基于P2P技术的流媒体应用探讨

　　摘要：通过对数字媒体在互联网环境下传播应用的探讨，深入理解P2P技术与流媒体技术的完美融合而产生的互联网新型应用的工作机制和特点，最后，提出流媒体应用未来发展方向和待解决的技术问题。

　　关键词：数字媒体 P2P 流媒体 P2P流媒体

　　中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0122-01

　　当前互联网上作为网络娱乐急先锋的数字媒体及其应用将越来越被用户接受，同时也为有限网络宽带资源与无限网络娱乐应用的矛盾冲突提出了巨大挑战。“数字媒体”是由数字技术支持的信息传输载体，其表现形式更复杂，更具视觉冲击力和互动特性。流媒体基于P2P端系统协作并自适应网络变化进行传输无疑是最适应于当前互联网环境的应用。

　　1、P2P技术

　　P2P技术是一种基于对等网络的新兴技术。P2P技术的最大意义在于其不依赖中心节点而依靠网络边缘结点自组织与对等协作的资源发现和共享形式。随着应用的模式越来越复杂，P2P系统本身就是一个覆盖网络，是在Internet传输网络之上构建一个完全位于应用层的网络系统。每台计算机既是服务器又是客户机，本质上是一个没有层次结构也没有集中控制的分布式系统，更适合复杂网络应用的需求。P2P技术以其分布式资源共享和分布式并行传输的特点，为用户提供了更多的存储资源、更高的可用带宽和更好的服务质量。主要应用有文件分发、语音服务、流媒体应用等。

　　2、流媒体技术

　　2.1 压缩技术

　　在网络上实现流媒体技术，主要利用视音频压缩技术及网络传输技术来解决。流媒体传输中，应先对流媒体格式传输的文件进行预处理，然后选用适当的压缩算法将文件压缩生成流媒体格式文件，并向文件中添加流式信息。互联网播放视音频采用MPEG-4压缩编码标准。MPEG-4以视听媒体对象为基本单元，采用基于内容的压缩编码，以实现数字视音频、图形合成应用及交互式多媒体的集成。它是一个适用于低传输速率应用的方案。MPEG4更加注重多媒体系统的交互性和灵活性，代表了现代数据压缩编码技术的发展方向。

　　2.2 传输技术

　　流媒体的传输建立在UDP协议上的RTP/RTSP实时传输协议。视音频流媒体文件对传输质量要求不是很高，而对传输速度则有很高要求，所以采用UDP协议而不在TCP协议上进行实时数据的传输则更合适。RTP是用以传输实时视/音数据，RTP通常使用UDP来传送数据。RTCP是实时控制协议，和RTP捆绑一起的传输控制协议，提供时间信息和实现流同步，主要用以声音同步和QOS管理等。实时流协议RTSP定义了一对多应用程序如何有效通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。

　　2.3 流媒体工作原理

　　流媒体的体系构成由编码工具（创建、捕捉和编辑多媒体数据而形成流媒体格式）、流媒体数据、服务器、网络、播放器（通常是独立的播放器和ActiveX方式的插件）组成。流式传输工作过程：用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，从原始信息中检索出需要传输的实时数据；Web浏览器启动A/VHelper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP）来交换控制信息。RTSP提供了操纵播放等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序，一旦A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。

　　3、基于P2P的流媒体应用

　　流媒体是P2P技术在互联网上的主要应用。PPLive作为一种基于P2P技术的流媒体播放软件，为用户提供一种更加经济、更加广泛的互动视频播放服务。PPlive大大降低大规模流媒体点播压力，减少了带宽占用量；独创了网络即时流下载播放技术；支持BT种子文件直接播放；支持网络数据流的控制；提供多系统多形式的程序接口；支持Rmvb、Mpeg、Mp4等数十种格式。

　　PPlive工作机制：（1）PPlive应用程序先是向域名为www.pplive.com的主机建立TCP连接。正常的HTTP协议在建立TCP连接之后，站点会将HTTP网页信息发送给IE浏览器。而PPLive协议在建立TCP连接后，主机将一个XML数据页面发送给PPlive应用软件。它对应的是动态变化的节目频道信息。通过协商更新间隔时间。PPLive应用程序按照一定的频率更新频道列表和固定节点通信，获取网络资源拓扑信息。（2）UDP获得了频道信息后，PPLive应用程序通过UDP协议端口与域名的目的主机通信。（3）PPLive将视频文件分成大小相等的片段。用户启动PPLive以后，从PPLive服务器获得频道的列表，用户点击感兴趣的频道，然后从其他Peer获得数据文件，并且开放本地端口作为视频服务器。PPLive的客户端播放器连接此端口，从而收看到喜欢的节目。

　　4、P2P流媒体未来发展方向

　　P2P流媒体是未来高速网络中可持续发展的网络服务，但未来发展中还要解决好如下几个问题：（1）管理节点并建立发布树。构建应用级多播树的方法应用较广，但建立有效的多播树，并在节点不断加入和退出时维护多播树存在一定难度。（2）如何快速地恢复系统因为P2P网络节点行为的不可预知性而发生的服务中断。（3）流媒体系统如何适应一个媒体流会话期间网络状态的改变。

　　5、结语

　　P2P流媒体应用发展迅速，显示出了巨大的生命力。虽然构建一个有效的P2P流媒体系统还面临着许多挑战和一些需要解决的问题，但其优越性引起许多研究机构的重视，特别随着运营商的加入，P2P流媒体势必取得更大的进展并将更加广泛地应用于商业领域。

　　参考文献

　　[1]张春红.P2P技术全面解析[M].北京：人民邮电出版社，2010.

　　[2]付先平.多媒体技术及应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

　　[3]肖磊.流媒体技术与应用完全手册[M].重庆：重庆大学出版社，2003.