P2P與CDN混合組網(wǎng)的專利技術(shù)綜述

李星星

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，四川成都，610000）

引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，人們對流媒體的質(zhì)量和分發(fā)速度提出了更高的要求。而在流媒體分發(fā)領(lǐng)域，CDN和P2P是流媒體分發(fā)中最常用的兩種技術(shù)。

（1）CDN概述

CDN最早由麻省理工學(xué)院的一個小組于 1996年提出，其提供了一種傳送內(nèi)容的新型體系結(jié)構(gòu)[1-2]。隨著多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像、音頻、視頻服務(wù)所占的比重越來越大。傳統(tǒng)的緩存技術(shù)只能存儲靜態(tài)HTML文件、圖片等比較小的文件，而對交互性強(qiáng)和比較大的文件并不支持，因此迫切需要一種新的傳輸結(jié)構(gòu)解決這一問題。CDN增強(qiáng)了C/S模式中服務(wù)器端的能力，是隨著web體系結(jié)構(gòu)中的緩存技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，并在web體系結(jié)構(gòu)中起著越來越重要的作用。和緩存類似，CDN也設(shè)立若干分支節(jié)點(diǎn)，盡量將用戶請求的內(nèi)容存儲到距離用戶只有“最后一公里”的邊緣節(jié)點(diǎn)上，使得用戶請求可以在本地進(jìn)行，改善用戶的訪問效果，CDN的基本結(jié)構(gòu)，如圖1所示[3]。一個CDN通常包括邊緣節(jié)點(diǎn)傳輸、內(nèi)容路由、集中式內(nèi)容分布和管理(負(fù)責(zé)內(nèi)容在不同節(jié)點(diǎn)的同步和復(fù)制)等功能。具體功能模塊包括：存儲和傳輸節(jié)點(diǎn)：存儲內(nèi)容，并向終端用戶提供內(nèi)容；中心控制器：主動預(yù)定位內(nèi)容，管理交易報告和計費(fèi)；中心管理器：監(jiān)視CDN中節(jié)點(diǎn)的性能以及網(wǎng)絡(luò)流量；轉(zhuǎn)向請求管理器：重定向用戶請求到最近的可用存儲節(jié)點(diǎn)；中心數(shù)據(jù)存儲：對原始內(nèi)容服務(wù)者的內(nèi)容進(jìn)行存儲。中心數(shù)據(jù)存儲器接受源站點(diǎn)(內(nèi)容提供者)的數(shù)據(jù)(Push)，并在中心控制器的指令下向其他CDN節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。

CDN技術(shù)最初用于Web服務(wù)。當(dāng)用戶向Web服務(wù)器發(fā)送請求時，利用DNS的重定向機(jī)制，將其重定向到離用戶最近或負(fù)載最低的CDN服務(wù)器上，以加快響應(yīng)速度和優(yōu)化熱點(diǎn)內(nèi)容分布，達(dá)到平衡Web服務(wù)器負(fù)載和降低網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗的目的。這一技術(shù)同樣可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)流媒體服務(wù)。由于流媒體本身的特點(diǎn)，大量用戶對熱點(diǎn)文件的重復(fù)請求，使得網(wǎng)絡(luò)中存在大量冗余數(shù)據(jù)，CDN服務(wù)器的處理能力和出口帶寬就成為系統(tǒng)瓶頸；另外，CDN服務(wù)器部署和維護(hù)的高費(fèi)用，也增加了服務(wù)提供商和客戶的成本。當(dāng)前相關(guān)研究主要從副本放置算法、內(nèi)容路由、負(fù)載均衡和重定向機(jī)制等方面對CDN技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，使得系統(tǒng)的服務(wù)性能和健壯性得到了提高。

圖1 CDN基本結(jié)構(gòu)圖

（2）P2P概述

早在1998年就出現(xiàn)了利用P2P實(shí)現(xiàn)大規(guī)模流媒體應(yīng)用的系統(tǒng)。P2P是對客戶端能力的增強(qiáng)，可解決C/S架構(gòu)下服務(wù)器性能及網(wǎng)絡(luò)資源的瓶頸問題。與CDN不同，P2P內(nèi)部所有節(jié)點(diǎn)的地位均等，節(jié)點(diǎn)之間不需要互聯(lián)網(wǎng)路由器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，成本低、易于部署。同時，P2P節(jié)點(diǎn)在下載文件時還上傳給其他請求節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大了用戶組的規(guī)模，提高了系統(tǒng)效率。它打破了傳統(tǒng)的C/S模式，網(wǎng)絡(luò)中沒有集中的服務(wù)器，每個節(jié)點(diǎn)(peer)既可作為服務(wù)器提供者，又可作為客戶接受服務(wù)。它充分利用分布在不同位置上的普通用戶終端資源，將計算或存儲任務(wù)分布到所有節(jié)點(diǎn)來提供服務(wù)。通常P2P拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為集中式、完全分布式非結(jié)構(gòu)化，完全分布式結(jié)構(gòu)化以及混合式四種結(jié)構(gòu)、圖2為混合式P2P系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[4][5]。

圖2 P2P基本結(jié)構(gòu)圖

由于P2P網(wǎng)絡(luò)中沒有中心控制服務(wù)器，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)進(jìn)入和退出P2P網(wǎng)絡(luò)，用戶間的交互也隨機(jī)發(fā)生，甚至?xí)缭蕉鄠€骨干網(wǎng)而占用大量帶寬。而且節(jié)點(diǎn)之間資源差別較大，這樣會造成某個持有特定資源的節(jié)點(diǎn)在某個時刻的訪問負(fù)載超載；或由于該節(jié)點(diǎn)突然退出，導(dǎo)致該資源的缺失。目前大量研究分別從文件訪問控制機(jī)制、容錯機(jī)制和節(jié)點(diǎn)激勵機(jī)制角度，對P2P進(jìn)行了改進(jìn)，但仍不能有效降低主干網(wǎng)絡(luò)流量，流媒體分發(fā)的啟動速度仍然與種子節(jié)點(diǎn)的數(shù)量密切相關(guān)[6][7][8]。

隨著流媒體業(yè)務(wù)量的激增，視頻業(yè)務(wù)成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最普遍的業(yè)務(wù)時，CDN將面臨巨大的挑戰(zhàn)。而大規(guī)模擴(kuò)充帶寬、內(nèi)容存儲容量和提高服務(wù)器能力等措施會增加開銷和成本，也無法從根本上解決問題。另外，用戶如果在邊緣服務(wù)器沒有命中所請求的內(nèi)容，則該請求被調(diào)度到中心服務(wù)器上，并由中心服務(wù)器響應(yīng)用戶請求，此時內(nèi)容分發(fā)的路徑又不可避免的繞到骨干網(wǎng)上，將大大增加延時并嚴(yán)重影響用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。P2P與CDN技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，并且某些方面是互補(bǔ)的，因此，將二者融合也成為很多研究團(tuán)體的主要研究方向。

1 P2P與CDN混合組網(wǎng)的專利申請分析

為了研究P2P和CDN混合組網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的發(fā)展情況，使用其相關(guān)的關(guān)鍵詞：“P2P”、“CDN”、“對等”、“peer to peer”、“內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”，在CNABS數(shù)據(jù)庫、VEN數(shù)據(jù)庫、SIPOABS數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索。在此基礎(chǔ)上，筆者主要對全球和國內(nèi)專利申請狀況的趨勢以及國內(nèi)專利重要申請人進(jìn)行分析，從中得到相關(guān)的P2P與CDN混合組網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

1.1 全球歷年專利申請量分布

如圖3所示，P2P與CDN混合組網(wǎng)的相關(guān)專利在2005年之前，每年的申請量都不超過5件，而在2006-2011年之間專利申請量達(dá)到了高峰，說明在此階段是P2P與CDN混合組網(wǎng)的研究高潮。2011年之后數(shù)據(jù)出現(xiàn)回落現(xiàn)象，雖然這與專利申請公開時間滯后有一定的關(guān)系，但是也已表明相關(guān)申請量呈現(xiàn)降低趨勢。

在此基礎(chǔ)上，筆者通過分別對P2P網(wǎng)絡(luò)和CDN網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專利的申請進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然P2P網(wǎng)絡(luò)在1998年就已經(jīng)提出，但在2004年之前有關(guān)P2P技術(shù)的專利申請依然很少，而自2005年起，P2P流媒體技術(shù)研究才成為熱潮，之后相關(guān)申請量呈現(xiàn)一個快速增長狀態(tài)。這也恰好與本文中P2P與CDN混合組網(wǎng)在2006-2011年之間申請量的快速增長相吻合。

圖3 P2P與CDN混合組網(wǎng)全球歷年專利申請量分布

1.2 全球申請人申請量分布

本文對P2P與CDN混合組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的申請人分布進(jìn)行了統(tǒng)計分析，如圖4所示，為全球申請人排名前10的申請人的數(shù)量分布。由圖4也可以看出，相關(guān)專利的申請主要集中在國內(nèi)，且國內(nèi)申請人以企業(yè)居多，其次是科研院所和高校。申請量排列前 10的申請人中，除了阿卡麥科技公司、微軟和Interdigital patent holding外，其余都是國內(nèi)申請人，其中，排名前3中的合一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（北京）有限公司和樂視網(wǎng)信息技術(shù)（北京）股份有限公司的主要業(yè)務(wù)都是視頻網(wǎng)站，而其申請量分別為：24件和16件。這也說明P2P與CDN混合組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)市場的繁榮有著直接關(guān)系。而國外申請人主要是由阿卡麥科技公司，申請量為22件。另外，中科院聲學(xué)研究所雖然專長聲學(xué)研究，但其在通信領(lǐng)域的技術(shù)也不容忽視。

圖4 全球申請人申請量分布

1.3 專利技術(shù)領(lǐng)域分析

P2P與CDN混合組網(wǎng)專利技術(shù)領(lǐng)域總體分支主要體現(xiàn)在H04L（數(shù)字信息的傳輸）和G06F（電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理）和H04N（圖像通信）三個小類中，特別是H04L所占的比列高達(dá)58%，如圖5所示。由此可以看出，P2P與CDN混合組網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新主要集中在通信領(lǐng)域，這與近年來中國對于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信的大力發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。

圖5 P2P與CDN混合組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域總體分布

1.4 中國歷年專利申請量分布

圖6 P2P與CDN混合組網(wǎng)中國歷年專利申請量分布

由圖6可知，國內(nèi)有關(guān)P2P與CDN混合組網(wǎng)的專利申請最早出現(xiàn)在2006年，2006-2011年是其快速發(fā)展的一個階段。之后，除了2015年出現(xiàn)申請量較大的情形外，總體呈現(xiàn)數(shù)據(jù)回落的趨勢。筆者通過對2015年的數(shù)據(jù)分析，在2015年申請的專利中，合一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（北京）有限公司所占的比重最大。在此基礎(chǔ)上，筆者對該公司的專利申請量進(jìn)行了分析，其在 2011-2016公開的與CDN和P2P相關(guān)的申請量共計29件，而2015年的專利申請量就占有10件。這可能是引起在2015年國內(nèi)和全球有關(guān)P2P與CDN混合組網(wǎng)相關(guān)申請量有所回升的重要因素之一。

2 P2P與CDN混合組網(wǎng)專利技術(shù)分支及其發(fā)展路線

通過對檢索出來的專利申請樣本進(jìn)行技術(shù)分支分析，發(fā)現(xiàn)其申請保護(hù)的主題主要涉及數(shù)據(jù)調(diào)度，數(shù)據(jù)緩存、架構(gòu)部署及應(yīng)用、安全四個方面。下面對各個分支下按照時間演進(jìn)方向進(jìn)行重點(diǎn)專利分析。

2.1 數(shù)據(jù)調(diào)度

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)調(diào)度包括數(shù)據(jù)路由和傳輸，以及流量控制等方面的技術(shù)研究。如圖7所示，為了解決上行鏈路過載的問題，2006年的專利申請EP1987648A1提出根據(jù)內(nèi)容列表對數(shù)據(jù)進(jìn)行路由和傳輸，由對等方從目錄服務(wù)接收包含內(nèi)容可用性的內(nèi)容列表，向內(nèi)容服務(wù)請求內(nèi)容，從與第二對等方相關(guān)聯(lián)的第二個人網(wǎng)絡(luò)存儲區(qū)將所請求的內(nèi)容下載到與請求對等方相關(guān)聯(lián)的第一個人網(wǎng)絡(luò)存儲區(qū)，其中，第一和第二個人網(wǎng)絡(luò)存儲區(qū)以接入網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器為主機(jī)，從而在對等方相關(guān)聯(lián)的個人網(wǎng)絡(luò)存儲區(qū)之間執(zhí)行下載服務(wù)。為了緩解CDN服務(wù)器的壓力，專利CN100405773C提出首先初始用戶端從服務(wù)端接收并播放內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的音視頻數(shù)據(jù)，將音視頻數(shù)據(jù)打包，并編號緩存；后續(xù)用戶端對從服務(wù)端接收音視頻數(shù)據(jù)的速度進(jìn)行判斷，若速度小于設(shè)定的閾值 N，則通過點(diǎn)對點(diǎn)內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)中的檢索服務(wù)器，獲取正在接收并播放同樣內(nèi)容的多個用戶端，并與其連接后按編號接收并播放音視頻數(shù)據(jù)，并將音視頻數(shù)據(jù)打包，并編號緩存。隨著互聯(lián)網(wǎng)流媒體的發(fā)展，人們對視頻播放速度的要求越來越高，為了減少播放延遲，專利 CN101102312B提出客戶端根據(jù)用戶選定的頻道確定對應(yīng)的媒體服務(wù)器及該客戶端在點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)中的父節(jié)點(diǎn)；該客戶端根據(jù)父節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息確定本次數(shù)據(jù)處理的起始分片組標(biāo)識，并向該媒體服務(wù)器發(fā)送請求該頻道數(shù)據(jù)的消息，該消息中攜帶該起始分片組標(biāo)識；該客戶端接收該媒體服務(wù)器根據(jù)該起始分片組標(biāo)識發(fā)送的該頻道的數(shù)據(jù)，且接收各父節(jié)點(diǎn)發(fā)送的該頻道的數(shù)據(jù)，從而可以減少選定頻道的播放延遲，并且可以支持高畫質(zhì)視頻文件的傳輸。CN101237429B在CDN服務(wù)節(jié)點(diǎn)中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)直播單元，用于向客戶端提供流媒體數(shù)據(jù)；P2P直播單元，用于維護(hù)在線客戶端的信息并響應(yīng)對該信息的獲取請求。CDN服務(wù)節(jié)點(diǎn)可以向客戶端分發(fā)流媒體數(shù)據(jù)，同時還維護(hù)在線客戶端信息，使得客戶端不僅可以從CDN服務(wù)節(jié)點(diǎn)獲取流媒體數(shù)據(jù)，還可以在獲知在線客戶端信息后從在線客戶端獲取流媒體數(shù)據(jù)，同時，具有流媒體數(shù)據(jù)的客戶端還可以作為種子節(jié)點(diǎn)向除自身之外的

圖7 數(shù)據(jù)調(diào)度技術(shù)演進(jìn)路線圖

其他客戶端提供流媒體數(shù)據(jù)。EP2616951B1提出多層內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，CDN由一層邊緣服務(wù)器(第一層)和一層父服務(wù)器(第二層)組成。一些或者全部的邊緣服務(wù)器能夠與一些或者全部的父服務(wù)器通信，邊緣服務(wù)器被分成 n個邊緣服務(wù)器組，父服務(wù)器被分成m個父服務(wù)器組。對于某些指定的內(nèi)容，在高速緩存操作的填充側(cè)中插入流行度檢查，假定客戶端的請求已被定向到邊緣服務(wù)器，客戶端向邊緣服務(wù)器請求內(nèi)容，邊緣服務(wù)器檢查以了解對象是否存在(在本地或者在對等體上)，并且是最新的，來確定是否通過從對等體獲得該對象。在邊緣服務(wù)器和對等體都不能獲得對象時，則根據(jù)流行度提供對象，如果對象未達(dá)到第一/最低水平的流行度，則將請求重定向到原始服務(wù)器（CDN原始高速緩存）中。CN102368776B在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置優(yōu)化功能模塊，在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的Cache網(wǎng)絡(luò)層范圍內(nèi)通過對等緩存節(jié)點(diǎn)自身以及對等緩存節(jié)點(diǎn)之間鏈路的檢測，獲取與對等緩存節(jié)點(diǎn)可提供服務(wù)性能有關(guān)的信息和指標(biāo)，根據(jù)這些信息與指標(biāo)對可提供服務(wù)的對等緩存節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評估，選擇優(yōu)化過的節(jié)點(diǎn)為數(shù)據(jù)請求客戶端服務(wù)，使得用戶能可以從“最近最好”的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上，快速訪問到所需的內(nèi)容，從而大大提高終端用戶的訪問速度，提高整體系統(tǒng)的性能。專利申請CN105392068A將實(shí)時直播流變成了若干個子流，然后再通過CDN和虛擬化的傳輸通路進(jìn)行分別傳輸，最后在播放器端進(jìn)行重組，客戶端通過P2P方式與其他客戶端建立P2P連接，向其他客戶端請求缺少的子流。

2.2 數(shù)據(jù)緩存

隨著流媒體技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的存儲容量成為影響網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素之一。由圖8可以看出，與數(shù)據(jù)緩存相關(guān)的專利申請主要集中在2009年之后，且數(shù)據(jù)緩存主要涉及數(shù)據(jù)的分片存儲，而數(shù)據(jù)緩存的優(yōu)化又服務(wù)于數(shù)據(jù)調(diào)度，由此，數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)調(diào)度兩個技術(shù)分支的專利申請會有耦合。

圖8 數(shù)據(jù)緩存技術(shù)演進(jìn)圖

2006年中興公司的專利申請CN101193294A將視頻數(shù)據(jù)分成等長塊交錯均與存儲于CDN節(jié)點(diǎn)的多個媒體單元中，根據(jù)需要在P2P-CDN網(wǎng)絡(luò)中按塊進(jìn)行媒體分發(fā)和存儲。CN101645919B提出為文件設(shè)置等級數(shù)，一個文件的等級(level)數(shù)越低，所需的跳數(shù)越少，表示更容易找到其副本，一個內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是一個兩層的結(jié)構(gòu)，包括管理層和副本放置層。管理層主要負(fù)責(zé)所有文件索引的維護(hù)以及內(nèi)容分發(fā)所需要的計算過程；副本放置層則負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)副本的備份。管理節(jié)點(diǎn)存儲所有文件的流行度等信息，且主要對媒體文件進(jìn)行分發(fā)，根據(jù)文件在整個地區(qū)的流行度，計算副本文件等級，根據(jù)DHT路由算法，找到當(dāng)前文件的主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)得到數(shù)據(jù)后，察看文件所需放置的副本等級，通過主節(jié)點(diǎn)的路由表，找到與主節(jié)點(diǎn)的ID匹配L位的所有節(jié)點(diǎn)，將文件復(fù)制到這些節(jié)點(diǎn)上完成副本放置。CN101645921B在根據(jù)流行度計算副本等級的基礎(chǔ)上，還定期收集用戶訪問信息并在盡量少的重新切片和分發(fā)的前提下對數(shù)據(jù)片段 block的流行度進(jìn)行更新，使其更加接近用戶的真實(shí)訪問規(guī)律，并依據(jù)新的流行度計算副本放置方法，調(diào)整副本數(shù)目。CN103166991A提出文件跨域存儲，跨域共享，不同物理位置的云存儲資源全網(wǎng)共享、統(tǒng)一管理，通過對原始上傳的流媒體內(nèi)容文件進(jìn)行P2P切片，執(zhí)行本地緩存，更新本地目錄，并發(fā)起P2P全網(wǎng)分發(fā)操作，在存儲層面進(jìn)行物理分片，并將這些物理分片的地址進(jìn)行存儲索引。云存儲訪問客戶端根據(jù)該索引查詢獲取本地保存的內(nèi)容。為了提高副本服務(wù)器的緩存命中率，CN103237068B提出將副本服務(wù)器緩存空間劃分成前綴緩存區(qū)和后綴緩存區(qū)；將中心服務(wù)器中的原流媒體內(nèi)容分成前綴和后綴兩部分，并將前綴和后綴部分分別存入所述副本服務(wù)器的前綴緩存區(qū)和后綴緩存區(qū)中；當(dāng)用戶請求到達(dá)時，依據(jù)副本服務(wù)器當(dāng)前的緩存空間狀況、系統(tǒng)中訪問日志記錄的所有流媒體內(nèi)容的熵值及副本服務(wù)器中內(nèi)容片段的流行度值、用戶請求的流媒體內(nèi)容的熵值及內(nèi)容片段的流行度值，進(jìn)行副本服務(wù)器中流媒體內(nèi)容的緩存替換。

2.3 架構(gòu)部署及應(yīng)用

通過對樣本專利的分析和統(tǒng)計，P2P與CDN混合組網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在流媒體直播領(lǐng)域。而架構(gòu)部署也主要集中在兩類：1）以CDN為中心P2P自治域?yàn)檫吘墸?）在邊緣服務(wù)器間建立 P2P網(wǎng)絡(luò)。且其主要涉及直播、IPTV應(yīng)用領(lǐng)域。阿卡麥科技公司的專利申請US8332484B2提出一種混合型內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)和對等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。P2P網(wǎng)絡(luò)包括多個對等機(jī)，并且至少一個對等機(jī)器屬于CDN的一部分，或具有訪問并使用給定CDN基礎(chǔ)架構(gòu)或組件或數(shù)據(jù)的能力，以當(dāng)希望取得給定內(nèi)容時確定附近的對等端的位置，增強(qiáng)了CDN映射體系結(jié)構(gòu)，以便在CDN映射中包括P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。這類模型的核心思想在是在部署內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)上引入P2P網(wǎng)絡(luò)自治域，該P(yáng)2P自治域由單個或多個邊緣緩存服務(wù)器和其覆蓋網(wǎng)絡(luò)的接入用戶共同構(gòu)成了。該類模型將分發(fā)網(wǎng)絡(luò)分為兩層“上層為內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”通過在內(nèi)容分發(fā)步驟合理部署邊緣服務(wù)器，將內(nèi)容推送到靠近用戶端的地區(qū)“下層主要使用P2P技術(shù)，以不同的邊緣服務(wù)器為中心，組成了P2P自治域”邊緣服務(wù)器作為下層P2P網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容源服務(wù)器，為下層的P2P網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的超級種子，在沒有接入內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的P2P自治域，可以通過本域的原始流媒體服務(wù)器或者接入其它P2P自治域以獲得服務(wù)。CN101146022A提出的節(jié)點(diǎn)重復(fù)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個核心節(jié)點(diǎn)，核心節(jié)點(diǎn)包括應(yīng)用及服務(wù)中心和管理中心，核心層執(zhí)行 CDN協(xié)議，主干層連接核心層，根據(jù)CDN協(xié)議與核心層的核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并執(zhí)行CDN協(xié)議和P2P協(xié)議的轉(zhuǎn)換，同時主干層與P2P自治區(qū)域連接，主干節(jié)點(diǎn)作為該P(yáng)2P自治區(qū)域的超級種子SUPERSEED為該區(qū)域提供服務(wù)并對該P(yáng)2P自治區(qū)域進(jìn)行管理和控制。其同樣屬于上述第一類模型。CN102118323A提出由多個CDN服務(wù)器組成對等通用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，所述多個CDN服務(wù)器中的部分或全部CDN服務(wù)器組成所述對等通用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的對等疊加網(wǎng)，所述對等疊加網(wǎng)采用對等的分布式存儲方式存儲內(nèi)容的位置信息，具體模型如圖10所示。該類模型主要是以P2P技術(shù)對CDN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，改造。在傳統(tǒng)CDN中，從中心到邊緣服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)鏈路需要相當(dāng)大的投資，同時資源的效率不高!帶寬復(fù)用率低;另外在跨ISP等情況下，鏈路的暢通也難以得到保障“針對這一問題，可以采用以P2P的方式組織CDN節(jié)點(diǎn)設(shè)備，利用P2P的目錄服務(wù)和多點(diǎn)傳輸能力，實(shí)現(xiàn) CDN節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間的內(nèi)容交換!互相備份，由此可增強(qiáng)從中心到邊緣節(jié)點(diǎn)的 CDN網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容傳送效率!使系統(tǒng)冗余性得以提高，從而提升CDN的內(nèi)容分發(fā)能力。CN101477669A提出的網(wǎng)絡(luò)音箱制品零售電子商務(wù)，采用CDN和P2P疊加網(wǎng)絡(luò)，將節(jié)點(diǎn)CDN服務(wù)器以P2P的方式組織，以P2P為零售服務(wù)邊緣的架構(gòu)，這種P2P架構(gòu)下，用戶終端可以通過P2P的客戶端來獲取零售網(wǎng)點(diǎn)的CDN服務(wù)。

圖9 以CDN為中心P2P自治域?yàn)檫吘?/p>

圖10 在邊緣服務(wù)器間建立P2P網(wǎng)絡(luò)

2.4 安全

隨著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部署及應(yīng)用的越來越成熟，安全問題必然也成為網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)研究課題。針對P2P與CDN混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸安全主要通過數(shù)據(jù)加密、證書以及校驗(yàn)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。CN101383700A提出在簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)中預(yù)置與該簇對應(yīng)的簇密鑰，當(dāng)所述簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)變化時，更新所述簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)中預(yù)置的簇密鑰；接收所在第一簇的管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送的、并且經(jīng)過與所述第一簇對應(yīng)的簇密鑰加密的會話密鑰；利用預(yù)置的與所述第一簇對應(yīng)的簇密鑰對接收的會話密鑰進(jìn)行解密；利用解密后的會話密鑰對所述管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送的、并且經(jīng)過會話密鑰加密的流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。CN101534309B提出通過證書對P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入進(jìn)行身份驗(yàn)證。CN101714993B提出為節(jié)目產(chǎn)生有時效的令牌，根據(jù)令牌和對應(yīng) P2P URL地址產(chǎn)生鏈接URL，接收NP客戶端從鏈接URL解析出的令牌，將令牌發(fā)送給BOSS服務(wù)器以進(jìn)行驗(yàn)證，接收BOSS服務(wù)器返回的驗(yàn)證結(jié)果，將驗(yàn)證結(jié)果發(fā)送到NP客戶端。CN102255695B提出先根據(jù)視頻文件的MDR值向數(shù)據(jù)校驗(yàn)服務(wù)器獲取視頻文件的CRC32值，在傳送視頻數(shù)據(jù)之前，算出該段數(shù)據(jù)的CRC32值，兩者進(jìn)行比對，相同則發(fā)送，不同則禁止。

3 結(jié)束語

本文基于對專利申請的統(tǒng)計分析，對P2P與CDN混合組網(wǎng)方面的專利技術(shù)進(jìn)行了國內(nèi)外的專利申請趨勢、主要申請人和技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行分析，梳理了各個主要技術(shù)分支及相關(guān)技術(shù)分支下的專利技術(shù)。有助于相關(guān)領(lǐng)域的審查員了解技術(shù)實(shí)質(zhì)和基本發(fā)展態(tài)勢，為相關(guān)領(lǐng)域的審查工作提供一定幫助。

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