頻服務(wù)器編碼的文件根本不能交換使用，這種狀況一直到SMPET-377M標(biāo)準(zhǔn)和MXF格式文件出現(xiàn)才發(fā)生改變。

（2）制作和播出的碼率不一致

為了使電視圖像質(zhì)量達(dá)到廣播甲級標(biāo)準(zhǔn)，在制作域采用MPEG-2 I幀 25 Mbit/s的編碼，1 h的節(jié)目文件的大小達(dá)到18～20 Gbyte。播出對節(jié)目質(zhì)量有很高的要求，在當(dāng)時存儲和網(wǎng)絡(luò)傳輸條件下，使用這么大的文件進(jìn)行播出幾乎是不可能的事情。而在播出域采用的是MPEG-2 IBP Long GOP的編碼方式，采用8 Mbit/s碼率。正是制作域和播出域的節(jié)目文件碼率不一致，受限于當(dāng)時的轉(zhuǎn)碼技術(shù)和CPU等，那時候轉(zhuǎn)碼效率還很低，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化文件備播困難重重。

（3）千兆以太網(wǎng)絡(luò)還沒有廣泛應(yīng)用

即使是采用MPEG-2 IBP幀8 Mbit/s的編碼壓縮方式，1 h的4～5 Gbyte大小的文件對于網(wǎng)絡(luò)遷移來說也是非常沉重的負(fù)擔(dān)。當(dāng)時千兆以太網(wǎng)絡(luò)還沒有普及，大部分視頻服務(wù)器還在使用昂貴的FC網(wǎng)絡(luò)和SCSI協(xié)議，這些也都阻礙了網(wǎng)絡(luò)化播出的發(fā)展。

（4）對于網(wǎng)絡(luò)安全還沒有深刻認(rèn)識

由于那時網(wǎng)絡(luò)普及時間不長，人們幾乎沒有網(wǎng)絡(luò)安全意識，這就會造成大量的人為引起的網(wǎng)絡(luò)安全問題，加上當(dāng)時針對網(wǎng)絡(luò)安全的解決方案也不完善，使得一些電視臺在網(wǎng)絡(luò)化播出上采用封閉、保守的策略。

3）流程化

現(xiàn)階段，上述制約網(wǎng)絡(luò)化播出的問題已經(jīng)得到很好的解決，使更高的備播效率成為可能。但需要解決文件化備播的業(yè)務(wù)流程問題。

2 全臺網(wǎng)播出系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)

從硬盤播出到全臺網(wǎng)播出，傳輸介質(zhì)、系統(tǒng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程都發(fā)生了變化，但是播出對系統(tǒng)安全的要求反而更高。

2.1 文件與內(nèi)容安全

當(dāng)播出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化以后，原來隱藏的文件與內(nèi)容安全問題紛紛顯現(xiàn)出來，這就需要一個全新的由MD5校驗(yàn)、自動技審、人工復(fù)檢、頭尾檢測組成的節(jié)目質(zhì)量保證體系來確保文件內(nèi)容安全。

2.1.1 MD5校驗(yàn)

MD5校驗(yàn)是解決文件在傳輸過程中不被篡改的有效辦法，通過將文件遷移之前算出的MD5碼與文件傳輸之后算出的MD5碼相對比，即可得知文件是否經(jīng)過修改，即使是1個字節(jié)的修改，MD5校驗(yàn)都能夠發(fā)現(xiàn)。

2.1.2 自動技審

當(dāng)播出系統(tǒng)成為開放的系統(tǒng)以后，節(jié)目數(shù)字化的過程將會前移，播出系統(tǒng)的上載不再是唯一的播出節(jié)目數(shù)字化通道，播出系統(tǒng)將會直接接收各個業(yè)務(wù)域傳送過來的節(jié)目文件，這就會給播出系統(tǒng)帶來新的文件格式與封裝的風(fēng)險，主要原因?yàn)?

1）幾乎所有電視臺的各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)都是異構(gòu)結(jié)構(gòu)，即電視臺的新聞、制作、收錄、媒資等都采用不同公司的業(yè)務(wù)系統(tǒng)；

2）SMPTE-377M標(biāo)準(zhǔn)中對MXF文件的定義不夠嚴(yán)謹(jǐn)，其中有很多Option的字段，可供開發(fā)人員自行發(fā)揮；

3）各公司的編碼工程師對標(biāo)準(zhǔn)有不同的理解，同樣根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議編碼生成的MXF很有可能會出現(xiàn)相互不兼容的情況。

而在傳統(tǒng)的封閉的播出系統(tǒng)中，由于所有播出節(jié)目都要到播出系統(tǒng)中進(jìn)行上載，所以這種不兼容的情況根本不會出現(xiàn)。

節(jié)目播出文件除了兼容性與合法性的問題，節(jié)目技術(shù)質(zhì)量問題也是威脅播出安全的重要問題:1）節(jié)目中出現(xiàn)馬賽克等編碼問題；2）節(jié)目中出現(xiàn)夾幀、黑場、彩條、靜音等技術(shù)問題。

在傳統(tǒng)方式中，解決這一類節(jié)目質(zhì)量問題的辦法是人工瀏覽審看，但是這種方式也存在著嚴(yán)重的弊端，主要有兩個方面的問題:

1）準(zhǔn)確性問題

用肉眼觀察節(jié)目圖像和用耳朵聆聽節(jié)目聲音以判斷視音頻是否正常的方法，是十分耗費(fèi)時間和精力的，人不可能長時間、日復(fù)一日地對視音頻進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，很可能一走神，某個重要的錯誤就被漏掉了。

2）一致性問題

人的主觀評價本身就很難用一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行衡量，同一個觀測者在不同時間、不同環(huán)境下對同一幅畫面的檢測結(jié)果可能出現(xiàn)不一致。另外，不同技能和經(jīng)驗(yàn)的觀測者，對同一幅畫面檢測的結(jié)果也可能出現(xiàn)不一致。

自動技審技術(shù)可以很好地解決以上問題。自動技審并非簡單地審核節(jié)目內(nèi)容，其主要包括文件結(jié)構(gòu)的檢測、編碼合法性的檢測和視音頻內(nèi)容檢測。

1）文件結(jié)構(gòu)的檢測

對于符合SMPTE-377M標(biāo)準(zhǔn)的MXF文件來說，文件結(jié)構(gòu)的檢測主要包括文件索引的合法性、視頻的寬高比、分辨力、隱形字幕數(shù)據(jù)、色度格式、圖像掃描類型、碼率、KLV結(jié)構(gòu)檢測、AFD信息等。

2）編碼合法性的檢測

編碼合法性檢查主要包括視音頻基本參數(shù)檢測和視音頻基本流合法性檢測。通過合法檢測的基本流可以保證被解碼器正常解碼，不會出現(xiàn)解碼器死機(jī)、圖像破損的情況，這些都與采用的具體編碼技術(shù)有關(guān)。最常使用的是MPEG-2編碼，與其相關(guān)的檢測項(xiàng)目見表1。

表1 視音頻基本流合法性檢測列表

3）視音頻內(nèi)容檢測

視音頻內(nèi)容檢測主要包括節(jié)目中是否有黑場、藍(lán)底、綠底、100%彩條、75%彩條、靜幀、YUV超標(biāo)、RGB超標(biāo)、靜音、立體聲相位、UV超標(biāo)、峰值超標(biāo)、電平偏移、響度等視音頻指標(biāo)的檢測。

2.1.3 人工復(fù)檢

根據(jù)自動技審的原理，可以確保100%不會出現(xiàn)漏檢的情況，但是無法避免出現(xiàn)誤檢的情況，這就需要人工對自動技審的素材再次進(jìn)行確認(rèn)，稱為人工復(fù)檢。

簡單的說，人工復(fù)檢就是根據(jù)自動技審的結(jié)果將出現(xiàn)問題的關(guān)鍵點(diǎn)再人工核對一遍。但是人工復(fù)檢并不等同于傳統(tǒng)播出系統(tǒng)中的審片，與審片相比，人工復(fù)檢的特點(diǎn)有:1）人工復(fù)檢的對象可以是任務(wù)性的，也可以是隨機(jī)性的；2）人工復(fù)檢可以連續(xù)瀏覽問題片段，并且可以連續(xù)瀏覽單一問題片段或幾個問題組合后的片段。

2.1.4 頭尾檢測

由于不同的視頻服務(wù)器對遷入的素材有不同的處理，不能使用MD5校驗(yàn)的方式確認(rèn)播出二級存儲到視頻服務(wù)器段的遷移是否安全，所以在節(jié)目文件素材遷入視頻服務(wù)器以后，還需要對素材進(jìn)行實(shí)際解碼以確定文件素材沒有被破壞，這就是頭尾檢測。

頭尾檢測的重點(diǎn)是檢查播出視頻服務(wù)器上待播節(jié)目文件的可用性，結(jié)合效率方面的因素，僅僅檢查文件頭部和尾部可用就可以達(dá)到確認(rèn)的目的。

頭尾檢測軟件可以控制主備播出視頻服務(wù)器上各一個審片通道進(jìn)行播出節(jié)目文件的播放，軟件在指定時間讀取本組內(nèi)所有頻道即將播出的節(jié)目單，將所有需要播出的節(jié)目按照播出時間的先后順序排列，并對重復(fù)的節(jié)目進(jìn)行過濾，然后按照列表中節(jié)目的先后順序?qū)σ呀?jīng)存在于主備播出視頻服務(wù)器存儲中的播出節(jié)目文件進(jìn)行頭尾檢測播放，以確認(rèn)遷移到視頻服務(wù)器中的素材可用。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)的安全

播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化以后，對傳統(tǒng)的硬盤播出系統(tǒng)會有比較大的影響，主要體現(xiàn)在兩個方面:一是對播出系統(tǒng)架構(gòu)有比較大的影響；二是帶來了網(wǎng)絡(luò)安全的問題。

2.2.1 兩級存儲架構(gòu)

播出系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化使播出系統(tǒng)和外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間需要增加一個“文件閘艙”，其作用是保護(hù)視頻服務(wù)器系統(tǒng)的安全。這個“文件閘艙”就是播出二級存儲，主要作用有:1）避免外系統(tǒng)直接影響播出視頻服務(wù)器的帶寬，增加其網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；2）作為自動技審、人工復(fù)檢等檢測手段的目標(biāo)資源池；3）協(xié)同接口服務(wù)器對外系統(tǒng)遷入的文件進(jìn)行安全檢查和過濾；4）提高播出系統(tǒng)節(jié)目的存儲容量。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)安全

在全臺網(wǎng)中建設(shè)的播出系統(tǒng)基本不存在來自廣域網(wǎng)的攻擊，所有的信息都是在局域網(wǎng)內(nèi)部傳輸。然而，在局域網(wǎng)內(nèi)部傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和信息有被竊聽和篡改的風(fēng)險。

根據(jù)國家廣電總局的信息等保要求，在安全等級不同的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)交換時，應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)審計，對網(wǎng)絡(luò)的各種行為進(jìn)行記錄分析，以便及時發(fā)現(xiàn)異常行為。一些不應(yīng)被訪問的數(shù)據(jù)，如核心數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，應(yīng)設(shè)置敏感標(biāo)記，當(dāng)發(fā)生不應(yīng)存在的數(shù)據(jù)訪問、系統(tǒng)服務(wù)操作時，應(yīng)及時報警。

網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險主要來自于以下方面:1）來自于播出外網(wǎng)的安全威脅

（1）播出系統(tǒng)的接口服務(wù)器和FTP服務(wù)器是對外網(wǎng)開放的，惡意的訪問者通過黑客工具，對接口服務(wù)器的操作系統(tǒng)漏洞進(jìn)行掃描。利用嗅探工具來掃描網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)端口，如主機(jī)名稱及對應(yīng)的IP地址、操作系統(tǒng)軟件、端口等，尋找漏洞伺機(jī)進(jìn)行破壞行為。

（2）播出外網(wǎng)的應(yīng)用會通過用戶名和密碼登錄播出系統(tǒng)的接口服務(wù)器和FTP服務(wù)器等播出的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，不法人員可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽等手段獲得用戶名、口令等信息，從而訪問播出系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。

（3）通過黑客工具對系統(tǒng)的用戶名和口令進(jìn)行暴力破解，獲得訪問權(quán)以后，訪問系統(tǒng)中的敏感數(shù)據(jù)，修改服務(wù)器配置，運(yùn)行黑客程序，留下后門。

2）內(nèi)部局域網(wǎng)的安全威脅

對播出部而言，最大的網(wǎng)絡(luò)威脅是來自內(nèi)部的:

（1）播出部的網(wǎng)絡(luò)管理員有意或無意泄露了系統(tǒng)的用戶名和密碼；

（2）如果播出部人員誤運(yùn)行了木馬程序等含有惡意代碼的文件，會導(dǎo)致播出網(wǎng)內(nèi)部的機(jī)器受到攻擊；

（3）播出部人員有意或無意訪問播出系統(tǒng)的關(guān)鍵核心數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行修改、刪除等操作；

（4）播出網(wǎng)內(nèi)隨意使用移動介質(zhì)，比如U盤、活動硬盤、光碟等，導(dǎo)致從外網(wǎng)攜帶的病毒、蠕蟲傳播。

3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全隱患

如今播出系統(tǒng)采購使用的設(shè)備一般都是IT行業(yè)中比較先進(jìn)和高端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，比如路由器、交換機(jī)、防火墻、多功能網(wǎng)關(guān)等，功能強(qiáng)大、參數(shù)復(fù)雜，而一般電視臺內(nèi)的網(wǎng)管人員不具備較高的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平，無法正確進(jìn)行設(shè)備配置和維護(hù)，經(jīng)常使用一些設(shè)備的默認(rèn)配置和口令，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在重大安全隱患。

（1）設(shè)備的老化，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)接口不穩(wěn)定，發(fā)生網(wǎng)線短路等狀況，引起網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴；

（2）布線施工的不合理，使網(wǎng)線、光纖等網(wǎng)絡(luò)鏈路長期處于高強(qiáng)度彎曲狀態(tài)，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)斷開或時斷時續(xù)、信息嚴(yán)重丟包等故障。

通過上面的分析可知，由于播出系統(tǒng)不直接連接廣域網(wǎng)，所以受到來自于廣域網(wǎng)的直接攻擊的可能性很小，而對于播出系統(tǒng)威脅最大的則是來自其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的威脅以及不受限制地使用移動存儲介質(zhì)，即來自病毒的威脅。

預(yù)防病毒斗爭是一項(xiàng)長期艱苦的工作，其主要內(nèi)容還可分為技術(shù)方面和非技術(shù)方面。

1）技術(shù)方面

預(yù)防病毒威脅在技術(shù)方面的措施主要包括:采用異構(gòu)操作系統(tǒng)作為播出系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)的接口服務(wù)器，通過對系統(tǒng)加固和補(bǔ)丁升級，使接口服務(wù)器成為堡壘服務(wù)器，隔離外界的病毒。

選擇市面上具有高可靠度的殺毒引擎防病毒軟件，并具備網(wǎng)絡(luò)殺毒的功能，更新服務(wù)端的病毒庫，即可讓客戶機(jī)自動升級，從而保持對最新病毒的識別能力。一個優(yōu)秀的企業(yè)版防病毒軟件除了卓越的查毒引擎外，至少應(yīng)具有集中管理界面、自動更新病毒庫、可對客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程安裝、對客戶端強(qiáng)制執(zhí)行查病毒操作、系統(tǒng)資源消耗少等特點(diǎn)。

集中式病毒防護(hù)控制體系如圖1所示。

同時需要嚴(yán)格執(zhí)行防病毒系統(tǒng)工作流程:

（1）定期從網(wǎng)上獲取最新的防病毒升級軟件包；

（2）使用移動介質(zhì)拷貝軟件包，并使用2種以上的防病毒軟件對移動介質(zhì)進(jìn)行殺毒操作；

（3）使用移動介質(zhì)將防病毒服務(wù)器的病毒庫升級；

（4）防病毒服務(wù)器更新網(wǎng)絡(luò)中所有的防病毒客戶端。

2）非技術(shù)方面

病毒預(yù)防僅僅依靠技術(shù)層面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要使用非技術(shù)層面的手段進(jìn)行配合，包括:

（1）加強(qiáng)內(nèi)部人員的網(wǎng)絡(luò)安全培訓(xùn)，提高其網(wǎng)絡(luò)安全意識；

（2）封閉網(wǎng)絡(luò)中可能與外借進(jìn)行文件交互的接口，所有需要與外部交互的文件均通過專門的接口進(jìn)行；

（3）制定定期的病毒庫維護(hù)和升級的計劃和應(yīng)急預(yù)案；

（4）制定網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的規(guī)章制度，確保各中安全措施能夠長期有效的執(zhí)行。

2.3 業(yè)務(wù)流程的安全

網(wǎng)絡(luò)化文件備播離不開業(yè)務(wù)流程，而流程的引入也會給播出系統(tǒng)帶來不小的影響，其中主要影響來自于流程遲滯和突發(fā)故障兩個方面。

2.3.1 流程遲滯

由于播出備播的業(yè)務(wù)流程是自動化、文件化、多樣化的，如果流程由于某種原因產(chǎn)生停滯而又不能及時發(fā)現(xiàn)的話，將會給播出安全帶來嚴(yán)重的影響。所以針對業(yè)務(wù)流程的監(jiān)控顯得非常重要。

針對業(yè)務(wù)流程的監(jiān)控主要是對節(jié)目單的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對待播素材的位置狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，操作界面如圖2所示。系統(tǒng)通過可配置的業(yè)務(wù)規(guī)則判斷出發(fā)生異常的流程節(jié)點(diǎn)，并及時進(jìn)行報警處理。

2.3.2 突發(fā)故障

正常情況下播出系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程可以正常進(jìn)行，但是在突發(fā)故障的情況下，要保證業(yè)務(wù)流程還能夠正常進(jìn)行，就需要在系統(tǒng)設(shè)計中有更深入的考慮。

1）播出二級存儲故障

如果二級存儲是鏡像配置，那么系統(tǒng)會自動切換至備存儲體工作，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。如果二級存儲是單一配置，或者鏡像的2個存儲均發(fā)生故障，可以通過切換遷移路徑、應(yīng)急上載等方式應(yīng)對。

2）播出服務(wù)器故障

播出服務(wù)器均為主備鏡像，單臺發(fā)生故障時不影響播出。雙臺都發(fā)生故障時，可以使用第三備份進(jìn)行播出。

3）播出在線存儲到播出服務(wù)器傳輸故障

遷移服務(wù)器為集群式設(shè)計，單臺故障不會影響遷移工作，只影響部分遷移效率。

4）播出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障

數(shù)據(jù)庫為主備冗余設(shè)計，單臺故障時系統(tǒng)自動切換到備份服務(wù)器，系統(tǒng)業(yè)務(wù)不會中斷。當(dāng)主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器都發(fā)生故障時，播出軟件可以脫離數(shù)據(jù)庫工作一天。節(jié)目單、系統(tǒng)配置都會在播控工作站本地保存。播出軟件可以根據(jù)播出服務(wù)器中的節(jié)目進(jìn)行簡單的編單。

流程化的播出系統(tǒng)可以根據(jù)不同的故障問題及時自動調(diào)整文件備播的業(yè)務(wù)流程，使新的流程最大限度滿足備播業(yè)務(wù)的需要，同時結(jié)合流程監(jiān)控系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)待播文件不能及時準(zhǔn)備，可發(fā)出告警并采取人工干預(yù)手段。

3 總結(jié)

全臺網(wǎng)播出系統(tǒng)與傳統(tǒng)封閉結(jié)構(gòu)的播出系統(tǒng)相比，不僅帶來了工作模式和業(yè)務(wù)流程的變革，而且其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，流程更為多樣，故障也動態(tài)多變，這些都給播出系統(tǒng)安全提出了新的挑戰(zhàn)和需求。

本文依據(jù)目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用成果，結(jié)合溫州廣播電視傳媒集團(tuán)播出實(shí)際業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，從文件化、網(wǎng)絡(luò)化、流程化三個方面總結(jié)出了影響網(wǎng)絡(luò)化播出安全的主要問題和應(yīng)對策略。相信隨著科技的不斷發(fā)展，會有更多、更新、更優(yōu)的解決方案出現(xiàn)，將播出系統(tǒng)推向一個新的時代。