[图文]IPTV技术、系统组成及其发展趋势.docx

《[图文]IPTV技术、系统组成及其发展趋势.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[图文]IPTV技术、系统组成及其发展趋势.docx（18页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、来源：中国联通网站 第一章概述 1.1IPTV综述 宽带的蓬勃发展为IP网络运营商提供了一个难得的商业机会。各种应用，视频、游戏、股票、电子商务、都因宽带而变得空前精彩。 被过滤广告 为了抓住机遇，IP网络运营商需要在其物理网络基础上建设一套高效的宽带网络增值服务运营支撑平台。一方面，能够吸引各种增值服务提供商在这个平台上提供服务，另一方面，这个平台能够为用户提供一个简单的接受服务的桥梁。因此，IPTV服务作为一种收费增值服务已经具备了市场条件。 IPTV视频广播系统主要是以存在了很久Multicast技术和IGMP协议为基础，针对现有IP城域网络的实际状况和运营商的运营需求，提出管理平台架构

2、及软件架构设计，从理论上解决了从中心到客户端的视频广播的技术问题和管理问题。 1.2IPTV的相关概念 IPTV：实际就是利用宽带多媒体网络传送清晰的电视节目，其图像音响质量远远高于现在的有线电视的信号质量，可达到DVD环绕立体声伴音效果，甚至是AC-35.1声道效果。在传送节目“频道数”上也多于传统有线电视网，传统有线电视网最多可传送70个左右的模拟频道，而宽带多媒体网最多可传送200套以上DVD画质的数字电视节目。 直播：是利用UDP协议，采用IP多点传送技术，通过内部局域网或互联网将数字视频节目向桌面电脑广播，客户可以采用PC机或机顶盒即可实时接受播放，它可以现场直播。 编播：将存储的节

3、目进行时间编排按多路数字视频节目同时在局域网或Internet上播放，每个用户可在电脑上以使用电视机的方式随意连接、选择、切换、接收所需的节目。 1.3IPTV的关键技术IP组播 考虑IPTV的业务特性，要求网络环境支持IP组播。在视频传输中，IP组播技术有其独特的优越性在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之增加，这样可以大大降低网络运营商的投资成本。 组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。组播可以大大的节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在

4、整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。它提高了数据传送效率，减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络（如果有组播路由器的支持）。其网络模型如下图所示： 图1 组播网络模型1.4本文要做的工作 1、方案选型 针对省级电信的网络实际状况，传送视频节目分多播Multicast和单播Unicast两种方式，提出多播作IPTV更符合现有网络接入带宽够而骨干带宽不足的现状，多播可以大幅度降低骨干带宽，而又使每个终端都收到高质量的视频节目。 根据电信运营商以省级管理为核心的特点提出管理平台的设计以省级电信运营商为目标，因为地市级电信运营商没有完全的运

5、营权利，所以放弃地市级的方案。 根据多播对省级骨干的影响，提出了省级单中心式IPTV的方案和省级分布式IPTV方案，这两种方案在实际应用中都有可能用到，所以本文提出了这两种方案的设计。 2、协议及其理论综述 根据IPTV的业务特性，选择IP组播技术作为构建IPTV服务的基础。论述IP播技术、UDP协议的构成及相关技术，介绍加密技术、密钥技术、认证的工作原理。 3、IPTV的系统构建 论述IPTV服务的构成极其工作原理。 4、IPTV系统构建及IPTV管理系统软件架构设计 论述IPTV系统设计思路以及IPTV管理系统的软件架构设计第二章IPTV系统的组成 2.1IPTV系统的构成及工作原理 IP

6、TV是利用UDP协议，采用IP多播技术，通过局域网或互联网将数字视频节目向用户广播，用户通过PC机配合媒体播放软件或IP机顶盒即可实时接受播放，它可以实现现场直播。（见图2） 图2IPTV网络构成 IPTV系统主要由IPTV服务器、IPTV管理系统、传输网络以及IPTV客户端四部分组成。 IPTV服务器是在网络进行视频信号广播的专用设备，可用于卫星电视节目广播、实况播送等。 IPTV管理系统是具有管理IPTV所需的各项功能，如：可按照运营商所需的运营模式而设置的预定管理、频道管理、视频加密管理、用户认证管理和影视资产管理等。 IPTV客户端，可以采用IP机顶盒或者PC机配合媒体播放软件接收IP

7、TV。 被过滤广告2.2IPTV网络环境需求 IPTV服务的特点是，有一个IPTV服务器在发布信息，而接收端数量很大，可能有成千上万个而且具体数目不固定。在这种方式下，我们可以使用传统的客户服务器（C/S）模型解决，按照下面的思为服务器； 2.客户端每当想接受某个IPTV服务器的数据的时候，通过给出该IPTV服务器的IP地址，来跟该IPTV服务器建立连接（比如，TCP连接等）； 3.IPTV服务器维护一个客户列表，采用轮循的方式向每个客户发送媒体流。 不难看出，这样的解决方案有两个缺陷： 1.客户数目很大的时候，IPTV服务器就有可能承受不了，因为这种媒体流跟传统的窄带业务（比如HTTP等）不

8、同，它需要很高的带宽来传输，而且服务器还必须维护每个客户的信息； 2.严重浪费网络资源，相同的数据可能在网上传播了很多次，在一些带宽较低的链路上，可能引起严重的通信瓶径。 在这个时候，我们自然而然的想起了IP组播。这种技术最适合上面的这些新型业务。因为IP组播通信有下列优点： 1.IPTV服务器不必知道某个客户端的存在，它只管把媒体流以组播地址播放出去即可，而且仅仅播放一份； 2.媒体流数据在网上仅仅传送一份即可，即使有成千上万个客户端； 3.客户端不必向IPTV服务器注册，如果想接收某个媒体流服务器的数据，仅仅加入该媒体流服务器所播放的数据所在的多播组即可。 2.2.1IP组播技术在视频传输

9、中的优势 IPTV业务特性就是单点发送多点接收，因为广播服务器必须为每一个接收者提供一个相同内容的IP报文拷贝，同时网络上也重复地传输相同内容的报文，占用了大量资源，如图所示。虽然IP广播允许一个主机把一个IP报文发送给同一个网络的所有主机，但是由于不是所有的主机都需要这些报文，因而浪费了网络资源。在这种情况下组播（multicast）应运而生，它的出现解决了一个主机向特定的多个接收者发送消息的方法。1989年，IETF通过RFC1112，定义了Internet上的组播方式。（见图3）图3 IP组播技术在视频数据传输方面具有很大的优势，当某个IP站点向网络中的多个IP站点发送同一视频数据时，I

10、P组播技术可以减少不必要的重叠发送，与多次点对点的单播（Unicast）相比，减轻了系统和网络的负担，提高了CPU资源和网络带宽的利用率，极大地改善了视频数据传输的实时性。参与通信的各主机不论是源站点还是目的站点均使用同一程序，无客户机和服务器之分，从而具有对等性。图文IPTV技术、系统组成及其发展趋势2007/5/24/10:54来源：中国联通网站 2.2.2成熟的IP组播组网 1.主机和组播路由器之间的组播技术 IGMP是惟一可选的协议，路由器通过使用该协议与主机进行通信，以了解局域网上的组播组，主机通过向路由器发送消息告诉路由器它希望“听”到哪个组的报文。目前，成熟的版本为2，IETF工

11、作组正在开发版本3。 被过滤广告2.路由协议 对于大型的IP组播网，第三层的IP路由协议一般要分为域内组播协议和域间组播协议。域内由运营商或企业自行管理，域间通过共同的约定域间组播协议实现域间的组播。 （1）域内组播路由协议 包括DVMRP、PIM-DM、PIM-SM、MOSPF和CBT。 随着技术的进步和市场的选择，其中的PIM-SM协议脱颖而出，成为广泛支持的组播协议。该协议的“显示加入”特性只会向需要组播报文的网络传播报文，同时组播源到接收者的网络延迟小，正是这两点因素使之成为域内组播协议的首选。另外，占有市场份额最大的Cisco仅支持PIM-SM和PIM-DM，而PIM-DM由于其带有

12、“广播”的特点，不适合大型网络，因此Cisco也推荐使用该协议作为域内组播协议。 （2）域间路由协议 MBGP对BGP进行了一些扩展使之适合于多种协议的路由交换，但目前主要用于组播。该协议增加了路由信息的状态，每一条路由可以标记为是单播的还是组播的路由。这样就可以为组播维护其路由信息和状态，解决域间的组播路由问题。 要完成域间组播，除了要使用MBGP解决路由问题，对于PIM-SM域互联还要辅助使用MSDP，该协议如其名字一样主要用于解决不同域之间的组播源的发现问题。通过组播源的发现，域之间可以互相知道存在的每一个域内的组播源，从而建立从组播源到组播接收者的组播分发树。 3.对以太网交换机的要求

13、 组播技术的出现对以太网交换机也提出了一定的要求。在堆叠以太网交换机时，如果仅仅把组播报文当作广播报文进行泛洪式传播的话，势必造成局域网中不必要的流量。解决这个问题有两种成熟技术可供选择：IGMP窃听和CGMP。它们都是为了解决老式交换机无法知道组播组成员分布的问题。IGMP窃听是使交换机具有第三层意识，窃听主机和路由器之间发送的IGMP消息，从而确定组成员所在的位置。CGMP则是通过路由器和交换机之间的协议交互而使交换机了解组成员分布，但CGMP是Cisco的专有协议。 2.3方案选型 目前根据国内各省城域网的建设情和分布式IPTV系统（省级）。 方案一：采用集中式IPTV系统 采用集中式I

14、PTV系统的方式，对于系统管理来说可以大大减少系统的维护工作量，全省视频广播节目由省业务中心进行编码压缩，同时在中心统一进行节目单系统的维护。 省业务中心负责： 1.视频源的管理：由省中心统一负责视频源的组织，并统一对这些视频源进行编码压缩，向所有的宽带用户提供IPTV服务。 2.管理系统维护：由省中心统一负责节目单的制作与维护，视频信号的加密转发。 方案二：采用分布式IPTV系统 采用分布式IPTV系统的方式，各地市可以自己组织节目源，可以极大的丰富省级通信公司的IPTV内容。 省中心和各地市分别负责各自视频源的组织及相应节目单系统的维护，各地市可以将自己的节目单信息上传到省中心，由省中心统

15、一发布也可以自己独立发布用户。图文IPTV技术、系统组成及其发展趋势2007/5/24/10:54来源：中国联通网站 第三章IPTV的相关技术 3.1IP网络路由技术 近几年来，基于TCP/IP协议的Internet已逐步发展成为当今世界上规模最大、拥有用户和资源最多的一个超大型计算机网络，TCP/IP协议也因此成为事实上的工业标准。IP网络正逐步成为当代乃至未来计算机网络的主流。 被过滤广告 IP网络是由通过路由设备互连起来的IP子网构成的，这些路由设备负责在IP子网间寻找路由，并将IP分组转发到下一个IP子网。 IP地址是IP网络中数据传输的依据，它标识了IP网络中的一个连接，一台主机可以

16、有多个IP地址。IP分组中的IP地址在网络传输中是保持不变的。 1.基本地址格式 现在的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如172.16.0.0。地址格式为：IP地址=网络地址+主机地址或IP地址=主机地址+子网地址+主机地址。 网络地址是由Internet权力机构（InterNIC）统一分配的，目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。 2.保留地址的分配 根据用途和安全性级别的不同，IP地址还可以大致分为两类：公共地址和私有地址。公用地址在Internet中使用，可以在Inte

17、rnet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才能与Internet通信。 一个机构或网络要连入Internet，必须申请公用IP地址。但是考虑到网络安全和内部实验等特殊情况，在IP地址中专门保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下： 10.0.0.0/8：10.0.0.0-10.255.255.255 172.16.0.0/12：172.16.0.0-172.31.255.255 192.168.0.0/16：192.168.0.0-192.168.255.255 使用保留地址的网络只能在内部进行通信，而不能与其他网络互联。因为本网络中的保留地址同样也可能被其他网络使

18、用，如果进行网络互联，那么寻找路由时就会因为地址的不唯一而出现问题。但是这些使用保留地址的网络可以通过将本网络内的保留地址翻译转换成公共地址的方式实现与外部网络的互联。这也是保证网络安全的重要方法之一。 无类域间路由（CIDR） 由于每年连入Internet的主机数成倍增长，因此Internet面临B类地址匮乏、路由表爆炸和整个地址耗尽等危机。无类域间路由（CIDR）就是为解决这些问题而开发的一种直接的解决方案，它使Internet得到足够的时间来等待新一代IP协议产生。 按CIDR策略，可采用申请几个C类地址取代申请一个单独的B类地址的方式来解决B类地址的匮乏问题。所分配的C类地址不是随机的

19、，而是连续的，它们的最高位相同，即具有相同的前缀，因此路由表就只需用一个表项来表示一组网络地址，这种方法称为“路由表聚类”。 另外，除了“路由表聚类”措施外，还可以由每个ISP从InterNIC获得一段地址空间后，再将这些地址分配给用户。 路由选择技术 IP网络中的路由选择是由路由设备完成的。路由器通过执行一定的路由协议，为IP数据报寻找一条到达目的主机或网络的最佳路由，并转发该数据报，实现路由选择。 1.路由协议 路由协议分为两大类： 路由选择协议（Routing Protocol） 这类协议使用一定的路由算法找出到达目的主机或网络的最佳路径，如RIP（路由信息协议）等。 路由传送协议（Ro

20、uted Protocol） 这类协议沿已选好的路径传送数据报，如通过IP协议能将物理连接转变成网络连接，实现网络层的主要功能路由选择。 2.直连路由与非直连路由?由有两种：直连路由和非直连路由。 路由器各网络接口所直连的网络之间使用直连路由进行通信。直连路由是在配置完路由器网络接口的IP地址后自动生成的，因此，如果没有对这些接口进行特殊的限制，这些接口所直连的网络之间就可以直接通信。 被过滤广告 由两个或多个路由器互连的网络之间的通信使用非直连路由。非直连路由是指人工配置的静态路由或通过运行动态路由协议而获得的动态路由。其中静态路由比动态路由具有更高的可操作性和安全性。 IP网络已经逐渐成为

21、现代网络的标准，用IP协议组建网络时，必须使用路由设备将各个IP子网互连起来，并且在IP子网间使用路由机制，通过IP网关互连形成层次性的网际网。 3.2IP组播技术 1.IP组播 IP组播是指一个IP报文向一个“主机组”的传送，这个包含零个或多个主机的主机组由一个单独的IP地址标识。主机组地址也称为“组播地址”，或者D类地址。除了目的地址部分，组播报文与普通报文没有区别，网络尽力传送组播报文但是并不保证一定送达。 主机组的成员可以动态变化，主机有权选择加入或者退出某个主机组。主机可以加入多个主机组，也可以向自己没有加入的主机组发送数据。主机组有两种：永久组和临时组。永久组的IP地址是周知的，由

22、Internet管理机构分配，是保留地址。临时组的地址则使用除永久组地址外的非保留D类地址。 IP组播分组在互联网上的转发由支持组播的路由器来处理。主机发出的IP组播分组在本子网内被所有主机组成员接收，同时与该子网直接相连的组播路由器会把组播报文转发到所有包含该主机组成员的网络上。组播报文传递的范围由报文的生存期值（TTL,Time-to-Live）决定，如果TTL值等于或者小于设置的路由器端口TTL门限值（TTL Threshold），路由器将不再转发该报文。 2.组播地址 IP组播地址用于标识一个IP组播组。IANA把D类地址空间分配给IP组播，其范围是从224.0.0.0到239.255

23、.255.255。如图4所示（二进制表示），IP组播地址前四位均为1110。图4 D类组播地址 在所有的D类IP地址中又进行了如下的划分：如图5所示。图5 组播地址划分 不难看出，从224.0.0.0至224.0.0.255被IANA保留为网络协议使用，例： 244.0.0.1全主机组 244.0.0.2全多播路由器组 244.0.0.3全DVMRP路由器组 244.0.0.5全OSPF路由器组 在这一范围的多播包将不会被转发出本地网络，也不会考虑多播包的TTL值。地址从239.0.0.0至239.255.255.255作为管理范围地址，保留为私有内部域使用。 如图5所示、以太网和FDDI的M

24、AC地址01:00:5E:00:00:OO到01:00:5E:7F:FF：FF用于将三层IP组播地址映射为二层地址，即IP组播地址中的低23位放入IEEE MAC地址的低23位。IP组播地址有28位地址空间，但只有23位被映射到IEEE MAC地址，这样会有32个IP组播地址映射到同一MAC地址上。 3.3IP组播相关协议 1、Internet组管理协议（IGMP） IGMP协议由主机成员关系协议发展而来，目前有两个版本：IGMPv1（RFC1112），IGMPv2（RFC2326）。主机使用IGMP消息通告本地的组播路由器它想接收组播流量的主机组地址。如果主机支持IGMPv2，它还可以通告组

25、播路由器它退出某主机组。组播路由器通过IGMP协议为其每个端口都维护一张主机组成员表，并定期的探询表中的主机组的成员，以确定该主机组是否存活。 IGMP消息被置于IP报文中传送。IGMPv1中定义了两种消息类型：主机成员询问和主机成员报告。当某主机想要介绍某个组播流量时，它向本地的组播路由器发送“主机成员报告”消息，告知欲接收的组播地址。组播路由器收到“主机成员报告”消息后把该主机加入指定的主机组，并在设定的周期内向组播地址224.0.0.1（代表所有支持组播的主机）发送“主机成员询问”消息。主机如果还想继续接收组播流量，必须发送“主机成员报告”消息。 图6 IGMPv2的报文如图6所示。与I

26、GMPv1不同的是它将版本字段和消息类型字第三章IPTV的相关技术段融合，把未使用字段作了“最大响应时间”字段。IGMPv2报文的消息类型字段定义了四种消息类型： 图7 Ox11成员询问 0x12IGMPv1成员报告 Ox16IGMPv2成员报告 0x17退出主机组 IGMPv2向前兼容IGMPv1协议，IGMPv1的设备可以接收处理IGMPv2的消息报文。IGMPv2中允许路由器对指定的主机组地址做“成员询问”，非该组的主机不必响应。如果某主机想退出，它可以主动向路由器发送“推出主机组”消息，而不必像IGMPv1中那样只能被动退出。 2、CGMP协议 在交换网络中，2层交换机可能即不了解哪个

27、端口有哪些组播组，也不能在其源MAC地址表中找到组播MAC地址的表项。从而，交换机只能简单地把组播报文向所有端口转发，组播的优势将大大削弱。因此，Cisco提出CGMP协议，让组播路由器来配置交换机的组播转发表，从而彻底解决交换网络中的组播问题。 被过滤广告 CGMP（Cisco Group management protocol）全称Cisco组管理协议，采用CGMP的路由器将主机加入或者退出组播组的IGMP消息通知交换机，交换机则根据该消息将该主机所在端口从组播转发表中加入或者删除。通过CGMP协议的使用，2层交换机可以掌握接收组播的主机的情况，从而提高整个网络的性能和利用率。 3、分布树

28、（Distribution Tree） 在传送组播分组时，指派路由器需要构造一个连接所有组播组成员的树。根据这个树，路由器得出转发分组的一条唯一路径。这个树就称为分布树。由于成员可以动态的加入和退出，分布树也必须动态更新。 根据构造方法的不同，分布树分为源分布树（Source Distribution Tree）和共享分布树（Shared Distribution Tree）。源分布树以组播源为根节点构造到所有组播组成员的生成树，通常也称为最短路径树（SPT）。共享分布树，也称为RP树或基于核心的树（CBT，Core-based Tree）。它的构造方法是以网络中的某一个指定的路由器为根节点，

29、该路由器称为集合点或中心点，由此节点生成包含所有组成员的树。使用共享分布树时，组播源需要首先把组播分组发送给集合点路由器，再由这个路由器转发给其他的组成员。 4、组播路由协议 组播路由协议的主要任务就是构造组播的分布树，使组播分组能够传送到相应的组播组成员。根据对网络中的组播成员的分布和使用的不同，组播路由协议分为两类：密集模式路由协议（DM）和稀疏模式路由协议（SM）。 被过滤广告 DM路由协议通常用于组播成员较为集中、数量较多-网络的大部分用户、并且有足够带宽的网路环境，比如公司或园区的局域网。因此，DM路由协议用定期广播组播报文的方法维护组播分布树。DM协议只使用源分布树（SPT），组播

30、流量被广播到网络中所有的组播路由器。DM路由协议有： DVMRP：距离向量组播路由协议。这是一种基于距离向量算法的组播路由协议。目前已基本上被PIM和MOSPF所取代。 MOSPF：组播OSPF协议。 PIM-DM：协议无关组播协议-密集模式。它不需要单独的组播协议，利用路由器上单播路由协议的路由表作反向路径转发检查，由此获得组播分布树。相比另两种协议，PIM-DM的开销要小很多，它用于组播源和目的非常靠近、接收者数量大于发送者数量并且组播流量比较大的环境中效果很好。 在网路中稀疏分布、网络也没有充足带宽的情况，如广域网环境，可以使用SM路由协议。因此，SM路由协议采用选择性的建立和维护分布树

31、的方式，由空树开始，仅当成员显式的请求加入分布树才做出修改。SM路由协议有： CBT：基于中心的分布树协议（RFC 2201）。协议由以一个中心的路由器为根构造一个共享分布树，所有的组播流量都经由这个中心路由器转发。 PIM-SM：协议无关组播协议-稀疏模式。工作原理与PIM-DM类似，但专门针对稀疏环境优化。适用于组播组中接收者较少、间歇性组播流量的情况。不同于PIM-DM的广播方式，PIM-SM定义了一个集合点（RP），所有的接收者在RP注册，组播分组由RP转发给接收者。 3.4UDP协议 影响视频传输的因素有很多，其中，带宽的大小、等待时间的偏移程度、解码器缓冲区的大小，在以太网中是最为

32、常见的几个因素。为了达到最佳的效果，获得高品质的图像，就需要将网络进行改进，通常实际的视频传输常常是采用UDP协议。 UDP协议是英文User Datagram Protocol的缩写，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天，UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。 与我们所熟知的TCP（传输控制协议）协议一样，UDP协议直接位于IP（网际协议）协议的顶层。根据OSI（开放系

33、统互连）参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。具体如图8所示：图8 UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式。一个典型的数据报就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据报的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。 1.UDP报头 UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体如下： 源端口号 目标端口号 数据报长度 校验值 UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。UDP和TCP协议正是采用这一机制实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。数据发送一方（可以是客户端或服务器端）将UDP数据报通过源端口发送出去，而数据接收一方

34、则通过目标端口接收数据。有的网络应用只能使用预先为其预留或注册的静态端口；而另外一些网络应用则可以使用未被注册的动态端口。因为UDP报头使用两个字节存放端口号，所以端口号的有效范围是从O到65535。一般来说，大于49151的端口号都代表动态端口。 数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总的字节数。因为报头的长度是固定的，所以该域主要被用来计算可变长度的数据部分（又称为数据负载）。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说，包含报头在内的数据报的最大长度为65535字节。不过，一些实际应用往往会限制数据报的大小，有时会降低到8192字节。 UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安

35、全。校验值首先在数据发送方通过特殊的算法计算得出，在传递到接收方之后，还需要再重新计算。如果某个数据报在传输过程中被第三方篡改或者由于线路噪音等原因受到损坏，发送和接收方的校验计算值将不会相符，由此UDP协议可以检测是否出错。其实在UDP协议中校验功能是可选的，如果将其关闭可以使系统的性能有所提高。这与TCP协议是不同的，后者要求必须具有校验值。 2.UDP与TCP区别 UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则

36、将一直等待直到收到确认信息为止。被过滤广告 与TCP不同，UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。因此，通常人们把UDP协议称为不可靠的传输协议。 相对于TCP协议，UDP协议的另外一个不同之处在于如何接收突法性的多个数据报。不同于TCP，UDP并不能确保数据的发送和接收顺序。例如，一个位于客户端的应用程序向服务器发出了以下4个数据报 D1 D22 D333 D4444 但是UDP有可能按照以下顺序将所接收的数据提交到服务端的应用： D333 D1 D4444 D22 事实上，UDP协议的这种乱序性基本上很少出

37、现，通常只会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。 3.UDP协议的应用 UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP协议中植入了各种安全保障功能，但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。 关于UDP协议的最早规范是RFC768，1980年发布。尽管时间已经很长，但是UDP协议仍然继续在主流应用中发挥着作用。包括视频电话会议系统在内的许多应用都证明了UDP协议的存在价值。因为相对于可靠性来说，这些应用更加注重实际性能，所以为了获得更好的使用效果（例

38、如，更高的画面帧刷新速率）往往可以牺牲一定的可靠性（例如，会面质量）。这就是UDP和TCP两种协议的权衡之处。根据不同的环境和特点，两种传输协议都将在今后的网络世界中发挥更加重要的作用。 第四章IPTV管理系统构建及软件架构设计 整个IPTV管理系统采用的是流行的多层结构，采用这种结构使得应用逻辑与数据库分离，充分提高了系统的性能。被过滤广告 系统中采用多种技术以保证各个部件的稳定性和系统的强壮。针对实际的环境提供多种方式来保证系统的运行质量。 本系统初步考虑了运营商对服务内容扩展的需要。对于运营商来说，不但可以支持当前视频广播服务是可选择的，更可以在当前的服务之上添加具有运营商自己特色的服务

39、，系统为此预留了服务扩展的接口。 由于系统设计上的完善，系统除了可以挂接各种不同的服务之外，在将来的系统扩展、异构系统的无缝连接和可升级性上都有详细的考虑。 4.1系统结构 4.1.1软件结构 如前面所讲，软件的体系采用流行的三层/多层结构。软件各个模块之间具有很强的独立性，可以方便的进行维护和升级。 主要的应用服务集中于系统的中心位置，用户连接WEB服务器，数据库和管理端隐藏与防火墙后面。数据库上记录用户的信息、节目的信息。软件结构隔离了用户与数据库，中间层完成了大部分逻辑上的处理工作，提高了整个系统的效率。 4.1.2网络部署结构 系统在网络上的结构是采取集中-分布式的方式，所有的用户使用

40、客户端产品向服务中心请求服务内容，获得网络上的各个广播提供者的详细信息等资源，屏蔽广播提供者的位置和附加内容等，实现对用户透明。 对于服务中心来说，即可以在网络上设置唯一的中心节点作为服务响应的核心，也可以设置多个节点来针对不同区域以及不同要求的客户，这些节点运行方式完全一样，对外接口一致，且相互之间不受影响。 4.1.3系统安全模型 系统封装了客户对WEB服务器（内容提供者）和IPTV服务器等（服务提供者）等的访问，隐藏了网络的细节和结构，隐藏了软件的整体结构，保护了提供服务的各个服务器；在物理位置上隐藏了存储重要信息和数据的数据库；在逻辑上用户和所有的服务之间的物理结构全部是透明的；任何用

41、户都只能够访问那些允许提供给用户并允许该级别用户使用的信息。 软件具有良好的模块化结构，各个部分都可以在事先结构的方式下进行替换。而且各个模块之间的接口非常简单，易于开发。各个关键模块之间的传输的数据都进行了加密，管理部分的传输可以设置为专用，与用户之间的传输可以通过SSL进行。经过以上的手段处理，可以充分保证客户的数据安全以及隐私，保证运营商数据的安全和保密，保证运营商的正常的运营不被破坏。 4.2软件特性介绍 4.2.1适应性 由于设计结构的合理性，系统可以在视频广播的基础上适应对于多种不同应用，构建有特色的服务内容。运营商可以根据自己的条件和环境增加服务，突出自己的特点。图9 服务扩展示

42、意图4.2.2可部署性 由于软件采用的多层结构，从软件本身来说是类似于WEB站点的中心式的结构，这样运营商日常维护的应用软件系统实际上只有中心节点。一般来说，运营商只要一次部署即完成全部服务器端的部署工作而且立刻投入使用，在系统的维护和升级中的工作也比较简单。 如果在一个系统中需要布置多个中心（例如面对不同的区域，面对不同要求的用户等），那么每一个中心都将是独立运营而互不干涉的。各个中心只需要接受系统提供的公共节目单和广播视频流加密信息，具体的运行可以完全独立进行。 通过以上的方式，即可以进行集中管理，也可以进行个性化的管理。运营商可以在本系统中完成大部分的管理工作，系统中的软件大部分具有远程

43、管理的功能，这样可以对系统进行最恰当的部署而不需要考虑软件的安装和管理方面的问题。4.2.3伸缩性 本系统初步做到了对不同应用规模的需求的适应，能够通过调节硬件的配置，少量的或者基本不用调整软件的配置来获得各种规模的应用需求；还可以通过扩展服务中心的方式来成倍的扩展用户。在系统中，各个服务中心的用户可以自由迁徙。 被过滤广告 从几十个最终用户到数千甚至是上万数量级的用户。在各种规模下，系统的性能基本上只与硬件的性能相关。 系统设计上，软件本身已经内建了对不同规模应用的支持，并且是自动适应的。并且由于优化了软件的结构和应用逻辑，服务中心的负载降到最小。 4.2.4容错性 系统对于用户的错误操作和

44、系统中因为意外产生的错误具有完善的处理机制，可以给出各种具有指导性的错误提示，并能够从错误中迅速恢复，对于大部分错误能够迅速的回归到正常状态下，对用户的影响非常的小。 4.2.5扩展性 由于系统的结构本身具有可扩展性，并且规定了扩展的方式以及应该遵守的规则和定义。当运营商对应用系统的规模进行扩展时将非常轻松，基本无须变更。 4.3系统规格 整个提供的软件运行于WIN2000以及WIN9X操作系统上，其中后台核心运行于ORACLE数据库中，而因此与具体的操作系统无关。系统的性能主要取决于它们所运行的硬件的性能指标。 4.4系统的主要功能 4.4.1系统功能模块图图10 系统结构图 整个系统分为三

45、大模块 频加密转发模块。该模块主要是对IPTV设备编码生成的mpeg视频流进行rc4算法128密匙的数据加密，使得视频流的内容得到加密，其他非法的客户端无法对得到的数据进行播放中心模块。该模块主要负责节目单的维护，播放许可的生成和加密，播放许可和密匙的管理以及发送，播放控制信息的管理和发送，还完成用户的登陆验证、播放许可的订购、购买账务的管理、退订。时间的同步（该模块可选）用户服务模块，用户通过该模块使用自己的服务。 4.4.2软件主要功能 视频加密转发模块 八路（mpeg1）或者四路（mpeg2）/工作站的加密转发功能。 rc4算法128位密匙长度。 转发信息自动搜集处理。可以自动搜集转发的信息（端口，多播地址，硬件地址，自定义频道号等）。可以与密匙一起提供给中心模块密匙随机产生。可以按照一定的规则随机的变换密匙，各个频道可以采用随机密匙，也可以采用固定密匙。 视频流完全加密，防止盗链。 工作稳定，实际测试可以保证连续7天工作。 完全用户逻辑无关。本模块只提供转发信息、密匙以及频道号等相关内容，与实际的用户功能无关，可以独立运行和管理。 多网卡支持 中心模块 独创播放许可概念，保证对用户播放的控制。用户只有获得播放许可才能够观看节目。可以产生通用的播放许可来实现预览或者免费频道等功能，完全实现广播ppv功能，可以实现的最小时间端完全符合节目的需要。误差最多不超过5秒。