專利名稱:具有數(shù)字版權(quán)管理的p2p流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于視頻編碼及網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域。具體涉及到具有數(shù)字版權(quán)管理 的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)的P2P (Peer-to-Peer)實(shí)時(shí)傳輸?shù)捏w系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù):
P2P分布式網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)流媒體傳輸播放方式 -Client/Server集中式網(wǎng)絡(luò)模式,充分利用了客戶端之間的閑置存儲(chǔ)資源, 平衡了流媒體網(wǎng)絡(luò)媒體服務(wù)器的負(fù)載,增加了所支持客戶數(shù)目,實(shí)時(shí)性和 整個(gè)流媒體直播或點(diǎn)播傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡性。但是采用純粹的P2P分布式 網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu),其用戶Peer的管理及數(shù)字媒體內(nèi)容版權(quán)管理方面,是目前 流媒體P2P直播或點(diǎn)播中所面臨的主要問(wèn)題,也因此限制了 P2P流媒體的 應(yīng)用和發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述背景技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明的目的在于,提供具有數(shù)字 版權(quán)管理的,能自適應(yīng)異構(gòu)IP傳輸網(wǎng)絡(luò)下實(shí)時(shí)流媒體傳輸?shù)?Peer-t&Peer(P2P)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù),本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是
一種具有數(shù)字版權(quán)管理的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下實(shí)時(shí)傳輸?shù)?br>
Peer-tO"Peer體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,其特征在于,具體包括下列步驟 采用加密技術(shù)對(duì)流媒體進(jìn)行實(shí)時(shí)加密,實(shí)現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容版權(quán)保護(hù); 采用認(rèn)證服務(wù)器作為Peer用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器,用
于實(shí)現(xiàn)用戶的管理和認(rèn)證,得到認(rèn)證和授權(quán)的用戶,可以從認(rèn)證服務(wù)器上獲得分布式索引服務(wù)器的地址,以及所要點(diǎn)播內(nèi)容的密鑰。
采用分布式索引服務(wù)器作為用戶獲得密鑰后登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服
務(wù)器;獲得密鑰的用戶連接一個(gè)索引服務(wù)器,獲得Peer群,下載相應(yīng)的流 媒體內(nèi)容,經(jīng)解密后播放。每一個(gè)Peer保持與一個(gè)索引服務(wù)器穩(wěn)定連接。 索引服務(wù)器存儲(chǔ)Peer端的信息包括IP地址,Port以及Buffer的內(nèi)容信息。 每個(gè)Peer都會(huì)周期性的獲得相關(guān)節(jié)目信息和Peer的Buffer信息;
索引服務(wù)器把得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶根據(jù)節(jié)目進(jìn)行聚類,使得播放同 一流媒體節(jié)目源的用戶成為一類,以使得屬于一類的用戶之間實(shí)現(xiàn)最大的 共享服務(wù);用戶端既可以作為服務(wù)器又可以作為客戶端,彼此服務(wù)。
將屬于流媒體碼流先分成Part,并進(jìn)而經(jīng)二叉樹(shù)分成block塊,并對(duì)塊 進(jìn)行HASH,以便網(wǎng)絡(luò)傳輸、査詢和糾錯(cuò),下載完的Part首先驗(yàn)證Part的 Hash值,如果一旦有錯(cuò)誤信息,再進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行査找所缺少 或有錯(cuò)誤的Block塊;
采用分布式的超級(jí)結(jié)點(diǎn)(SuperNode)服務(wù)模式,提供給用戶Peer端 觀看的流媒體節(jié)目源,相當(dāng)于一個(gè)特殊的Peer,只提供上傳服務(wù),不需要 下載服務(wù);
將下載的碼流按Part-Block模式組織,存放在Buffer中,只有在Buffer 中的Part完整時(shí)才可以提供上傳服務(wù),以實(shí)現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服 務(wù),即Peer既可以作為客戶端享有下載服務(wù),也可以作為服務(wù)器提供上傳 服務(wù),Peer Buffer中的信息及時(shí)與分布式索引服務(wù)器更新,以便其它Peer 獲得。
客戶端Peer根據(jù)調(diào)度算法,從服務(wù)器提供的下載Peer伙伴中,根據(jù)客 戶端當(dāng)前帶寬選擇能滿足直播時(shí)間限制的下載伙伴并行下載。
本發(fā)明是一種具有數(shù)字版權(quán)管理的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下Peer-to-Peer 實(shí)時(shí)傳輸體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)流媒體碼流分塊,在認(rèn)證服務(wù)器上進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán),分布式索引服務(wù)器實(shí)現(xiàn)聚類,選擇Peer群提供下載服務(wù), 客戶端經(jīng)過(guò)下載解密后播放,可以實(shí)現(xiàn)P2P的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的流媒體實(shí)時(shí)分布 式傳輸需求,從而減少服務(wù)器的負(fù)載,提高碼流傳輸質(zhì)量,滿足用戶的需 求的同時(shí)加強(qiáng)了數(shù)字媒體內(nèi)容的版權(quán)保護(hù)。
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例具有數(shù)字版權(quán)管理的P2P實(shí)時(shí)流媒體系 結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例具有數(shù)字版權(quán)管理的P2P實(shí)時(shí)流媒體網(wǎng) 絡(luò)傳輸體系結(jié)構(gòu)示意圖。其中,Register Server表示認(rèn)證服務(wù)器,Super Node 表示超級(jí)節(jié)點(diǎn),Index Server表示索引服務(wù)器,Peer表示客戶端。 圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例Peer節(jié)點(diǎn)的服務(wù)控制模型示意圖。 圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施例流媒體碼流文件劃分結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明的第五實(shí)施例Buffer管理示意圖。 圖6是本發(fā)明的第六實(shí)施例Peer并行下載結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明的第七實(shí)施例調(diào)度算法偽代碼示意圖。 下面結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的具有數(shù)字版權(quán)管理的流媒體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下實(shí)時(shí)傳輸?shù)?Peer-toPeer體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,可以實(shí)現(xiàn)流媒體在P2P異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸, 滿足流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和用戶的需求。具體包括.-
1) 通過(guò)"加密"技術(shù)實(shí)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的加密操作;
2) 通過(guò)"認(rèn)證服務(wù)器的P2P架構(gòu)"技術(shù)實(shí)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的數(shù)字版權(quán)管 理和Peer認(rèn)證和分發(fā)密鑰等操作;
3) 通過(guò)"分布式索引服務(wù)器的P2P架構(gòu)"技術(shù)實(shí)現(xiàn)流媒體的Peer信 息管理和Peer Buffer共享信息等操作;4) 通過(guò)"Peer節(jié)目聚類"技術(shù),實(shí)現(xiàn)播放同一節(jié)目源的用戶管理和共
享;
5) 通過(guò)"流媒體碼流分塊"技術(shù),實(shí)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的共享和糾錯(cuò)。
6) 通過(guò)"分布式SuperNode"技術(shù),提供穩(wěn)定的流媒體節(jié)目源。
7) 通過(guò)"PeerBuffer緩存"技術(shù),實(shí)現(xiàn)用戶Peer間之間的下載和上傳 服務(wù)。
8) 通過(guò)"調(diào)度算法"技術(shù),實(shí)現(xiàn)選擇滿足時(shí)間約束的Peer并行下載
上述"加密"技術(shù)是,采用實(shí)時(shí)加密算法實(shí)現(xiàn)對(duì)流媒體實(shí)時(shí)加密,經(jīng) 過(guò)加密的流媒體如果沒(méi)有正確密鑰,則不能正確播放。不同流媒體具有不 同的密鑰。
上述"認(rèn)證服務(wù)器的P2P架構(gòu)"技術(shù)是,采用認(rèn)證服務(wù)器作為Peer用 戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器,來(lái)獲得相應(yīng)流媒體的密鑰,實(shí)現(xiàn)用 戶的管理和認(rèn)證。得到認(rèn)證和授權(quán)的用戶之間可以同時(shí)作為服務(wù)器和客戶 端彼此服務(wù)。認(rèn)證服務(wù)器同時(shí)存儲(chǔ)相應(yīng)流媒體密鑰和分布式索引服務(wù)器的 地址。
所述"分布式索引服務(wù)器的P2P架構(gòu)"技術(shù)是,采用分布式索引服務(wù) 器作為用戶獲得密鑰后登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器;索引服務(wù)器同時(shí)存 儲(chǔ)Peer端的信息,其中包括Buffer的內(nèi)容信息。每個(gè)新加入的Peer都會(huì)周 期性的獲得相關(guān)節(jié)目信息和Peer的buffer信息。
所述"Peer節(jié)目聚類"技術(shù)是,把得到認(rèn)證和授權(quán)的用戶根據(jù)節(jié)目進(jìn) 行聚類,使得播放同一流媒體節(jié)目源的用戶成為一類,以使得屬于一類的 用戶之間實(shí)現(xiàn)最大的共享服務(wù)。
所述"流媒體碼流分塊"技術(shù)是,將屬于流媒體碼流先分成Part,并 進(jìn)而經(jīng)二叉樹(shù)分成塊(block),并對(duì)塊進(jìn)行HASH,以便網(wǎng)絡(luò)傳輸、査詢和糾錯(cuò)。下載完的Part首先驗(yàn)證Part的Hash值,如果一旦有錯(cuò)誤信息,再 進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行査找所缺少或有錯(cuò)誤的Block塊。
所述"分布式SuperNode"技術(shù)是,采用分布式的超級(jí)結(jié)點(diǎn)服務(wù)模式, 提供給用戶Peer端觀看的穩(wěn)定流媒體節(jié)目源,相當(dāng)于一個(gè)特殊的Peer,只 提供上傳服務(wù),不需要下載服務(wù)。
所述"Peer Buffer緩存"技術(shù)是,將下載的同一碼流按Part-Block模式 組織,存放在Buffer中。只有在Buffer中的Part完整時(shí)才可以提供上傳服 務(wù),以實(shí)現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務(wù),即Peer既可以作為客戶端享有 下載服務(wù),也可以作為服務(wù)器提供上傳服務(wù)。Peer Buffer中的信息及時(shí)與 分布式索引服務(wù)器更新,以便其它Peer獲得。
所述"調(diào)度算法"技術(shù)是,客戶端Peer根據(jù)所要播放流媒體的下載單 元Part-Block時(shí)間約束,從服務(wù)器獲得的合作Peer伙伴中,選擇滿足約束 條件的Peer作為下載伙伴,實(shí)現(xiàn)并行下載。
按照上述技術(shù)方案,發(fā)明人給出了以下的實(shí)施例。
圖1給出了第一實(shí)施例的實(shí)時(shí)流媒體的體系結(jié)構(gòu),由視頻源,視頻源
編碼器,流媒體實(shí)時(shí)加密器以及視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)施例并不規(guī)定流媒體 實(shí)時(shí)加密算法,在本實(shí)施例中采用混沌加密算法實(shí)現(xiàn)流媒體實(shí)時(shí)加密。所 采用的混沌加密序列為
Vl-""(1—"") (1) 這里、e(0,1), " = 1,2,...^"0,4)。初始化jc。和/z值是密鑰,所生成的 序列與流媒體視頻源的關(guān)鍵數(shù)據(jù)如運(yùn)動(dòng)矢量和DCT碼流進(jìn)行異或后實(shí)現(xiàn)加 密。
圖2給出了第二實(shí)施例的流媒體的P2P實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),由 認(rèn)證服務(wù)器、索引服務(wù)器、分布式的"SuperNode"和多個(gè)用戶Peer組成。 本實(shí)施例并不規(guī)定數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議,在本實(shí)施例中TCP用于Peer建立連接和傳輸數(shù)據(jù),UPD協(xié)議只是用來(lái)加強(qiáng)Peer之間的信息和服務(wù)器的 信息的傳遞。對(duì)于索引服務(wù)器,可以擴(kuò)展為分布式索引服務(wù)器,以提高整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的性能。
在本實(shí)施例中,新加入的用戶Peer首先通過(guò)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的認(rèn) 證服務(wù)器獲得授權(quán)、認(rèn)證、密鑰和索引服務(wù)器地址;索引服務(wù)器根據(jù)Peer 的需求進(jìn)行"聚類",將需要同一流媒體節(jié)目源的Peer分成一個(gè)Group。這 樣一個(gè)Group內(nèi)的Peer之間下載的流媒體內(nèi)容相互關(guān)聯(lián),可以形成更好的 共享服務(wù)和分布式傳輸。索引服務(wù)器存儲(chǔ)"SuperNode"上的流媒體節(jié)目源, 正在下載節(jié)目的Peer群、IP和端口,以及Peer Buffer緩存信息和正在下載 的文件Part等信息。存放在SuperNode上的流媒體節(jié)目源通過(guò)"流媒體碼 流分塊"技術(shù)將流媒體的碼流文件分成Part,進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)算法分成 塊block,形成Part-Block樹(shù)結(jié)構(gòu)。Peer之間是通過(guò)"Buffer緩存技術(shù)"進(jìn) 行共享和通信的,Buffer中的流媒體的Part信息隨時(shí)與服務(wù)器更新,同時(shí) Peer之間也相互搜索其Buffer中的Part信息,并根據(jù)一定調(diào)度算法,在一 定的時(shí)間約束下,相互選擇所需求Part中的Part-Block(如3個(gè)block)作為 下載單元和時(shí)間約束單元,實(shí)現(xiàn)block級(jí)的并行下載。在下載和共享服務(wù)中。 Buffer中的碼流數(shù)據(jù)經(jīng)實(shí)時(shí)解密,傳輸給流媒體播放器,這樣就完成流媒 體在異構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)下的P2P實(shí)時(shí)分布式傳輸,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流媒體傳輸和播放服 務(wù)。
圖3給出了第三實(shí)施例的Peer節(jié)點(diǎn)控制模型。Peer—Management負(fù)責(zé) 與索引服務(wù)器通信,下載與其相關(guān)的Peer群,并更新Peer buffer的信息, 包括已下載,正在下載的Data Part信息等;Data一Part一Schelduler負(fù)責(zé)控制 和選擇所要下載的part中的Block,即根據(jù)時(shí)間和帶寬約束,求得傳輸當(dāng)前 所需Block的Peer,并與其建立連接實(shí)現(xiàn)下載和上傳; Peer—Buffer—Management負(fù)責(zé)管理Buffer,包括送數(shù)據(jù)給流媒體播放器
9Video_Player,刪除Buffer中數(shù)據(jù)和填充Buffer等操作;Streaming—Deciyption 實(shí)現(xiàn)流媒體的實(shí)時(shí)解密。
在圖4中給出了第四實(shí)施例的流媒體碼流的分Part和Block的過(guò)程。
本實(shí)施例先將流媒體碼流文件分成6MByte大小Part,然后對(duì)Part進(jìn)行 二叉樹(shù)分解,最小Block大小128KByte,并對(duì)Part和Block進(jìn)行Hash,以 便下載、共享和糾錯(cuò)。首先對(duì)下載完的Part進(jìn)行校驗(yàn), 一旦發(fā)現(xiàn)其Hash 值不符,則再根據(jù)二叉樹(shù)進(jìn)行校驗(yàn)Block塊的Hash值,直至確定最后的錯(cuò) 誤Block塊,并根據(jù)時(shí)間約束要求重傳或者丟棄。
在圖5中,給出了第五實(shí)施例Buffer管理模式,Buffer存放一定數(shù)目 的Part,并且只有當(dāng)完整的Part下載完后才可以共享,記錄已下載和已播 放的Part及其Block,并計(jì)算所需要下載的Part及其Block。 Peer之間根據(jù) 各自的需求,相互査找其所需求的Part,并則根據(jù)時(shí)間和帶寬約束,以Block 為最小單位進(jìn)行下載和共享服務(wù)。
在圖6中,給出了第六實(shí)施例Part-Block下載模式,在一個(gè)完整的Part 內(nèi)選擇合適的下載單元Part—Block,在滿足播放時(shí)間的約束下,選擇所有滿 足當(dāng)前帶寬條件的Peer作為并行下載源,實(shí)現(xiàn)Block級(jí)的并行下載,以Block 為最小單位進(jìn)行并行下載服務(wù)。
在圖7中給出了第七實(shí)施例調(diào)度算法偽代碼,實(shí)現(xiàn)Block級(jí)的并行下載。
權(quán)利要求
1.一種具有數(shù)字版權(quán)管理的實(shí)時(shí)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,其特征在于,具體包括下列步驟采用加密技術(shù)對(duì)流媒體進(jìn)行實(shí)時(shí)加密,實(shí)現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容版權(quán)保護(hù);采用認(rèn)證服務(wù)器作為用戶首次登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器,用于實(shí)現(xiàn)用戶的管理和認(rèn)證,得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶,能夠從認(rèn)證服務(wù)器上獲得分布式索引服務(wù)器的地址,以及所要點(diǎn)播內(nèi)容的密鑰;采用分布式索引服務(wù)器作為用戶獲得密鑰后登陸流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器;獲得密鑰的用戶連接一個(gè)索引服務(wù)器,獲得Peer群,下載相應(yīng)的流媒體內(nèi)容,經(jīng)解密后播放;每一個(gè)Peer保持與一個(gè)索引服務(wù)器穩(wěn)定連接,索引服務(wù)器存儲(chǔ)Peer端的包括IP地址、Port以及Buffer的內(nèi)容信息;每個(gè)Peer都會(huì)周期性的獲得相關(guān)節(jié)目信息和Peer的Buffer信息;索引服務(wù)器把得到授權(quán)和認(rèn)證的用戶根據(jù)節(jié)目進(jìn)行聚類,使播放同一流媒體節(jié)目源的用戶成為一類,以使得屬于一類的用戶之間實(shí)現(xiàn)最大的共享服務(wù);用戶端既作為服務(wù)器又作為客戶端,彼此服務(wù);將屬于流媒體碼流先分成Part,并進(jìn)而經(jīng)二叉樹(shù)分成block塊,并對(duì)塊進(jìn)行HASH,以便網(wǎng)絡(luò)傳輸、查詢和糾錯(cuò),下載完的Part首先驗(yàn)證Part的Hash值,如果一旦有錯(cuò)誤信息,再進(jìn)一步根據(jù)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行查找所缺少或有錯(cuò)誤的Block塊;采用分布式的超級(jí)結(jié)點(diǎn)服務(wù)模式,提供給用戶Peer端觀看的流媒體節(jié)目源,相當(dāng)于一個(gè)特殊的Peer,只提供上傳服務(wù),不需要下載服務(wù);將下載的碼流按Part-Block模式組織,存放在Buffer中,只有在Buffer中的Part完整時(shí)才可以提供上傳服務(wù),以實(shí)現(xiàn)用戶Peer之間下載和共享服務(wù),即Peer可以作為客戶端享有下載服務(wù),或者作為服務(wù)器提供上傳服務(wù),Peer Buffer中的信息及時(shí)與分布式索引服務(wù)器更新,以便其它Peer獲得;客戶端Peer根據(jù)調(diào)度算法,從服務(wù)器提供的下載Peer伙伴中,根據(jù)客戶端當(dāng)前帶寬選擇能滿足直播時(shí)間限制的下載伙伴并行下載。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法,其特征在于,所述的加密技術(shù)采用實(shí)時(shí)加密算法實(shí)現(xiàn)對(duì)流媒體實(shí)時(shí)加密,經(jīng)過(guò)加密的流媒體如果沒(méi)有正確密鑰,則不能正確播放,不同流媒體具有不同的密鑰。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有數(shù)字版權(quán)管理的實(shí)時(shí)流媒體P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,采用加密技術(shù)對(duì)流媒體進(jìn)行實(shí)時(shí)加密,實(shí)現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容版權(quán)保護(hù);采用認(rèn)證服務(wù)器實(shí)現(xiàn)P2P網(wǎng)絡(luò)的Peer管理、認(rèn)證、授權(quán);采用索引服務(wù)器實(shí)現(xiàn)Peer管理,聚類,選擇以及共享服務(wù)等;采用Peer聚類技術(shù),使得播放同一節(jié)目源的異構(gòu)Peer之間可提供下載和上傳服務(wù);采用分布式的SuperNode存放流媒體源;采用Peer Buffer緩存管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)Peer之間的上傳和下載服務(wù);通過(guò)采用調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)Block級(jí)并行下載。Peer既可以是客戶端也可以是服務(wù)器,這樣可以充分利用Peer之間的資源,大大減少服務(wù)器的負(fù)載,以更好的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)流媒體的實(shí)時(shí)傳輸。能滿足流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)和用戶Peer的實(shí)時(shí)需求。
文檔編號(hào)G06F21/00GK101552777SQ200910022490
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者周自全, 徐玉如 申請(qǐng)人:西安龍美通信技術(shù)有限公司