P2P直播软件设计的技术原理和改进

peakzhang

P2P直播软件设计的技术原理和改进
　　最近对P2P直播技术进行了一些研究，谈谈个人对Tvkoo软件的优缺点的看法，一方面希望Tvkoo能做的更好，另一方面也抛砖引玉一下。
　　P2P直播的技术难点有：
　　一、防火墙的穿透：
　　超过90%的电脑都在防火墙后面，如果让2台在防火墙后面的电脑能够实现P2P互联，这是一个技术的难点。有2种方式：
　　1. 要求用户配置TCP端口：BT和电驴采用的方式，配置需要网络专业知识。一般做法是通过在防火墙上开启TCP端口来实现，如果开启了端口或者本身有Internet IP地址的，为高联通性电脑;在防火墙内并且没有开启TCP端口的电脑，为低联通性电脑。高联通性电脑可以和其它的高联通性电脑已经低联通性电脑进行P2P;而低联通电脑只能和高联通性电脑进行P2P。因此在BT、电驴中，有Internet IP或者已经在防火墙上开启端口的电脑速度很快，而在防火墙后面的电脑(一般为局域网上网方式)就比较慢了。而通过局域网方式上网的电脑超过70%，如果没有网络基础，或者没有网管特殊配置，只能处于低联通性，速度很慢。
　　2. 防火墙自动穿透。无需用户配置，自动让2台在防火墙后面的电脑能P2P互联。P2P连接可以使用TCP和UDP 2种方式。由于WinXP SP2限制了一个应用程序的TCP连接数，因此采用TCP方式进行P2P的话，要安装TCP限制的破解软件。而Tvkoo是使用UDP进行数据传送的，因此不会有TCP限制。这是为什么有些用户说：通过Netstat看不到很多的TCP连接而怀疑Tvkoo是不是P2P软件的原因。
　　Tvkoo的P2P穿透力是我见到最强的软件了，当然由于没有使用TCP，使得在仅允许HTTP访问的防火墙后面的计算机没有办法访问。Skype在P2P穿透时有一个技巧，让一些有Internet IP的电脑使用TCP的80端口，在仅允许HTTP访问的防火墙后面的电脑通过类似HTTP的访问方式连接这些80端口的电脑进行P2P连接。Tvkoo也可以考虑一下这个方式。
　　二、WMV格式的分析
　　目前P2P直播都是使用WMV格式，通过模拟HTTP服务器的方式，把WMV数据流传送给Media Player。这是P2P直播的关键点。需要将Media Encoder发出的HTTP数据进行拆包，然后组成30秒-1分钟的P2P数据块，然后通过P2P方式将数据块发送给Tvkoo客户端，Tvkoo模拟成HTTP服务器将传输完成的数据块发送给Media Player。这部分Tvkoo做的也不错。
　　三、如何有效的选择P2P的节点
　　这是Tvkoo的弱项。因为一台电脑在P2P传输时，最多连接几十台其它的电脑。当几万台电脑同时传送一个P2P数据块时，要有一个优化算法。比如：美国有5000个用户，中国电信有5000个用户，中国网通有5000个用户，而每个用户最多只能连30-50个节点，如果不凑巧，一个电信的用户连接了20个网通的用户和30个美国的用户，就不断的出现断断续续的情况了。这就是为什么人一多，Tvkoo就卡，并且Tvkoo要把国外IP封掉的原因了。
　　有什么好的方式解决这个问题呢?我先抛砖引玉一下：
　　(1) 作为P2P直播的营运商，可以多设几台P2P种子服务器，分布在不同的网段中。比如：北方网通设一台(组)，南方电信设一台(组)，种子的内容是一样的。种子服务器多了，可以降低优化算法的难度。
　　(2) 种子服务器和普通节点的优先级：种子服务器的优先级总数低于普通节点的，如果普通节点的速度快了，就减少从种子服务器获取的数据量。
　　(3) 全球IP地址表。P2P节点仲裁服务器中，应该有一个全球IP地址表，分中国大陆、香港、台湾、北美、欧洲、澳洲、其它。中国大陆先按照营运商分：电信、网通、铁通、联通、教育网等，再按照省份分类。(网上有下载，可以整理)
　　(4) 高速网段表。在P2P访问中，节点动态地将速度快的其它节点IP地址传回服务器，服务器根据全球IP地址表算出网段，以网段-网段的方式记录在数据库中。
　　(5) 当一个新用户连入节点时，在全球IP地址表中找到最近的节点，按照比例依次分配最快网段的节点;最近的节点;差一个级别的稍近的节点;随机节点以及种子服务器。
　　(6) P2P在数据传送中，可以将30秒视频作为1块数据包;数据包中按照每16KB作为一个数据块。每个时间段(如2秒)，本节点向其它节点交换一下数据块的传送情况，然后计算一下数据包中每个数据块的拥有率，优先传送拥有率低的数据块。在拥有率相当的情况下，随机选择。
　　(7) 在数据交换中，对于传送慢的节点，定期剔除，然后问节点仲裁服务器要新的节点。
　　(8) 如果数据包中小于10%的数据块没有传送完毕，在时间充足的情况下，对于余下的数据块，可以同一个数据块向多个节点请求。
　　(9) 节点仲裁服务器也会将新的P2P节点强行加载到另一个节点上，但不能超过节点最大连接数。

wishel

汗。。居然最大的缺陷是算法。
国内的软件跟国外差距很大，但数学好像没这么大差距吧。为什么不把问题描述清楚，找些数学高手来解决呢，他们负责给出优化解法，开发人员编程实现就行了。后面提到多设种子服务器，这个成本就太高了。

modern

其实P2P算法基本都比较成熟了，
关键是如何根据自己系统的需求建模。
个人认为不是差在算法上了，
而是差在系统分析和架构的经验上了,
差在前期系统的考虑不够周全，
而导致后期开发与优化的无从下手。


P2P开发初期，种子服务器多一点没关系呀,
拿skype来说也是之前做的文件共享，积累了很多经验之后，才转行做语音的。
如文中所说，降低系统复杂性才是王道，开始的时候就想做一个大而全的P2P系统，
除非像BT那样人家把源代码都给你了，否则自己设计开发最后很有可能无法按期完成。

wishel

文章可能说的是Tvkoo的算法有问题吧。

三、如何有效的选择P2P的节点
　　这是Tvkoo的弱项。因为一台电脑在P2P传输时，最多连接几十台其它的电脑。当几万台电脑同时传送一个P2P数据块时，要有一个优化算法。比如：美国有5000个用户，中国电信有5000个用户，中国网通有5000个用户，而每个用户最多只能连30-50个节点，如果不凑巧，一个电信的用户连接了20个网通的用户和30个美国的用户，就不断的出现断断续续的情况了。这就是为什么人一多，Tvkoo就卡，并且Tvkoo要把国外IP封掉的原因了。  

刚开始看p2p，呵呵，了解的还不多。

modern

呵呵，此算法非彼算法~，咱们理解的不矛盾。