摘要:CDN技术和P2P技术是当前宽带业务的主流传输技术,本文在分析两者优缺点、一致性和互补性的基础上探讨了CDN和P2P技术融合的优势。在此基础上,本文提出了三种实现CDN和P2P技术融合的方案,即控制层面融合方案、网络叠加融合方案和设备层面融合方案,并对各种实现
方案进行了分析和探讨。
关键词:通信技术、CDN、P2P、融合、组网
随着宽带网络的迅速发展,制约宽带应用的主要瓶颈——接入带宽,已经被打破。无论是在中国,还是在世界范围内,以可视通讯、宽带流媒体为代表的宽带业务都得到了蓬勃的发展,宽带用户数成倍增长,流媒体等宽带业务流量一跃成为互联网上的主要流量之一。但是,随着宽带业务的发展,如何保证宽带业务的服务质量(QoS)?如何支撑大规模的并发用户访问?如何更加有效的利用有限的网络资源?成为宽带业务发展面临的新问题。为解决这些问题,业界提出了多种解决方案,其中最有效的解决
方案是CDN和P2P。
1. CDN技术概述及其优缺点分析
CDN通常被称为内容分发网络(Content distribution network),有时也被称作内容传递网络(Content delivery network)。CDN的核心思想是将内容从中心推倒边缘靠近用户的地方,这样,不但有效提高了用户访问内容的性能,而且有效减轻了中心设备和骨干网络的压力。通过CDN,可以将内容服务从原来的单一中心结构变为分布式的结构[1]。
CDN的出现有效缓解了Internet网络拥塞状况,提高用户访问网站的响应速度,从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因造成的用户访问响应速度慢的问题。由于CDN采用了C/S的服务模式,虽然因此具有可靠的服务能力和较高的服务质量保证;但是系统的扩展必需以服务能力的不断部署为基础,很难降低其扩展的成本。另外,传统CDN技术在高峰时期对突发流量的适应性,容错性等方面仍然存在一定缺陷。随着用户规模的迅速增加,对CDN应用发展提出了较大挑战。
2. P2P技术优缺点分析
P2P技术简单的说是一种用于不同PC用户之间、不经过中继设备直接交换数据或服务的技术。它打破了传统的客户机/服务器模式,在P2P网络中每个节点的地位都是相同的,具备客户端和服务器双重特性,可以同时作为服务使用者和服务提供者[2]。P2P计算的特点使得P2P天然具有规模可扩展性和系统级的可靠性,因为服务来自于每个终端Peer,当Peer增加的时候,可以提供服务的资源也随之而增加,来自于服务器的性能瓶颈和单点故障问题也就不在存在。利用P2P网络的这一特性,可以建立流媒体播放网络,从而节省服务器带宽消耗、减轻集中服务带来的压力,如图1所示。
图1:P2P网络示意图
然而,P2P系统也存在明显的缺点,首先就是可用性问题,尽管从整个系统而言,P2P是可靠的,但是对于单个内容或者单个任务而言,P2P是不稳定的,每个Peer可以随时终止服务,甚至退出系统;交换的内容随时可能被删除或者被终止共享。其次,P2P系统在安全、管理和版权等方面存在很多问题,P2P技术缺乏有效的管理,并且具有匿名发布的特性,所以大多数P2P服务都将不可避免地和知识产权发生冲突[3],目前许多病毒制造者编写利用P2P技术进行传播的病毒。第三,商业模式问题也一直困扰着P2P流媒体应用,目前还没有出现真正的盈利模式带动整个产业的发展。
3. CDN和P2P流媒体
方案的对比
通过以上的分析我们可以看出,CDN和P2P流媒体解决方案都有其突出的优缺点,下面我们将这两种
方案的比较总结如表1。
组网方式
P2P
CDN
建设成本
低
CDN设备昂贵
可扩展性
用户越多服务能力越高
有容量限制
可靠性
P2P节点故障不影响服务
不存在单点故障但故障可能影响部分服务
突发访问支持
很好
很好
服务质量
总体服务质量很好,但存在慢启动现象
服务质量好
网络资源占用
同一内容可能被多次传送
能节省骨干网络带宽
可管理性
管理困难
高
安全性
解决了服务器安全性,但带来了很多客户端安全性问题
安全性高
版权问题
存在严重版权问题
版权问题容易控制
客户端
需要安装
操作系统支持
网络维护
简单
复杂
商业模式
无清晰模式
有成熟模式
表1 CDN和P2P流媒体解决
方案的比较
通过以上的比较可以看出,CDN和P2P流媒体解决
方案具有很强的互补性,因此,如果能够利用P2P的可扩展能力,降低流媒体分发的资源要求;同时结合CDN的可靠性、可管理性,保证流媒体质量并确保对整个流媒体网络的管理能力,就可以构建一个可管理的、能够承载电信级内容应用的内容承载平台。
4. CDN和P2P技术融合的基础――流程一致性分析
虽然在计算模型上CDN和P2P存在很大的差异,但是在用户服务流程和工作机制方面却存在很多的共性,整个服务的过程都可以分为:获取内容入口点、选择内容服务点和内容分发传输三个阶段,而这些共性也是这两种技术可以进行融合的基础。下面我们分别对典型的CDN服务流程和P2P服务流程进行分析。
a) CDN典型服务流程
图2 CDN典型服务流程示意图
1) 用户访问Web Portal;
2) 用户通过业务发布平台认证;
3) 用户获取内容的URL(该URL携带认证后的令牌);
4) 用户发起域名解析请求;
5) GSLB设备实现DNS域名解析,向用户返回SLB设备的地址;
6) 用户向SLB设备发起内容请求;
7) SLB设备将用户的请求重定向到具体的边缘设备(Cache);
8) 用户向Cache发起内容请求;
9) Cache将用户的URL(包含用户的令牌)转发到业务发布平台进行认证;
10) 如果认证通过,Cache设备向用户提供CDN媒体内容服务。
在上述流程中,第1)~3)步是获取内容入口点的过程,用户通过业务平台认证,并获取内容的URL的流程;第4)~7)步是获取服务点的过程,通过GSLB、SLB等设备完成内容路由/负载均衡工作,选取合适的Cache设备为用户提供服务;第8)~10)步用户通过Cache获得服务。
b) P2P典型服务流程
图3 P2P典型服务流程图
1) 通过网上搜索或种子发布网站,找到A . torrent 文件;
2) 点击下载 A . torrent ,并自动启动 BT 客户端软件;
3) 确认下载后, BT客户端软件连接Tracker,上报本机信息(同共享用户信息)和要共享的文件的信息;
4) Tracker 向本机发送信息包括:与 Tracker 通信的时间间隔,拥有/正在下载A . torrent的其他用户的ID、IP地址和端口号;
5) 与这些 用户建立连接;
6) 从连接成功的用户处下载数据(本机完成一片文件下载后,可以提供给其他用户下载);
上述的流程中,第1)~2)步用户通过搜索等方式,获取。torrent文件,即进入内容入口点;第3)~4)步,Peer与Tracker服务器连接,获取连接列表;第5)~6)步是数据传输过程。
5. 融合
方案探讨
依据P2P和CDN技术融合层面的不同,主要有三种融合方案可供选择:控制层面融合方案、网络叠加融合方案和设备层面融合方案。下面我们对这三种融合
方案分别进行分析。
a) 管理和控制层面融合
方案 图 4 管理和控制层面融合的CDN和P2P网络部署
方案 图4描述了管理和控制层面融合的CDN和P2P网络部署方案。在该
方案中,CDN和P2P作为两个相对独立的子网络平行建设,通过构建一个统一的管理和调度系统,在业务管理和资源调度方面对CDN和P2P网络进行统一的管理。也就是说系统同时支持用CDN和P2P技术为用户提供服务,可根据业务的需要,选择该内容使用P2P分发、CDN分发还是同时支持使用两种分发。
[1] [2] 下一页