TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG CHỒNG PHỦ NGANG HÀNG P2PTV

TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG CHỒNG PHỦ NGANG HÀNG P2PTV

ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -------***------- CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -------***------- ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Khoá: 2010-2015 Ngành học: Công nghệ thông tin Tên đề tài: TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG CHỒNG PHỦ NGANG HÀNG P2PTV Nội dung đồ án: Đồ án nghiên cứu về mạng ngang hàng, xu thế sử dụng các dịch vụ truyền hình trực tuyến hiện nay. Đồ án nghiên cứu về xu hướng sử dụng TV hiện nay và trong tương lai gần . Trên cơ sở đánh giá chất lượng của người sử dụng QoE , đồ án này thực hiện việc đánh giá chất lượng dịch vụ P2PTV cũng như việc nghiên cứu xây dựng ứng dụng truyền hình trực tuyến qua mạng ngang hàng. Nội dung đồ án thì gồm 3 chương : Chương 1 : Tổng quan về P2P Chương 2 : Các ứng dụng triển khai trên mạng P2P-overlay Chương 3 : Truyền hình trực tuyến qua mạng ngang hàng sử dụng phương pháp tiếp cận Pull-Push Cấu trúc P2PTV với cấu trúc các mạng truyền hình TV khác Đánh giá chất lượng P2PTV trên cơ sở so sách blocking với IPTV Ngày giao đồ án:……/...../2014 Ngày nộp đồ án: ……/12/2014 Ngày …. tháng 12 năm 2014 Giảng viên hướng dẫn Vũ Đức Minh 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. Điểm: ........ (bằng chữ ………………..) Ngày …. tháng 12 năm 2014 Giảng viên hướng dẫn Vũ Đức Minh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. Điểm: ........ (bằng chữ ………………..) Ngày …. tháng 12 năm 2014 Giảng viên phản biện Mục Lục Mục Lục............................................................................................................. Danh Mục hình vẽ.............................................................................................. Danh mục công thức : ........................................................................................ Thuật ngữ viết tắt ............................................................................................... Từ viết tắt........................................................................................................... Chương 1: Tổng quan về P2P......................................................................... 1.1 Phân loại các hệ thống mạng máy tinh :.............................................. 1.2 Tổng quan về mạng ngang hàng :........................................................ 1.2.1 Giới thiệu :....................................................................................... 1.2.2 Định nghĩa :..................................................................................... 1.2.3 So sánh mô hình P2P với mô hình truyền thống client/server : ...... 1.3 Phân loại mạng ngang hàng : ............................................................ 1.3.1 Mạng ngang hàng không cấu trúc:.................................................. 1.3.1.1 Đặc điểm hệ thống mạng ngang hàng tập trung :..................... 1.3.1.2 Các mạng ngang hàng thuần túy :............................................. 1.3.1.3 Các mạng ngang hàng lai ghép :............................................... 1.3.2 1.4 Mạng ngang hàng có cấu trúc :....................................................... Các vấn đề đối với mạng ngang hàng :.............................................. 1.4.1 Tính bảo mật :................................................................................ 1.4.2 Độ tin cậy : .................................................................................... 1.4.3 Độ linh động:................................................................................. 1.4.4 Cân bằng tải :................................................................................. 1.5 Kết luận chương 1 :........................................................................... Chương 2: 2.1 Các ứng dụng trên mạng ngang hàng.......................................... Các loại dịch vụ trong mạng ngang hàng che phủ............................. 2.1.1 Chia sẻ file :................................................................................... 2.1.2 P2p Video-on-demand :................................................................. 2.1.3 P2P live TV :................................................................................. 2.1.4 P2P voice over IP :......................................................................... 2.1.5 P2P 2.1.6 Các mạng phân phối nội dung :...................................................... gaming :.................................................................................. 2.1.6.1 Phân loại kiểu cung cấp nội dung............................................. 2.1.6.2 P2p Caching : .......................................................................... 2.1.6.3 2.2 Vấn đề về tính toàn vẹn của dữ liệu và đồng bộ :..................... Các ví dụ về các ứng dụng cho các loại dịch vụ :.............................. 2.2.1 Chia sẻ và lưu trữ file :................................................................... 2.2.1.1 eDonkey : ................................................................................ 2.2.1.2 BiTtorent : ............................................................................... 2.2.1.3 Mạng Gnutella :....................................................................... 2.2.1.4 Mạng Napster : ........................................................................ 2.2.2 P2P VoD and Live TV :................................................................. 2.2.2.1 PeerCast :................................................................................. 2.2.2.2 Freecast 2.2.2.3 PPLive :................................................................................... 2.2.2.4 Sopcast : ................................................................................. : ................................................................................. 2.2.3 P2P VoIP:...................................................................................... 2.2.3.1 2.3 Skype :..................................................................................... Kết luận chương 2 :........................................................................... Chương 3: So sánh chất lượng P2PTV với IPTV thông qua tham số đánh giá xác suất bị chặn................................................................................................ 3.1 Xu hướng xem video/TV hiện đại..................................................... 3.1.1 Internet TV : .................................................................................. 3.1.2 IPTV :............................................................................................ 3.1.3 P2P TV :........................................................................................ 3.1.4 Hướng tiếp cận Netalter:................................................................ 3.2 Đánh giá chất lượng của IPTV P2P trên cơ sở so sánh xác suất blocking với IPTV :....................................................................................... 3.2.1 Định nghĩa :................................................................................... 3.2.2 Xác suất blocking trong IPTV :...................................................... 3.2.2.1 Mô hình giả định :.................................................................... 3.2.2.2 Tính toán khả năng blocking:................................................... 3.2.2.3 3.2.3 Trường hợp nghiên cứu cụ thể là IPTV Dutch ......................... Xác suất blocking trong P2PTV :................................................... 3.2.3.1 Mô hình giả sử :....................................................................... Tính 3.2.3.2 xác suất blocking :.......................................................... 3.2.3.3 Trường hợp nghiên cứu cụ thể là Sopcast :............................. 3.2.4 So sánh blocking của 2 phương pháp :........................................... Kết luận :.......................................................................................... Kết luận............................................................................................................ Tài liệu tham khảo............................................................................................ Danh Mục hình vẽ Hình 1-1 : Hệ thống mạng.................................................................................. 7 Hình 1-2: Hệ thống mạng chủ/khánh.................................................................. 8 Hình 1-3 : Mô hình client /server......................................................................10 Hình 1-4 : Mô hình peer-to-peer.......................................................................10 Hình 1-5 : Mạng ngang hàng tập trung thế hệ thứ nhất (Napster) .....................15 Hình 1-6 : Mạng ngang hàng thuần túy (Gnutella 4.0, FreeNet)........................16 Hình 1-7 :Mô hình mạng ngang hàng kiểu lai ghép..........................................17 Hình 2-1 : Ví dụ về caching trong mạng CDN..................................................37 Hình 2-2 : Ví dụ cụ thể về Caching trong CDN................................................38 Hình 2-3 : Mạng Gnutella.................................................................................43 Hình 2-4 : Mạng Napster..................................................................................45 Hình 2-5 : Tìm kiếm trên mạng Napster...........................................................45 Hình 3-1 Cấu trúc mạng internet TV................................................................52 Hình 3-2 Cấu trúc mạng IPTV..........................................................................53 Hình 3-3 : Cấu trúc mạng P2PTV.....................................................................58 Hình 3-4: Cấu trúc mạng NetAlter ...................................................................61 Hình 3-5 : Mô hình giả định về kiến trúc IPTV................................................66 Hình 3-6 : Chuỗi Markov hai trạng thái biểu thị cho tình trạng của kênh i .......68 Hình 3-7 :Biểu thị B(i) blocking end-to-end với m=60,n=120 . Hình dưới biểu diễn các B(i) khác nhau với các C khác nhau với K=170 ,s=171, QIPTV=400....71 Hình 3-8: Mô hình P2PTV khi người sử dụng U có 2 parents ..........................73 Hình 3-9 : Blocking P2PTV end-to-end với các giá trị khác nhau ( có số kênh là K , số người sử dụng đang hoạt đọng trong hệ thống là N và QP2PTV =λ/өi........79 Danh mục công thức : CT : 3-1 : Khả năng blocking B(i)....................................................................66 CT : 3-2 : Bproc..................................................................................................67 CT : 3-3 Blink ....................................................................................................67 CT : 3-4 : Pi......................................................................................................68 CT : 3-5: BEngset(i).............................................................................................68 CT : 3-6 b(i).....................................................................................................74 CT : 3-7............................................................................................................74 CT : 3-8 btime(i).................................................................................................76 CT : 39 bdyn(i) .................................................................................................76 Thuật ngữ viết tắt Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt P2P Peer-to-peer Mạng ngang hàng UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người dùng TCP Transmission Control Protocol VoD Video-on-Demand Video theo yêu cầu DHT Distributed Hash Table Bảng băm phân tán JXTA Juxtapose Giao thức điều khiển truyền dẫn Giao thức mạng ngang hàng mã nguồn mở của Sun Microsystems MSD Multipe Soure Download Tải nguồn tài nguyên từ nhiều phía ISP Internet service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet Chương 1: Tổng quan về mạng ngang hàng 1.1 Phân loại các hệ thống mạng máy tinh Ban đầu khi mạng máy tính mới ra đời, tốc độ máy còn thấp, số lượng máy tham gia trong mạng chưa cao, nhu cầu trao đổi thông tin mới chỉ dừng lại ở những tập tin có kích thước bé nên việc quản lý mạng còn rất đơn giản, cấu trúc của mạng chỉ gồm một vài máy. Các máy trong mạng được nối trực tiếp với nhau thông qua cổng com hay cổng máy in LPT… Đó là mô hình mạng ngang hàng sơ khai nhưng lại là cơ sở để phát triển mạng ngang hàng sau này trên một hệ thống máy tính rộng lớn. Sự phát triển vượt bậc của công nghệ làm cho các máy tính ngày càng nhanh hơn, lượng tài nguyên lưu trữ là rất lớn và nhu cầu trao đổi của con người ngày càng tăng lên. Lúc này các máy tính được kết nối khắp toàn cầu đòi hỏi phải có sự ra đời của phương thức quản lý mới với những giao thức, giao diện mới. Các mô hình hệ thống mạng ra đời, Hình 1-1 thể hiện sự phát triển của hệ thống mạng máy tính. Hình 1-1 : Hệ thống mạng Sự tính toán xử lí dữ liệu đầu vào hoặc tài nguyên tại các node trên mạng có thể chia thành hệ thống xử lí tập trung và xử lí phân tán. Giải pháp tập trung dựa vào một node được chỉ định là computer node sẽ xử lí tất cả các ứng dụng cục bộ. Hệ thống tập trung thường được triển khai tại một cơ quan, tổ chức khi các máy tính được liên kết với nhau trong một không gian kín, không có sự liên kết với mạng bên ngoài. Với hệ thống phân tán, các bước xử lí một ứng dụng được chia đều giữa các node tham gia với mục đích giảm thiểu chi phí tính toán và truyền thông. Mọi thông tin, tài nguyên trong mạng được phân tán khắp nơi. Hệ thống phân tán có thể được chia nhỏ hơn thành mô hình mạng chủkhách và mô hình ngang hàng. Trong hệ thống mạng chủ-khách có sự phân biệt giữa các máy tính trong mạng, một số ít các máy gọi là máy chủ (server), đây là những máy có khả năng tính toán rất mạnh, tốc độ xử lý nhanh. Tại những máy này có lưu trữ tài nguyên mạng và các dịch vụ, nó đóng vai trò là người phục vụ cho các yêu cầu của máy tính khác trong mạng về tài nguyên và dịch vụ. Phần lớn các máy còn lại gọi là máy khách (client), nó chỉ đưa ra các yêu cầu và sử dụng tài nguyên trên mạng mà không thể chia sẻ các tài nguyên hay dịch vụ của chính nó. Trong hệ thống chủ-khách các máy khách khi vào hệ thống được nối với máy chủ, nhận quyền truy nhập và tài nguyên mạng từ máy chủ. Các máy khách được sắp xếp tổ chức theo một quy luật nhất định và đặt dưới sự quản lý của máy chủ. Mô hình hệ thống chủ-khách được minh họa như Hình 1-2. Hình 1-2: Hệ thống mạng chủ/khách Trong hệ thống chủ-khách có thể phân loại ra thành hệ thống phẳng (flat) và hệ thống có trật tự phân cấp (hierachical). Việc phân loại này dựa trên cấu trúc của hệ thống. Trong hệ thống phẳng tất cả các máy khách chỉ kết nối với duy nhất một máy chủ phục vụ, còn trong hệ thống có phân cấp thì các máy được phân theo thứ bậc về vai trò trong mạng làm cải thiện tính linh hoạt của hệ thống. Ưu điểm chính của hệ thống này là sự đơn giản của nó. Vì tất cả dữ liệu đều được tập trung tại một vị trí nên việc quản lý hệ thống là khá dễ dàng và cũng tương đối dễ bảo mật. Tuy nhiên, trở ngại của hệ thống này cũng chính bởi mọi thông tin đều tập trung tại máy chủ. Do đó, nó là một điểm có thể gây lỗi trầm trọng cho hệ thống vì nếu gặp trục trặc, toàn bộ các ứng dụng client nối với server cũng sẽ gặp trục trặc theo. Server cũng là nơi làm đình trệ hiệu năng của hệ thống. Mặc dù kiến trúc Client/Server được chấp nhận rộng rãi tại các Web-server hay các database-server nhưng nhược điểm về tính mở rộng và tỉ lệ gặp lỗi làm cho hệ thống này không thích hợp với việc triển khai các ứng dụng phân tán đa năng. 1.2 Tổng quan về mạng ngang hàng 1.2.1 Giới thiệu Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P) bắt đầu xuất hiện từ 1999 và đã thu hút sự quan tâm của giới CNTT trong những năm gần đây. Đặc biệt việc áp dụng các mô hình P2P trong việc xây dựng những ứng dụng chia sẻ file (file sharing), điện thoại trên nền Internet (Internet-based telephony) đã đạt được nhiều thành công. Hiện nay các ứng dụng P2P chiếm khoảng 50% (thậm chí 75%) băng thông trên Internet 1.2.2 Định nghĩa “Mạng ngang hàng” là một kiểu mạng được thiết kế cho các thiết bị trong đó có chức năng và khả năng của các thiết bị đó là như nhau. Mạng P2P không có khái niệm máy trạm (client) hay máy chủ (server), mà chỉ có khái niệm các node (peers) đóng vai trò như cả client và server. networks vì nó được xây dựng và hoạt động trên nền của Internet. VD: Gnutella, Freenet, DHTs Hình 1-4 : Mô hình client /server …. • Dial-up Internet Overlay network: cũng là một overlay network trên nền telephone network. 1.2.3 So sánh mô hình P2P với mô hình truyền thống client/server Hình 1-3 : Mô hình peer-to-peer • Là mạng máy tính được xây dựng trên nền của một mạng khác. Các nodes trong mạng overlay được xem là nối với nhau bằng liên kết (logical ảo links), mỗi liên kết ảo có thể bao gồm rất nhiều các liên kết vật lí của mạng nền. • Rất nhiều các mạng P2P được gọi là overlay P2P -Một mạng ngang hàng cho phép -Dữ liệu được lưu trữ ở một Server trung các node (PCs) đóng góp, chia sẻ nguồn tài nguyên với nhau. Tài tâm, tốc độ cao (Tốc độ truy cập thường lớn hơn so với mạng (P2P). nguyên riêng rẽ của các node (ổ cứng, CD-ROM, máy in …. Các nguồn tài nguyên này có thể được truy cập từ bất cứ node nào trong mạng. - Các node đóng vai trò như cả Client (truy vấn thông tin) và Server (cung cấp thông tin). - Khi một máy client yêu cầu lấy thông tin về thời gian nó sẽ phải gửi một yêu cầu theo một tiêu chuẩn do server định ra, nếu yêu cầu được chấp nhận thì máy server sẽ trả về thông tin mà client yêu cầu. Ưu điểm - Không cần server riêng, các client chia sẻ tài nguyên. Khi -Tốc độ truy cập nhanh. mạng càng được mở rộng thì khả năng hoạt động của hệ thống càng tốt. Rẻ. -Dễ cài đặt và bảo trì. -Thuận lợi cho việc chia sẽ file, máy in, CD-ROM v.v… -Khả năng mở rộng cao. -Hoạt động với bất kì loại ứng dụng nào. -Sử dụng được với các ứng dụng chia sẻ cơ sở dữ liệu . - Đáng tin cậy hơn (có server riêng). Nhược điểm -Chậm -Không tốt cho các ứng dụng cơ sở dữ liệu -Kém tin cậy -Cần server riêng -Đắt ( chi phí triển khai lớn ) -Phức tạp trong việc bảo trì và duy trì mạng 1.3 Phân loại mạng ngang hàng Mạng ngang hàng có thể được phân loại theo mục đích sử dụng và phân loại theo mức độ tập trung của mạng (đối với P2P overlay networks). Phân loại theo mục đích sử dụng : • Chia sẻ file (file sharing) • Điện thoại VoIP (telephony) • Đa phương tiện media streaming (audio, video) • Diễn đàn thảo luận (Discussion forums) Phân loại theo mức độ tập trung của mạng : bao gồm phân phối tài nguyên lưu trữ, sự xử lý, thông tin chia sẻ cũng như thông tin điều khiển P2P Không cấu trúc Thế hệ thứ nhất Tập trung Thuần nhất Ta có bảng so sánh : Có cấu trúc Thế ệ thứ hai Lai ghép Trên cơ sở DHT 1.3.1 Mạng ngang hàng không cấu trúc Nơi lưu trữ nội dung (files) hoàn toàn không liên quan gì đến overlay topology (cấu trúc hình học của mạng). Kĩ thuật tìm kiếm chủ yếu là sử dụng flooding với các giải thuật tìm kiếm ưu tiên theo chiều rộng (breadth – first), hoặc ưu tiên theo chiều sâu (depth-first) cho đến khi nội dung được tìm thấy. Các kĩ thuật khác phức tạp hơn gồm bước nhảy ngẫu nhiên (random walk) và chỉ số routing (routing indices). Các hệ thống không cấu trúc thường phù hợp trong trường hợp các node ra vào mạng thường xuyên, tùy y. 1.3.1.1. Đặc điểm hệ thống mạng ngang hàng tập trung Đây là mạng ngang hàng thế hệ thứ nhất, đặc điểm là vẫn còn dựa trên một máy chủ tìm kiếm trung tâm, chính vì vậy nó còn được gọi là mang ngang hàng tập trung (centralized Peer-to-Peer networks). Cấu trúc Overlay của mạng ngang hàng tập trung có thể được mô tả như một mạng hình sao . Nguyên tắc hoạt động : • Mỗi client lưu trữ files định chia sẻ với các node khác trong mạng . • Một bảng lưu trữ thông tin kết nối của người dùng đăng kí (IP address, connection bandwidth ….) . • Một bảng liệt kê danh sách các files mà mỗi người dùng định chia sẻ (tên file, dung lượng, thời gian tạo file …….). • Mọi máy tính tham gia mạng được kết nối với máy chủ tìm kiếm trung tâm, các yêu cầu tìm kiếm được gửi tới máy chủ trung tâm phân tích, nếu yêu cầu được giải quyết máy chủ sẽ gửi trả lại địa chỉ IP của máy chứa tài nguyên trong mạng và quá trình truyền file được thực hiện theo đúng cơ chế của mạng ngang hàng, giữa các host với nhau mà không cần quan máy chủ trung tâm. . Ưu điểm : • Dễ xây dựng • Tìm kiếm nhanh và hiệu quả thứ nhất (Napster) Nhược điểm : • Các vấn đề về luật pháp , bản quyền . • Dễ bị tấn công . • Cần server trung tâm để điều hành . VD : Napster là mạng ngang hàng đặc trưng cho hệ thống mạng ngang hàng của thế hệ thứ nhất, chúng được dùng cho việc chia sẻ các file giữa các người dùng Internet, được sử dụng rộng rãi, tuy nhiên nhanh chóng bị mất thị trường bởi yếu tố về luật pháp. Khái niệm và kiến trúc của Napster vẫn còn được sử dụng trong các ứng dụng khác như: Audiogalaxy, WinMX . File download Hình 1-5 : Mạng ngang hàng tập trung thế hệ Với Napster, việc tìm kiếm file bị thất bại khi bảng tìm kiếm trên máy chủ vì lý do nào đó không thực hiện được. Chỉ có các file truy vấn và việc lưu trữ được phân tán, vì vậy máy chủ đóng vai trò là một nút cổ chai. Khả năng tính toán và lưu trữ của máy chủ tìm kiếm phải tương xứng với số nút mạng trong hệ thống, do đó khả năng mở rộng mạng bị hạn chế rất nhiều . 1.3.1.2. Các mạng ngang hàng thuần túy Mạng ngang hàng thuần túy là một dạng khác của thế hệ thứ nhất trong hệ thống các mạng ngang hàng. Không còn máy chủ tìm kiếm tập trung như trong mạng Napster, nó khắc phục được vấn đề nút cổ chai trong mô hình tập trung. Tuy nhiên vấn đề tìm kiếm trong mạng ngang hàng thuần túy lại sử dụng cơ chế Flooding, yêu cầu tìm kiếm được gửi cho tất cả các node mạng là láng giềng với nó, điều này làm tăng đáng kể lưu lượng trong mạng. Đây là một yếu điểm của các mạng ngang hàng thuần túy. Các phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng dạng này là Gnutella 4.0, FreeNet. Hình 1-6 : Mạng ngang hàng thuần túy (Gnutella 4.0, FreeNet) Ưu điểm : • Dễ xây dựng • Đảm bảo tính phân tán hoàn toàn cho các node tham gia mạng, các node tham gia và rời khỏi mạng một cách tùy ý mà không ảnh hưởng đến cấu trúc của mạng Nhược điểm : • Tốn băng thông • Phức tạp trong vấn đề tìm kiếm • Các node có khả năng khác nhau (CPU power, bandwidth, storage) đều có thể phải chịu tải (load) như nhau. 1.3.1.3. Các mạng ngang hàng lai ghép Để khắc phục nhược điểm của mạng ngang hàng thuần túy, một mô hình mang ngang hàng mới được phát triển với tên gọi là mạng ngang hàng lai. Đây được gọi là mạng ngang hàng thế hệ 2. Phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng kiểu này là Gnutella 6.0 và JXTA (Juxtapose). JXTA được bắt đầu phát triển bởi SUN từ 2001 (Đây là giao thức P2P mã nguồn mở). JXTA được sử dụng cho PCs, mainframes, cell phones, PDAs – để giao tiếp theo cách không tập trung. Skype cũng được xây dựng dựa trên cấu trúc này . Hình 1-7 :Mô hình mạng ngang hàng kiểu lai ghép Trong mô hình mạng ngang hàng lai tồn tại một trật tự phân cấp bằng việc định nghĩa các Super Peers. Các SupperPeer tạo thành một mạng không cấu trúc, có sự khác nhau giữa SupperPeers và ClientPeers trong mạng, mỗi SupperPeer có nhiều kết nối đến các ClientPeers. Mỗi SupperPeer chứa một danh sách các file được cung cấp bởi các ClientPeer và địa chỉ IP của chúng vì vậy nó có thể trả lời ngay lập tức các yêu cầu truy vấn từ các ClientPeer gửi tới. Các máy khách có vai trò lưu trữ thông tin, tài nguyên được chia sẻ và cung cấp các thông tin của nó cho máy chủ. Tất cả các luồng dữ liệu thông thường đều được truyền trực tiếp giữa các peer, chỉ các luồng thông tin điều khiển mới được truyền qua Server trung tâm Ưu điểm : • Hạn chế việc Flooding các query, làm giảm lưu lượng trong mạng, nhưng vẫn tránh được hiện tượng nút cổ chai (do có nhiều SuperPeers). • Khắc phục được nhược điểm về sự khác nhau về CPU power, bandwidth … ở mạng ngang hàng thuần túy, các SuperPeer sẽ chịu tải chính, các node khác chịu tải nhẹ. 1.3.2 Mạng ngang hàng có cấu trúc • Topo mạng được kiểm soát chặt chẽ. • Files (hoặc con trỏ trỏ tới files) được đặt ở một vị trí xác định. • Điều quan trọng đối với những hệ thống có cấu trúc là cung cấp sự liên kế(mapping) giữa nội dung (ví dụ: id của file) và vị trí node (ví dụ: địa chỉ node) . Việc này thường dựa trên một cấu trúc dữ liệu bảng băm phân tán (Distributed Hash Table). Dựa trên cấu trúc bảng băm phân tán đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất ra các mô hình mạng ngang hàng có cấu trúc, điển hình là cấu trúc dạng vòng (như trong hình vẽ mô tả): Chord, Pastry…, và cấu trúc không gian đa chiều: CAN, Viceroy. Ưu điểm : • Khả năng mở rộng hệ thống mạng trong mô hình không cấu trúc thường bị hạn chế bởi các kỳ thuật trong việc xây dựng mạng chẳng hạn như: Mô hình tập trung dẫn tới việc thắt nút cổ chai khi mở rộng, kỹ thuật Flooding dẫn tới việc tăng lưu lượng mạng khi mở rộng mạng. Trong khi đó khả năng mở rộng với mô hình mạng có cấu trúc được nâng cao rõ rệt. Nhược điểm : • Việc quản lí cấu trúc của topo mạng gặp khó khăn, đặc biệt trong trong trường hợptỷ lệ vào/ra mạng của các nodes cao. • Vấn đề cân bằng tải trong mạng . Chương 1 : Tổng quan về P2P Đồ án tốt nghiệp 1.4 Các vấn đề đối với mạng ngang hàng Hệ thống P2P có một số ưu điểm hơn so với hệ thống client-server truyền thống như khả năng mở rộng, khả năng chịu lỗi, hiệu năng cao. Tuy nhiên còn nhiều vấn đề mà các hệ thống P2P hiện nay đang phải giải quyết . 1.4.1 Tính bảo mật Bảo mật cho hệ thống P2P khó khăn hơn các hệ thống khác, các node trong hệ thống là động, phân tán khắp nơi, các node không chứng thực lẫn nhau. Các cơ chế bảo mật truyền thống như tường lửa, xác thực… không thể bảo vệ hệ thống P2P ngược lại có thể ngăn cản quá trình truyền thông trong hệ thống. Bởi vậy những khái niệm bảo mật mới được đặt ra đối với hệ thống P2P. 1.4.2 Độ tin cậy Một hệ thống đáng tin cậy là hệ thống có thể phục hồi khi lỗi xảy ra. Những nhân tố cần phải quan tâm khi tính toán cho sự tin cậy là: nhân bản dữ liệu, phát hiện node lỗi, phục hồi… đảm bảo cho thông tin định vị tránh lỗi đơn và khả năng sẵn sàng nhiều đường dẫn tới dữ liệu. Nhân bản dữ liệu tăng sự tin cậy bằng việc tăng sự dư thừa và định vị. Có hai chiến lược cho nhân bản: nhân bản nguyên gốc và nhân bản đường dẫn. Trong nhân bản nguyên gốc, khi tìm kiếm thành công dữ liệu được lưu trữ chỉ tại node yêu cầu. Trong nhân bản đường dẫn khi tìm kiếm thành công dữ liệu được lưu trữ tại tất cả các node dọc theo đường dẫn từ node yêu cầu tới node cung cấp. 1.4.3 Độ linh động Chính là khả năng tự chủ của các node trong việc gia nhập hoặc rời bỏ hệ thống. Để giải quyết vấn đề quy mô lớn, phân tán và linh động của các hệ thống P2P, khi xây dựng các hệ thống P2P cần chú ý đến khả năng điều chỉnh và tự tổ chức. 1.4.4 Cân bằng tải Phân phối dữ liệu để lưu trữ hoặc tính toán trên các node là vấn đề rất quan trọng trong các hệ thống mạng ngang hàng, một giải pháp đặc biệt cho sự phân phối này là Bảng băm phân tán (DHT). Trong cách tiếp cận này, cân bằng tải được xem xét trên hai khía cạnh: cân bằng không gian địa chỉ tức là cân bằng phân phối của không gian key address trên các node và cân bằng item trong trường hợp phân phối của các item trong không gian địa chỉ không thể là ngẫu nhiên. Cân bằng tải giữa các node tính toán trong hệ thống P2P cũng có thể được cài đặt sử dụng mô hình tự tổ chức dựa trên agent. 1.5 Kết luận chương 1 Chương 1 trình bày một số khái niệm tổng quan về mạng ngang hàng. Ta phân loại các hệ thống mạng ngang hàng dựa trên cơ sở về mức độ phân quyền, về cơ chế tìm kiếm dữ liệu và về cấu trúc mạng. Ta cũng trình bày một vài ứng dụng và một số vấn đề chủ yếu đối với mạng ngang hàng hiện nay. Từ đó phân tích các ưu điểm, nhược điểm so với mạng Client-Server truyền thống . Và phần cuối chương đã đưa ra các vấn đề còn tồn tại trong mạng ngang hàng như vấn đề độ tin cậy , cân bằng tải , độ linh động và tính bảo mật . Chương 2: Truyền hình trực tuyến qua mạng ngang hàng Peer-toPeer 2.1 Xu hướng xem video/TV hiện đại Trong quá khứ , TV chỉ được phân phối bởi các hệ thống cable , vệ tinh hoặc trạm mặt đất . Nhưng giờ đây với việc cải thiện tốc độ internet , mọi người dần trở nên biết nhiều đến internet và họ mong muốn nhiều hơn về TV trong thời buổi hiện nay. • Mọi người cần xem TV thường xuyên cũng như lướt web nhưng sử dụng cùng một thiết bị như TV , PC hoặc các thiết bị có tính di động .... • Người ta cần xem các video theo yêu cầu. • Người ta cần xem mợi thứ từ các sản phẩm máy quay ít tiền tới những sản phẩm chuyên nghiệp đắt tiền . • Người ta cần ghi lại những đoạn video mình thích mà không cần sử dụng các thiết bị lưu trữ. • Người ta cần chia sẻ hoặc cho phép các người khác xem các video được làm ở nhà mình từ bất cứ nơi nào . 2.2. Phân tích một số điểm còn tồn tại của kỹ thuật streaming truyền thống Kỹ thuật streaming truyền thống dựa trên hệ thống Client - Server cung cấp hiệu suất tốt và tỷ lệ sẵn sàng cao nếu số lượng khách hàng được giới hạn. Tuy nhiên, việc triển khai và chi phí bảo trì của các hệ thống này thường rất cao. Ước tính hiện tại cho chi phí của YouTube là 1 triệu USD mỗi ngày và các chi phí có thể tăng lên nhanh nếu nhiều video tiếp tục được chuyển sang chất lượng cao hơn. Trong thực tế, nhiều dịch vụ luồng trực tuyến hiện nay đều có độ phân giải tương đối thấp để tiết kiệm băng thông. Chất lượng của các dịch vụ luồng trực tuyến thường không thể so sánh được với mạng lưới truyền hình truyền thống. Do đó quản lý tài nguyên là một vấn đề quan trọng trong việc triển khai kỹ thuật streaming trên Internet. Mặt khác, khả năng xử lý, dung lượng lưu trữ, lưu lượng của máy chủ I/O có thể tạo thành nút thắt cổ chai. Mặt khác, số lượng lớn các kết nối mạng đường dài cũng có thể dẫn đến tắc nghẽn lưu thông. Do đó, hệ thống không thể đáp ứng yêu cầu thực hiện của các ứng dụng luồng đa phương tiện quy mô lớn, thời gian thực. Tuy nhiên, kỹ thuật IP multicast được cung cấp để giải quyết những vấn đề này cần sự hỗ trợ từ phần cứng đặc biệt và các chi phí thiết lập cơ sở hạ tầng và quản lý là rất tốn kém. Về bản chất, các kỹ thuật truyền thống không thể giải quyết hiệu quả những vấn đề của video streaming. Do đó, mô hình phân phối luồng video quy mô lớn qua mạng Internet đang nổi lên. Mạng P2P đã được chấp nhận rộng rãi như là một cách để giải quyết các vấn đề tài nguyên với các ứng dụng luồng Internet như VoD , live streaming và cung cấp một sự thay thế cho hệ thống client - server. 2.3. Các vấn đề cần xem xét trong P2P streaming Trong vài năm qua, mạng P2P đã xuất hiện như là một phương pháp thuận lợi cho việc cung cấp các nội dung đa phương tiện trên nền một mạng phủ lớn. Các đặc tính bên trong mạng P2P làm cho các mô hình P2P trở thành một ứng cử viên tiềm năng để giải quyết các vấn đề khác nhau trong truyền thông đa phương tiện trên mạng Internet. P2P Streaming là giải pháp tốt hơn vì hai l do. Đầu tiên, mạng P2P không cần sự hỗ trợ từ các bộ định tuyến Internet và do đó chi phí hiệu quả và đơn giản để triển khai. Thứ hai, một peer đồng thời hoạt động như một client cũng như server, do đó có thể tải xuống một luồng video và cùng một lúc tải lên luồng video đó để các peer khác xem chương trình đó. Do đó, truyền tải P2P làm giảm đáng kể nhu cầu băng thông của nút nguồn. Mục tiêu của cơ chế P2P streaming là tối đa hóa chất lượng phân phối nội dung cho các điểm peer riêng l . Tổng hợp nguồn tài nguyên có sẵn của các peer và có khả năng mở rộng đến số lượng bất kỳ các điểm tham gia. Mỗi peer có thể tiếp tục cung cấp nội dung phù hợp với các peer đã kết nối với nó trong lớp phủ bằng cách sử dụng băng thông của các điểm peer đang tham gia. Tuy nhiên, việc cung cấp các dịch vụ P2P streaming video cho một số lượng lớn người xem tạo ra những thách thức công nghệ rất khó khăn trên cả hệ thống và tài nguyên mạng. Trong khi các ứng dụng phân phối file P2P truyền thống nhằm mục tiêu truyền dữ liệu linh hoạt, P2P streaming tập trung vào việc phân phối hiệu quả các nội dung audio và video theo yêu cầu thời gian ràng buộc. Luồng dữ liệu được nhận, phát ngay lập tức và truyền cho các điểm peer liên quan khác. Ví dụ: ứng dụng chia s file P2P, BitTorrent cho phép các điểm peer trao đổi đoạn bất kỳ của các nội dung được phân phối mà nó là không quan trọng thứ tự. Ngược lại, các kỹ thuật như vậy là không khả thi trong ứng dụng streaming. Các tập tin video được phát trực tiếp trong lúc nó đang được tải xuống. Ngoài ra, các peer đã hạn chế khả năng tải lên, mà xuất phát từ thực tế là Internet được thiết kế cho các mô hình client – server và các ứng dụng. Hơn nữa, hệ thống streaming chịu việc rớt gói tin hoặc chậm trễ do tắc nghẽn mạng. Trong P2P streaming, trễ end-to-end từ nguồn đến nơi nhận lớn bởi vì nội dung có thể phải đi qua một số nơi nhận trung gian. Hành vi của người nhận là không thể đoán trước, họ được tự do tham gia và rời bỏ bất cứ lúc nào, do đó loại bỏ các peer kế tiếp của họ. Người nhận có thể phải lưu một số cấu trúc dữ liệu cục bộ và trao đổi thông tin trạng thái với nhau để bảo vệ các kết nối. Các chi phí kiểm soát ở mỗi điểm nhận đáp ứng mục đích như vậy sẽ nhỏ để giữ cho không sử dụng quá nhiều tài nguyên mạng và để khắc phục hạn chế tài nguyên ở mỗi điểm nhận. Điều này là quan trọng đối với khả năng mở rộng của hệ thống với một số lượng lớn các điểm nhận. Việc cấu trúc các nút thành lập một mạng phủ cung cấp video đảm bảo QoS. Mặt khác, hệ thống có quy mô mở rộng nên có thể chứa hàng chục ngàn người nhận tại cùng một thời điểm. Đồng thời, các chi phí quản lý liên quan hợp lý ngay cả ở quy mô lớn. 2.4. Các phương pháp tiếp cận xây dựng lớp phủ Kỹ thuật streaming trong cách tiếp cận P2P được phân loại thành truyền video thời gian thực (P2P live video streaming) và truyền video theo yêu cầu (P2P on demand video streaming). Một số hệ thống P2P streaming đã được triển khai để cung cấp xem video theo yêu cầu hoặc các dịch vụ truyền video trực tuyến qua Internet. Hình 2.2 Các loại P2P Streaming dựa vào cấu trúc mạng phủ Dựa trên cấu trúc mạng che phủ, hệ thống P2P streaming được sắp xếp thành ba loại: tree-based (phương thức tiếp cận dạng cây), mesh-based (phương thức tiếp cậndạng lưới) and hybrid schemes (phương thức tiếp cận dạng ẩn). Phương pháp tiếp cận tree-based sử dụng phương pháp đẩy dữ liệu để phân phối nội dung. Tuy nhiên, phương pháp tiếp cận mesh-based sử dụng tràn lụt dữ liệu để phân phối nội dung. 2.4.1. Phương pháp tiếp cận dạng cây Tương tự như một cây IP multicast được hình thành bởi các bộ định tuyến ở lớp mạng, các người dùng tham gia vào một phiên video streaming có thể tạo thành một cây ở lớp ứng dụng có gốc được bắt nguồn từ máy chủ video nguồn như hình 2.3. Về nguyên tắc, mỗi nút nhận dữ liệu từ một nút cha, có thể là nút nguồn hoặc một peer. Các hệ thống dựa trên cây thường phân phối video bằng cách chủ động đẩy dữ liệu từ một peer tới các nút con của nó. Một cách tiếp cận chung của P2P streaming là sắp xếp các peer tham gia vào một lớp phủ có cấu trúc cây đơn luồng mà nội dung được đẩy đi từ nguồn tới tất cả các peer. Nội dung được lan truyền như một dòng chảy liên tục của thông tin từ nguồn xuống. Mỗi người dùng tham gia vào cây ở vị trí nhất định. Các hệ thống loại này chủ yếu là khác nhau trong các thuật toán được sử dụng để tạo ra, duy trì cấu trúc cây. Cho một tập hợp của các điểm peer, có rất nhiều cách để kết nối các peer. Mục tiêu của thuật toán xây dựng cây là tối đa hóa băng thông tới gốc của tất cả các nút. Vì các hệ thống này rất gần với IP multicast, cố gắng để mô phỏng cấu trúc cây của nó, nó có thể để đạt được độ dài đường truyền dữ liệu tương ứng mà không chênh lệch quá nhiều từ các đường dẫn IP multicast. Hình 2.3 Mô hình cây đơn Xây dựng và duy trì cây có thể được thực hiện tập trung hoặc một cách phân tán trong hệ thống cây đơn luồng. Trong hình 2.4 & 2.5, một máy chủ trung tâm quản lý xây dựng cây và phục hồi cây. Khi một peer tham gia hệ thống nó giao tiếp với máy chủ trung tâm. Dựa trên các kết nối hiện có và đặc tính của các peer mới được tham gia vào như vị trí và điểm truy cập mạng, máy chủ quyết định vị trí của peer mới trong cây và thông báo nút cha để peer mới được kết nối vào. Các máy chủ trung tâm có thể phát hiện một peer tách ra thông qua tín hiệu mất hoặc phán đoán dựa trên chỉ số thời gian đầu ra. Trong cả hai trường hợp máy chủ sẽ tính toán lại cấu trúc liên kết cây cho số peer còn lại và chỉ dẫn chúng tạo thành cấu trúc liên kết mới. Đối với một hệ thống streaming lớn, máy chủ trung tâm có thể trở thành điểm nút thắt cổ chai. Để giải quyết vấn đề này, các thuật toán phân phối ví dụ ZigZag được phát triển để xây dựng và duy trì cây streaming phân phối nội dung. Nếu các peer không thay đổi một cách thường xuyên, hệ thống dựa trên mô hình cây đòi hỏi ít chi phí như các gói tin được chuyển tiếp từ peer tới peer mà không cần phải thêm bản tin thông báo. Tuy nhiên trong môi trường tỷ lệ biến động cao, cây sẽ thường xuyên thay đổi và phải xây dựng lại. Do đó, các peer cần phải đệm dữ liệu (buffer data) ít nhất là bằng thời gian cần thiết cho sửa chữa cây để tránh khỏi mất gói Hình 2.4 : Xây dựng lại cây Streaming (a) Peer 0 rời (b) Mô hình cây sau khi phục hồi Hình 2.5 Giải pháp tập trung cho cấu trúc cây và duy trì cây 2.4.2. Các hệ thống luồng trực tuyến dựa trên cây đơn luồng 2.3.2.1 Giao thức NICE Hệ thống phổ biến nhất sử dụng cách tiếp cận cây đơn luồng là NICE. NICE (The Internet Cooperative Environment) được thiết kế ban đầu cho băng thông thấp và các ứng dụng truyền dữ liệu với một số lượng lớn người dùng. Giao thức sắp xếp các trạm cuối (host) vào trong một hệ thống phân cấp dựa trên thời gian thông tin chuyền đi vòng quanh giữa các host hình 2.6. Các hoạt động cơ bản của giao thức là tạo ra và duy trì các tuyến đường trong hệ thống. Mỗi thành viên giữ chi tiết trạng thái về các thành viên khác gần nó trong hệ thống phân cấp. Và chỉ có kiến thức hạn chế về các thành viên khác trong nhóm. Cấu trúc phân cấp cũng rất quan trọng cho xác định vị trí của các thành viên thất bại. Hình 2.6 Sắp xếp các host trong NICE. 2.3.2.2 Giao thức SpreadIt SpreadIt xây dựng ứng dụng cây multicast trên các thiết lập của khách hàng. Các nút được tổ chức thành các cấp khác nhau (hình 2.7 và hình 2.8). Đối với mỗi nút n ở mức 1+l; l = 0 , 1 , 2 …, có một nút p được gọi là cha của nó, ở mức l, n được gọi là con của p. Tất cả các nút trong cây con có gốc là p được gọi là con cháu của nó. Mỗi peer trong cây chịu trách nhiệm việc gửi các dữ liệu cho nút con của mình. Mỗi nút khách hàng cần phải được kích hoạt với một lớp peering(lớp nằm giữa lớp ứng dụng và lớp vận chuyển). Các lớp peering tại các nút khác nhau phối hợp với nhau để thiết lập và duy trì một cây multicast. Các ứng dụng (RealPlayer, Windows Media Player, etc) có được luồng từ các lớp peering trên các máy tính cục bộ. SpreadIt sử dụng một cây đơn phân bố và như vậy rất dễ bị tổn thương do gián đoạn một nút tách ra. Hình 2.7 SpreadIt – một ứng dụng cây multicast xây dựng trên các Peer Hình 2.8 SpreadIt–Kiến trúc phân lớp của một Peer 2.3.2.3 Giao thức ESM ESM (End System Multicasst) là một cơ sở hạ tầng cho phát thanh truyền hình, thực hiện bởi đại học Carnegie Mellon. ESM cho phép truyền dữ liệu âm thanh hình ảnh tới một lượng lớn người sử dụng. Hệ thống ESM sử dụng một cấu trúc lớp phủ dựa trên đó xây dựng một cây. Các thông tin được phân phối một cách truyền thống dựa trên cây đơn luồng, trong đó bất kỳ peer nào cũng chỉ nhận được luồng tin từ duy nhất một nguồn. Mỗi nút duy trì thông tin về một nhóm nhỏ ngẫu nhiên của các thành viên khác, cũng như các thông tin về đường đi từ nguồn đến nó. Một nút mới tham gia phát sóng bằng cách liên hệ với nguồn và lấy danh sách ngẫu nhiên của các thành viên hiện đang trong nhóm. Sau đó chọn một trong các thành viên làm nút cha của nó bằng cách sử dụng thuật toán lựa chọn nút cha. Để tìm hiểu về các thành viên khác, một bản tin thăm dò được sử dụng. Khi một nút tham gia vào phát sóng hoặc cần thực hiện thay đổi nút cha, nó dò một tập hợp ngẫu nhiên của các nút nó biết. Các bản tin thăm dò được ưu tiên tới các thành viên đã không được khảo sát hoặc có sự trễ thấp. Hình 2.9 cho thấy một vi dụ về nhiệm vụ của ESM. Người nhận cuối cùng có thể đóng vai trò của nút cha hoặc nút con. Các nút cha đóng vai trò là các thành viên và thực hiện sao chép. Các nút con là người nhận trực tiếp dữ liệu từ nút cha. Có một máy chủ điều khiển và một máy chủ dữ liệu cư trú trong cùng một gốc nguồn. Bất kỳ một người nhận có thể đóng vai trò của nút cha chuyển tiếp dữ liệu cho nút con của nó. Mỗi khách hàng sẽ có hai kết nối: một kết nối quản l và một kết nối dữ liệu. Hình 2.9 Ví dụ về ESM Một lợi thế của ESM là nó giải quyết các vấn đề triển khai của IP multicast. Tuy nhiên, multicasting thực hiện tại máy trạm cuối hiệu năng thấp. Nói chung các trạm cuối không xử l được thông tin giống như các router. Ngoài ra, giới hạn băng thông và nhu cầu của việc chuyển tiếp bản tin từ host to host sử dụng kết nối unicast và do đó tăng trễ end-to-end của quá trình truyền tin, góp phần tăng chi phí phải trả cho cách tiếp cận này. Đó là những l do làm cho ESM kém hơn so với IP multicast. 2.3.2.4 Giao thức ZigZag ZigZag đã được đề xuất bởi trường đại học Central Florida và để cải thiện giao thức NICE. Các thuật toán để xây dựng cấu trúc và bảo dưỡng khá giống với NICE và tất cả các thuộc tính của giao thức NICE vẫn còn. ZigZag nhận vào một hệ thống các nhóm và xây dựng cây munlticast trên hệ thống phân cấp này theo một bộ quy tắc được gọi là quy tắc C (hình 2.10). Một nhóm có một nút cha đứng đầu và một nút liên kết. Nút cha chịu trách nhiệm giám sát các thành viên của nhóm và nút liên kết chịu trách nhiệm truyền tải những nội dung cho các thành viên trong nhóm. Vì vậy nút cha gặp vấn đề không ảnh hưởng đến tính liên tục dịch vụ của các thành viên khác hoặc trong trường hợp nút liên kết tách ra, nút cha vẫn còn hoạt động và có thể chị định một nút liên kết mới nhanh chóng. Trong khi ở NICE tất cả mọi dữ liệu được chuyển tiếp bởi các nút cha, ở NICE chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu là bởi nút liên kết. Các giao thức điều khiển trên ZigZag có chi phí thấp. Một máy thu cần trao đổi thông tin điều khiển tới O(LogN) máy thu khác trong trường hợp tệ nhất. ZigZag được áp dụng tốt nhất cho các ứng dụng luồng chẳng hạn như máy chủ truyền thông một sự kiện thể thao dài hạn trực tuyến cho nhiều khách hàng. Nó không phù hợp cho các ứng dụng truyền thông trực tuyến nơi nhiều nguồn có mặt. Hạn chế chính của ZigZag là nó không xem xét dung lượng băng thông tải lên của peer tham gia vào giao thức. Ngoài ra, ZigZag tạo ra cây đơn luồng kết nối giữa các peer, nó cũng có những vấn đề chung của cây đơn luồng như không sử dụng băng thông tải lên của lá, các nút bên trong cây dễ bị tổn thương. Hình 2.10 Tổ chức hành chính của Peer trong ZigZag 2.3.3 Phương pháp tiếp cận dựa trên cây đa luồng Các giải pháp cây đơn luồng có lẽ là cách tiếp cận tự nhiên nhất và nó không yêu cầu phức tạp thuật toán mã hóa video. Tuy nhiên, một trong những mối quan tâm với cách tiếp cận dựa trên cây đơn luồng đó là sự thất bại của các nút, đặc biệt là những nút có vị trí cao trong cây có thể làm gián đoạn việc cung cấp dữ liệu cho một lượng lớn người dùng dẫn đến kết quả thu được kém. Nếu một nút bên trong tài nguyên băng thông không đáp ứng phục vụ các nút con của nó, các peer trong cây sẽ bị ảnh hưởng trễ cao trong tiếp nhận dữ liệu hoặc sẽ không bao giờ nhận được gói tin. Các hệ thống này không khai thác tốt tất cả các tài nguyên peer có sẵn và đặc biệt băng thông. Ví dụ, các nút lá chiếm một phần lớn các peer trong hệ thống và họ không đóng góp băng thông vào hệ thống, điều đó làm các peer sử dụng băng thông không hiệu quả. Để đáp ứng mối quan tâm, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cấu trúc tốt hơn cho việc phân phối dữ liệu. Đặc biệt, một trong những cách tiếp cận đã trở nên phổ biến là phương thức tiếp cận trên cây đa luồng. Hình 2.11 Cây đa luồng trên cơ sở Streaming Trong cách tiếp cận cây đa luồng (hình 2.11), một cơ cấu xây dựng cấu trúc các peer tham gia trong cây đa luồng. Mỗi peer xác định một cây để tham gia dựa trên liên kết băng thông truy cập. Mỗi peer được đặt như một nút nội bộ trong một cây đơn luồng và nút lá trong cây khác mà nó tham gia. Khi một peer tham gia hệ thống, nó tiếp xúc với nút khởi động (bootstrapping) để xác định một nút cha trong cây. Trong cây đa luồng dựa trên hệ thống P2P luồng trực tuyến, đoạn video được mã hóa thành nhiều luồng và mỗi luồng được truyền qua một cây. Chất lượng video nhận được tại các peer phụ thuộc vào số lượng luồng tin mà nó nhận được. Khi một nút bên trong của một cây tách ra, các nút con của nó cũng như các cây có gốc là nút tách ra được phân chia lại và chúng tham gia lại các cây. Việc cung cấp nội dung là một cơ chế đơn giản, các nút nội bộ trong mỗi cây chỉ đơn giản là chuyển tiếp bất kỳ gói tin nhận được cho tất cả các nút con tương ứng của nó. Do đó, thành phần chính của các luồng P2P dựa trên phương pháp tiếp cận cây là các thuật toán xây dựng cây. Có hai lợi thế quan trọng cho các giải pháp cây đa luồng. Đầu tiên, nếu một mạng ngang hàng bị phá hoặc bỏ đi, tất cả các nút con của nó mất đi luồng gửi từ các peer, nhưng nó vẫn nhận được các luồng phân phối dữ liệu qua các cây khác. Do đó, tất cả các nút con của nó sẽ nhận được luồng video trong trường hợp mất đi luồng gửi từ một luồng. Thứ hai, một peer đóng vai trò khác nhau như nút nội bộ cũng như các nút lá trong cây khác nhau. Nếu các peer không thay đổi quá thường xuyên, hệ thống cây đa luồng trực tuyến đòi hỏi ít chi phí, vì các gói tin được chuyển tiếp từ nút tới nút mà không cần thông báo thêm. Tuy nhiên, trong môi trường biến động cao, cây liên tục bị thay đổi và xây dựng lại. Quá trình này đòi hỏi đáng kể bản tin quản l quá trình trên. Do đó, các nút phải đệm dữ liệu ít nhất là thời gian cần thiết để cây sửa chữa, để tránh mất gói tin. 2.3.4 Các hệ thống luồng trực truyến dựa trên cây đa luồng Vài ứng dụng được xây dựng trên khái niệm cây đa luồng phổ biến ngày nay. Ví dụ như SplitStream and Coopnet. Ở đây ta chỉ xem xét tới hệ thống CoopNet 2.3.4.1 CoopNet CoopNet (Cooperative Networking) kết hợp các khía cạnh của cơ sở hạ tầng dựa trên hạ tầng mạng P2P. Nó sử dụng nhiều mã hóa để thực hiện truyền nội dung trên lớp xử l , sau đó truyền nội dung trong các lớp khác nhau theo những con đường khác nhau. Một máy chủ giàu tài nguyên đóng vai trò trung tâm trong việc xây dựng và quản l các cây phân phối nội dung, tuy nhiên băng thông cho việc gửi các luồng dữ liệu nội dung được đóng góp bởi tập hợp các peer (hình 2.12). Hệ thống xây dựng nhiều cây phân phối mở rộng nguồn và tất cả người thu. Khi một nút muốn tham gia, nó liên lạc với máy chủ trung tâm nếu đáp ứng yêu cầu thì một nút cha trong cây được chỉ định cho nó. CoopNet hỗ trợ cả luồng trực tuyến cũng như các dịch vụ theo yêu cầu. Cách tiếp cận CoopNet là tốt, ở đây các peer thu được nội dung chất lượng thấp được ưu tiên hơn. Tuy nhiên, các máy chủ trung tâm cần phải duy trì kiến thức đầy đủ của tất cả các cây phân phối, nó sẽ tạo ra chi phí kiểm soát nặng trên máy chủ. Vì vậy khả năng mở rộng của CoopNet không tốt. Một vấn đề khác là các máy chủ trung tâm trở thành một điểm thất bại trên hệ thống. Hình 2.12 Streaming Media sử dụng nội dung CoopNet 2.4.2. Phương pháp tiếp cận dựa trên lưới Để chống lại các động thái từ các peer, nhiều hệ thống P2P streaming sử dụng phương pháp tiếp cận dựa trên lưới. Trong phương pháp tiếp cận dựa trên lưới, peer tham gia tạo thành một lớp phủ kết nối ngẫu nhiên. Trong lớp phủ các nội dung gốc từ nguồn ban đầu được phân phối giữa các peer khác nhau. Mỗi nút có thông tin về tất cả các nút khác nhau trong hệ thống. Kết quả là, mỗi nút duy trì kết nối với một vài nút khác trong mạng. Mỗi peer trao đổi dữ liệu với một tập các peer hàng xóm. Nếu một peer hàng xóm rời đi, các peer vẫn có thể tải về các video từ những peer hàng xóm còn lại. Trong khi đó, các peer sẽ bổ sung thêm các máy khác vào tập hợp peer hàng xóm của nó. Không giống như các hệ thống cây đơn luồng trong hệ thống lưới trên, mỗi peer có thể nhận được dữ liệu từ nhiều peer hàng xóm cung cấp. Vì vậy, các hệ thống truyền dựa trên lưới khỏe mạnh chống lại các trạng thái từ các peer hàng xóm. Những thách thức lớn trong hệ thống luồng trực truyến P2P dựa trên lưới là hình thành thông tin láng giềng và lập danh mục dữ liệu. Khi một peer tham gia vào mạng. Một peer trong các địa chỉ mạng (một nút bootstrapping) theo dõi peer mới và cung cấp một danh sách có chứa các thông tin của một nhóm ngẫu nhiên các peer đang hoạt động. Sử dụng danh sách này, các peer cố gắng để bắt đầu kết nối và nếu thành công nó bắt đầu trao đổi nội dung video với các peer (hàng xóm). Để xử l những peer rời khỏi mạng không báo trước, các peer trong mạng thường xuyên trao đổi với nhau. Đồng thời, tùy thuộc vào cấu trúc hệ thống của các peer, một peer không kết nối duy nhất tới một peer láng giềng, để đáp ứng việc các peer tách ra. Hình 2.13 Danh sách peer từ Tracker Server Hình 2.14 P2PliveVideo Streaming Trong hệ thống dựa trên lưới, các khái niệm về luồng video trở nên không có tác dụng do cấu trúc liên kết lưới. Các khối đơn vị dữ liệu trong hệ thống lưới là một đoạn video. Các máy chủ đa phương tiện phân chia nội dung truyền vào các khối truyền thông nhỏ, mỗi khối có một số thứ tự nhất địn. Sau đó, mỗi khối được truyền đến tất cả các peer qua lưới (hình 2.14). Mỗi khối dữ liệu có các con đường khác nhau để tới các peer, chúng có thể đến đích theo một thứ tự không liên tục. Để đối phó với vấn đề này khối dữ liệu thường được thêm các bộ đệm (buffered) vào bộ nhớ và tự sắp xếp lại trước khi cung cấp cho máy thu, đảm báo phát liên tục. Chủ yếu có ba vấn đề chính của thiết kế trao đổi dữ liệu trong hệ thống lưới: đẩy (push), kéo (pull) và lai đẩy-kéo (Hybrid Push - Pull) hình 2.15. Trong một hệ thống lưới đẩy, một peer tích cực đẩy các khối nội dung nhận được cho các peer hàng xóm của nó (peer mà chưa nhận được các khối nội dung đó). Không có quy định rõ ràng mối quan hệ cha-con trong hệ thống lưới. Một peer có thể đẩy mò mẫm một khối nội dung tới peer vừa có khối đó. Nó cũng có thể xảy ra hai peer cùng đẩy các khối như nhau, sẽ làm lãng phí băng thông. Để giải quyết vấn đề đó, lịch trình đẩy khối nội dung cần phải được lên kế hoạch một cách cẩn thận giữa các peer. Và lịch trình cần phải được tái tạo khi các peer đến và đi trong hệ thống. Hình 2.15 Trao đổi dữ liệu thiết kế trong hệ thống dựa trên lưới Một phương pháp cho việc truyền dữ liệu là phương pháp kéo. Ý tưởng chính của phương pháp kéo là mỗi peer yêu cầu các đoạn thiếu từ các peer khác. Mỗi peer có một nhóm hàng xóm và định kỳ trao đổi thông tin dữ liệu sẵn có (buffer maps) với các peer hàng xóm. Một bộ nhớ đệm chứa số thứ tự của các khối hiện có trong bộ đệm của peer. Bất cứ khi nào một peer nhận được thông tin từ các peer khác, nó học về các khối nó đã không được biết. Sau đó nó yêu cầu các khối còn thiếu từ các peer trong nhóm. Hơn nữa, bất kì khối đều có sẵn tại nhiều đối tác, do đó mạng lưới mạnh để tránh thất bại khi một nút tách ra. Tức là các peer sẽ sử dụng các peer hàng xóm khác để nhận được khối dữ liệu. Một bất lợi của kỹ thuật kéo là thường xuyên trao đổi bản đồ đệm và kéo các sản phẩm yêu cầu nhiều hơn tín hiệu phía trên và tăng trễ khi lấy một khối nội dung. Phương pháp kéo (pull) trong lớp phủ không có cấu trúc mạnh mẽ có thể làm việc tốt với tốc độ cao nhất trong môi trường P2P trong khi chế độ đẩy (Push) có thể làm giảm hiệu quả độ trễ được thấy ở các nút người sử dụng. Phương pháp kéo thuần túy không thể đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng vì trễ vì độ trễ tích lũy lớn . Lai push-pull streaming có thể làm giảm độ trễ và kế thừa các tính năng tốt nhất như đơn giản và mạnh mẽ của phương pháp kéo thuần túy. Mỗi nút sẽ sử dụng phương pháp kéo và sau đó khi nhận được khối dữ liệu mỗi nút sẽ chuyển tiếp khối đó đến peer hàng xóm mà không có yêu cầu rõ ràng từ những hàng xóm. Các luồng dữ liệu được phân loại như các gói đươc kéo và đẩy như các gói tin. Một gói của nút bị kéo chỉ khi các gói dữ liệu được yêu cầu, trong khi một gói bị đẩy ngay sau khi nút nhận được gói đó. Mỗi nút hoạt động theo chế độ kéo thuần túy trong khoảng thời gian đầu tham gia. Trong khi đó, các gói tin bị mất gây ra bởi sự không đáng tin cậy của liên kết mạng hay những peer thất bại sẽ được kéo cũng từ những peer khác. Vì vậy, hầu hết các gói tin nhận được sẽ được đẩy đi. 2.4.2.1. Các hệ thống luồng trực truyến phổ biến dựa trên lưới Nhiều ứng dụng được phát triển bởi các nhà nghiên cứu cho các mục đích khác nhau của P2P streaming dựa trên lưới. Anysee là một ứng dụng dựa trên phương pháp đẩy nhưng trái lại CoolStreaming, Chainsaw, PPLive, PPStream, and SopCast là một ví dụ về ứng dụng dựa trên phương pháp kéo. GridMedia and PRIME là những ứng dụng được phát triển dựa trên cách tiếp cận sơ đồ lai push-pull. 2.4.2.1.1 Hệ thống AnySee AnySee là một ứng dụng dựa trên phương pháp đẩy trong hệ thống lưới trong đó các nguồn được phân chia dựa trên trễ của nó. Các công việc cơ bản của anysee là như sau. Ban đầu, một lớp phủ được xây dựng dựa trên lưới. Tất cả các peer, với một định danh duy nhất, đầu tiên kết nối với các nút bootstrapping và lựa chọn một hoặc một số peer để xây dựng liên kết. Mỗi peer do đó duy trì một nhóm các peer hàng xóm. Phát hiện một vị trí dựa trên thuật toán được sử dụng để phù hợp với lớp phủ và mô hình vật l phía dưới lớp phủ. Ban đầu, tất cả các đường streaming được quản l bởi các lớp phủ hợp đơn duy nhất để dễ quản l việc tham gia, rời khỏi của các peer. Người quản l tối ưu hóa giữa các lớp phủ và khám phá con đường thích hợp, xây dựng các liên kết sao lưu và cắt đứt con đường có Q0S thấp. Người quản l duy trì hai đường truyền hoạt động, gồm đường dẫn streaming hiện tại và các đường dẫn sao lưu được tính toán trước của tất cả các peer trong mạng. Vì vậy, khi các peer chết hoặc rời khỏi mạng, một con đường mới được chọn từ bộ dự phòng để thay thế các liên kết bị hỏng do đó khôi phục lại kết nối của mạng. Sơ đồ hệ thống của một nút AnySee được thể hiện trong hình 2.16. Cơ chế AnySee thuận lợi bởi vì các peer hàng xóm không tụ họp đòi yêu cầu khi có một peer ra đi, thay vào đó người quản l lớp phủ thay thế một liên kết bị mất bằng cách đề cập đến các thiết lập sao lưu thay thế một peer hiệu quả. Do đó, Anysee khôi phục các kết nối của mạng rất nhanh. Mục tiêu của quản l nút quan trọng là xác định số lượng yêu cầu mà một peer cần phải có. Video được phân chia thành nhiều khối, mỗi khối có thời gian cố định 1s. Các peer lấy các khối từ các nguồn hoặc peer hàng xóm khác và bộ nhớ cache của chúng trong bộ nhớ địa phương. Điểm yếu của Anysee là chất lượng truyền nội dung không được đảm bảo, việc lựa chọn một nhóm các peer ngẫu nhiên có thể không có đủ nguồn lực để cung cấp chất lượng truyền thông mong muốn. Hình 2.16 Sơ đồ hệ thống của một nút Anysee 2.4.2.1.2 Hệ thống Chainsaw Chainsaw là một hệ thống lưới dựa trên phương pháp đẩy mà không dựa trên một cấu trúc mạng cứng nhắc. Trong sơ đồ này, các peer được thông báo về các gói dữ liệu mới của các peer hàng xóm. Bằng cách này, dữ liệu trùng lặp có thể được loại bỏ và một peer có thể đảm bảo nhận được tất cả các gói dữ liệu. Đối với mỗi peer hàng xóm, một peer tạo ra một danh sách các gói mong muốn, tức là một danh sách các gói tin dữ liệu peer muốn mà trong peer hàng xóm có sẵn. Sau đó nó sẽ được áp dụng một số chiến lược để chọn một hoặc nhiều gói dữ liệu từ danh sách và yêu cầu tới peer hàng xóm thông qua một bản tin yêu cầu. Một peer theo dõi các gói dữ liệu đã yêu cầu từ mỗi peer hàng xóm và đảm bảo rằng nó không yêu cầu gói tin đó từ nhiều peer. Nó cũng hạn chế số lượng yêu cầu tới một peer nào đó, để đảm bảo rằng yêu cầu được trải rộng trên tất cả các peer hàng xóm. Các nút theo dõi các yêu cầu từ các peer hàng xóm của họ và gửi các gói tin tương ứng trong điều kiện băng thông cho phép. Hệ thống không cung cấp một cơ chế nào để thực thi việc đóng góp nguồn tài nguyên công bằng của các nút nhưng Chainsaw cho phép peer tự xác định rõ băng thông tải lên tối đa của. Chainsaw có khả năng đem lại hiệu năng mạng cao và các chi phí CPU do mỗi thông báo gói. 2.4.2.1.3 Hệ thống PPLive PPLive là một ứng dụng P2P TV thương mại, nó sử dụng mạng lưới như một giao diện mạng phủ dựa trên phương thức kéo, phân phối luồng nội dung trực tuyến và nội dung đã ghi sẵn. Sự khác biệt lớn PPLive với BitTorrent là trong gói PPLive phải đáp ứng các thời hạn phát lại. Vào tháng Giêng năm 2008, ứng dụng PPLive cung cấp gần 500 kênh với 1.000.000 người sử dụng trung bình. Số lượng các kênh truyền hình trong tháng 12 năm 2008 được báo cáo là tương đương năm 1975. Nền tảng PPLive bao gồm nhiều lớp phủ. Một lớp phủ tương ứng với một kênh PPLive. Mỗi peer trong một lớp phủ được xác định bằng cặp (địa chỉ, số port). Hình 2.17 cho thấy các hoạt động cơ bản của một peer PPLive. Lúc đầu, peer PPlive tải danh sách các kênh từ danh sách các kênh của máy chủ thông qua giao thức http. Sau đó các kênh được lựa chọn, peer thu thập một tập hợp nhỏ của các peer hàng xóm tham gia trong cùng một lớp phủ bằng cách truy vấn tới các máy chủ thành viên thông qua giao thức UDP. Một peer giao tiếp với các peer hàng xóm trong danh sách để có được danh sách bổ sung, tập hợp với danh sách bạn bè hiện tại của mình thông qua UDP. Theo cách này, peer giữ một danh sách của các peer khác xem cùng một kênh. Để có đủ thời gian để phản ứng với các nút rời đi và để giải quyết những khó khăn, gói tin cho phép có hai bộ đệm: một được quản l bởi PPLive và thứ hai của máy thu của người dùng. Một nhược điểm của kiến trúc P2PLive là khởi động chậm có trễ lớn. Các hoạt động của PPStream là rất giống như PPLive. Hình 2.17 Kiến trúc cơ bản PPLive 2.4.2.1.3 Hệ thống DONet DONet (hoặc CoolStreaing) là hệ thống P2P streaming lưới dựa trên phương thức kéo được đưa ra bởi trường đại học Hong Kong và Vancouver. Trong DONet tất cả các nút định kỳ trao đổi dữ liệu thông tin sẵn có với một nhóm đối tác, và lấy dữ liệu có sẵn từ một hoặc nhiều đối tác, hoặc cung cấp dữ liệu có sẵn cho các đối tác. Một nút bao gồm ba phần chính (hình 2.18). Một người quản l thành viên (Membership manager) giúp quản l các nút, một người quản l quan hệ đối tác (Partnership manager) trong đó thiết lập và duy trì quan hệ đối tác với các nút khác, một lịch trình (A Scheduler) lên lịch trình việc truyền tải dữ liệu video và xác định khối cần được lấy từ đối tác và tải khối đó của các đối tác. CoolStreaming yêu cầu nút mới tham gia liên lạc với máy chủ gốc để có được một kết nối ban đầu. Mỗi nút cũng duy trì một nhóm con của các peer khác trong nhóm. CoolStreaming sử dụng khả năng mở rộng peer, qua giao thức (SGAM) để phát tán thông báo tới các peer. Một nút CoolSreaming có thể ra đi. Sự ra đi của peer có thể dễ dàng phát hiện sau một thời gian nó không làm gì và một nút bị ảnh hưởng có thể nhanh chóng phản ứng thông qua tái lập lịch trình bằng cách sử dụng thông tin bản đồ bộ đệm của các đối tác còn lại. CoolStreaming cũng cho phép mỗi nút định kỳ thiết lập quan hệ đối tác mới với các nút lựa chọn ngẫu nhiên từ danh sách nhóm của mình. Hoạt động này sẽ giúp mỗi nút duy trì một sự ổn định với các đối tác trong điều kiện có nút tách ra và khám phá các đối tác có chất lượng tốt hơn, ví dụ như những người liên tục có băng thông tải lên cao hơn và nhiều phân đoạn có sẵn. CoolStreaming hỗ trợ các loại phần mềm khác nhau của các máy thu đa phương tiện, chẳng hạn như Windows Media Player, Real Player... Sử dụng các thuật toán lập lịch và một hệ thống đệm (buffering) mạnh mẽ, CoolStreaming đạt được việc phát video mượt mà và khả năng mở rộng hệ thống rất tốt cũng như hiệu suất. Tổng thể tốc độ streaming và phát lại liên tục của hệ thống CoolStreaming là tỷ lệ thuận với số lượng các peer trực tuyến tại bất kỳ thời điểm nào. Một trong những nhược điểm của DONet đó là thông báo cho các peer và sau đó có thể yêu cầu chia khối dữ liệu trước trao đổi dẫn đến kết quả trễ lớn. Tương tự như vậy, do các thuật toán lựa chọn ngẫu nhiên, chất lượng dịch vụ có thể không được đảm bảo. Hơn nữa, DONet giả định rằng tất cả các peer có thể hợp tác trong sự lặp lại của các luồng, nó có thể có các peer ích kỷ trong các hệ thống không muốn chia s băng thông tải lên của peer đó. Hình 2.18 Một sơ đồ hệ thống chung cho một nút DONet 2.4.2.1.4 SopCast SopCast là một ứng dụng miễn phí BitTorrent- like P2PTV, sinh ra từ một dự án sinh viên tại Đại học Fundan ở Trung Quốc. SOP là viết tắt cho Streaming trên P2P. Trong Sopcast các kênh có thể được mã hóa trong Windows Media Video (WMV), Video tập tin cho Realplayer (RMVB), Real Media (RM), Advanced Streaming Format (ASF), và MPEG Audio Stream Layer III (MP3). Một khách hàng có nhiều sự lựa chọn kênh truyền hình, mỗi kênh thành lập lớp phủ riêng của mình. Mỗi luồng kênh bao gồm nguồn cấp dữ liệu âm thanh và video trực tuyến hoặc vòng lặp hiển thị theo một lịch trình định sẵn. Người xem điều chỉnh vào một kênh lựa chọn của họ và Sopcast bắt đầu hoạt động của mình để lấy luồng. Nó cũng cho phép người sử dụng phát sóng kênh riêng của mình. Sopcast cung cấp tỷ lệ tổn thất khung thấp. Tuy nhiên, Sopcast bị trễ peer, tức là các peer xem cùng một kênh có thể không được đồng bộ. Hơn nữa, thời gian chuyển kênh là rất cao. Hình 2.19 GridMedia Kiến trúc Dựa trên MSOMP 3.1.1 Internet TV Loại TV internet này giống như ta sử dụng internet để lướt web . Trong trường hợp này mọi người được kết nối trực tiếp thông qua internet Bất kỳ một tổ chức dù lớn ,vừa hay là nhỏ đều có thể tạo ra điểm để quảng bá video của chính họ ( giống như server ) và những người được kết nối trực tiếp có thể xem video có sẵn trong serve cụ thể . Loại này có cấu trúc là : Hình 3-1 Cấu trúc mạng internet TV Các trở ngại của TV internet là : • Sự giới hạn về băng thông : Vấn đề băng thông được quan tâm đầu tiên vì các stream được sử dụng với băng thông thấp thì sẽ dẫn đến chất lượng kém . • Các công nghệ streaming : Treaming không đạt được những tiến bộ mới và một trong số chúng thì đang có bản quyền . • Một nhà cung cấp internet TV không điều khiển việc phân phối do đó nó sẽ không đảm bảo được chất lượng dịch vụ . • Vì vậy , nhà cung cấp dịch vụ không có khả năng đưa ra một số ứng dụng nâng cao như các dịch vụ tương tác .... • Rất khó để cung cấp video on demand và các dịch vụ ghi nhớ ( recording) 3.1.2 IPTV • IPTV sử dụng một mạng riêng và được quản lý tốt hơn việc sử dụng mạng internet đang tồn tại . Video được truyền qua một mạng có quyền sở hữu . • Chữ IP trong đó có nghĩa rằng nó sử dụng các giao thức internet cho việc kết nối tất cả các thiết bị . • Nó được cung cấp bởi các nhà cung cấp viễn thông lớn . Loại này có cấu truc : Hình 3-2 Cấu trúc mạng IPTV Nó cung cấp cả live TV lẫn video on demand . Nó sử dụng địa chỉ multicasting để cung cấp nội dung live TV và địa chỉ unicast cho video on demand . Khi người sử dụng thực hiện chuyển kênh khi họ đang xem live TV thì bộ setup box sẽ thực hiện chuyển từ nhóm multicast sang nhóm multicast khác phù hợp . Trong suốt quá trình xem video on demand thì người sử dugnj được kết nối trực tiếp đén server ( sử dụng địa chỉ unicast ) Live TV đang sử dụng IGMP phiên bản 2 cho cho việc kết nối tới một luồng multicast ( kênh TV) và cho việc thay đổi kênh từ một luồng multicast này 2 sang một luồng khác ( kênh này sang kênh khác ) . VoD thì đang sử dụng RTSP . Nội dung video được nén theo chuẩn MPEG-2 hoặc MPEG-4 và sau đó được chuyển đi trong một luồng MPEG . Phiên bản gần đây MPEG-4 H.246 đang dần dần thay thế MPEG-2 Nhà cung cấp dịch vụ IPTV thực hiện việc điều khiển tới điểm đặt thiết bị của khách hàng .Việc điều khiển này có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra một số ứng dụng nâng cao như các dịch vụ tương tác ....Điều này sẽ làm cho các nhà cung cấp dễ dàng trong việc đưa ra các dịch vụ như video on demand , mạng lưu trữ .... Một số trở ngại của IPTV : • Giới hạn về băng thông : Băng thông thấp sẽ dẫn đến chất lượng kém • IPTV nhạy cảm với mất gói • Hình ảnh có thể bị vỡ vụn do dữ liệu luồng không tin cậy • Hạn chế về mặt chi phí thực hiện .Để thực hiện xây dựng một cấu trúc mạng riêng để cung cấp dịch vụ chất lượng cao thì sẽ mất rất nhiều tiền , nguồn nhân lực và tính chuyên nghiệp . 3.1.2.1 Ứng dụng thực tế ở Việt Nam hiện này Tháng 9/2009 tại Hà Nội, VNPT chính thức khai trương dịch vụ truyền hình qua giao thức Internet (IPTV- Internet Protocol Television) với tên thương hiệu MyTV và được cung cấp bởi Công ty Phần mềm và Truyền thông VASC -đơn vị thành viên của VNPT. IPTV là dịch vụ truyền tải hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng giao thức IP trên mạng Internet kết nối băng thông rộng. Vì vậy, khác với công nghệ của truyền hình truyền thống chỉ có khả năng cung cấp thông tin định tuyến một chiều thì IPTV có khả năng tạo ra tính tương tác hai chiều giữa khách hàng với dịch vụ, tạo nên điểm đặc biệt và hấp dẫn của IPTV. Với vật dụng phổ biến trong gia đình là chiếc TV, chỉ cần đầu tư thêm thiết bị đầu cuối cho phép thu, giải mã và hiển thị nội dung (Set - Top - Box) và một đường truyền Internet băng rộng của VNPT, khách hàng có thể tận hưởng những dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích, mang tính hội tụ số của MyTV như: các dịch vụ quảng bá, các dịch vụ theo yêu cầu và đặc biệt là các dịch vụ tương tác. Với nhiều dịch vụ phong phú và tính năng nổi trội, MyTV hy vọng sẽ mang lại cho khách hàng cách thưởng thức khác biệt: “Truyền hình theo yêu cầu Các chương trình và dịch vụ đang cung cấp trên myTV : Truyền hình (Live TV): Live TV tương tự như dịch vụ truyền hình truyền thống. Dịch vụ này cung cấp cho khách hàng những chương trình truyền hình được thu lại từ hệ thống truyền hình mặt đát, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh và kênh truyền hình riêng. Các nội dung truyền hình được phát theo lịch trình và thời gian cố định như truyền hình truyền thống. Nhưng với công nghệ IPTV, khách hàng không chỉ xem một cách thụ động mà có thể sử dụng những tính năng ưu việt: tạm dừng, lưu trữ, hướng dẫn chương trình điện tử, khóa chương trình dành cho trẻ em. Phim theo yêu cầu (VOD): Dịch vụ này cho phép khách hàng lựa chọn và xem phim lưu lại trên server. Karaoke (KoD): mang đến cho khách hàng danh sách những bài hát được ưa chuộng trong nước và quốc tế. Lời bài hát xuất hiện dưới dạng text trên màn hình TV, Karaoke là một dịch vụ đặc biệt hấp dẫn. Truyền hình theo yêu cầu (TVoD): Dịch vụ này cho phép bạn lựa chọn và xem lại các chương trình đã phát trước đó. Với dịch vụ Truyền hình theo yêu cầu, bạn không phải phụ thuộc vào thời gian phát sóng của các đài truyền hình và không bao giờ bỏ lỡ bất cứ một chương trình truyền hình yêu thích nào. Âm nhạc (MoD): Dịch vụ này cho phép khách hàng lựa chọn và nghe, xem các clip, video clip ca nhạc từ thư viện của nhà cung cấp. Game (GoD): Dịch vụ cho phép chơi các game từ danh sách đã được định sẵn đến STB. Người dùng trả phí cho việc chơi game. Tiếp thị truyền hình (Tele – Marketing): Mang đến cho khách hàng sử dụng MyTV các thông tin về sản phẩm, dịch vụ để lựa chọn và mua sắm. Với mục đích giới thiệu sản phẩm, dịch vụ này giúp khách hàng có thể đưa ra quyết định mua sắm chính xác hơn cho mình. Thông tin cần biết (T - Intormation): Khách hàng có thể sử dụng tính năng này để tra cứu các thông tin cần thiết. Những thông tin trên hệ thống MyTV rất đa dạng và phong phú. Tạm dừng (Time Shift TV): Dịch vụ Tạm dừng là dịch vụ kết hợp giữa dịch vụ truyền hình trực tuyến Live TV và dịch vụ theo yêu cầu. Với chức năng Time shift, bạn có thể tạm dừng hoặc tua đi tua lại kênh truyền hình đang phát để xem lại sau đó. Lưu trữ (nPVR): Chức năng nPVR ( Personal Video Recorder ) cho phép khách hàng ghi chương trình và lưu trữ chúng trong hệ thống lưu trữ của nhà vận hành và xem lại sau đó với đầy đủ chức năng điều khiển VCR. Trả tiền theo từng chuyên mục (iPPV): Là dịch vụ trả tiền theo từng lần xem. iPPV là một giải pháp hiệu quả bởi vì đôi khi bạn chỉ quan tâm đến một số chuyên mục nhất định chứ không muốn xem tất cả các kênh. Quảng cáo (Live channel & Advertising): Quảng cáo trên kênh trực tuyến là dịch vụ cho phép khách hàng doanh nghiệp có nhu cầu đặt quảng cáo trên MyTV qua nhiều hình thức: TVC, Panel, Logo, Text... Sóng phát thanh (Broadcast audio channel): Là dịch vụ nghe sóng phát thanh theo yêu cầu. Với một danh sách định sẵn có trong hệ thống các chương trình phát thanh được phát trực tiếp theo chuyên đề cụ thể như âm nhạc, chính trị, kinh tế, xã hội... Bạn có thể lựa chọn và nghe các chương trình phát thanh trong nước, quốc tế qua hệ thống MyTV. Chia sẻ ảnh và clip (Media sharing): Tính năng này cho phép khách hàng MyTV có thể tạo, lưu trữ và quản lý các album ảnh, clip của mình. Ngoài ra, các giai đoạn tiếp theo sẽ có các dịch vụ tương tự nhưng với chất lượng cao (High Definition) và thêm một số dịch vụ gia tăng giá trị khác. 3.1.3 P2P TV Như tên đưa ra , công nghệ này sử dụng công nghệ ngang hàng để phân phối nội dung TV . Công nghệ P2P thông thường cho phép các người sử dụng kết nối trực tiếp tới một peer khác và chúng có thể chia sẻ file nhạc .... Cũng giống như vậy thì P2P TV cho phép các người sử dụng xem video ( những cái không được lưu trữ trên serve hiện nay ) mà xem từ peer kế cận gần nó nhất . P2P cho phép phân phối lại các luồng dữ liệu trên một mạng P2P. Trong mạng P2P thì mỗi client ( hoặc server ) được gọi là một node . Ở đây server thực hiện bắt các nguồn tài nguyên video và phân phối tới các node gần nó nhất . Node này lại tiếp tục phân phối luồn video tới các node gần nó nhất nữa. Vì thế mà các node trong mạng có thể nhận được luồng video Công nghệ P2PTV sử dụng mạng internet hiện tại để thực hiện kết nối. Mỗi node , trong khi đang download thì cũng thực hiện việc upload nên nó đóng góp là tổng băng thông sẵn có . Mỗi node cũng có thể phân hối video của nó tới cho các node khac cùng xem . Điều này làm cho các người sử dụng hoặc tổ chức nhỏ cũng có thể cung cấp dịch vụ video của bản thân mình . Chất lượng video của các kênh phụ thuộc vào việc bao nhiêu người đang xem , chất lượng video sẽ tốt hơn nến có nhiều người sử dụng hơn hay nhiều node tham gia . Cũng giống như vậy video download sẽ nhanh hơn nếu nhiều người sử dụng hơn . Điều này sẽ giải quyết được vấn đề băng thông mà internet TV gặp phải và chi phí của nó hiệu quả hơn IPTV Các vấn đề chính không thuận lợi của P2PTV : • Chất lượng dịch vụ : Ở đây người cung cấp cũng không có quyền điều khiển • Không có độ tin cậy trên luồng video • Trên 40% mào đầu bị mở rộng • Không điều khiển . Người quảng bá thích hơn nếu có khả năng giới hạn truy nhập tới các nội dung của họ trên cơ sở các vùng và giới hạn các hoạt động của họ như khối lượng , thời gian xem , các xu hướng .... • Các vấn đề về virus, worms, hacking .... Hình 3-3 : Cấu trúc mạng P2PTV Ví dụ cấu truc mạng P2PTV của ForceTech : Node trung tâm bao gồm hệ thống quản lý tích hợp , server tương tác , server mã , các hệ thống DRM , các server phân bố nội dung , server download . Chúng thực hiện lưu trữ nội dung , mã hóa , đóng gói DRM , phân phối và xử lý. Các node vùng , bao gồm các khối lưu trữ , các thiết bị chuyển mạch mạng và các thiết bị khác . Vai trò của chúng là nhận và gửi nội dụng từ node trung tấm tới người sử dụng . 3.1.4 Hướng tiếp cận Netalter NetAlter không phải là nhà cung cấp TV hay Video . Mà nó là một sự lựa chọn khác cho internet . Nó giúp các nhà cung cấp TV hay Video đưa ra cho khách hàng của mình các video TV chất lượng cao ( sử dụng công nghệ P2P ) nhưng không nằm trong bộ tập trung thông tin được điều khiển , tin cậy , bào mật . Kiểu NetAlter loại bỏ việc các nhà cung cấp phải cài đặt và bảo trì các serve trên toàn thế giới mà thay vào đó có thể sử dụng các PC của người sử dụng để truyền nội dung . Kiểu này sẽ tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ . Người sử dụng không cần phải phụ thuộc vào máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ mà vẫn có thể xem video/live TV khi nội dung đó sãn có trong máy tính gần nhất ( máy tính này phải được cài NetAlter Browser ). Nó sẽ giảm các vấn đề về kết nối do khoảng cách ( last-mile : khoảng cách cuối cùng từ nhà cung cấp đến khách hàng ) . Hệ thống này có thể cung cấp việc điều khiển và hiệu chỉnh nội dung được sử dụng bởi người sử dụng ở bất kỳ đâu trên thế giới. NetAlter đưa ra một lựa chọn khác cho internet thông qua Browser NetAlter ( nó là một phần mềm miễn phí , sẵn có trong mạng internet để down về ). Mỗi lần download Browser Netalter và cài đặt trên máy tính thì nó sẽ yêu cầu đăng ký người sử dụng . Điều này tạo ra một khóa nhận thực duy nhất cho một người sử dụng riêng biệt . Sau đó thì các người sử dụng này sẽ sử dụng NetAlter miễn phí và trở thành một node trong mạng NetAlter . NetAlter Browser sẽ cung cấp sự tích hợp , tìm kiến thông minh nhân tạo , một bộ tìm kiến danh bã những người active , nơi chứa đựng cho việc triển khai các ứng dụng máy khách thông minh , phong phú . Nó cũng cung cấp thương mại điện tử và các phương pháp truyền thông như liên kết peer-to-peer và chia sẻ ... Browser ( bộ duyệt xét ) cũng cho phép các người sử dụng tạo ra mạng của riêng cá nhân và cộng đồng của mình để làm nơi để chia sẻ file , dữ liệu mà không bị vi phạm quyền sở hữu trí tuệ . Trong NetAlter , các nhà cung cấp video/ TV sẽ trở thành nhà cung cấp dịch vụ trực tiếp hoặc thông qua kết hợp trong mạng NetAlter . Các nhà cung cấp dịch vụ sẽ tổ chức các ứng dụng dịch vụ trên bản thân server của mình ( các dịch vụ đó sẽ được kết nối tới mạng NetAlter thông qua việc sử dụng Browser Service NetAlter ) Sau khi các người sử dụng có một lựa chọn download một khối dịch vụ ( khối dịch vụ này liên quan đến các nhà cung cấp video/Tv cụ thể ) Sử dụng khối này , người sử dụng có thể đăng ký cho việc xem nội dung Tv/video Trong suốt quá trình xem nội dung TV/Video thì các người sử dụng cũng như những nhà cung cấp TV/video đều phải được xác thực .Sau khi xác nhận thì hệ thống NetAlter sẽ xác nhận nguồn nội dung gần nhất một các tự động ( nội dung này được cung cấp với các dịch vụ đăng ký ) và sẽ đề nghị là xem trực tuyến hay là download về xem offline. Các nhà cung cấp dịch vụ có thể đề nghị người sử dụng tổ chức dữ liệu nội dung trên chính máy tính của mình . NetAlter Approach Subscriber TV/Video Service Provider Subscriber TV/Video Service Provider Subscriber Subscriber Internet Cloud Subscriber Hình 3-4: Cấu trúc mạng NetAlter Việc phân phối nội dung thôgn qua NetAlter giải quyết được tất cả các nhược điểm của P2PTV và các hệ thống khác. Các nhà cung cấp TV/video và thuê bao đều phải đăng ký . Các nhà cung cấp sẽ có tất cả các thông tin về các thuê bao . Điều này sẽ làm cho nhà cung cấp có thể điều khiển last-mile thông qua các khách hàng và do đó họ có thể đề xuất chất lượng các dịch vụ cho khách hàng của mình. Nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng khái niệm về các super node NetAlter và NetAlter Grid để tính toán và cung cấp các luồng video tin cậy. TV/Video được phân phối thông qua các phần mềm dựa trên module vì thế nó sẽ không phải truyền quá nhiều mào đầu. Hệ thống NetAlter có thông tin của tất cả các node trong vùng thông minh Điều này sẽ giúp cho các nhà cung cấp quảng bá trong vùng ưa thích, thời gian, xu hướng khối lượng. Các nội dung video/TV được phép download và up load chỉ sau khi NetAlter xác nhận các người sử dụng , nội dung của nó ... Điều này đảm bảo ràng virus , hacker , xâm nhập bất hợp phap bị loại bỏ . Do đó đây là một hệ thống hiệu quả và an toàn . Tham số Internet TV IPTV P2PTV Hướng tiếp cận NetAlter Chất lượng dịch vụ ( QoS) Không Có Không Có Vấn đề mào đầu dữ liệu Vừa phải Thấp Rất cao Rất thấp Vấn đề streaming Rất cao Ít hơn Vừa phải Thấp Vấn đề băng thông Rất cao Thấp Vừa phải Thấp Không Có Không Có Chi phí khởi đầu Vừa phải Rất cao Vừa phải Thấp Chi phí toàn phần Vừa phải Rất cao Vừa phải Vừa phải Không Có Không Có An toàn Điều khiển Đủ khả năng Phù hợp với Nỗ lực maketing Các tổ chức vừa phải Các tổ chức lớn Các tổ chức vừa phải Các người sử dụng , các tổ chức nhỏ, vừa và lớn Thương mại Thương mại Thương mại và cá nhân Thương mại và cá nhân Cao Cao Cao Thấp Dễ Dễ Phức tạp Rất dễ Có thể Không thể Có thể Không thể Khả năng tương thích PC Pc, TV và các thiết bị di động PC Các dịch vụ và các ứng dụng TV và Browsing TV Tính thân thiện người sử dụng Tính hợp pháp TV , chia sẻ file Tất cả các thiết bị TV , Browsing , chia sẻ file , VoD , cơ cấu tìm kiếm 3.3 Kết luận Trong chương này , các xu hướng xem TV hiện tại và trong tương lai đã được đề cập đến . Trong đó thì 2 công nghệ TV hiện nay đang được biết đến rộng rãi là IPTV và P2PTV đã được đánh giá hiệu năng trên cơ sở tham số QoE . Chúng ta cũng cấp mô hình blocking mới cho cả 2 công nghệ và đã định nghĩa và xuất phát từ các công thức để tính toán xác suất blocking end-to-end trên có sở mô hình blocking của chúng ta . Thêm vào đó thì blocking của IPTV và blocking của P2PTV đã được so sánh một cách công bằng với các điều kiện thực tế . Chúng ta thấy rằng khi số lượng người sử dụng tăng thì sẽ có điểm trên đồ thị mà xác suất blocking của P2PTV nhỏ hơn của IPTV , trừ khi là mạng IPTV được mở rộng . Cuối cùng thì kết quả của chúng ta không chỉ đươc sử dụng để phân tích blocking trong các hệ thống đang tồn tại mà còn được dùng để xác định độ lớn có thể của chúng Chương 3: Xây dựng ứng dụng video streaming mạng ngang 3.1.Kiến trúc hoạt động. Một máy chủ theo dõi được triển khai để hỗ trợ việc xây dựng các lớp phủ. Khi khởi động, một nút tham gia liên lạc đầu tiên tới RP để có được một danh sách các phần của các nút đã có trong lớp phủ, được gọi là quá trình đăng nhập. Sau đó các nút tham gia ngẫu nhiên sẽ lựa chọn một số nút trong danh sách này như các peer hàng xóm. GridMedia chủ yếu bao gồm nhiều người gửi dựa trên giao thức multicast lớp phủ (MSOMP) và nhiều người gửi dự phòng dựa trên thuật toán phát lại (MSRRA). MSOMP bắt nguồn từ máy chủ streaming đó là một nút ở gốc. Các MSOMP triển khai lưới dựa trên cấu trúc hai lớp và nhóm tất cả các peer vào cụm với nhiều con đường đi khác nhau từ gốc đế mỗi peer. Sau đó, với một hoặc một số các nhà chỉ huy trong mỗi nhóm, tất cả các nút chỉ huy xây dựng xương sống của lớp phủ. MSOMP sử dụng các dịch vụ multicast IP hiện có sẵn trong mạng LAN. IP Multicast miền (IMD) là một mạng lưới địa phương của bất kỳ kích thước mạng nào hỗ trợ IP multicast. IMD có thể là một máy chủ duy nhất, một mạng LAN. Trong mỗi IMD, một peer tiêu đề có trách nhiệm phổ biến các nội dung streaming với các peer đồng nghiệp khác trong cùng IMD. Ngay sau khi nút phần đầu rời khỏi, một nút tiêu đề mới sẽ được bầu để thay thế vai trò. MSOMP kết nối với các IMD bằng đường hầm unicast. MSOMP dựa trên GridMedia kiến trúc được thể hiện ở hình. 3.2. Giao thức Pull-Push Với việc xây dựng lớp phủ, để join vào session P2P streaming các node cần phải liên lạc với 1 điểm hẹn (RP) mà ở đây chính là server chưa 1 danh sách các node hiện đang có trong mạng trên mỗi kênh stream. Sau đó các node này sẽ ngẫu nhiên tìm kiếm 15 node hàng xóm xung quanh nó để giữ các kết nối có để một lớp phủ không cấu trúc kết nối phong phú được xây dựng. Với việc stream trực tuyến, trong cơ chế kéo, mỗi video streaming được chia thành các packet nhỏ với chiều dài cố định được gọi là các gói tin truyền tải và được đánh số thứ tự. Ở đây, chúng tôi chia thành các pack với độ dài 1250 byte trong mỗi một streaming packet. Định kỳ sau một khoảng thời gian, mỗi node sẽ gửi các gói buffer map thông báo cho các node láng giềng của nó rằng các gói truyền tải mà nó có trong bộ đệm. Mỗi node sau đó sẽ yêu cầu rõ ràng các packet còn thiếu từ các hàng xóm của nó. Khi một gói tin bị kéo hỏng hay không được kéo, nó sẽ được yêu cầu lại. Để tránh bị lặp lại các yêu cầu, sẽ có một bộ ước lượng thời gian truyền gói tin sau khi yêu cầu là quan trọng. Vì sự truyền tải chậm trễ của gói tin UDP có thể được dự đoán được, nên ở đây chúng tôi sẽ sử dụng giao thức truyền tải UDP là giao thức mặc định. Và trong cơ chế đẩy, chúng ta sẽ phân các stream thành 16 sub stream, mỗi một sub stream chứa các packet. Khi 1 packet trong 1 sub stream được kéo xong từ một peer, các gói còn lại trong sub stream sẽ được chuyển tiếp từ peer này. Khi một hàng xóm thoát khỏi hoặc xảy ra việc mất gói tin, cơ chế kéo sẽ được bắt đầu lại. 3.3. Lập lịch server Vấn đề lập lịch trong mạng ngang hàng đóng vai trò rất quan trọng vì nó trực tiếp điều phối việc các gói tin được truyền đi và phân phối giữa các peer như thế nào. Quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của hệ thống P2P. Một lịch trình phân phối dữ liệu kém có thể làm cho thời gian tải dữ liệu về lâu hơn rất nhiều. Trong khi đó, một lịch trình tốt có thể rút ngắn thời gian hoàn thành và tối ưu việc sử dụng các nguồn tài nguyên mạng. Việc lập lịch các gói tin trên server là khác nhau giữa các peer. Các packet gửi từ server hoặc là được đẩy hoặc chuyển tiếp chủ động, kéo từ các peer một cách thụ động. Server đẩy hoặc chuyển tiếp mỗi một packet mới nhận từ các presenter tới các phần của các peer trong mỗi kênh. Đối với bất kì các gói tin, nếu server trực tiếp đẩy / chuyển tiếp thì chỉ có 1 bản sao duy nhất cho bất kì các peer, chúng ta gọi nó là 1-time-server-push. Khi mà server đẩy lần 2 là 2-time-server-push, nếu server đẩy/chuyển tiếp 2 bản sao của mỗi một packet tới bất kì peer nào đó, v.v…. Khi các packet được đẩy tới các peer bởi server, các packet đó sẽ được truyền giữa các peer sử dụng giao thức pull-push. Khi một gói tin vắng mặt vì vượt quá thời gian deadline, peer đó sẽ trực tiếp yêu cầu packet này từ server thông qua các kết nối rescure được thiết lập giữa các peer và server. Server luôn chuyển tiếp các packet mới nhất tới các peer và gửi lại các packet được yêu cầu muộn trong cùng thời hạn này, các packet này sẽ được yêu cầu từ các peer (không phải server) càng nhiều càng tốt. Để có được thời hạn truyền lại chính xác các packet, toàn bộ các node bao gồm cả presenter và viewer phải được đồng bộ thời gian với server khi chúng bắt đầu tham gia vào bất kì kênh nào, sử dụng giao thức thời gian mạng (NTP) hoặc cách đơn giản hơn là đồng bộ các thông điệp “ping-pong” nếu độ chính xác yêu cầu không cao. Chúng ta sử dụng tgen để biểu thị thời gian tạo ra gói tin i ở presenter. Trtt biểu thị thời gian đi giữa viewer và server Te biểu thị trễ end-to-end từ máy presenter tới server. Nếu yêu cầu về độ trễ được đảm bảo là T, viewer sẽ gửi một yêu cầu packet tới server, một khi các gói tin không tới cho tới khi đồng hồ thời gian tgen + T – te – trtt.. Server sẽ gửi packet tơi viewer ngay sau khi nhận được yêu cầu. Sau đây sẽ là cách mà server lựa chọn các peer để chuyển tiếp các packet mới nhất mà nó nhận được từ các presenter. Server lựa chọn một hoặc một vài peer cho mỗi một sub stream để chuyển tiếp. Mỗi peer sẽ báo cáo lại với server rằng lưu lượng hiện tại của nó mỗi 15 giây. Chúng ta giả định rằng tốc độ streaming là r và tốc độ của mỗi sub stream là r/16. Chúng ta sử dụng 1,….,n để biểu thị mỗi peer và O1…. On để biểu thị tốc độ gửi đi. Ở đây vói sub stream 1, Server tìm kiếm 1 peer i1 mà đáp ứng được i1 = max {Oi /{r/16}}. Trên thực tế thì thường chúng ta sẽ muốn chuyển tiếp cho một peer nào đó có đóng góp nhiều nhất (theo hướng, làm nhiều hưởng nhiều, như vậy sẽ khuyến khích được sự đóng góp từ các thành viên trong mạng). Sau đó, chúng ta để Oi1 ← Oi1 – r/16. Sau đó chúng ta sử dụng các phương thức giống nhau để tìm kiếm 1 peer i2 để chuyển tiếp sub stream 2, v.v…. Ở đây, chúng ta định nghĩa thành phần tạm thời Peer Resource Index (PRI) trong mỗi kênh. Nó được định nghĩa như là tỷ lệ của tổng công suất tải lên Kết luận Hiện nay với việc internet ngày càng phát triển mạnh thì hầu như mọi người sử dụng đều muốn tận dụng tối đa đường truyền của mình và sử dụng các loại dịch vụ thông qua mạng internet với máy tính của mình . Họ không chỉ sử dụng đơn thuàn các ứng dụng như đọc báo , gửi mail , xem TV trực tuyến với chất lượng thấp …. mà họ còn có các nhu cầu cao hơn như chia sẻ các file có dung lượng lớn , xem TV chất lượng cao nhưng không phải tăng chi phí sử dụng . Để giải quyết được những yêu cầu đó thì mạng P2P đã ra đời với những ưu điểm mà hệ thống mạng client/server trước đây không có được . Ứng dụng P2PTV là một trong các ứng dụng đang được quan tâm nhiều hiện nay . Trong đồ án này ứng dụng này đã được đánh giá và so sánh với IPTV trên cơ sở chất lượng đánh giá của người dùng QoE . Sau khi tóm tắt lý thuyết chung về mạng ngang hàng thì đố án này đã đưa ra một số các loại ứng dụng phổ biến hiện nay trong mạng ngang hàng như chia sẻ file , TV , gaming …Chương cuối của đồ án đi vào tìm hiểu xu hướng xem video, TV của người sử dụng . Trên cơ sở QoE , đồ án đã thực hiện việc so sánh P2PTV với IPTV và đưa ra kết luận về các ưu điểm , nhược điểm của từng ứng dụng trong các trường hợp cụ thể . Do thời gian nghiên cứu có hạn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp từ thầy giáo, cô giáo và các bạn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS. Vũ Thúy Hà cùng các thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Xin chân thành cám ơn! Tài liệu tham khảo 1. B. Pourebrahimi, K. Bertels, S. Vassiliadis: “A survey of Peer-to-Peer Networks”, 2005 2. Các mạng peer-to-peer của Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa –ĐHCNĐHQGHN 3. Overlay application classification –Nhóm nghiên cứu trường đại học Darmsladt-Germany 4. Blocking Probability ò IPTV and P2PTV –Yue Lu , Fernando Kuipers , Milena Janic , Piet Van Mieghem – Delft University of Technology 5. P2P_Networking and Applications –Jpjm T.Buford , Heather Yu , Eng Keong Lua 6. Modern TV – trên trang web http://docjac.com [...]... power, bandwidth, storage) đều có thể phải chịu tải (load) như nhau 1.3.1.3 Các mạng ngang hàng lai ghép Để khắc phục nhược điểm của mạng ngang hàng thuần túy, một mô hình mang ngang hàng mới được phát triển với tên gọi là mạng ngang hàng lai Đây được gọi là mạng ngang hàng thế hệ 2 Phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng kiểu này là Gnutella 6.0 và JXTA (Juxtapose) JXTA được bắt đầu phát triển bởi... 1.3.1.2 Các mạng ngang hàng thuần túy Mạng ngang hàng thuần túy là một dạng khác của thế hệ thứ nhất trong hệ thống các mạng ngang hàng Không còn máy chủ tìm kiếm tập trung như trong mạng Napster, nó khắc phục được vấn đề nút cổ chai trong mô hình tập trung Tuy nhiên vấn đề tìm kiếm trong mạng ngang hàng thuần túy lại sử dụng cơ chế Flooding, yêu cầu tìm kiếm được gửi cho tất cả các node mạng là láng... lưu lượng trong mạng Đây là một yếu điểm của các mạng ngang hàng thuần túy Các phần mềm tiêu biểu cho mạng ngang hàng dạng này là Gnutella 4.0, FreeNet Hình 1-6 : Mạng ngang hàng thuần túy (Gnutella 4.0, FreeNet) Ưu điểm : • Dễ xây dựng • Đảm bảo tính phân tán hoàn toàn cho các node tham gia mạng, các node tham gia và rời khỏi mạng một cách tùy ý mà không ảnh hưởng đến cấu trúc của mạng Nhược điểm... trường hợp các node ra vào mạng thường xuyên, tùy y 1.3.1.1 Đặc điểm hệ thống mạng ngang hàng tập trung Đây là mạng ngang hàng thế hệ thứ nhất, đặc điểm là vẫn còn dựa trên một máy chủ tìm kiếm trung tâm, chính vì vậy nó còn được gọi là mang ngang hàng tập trung (centralized Peer-to-Peer networks) Cấu trúc Overlay của mạng ngang hàng tập trung có thể được mô tả như một mạng hình sao Nguyên tắc hoạt... 1.2.3 So sánh mô hình P2P với mô hình truyền thống client/server Hình 1-3 : Mô hình peer-to-peer • Là mạng máy tính được xây dựng trên nền của một mạng khác Các nodes trong mạng overlay được xem là nối với nhau bằng liên kết (logical ảo links), mỗi liên kết ảo có thể bao gồm rất nhiều các liên kết vật lí của mạng nền • Rất nhiều các mạng P2P được gọi là overlay P2P -Một mạng ngang hàng cho phép -Dữ... dụng mô hình tự tổ chức dựa trên agent 1.5 Kết luận chương 1 Chương 1 trình bày một số khái niệm tổng quan về mạng ngang hàng Ta phân loại các hệ thống mạng ngang hàng dựa trên cơ sở về mức độ phân quyền, về cơ chế tìm kiếm dữ liệu và về cấu trúc mạng Ta cũng trình bày một vài ứng dụng và một số vấn đề chủ yếu đối với mạng ngang hàng hiện nay Từ đó phân tích các ưu điểm, nhược điểm so với mạng Client-Server... trong mạng và quá trình truyền file được thực hiện theo đúng cơ chế của mạng ngang hàng, giữa các host với nhau mà không cần quan máy chủ trung tâm Ưu điểm : • Dễ xây dựng • Tìm kiếm nhanh và hiệu quả thứ nhất (Napster) Nhược điểm : • Các vấn đề về luật pháp , bản quyền • Dễ bị tấn công • Cần server trung tâm để điều hành VD : Napster là mạng ngang hàng đặc trưng cho hệ thống mạng ngang hàng của... theo cách không tập trung Skype cũng được xây dựng dựa trên cấu trúc này Hình 1-7 :Mô hình mạng ngang hàng kiểu lai ghép Trong mô hình mạng ngang hàng lai tồn tại một trật tự phân cấp bằng việc định nghĩa các Super Peers Các SupperPeer tạo thành một mạng không cấu trúc, có sự khác nhau giữa SupperPeers và ClientPeers trong mạng, mỗi SupperPeer có nhiều kết nối đến các ClientPeers Mỗi SupperPeer chứa... dẫn tới việc tăng lưu lượng mạng khi mở rộng mạng Trong khi đó khả năng mở rộng với mô hình mạng có cấu trúc được nâng cao rõ rệt Nhược điểm : • Việc quản lí cấu trúc của topo mạng gặp khó khăn, đặc biệt trong trong trường hợptỷ lệ vào/ra mạng của các nodes cao • Vấn đề cân bằng tải trong mạng Chương 1 : Tổng quan về P2P Đồ án tốt nghiệp 1.4 Các vấn đề đối với mạng ngang hàng Hệ thống P2P có một số...Chương 1: Tổng quan về mạng ngang hàng 1.1 Phân loại các hệ thống mạng máy tinh Ban đầu khi mạng máy tính mới ra đời, tốc độ máy còn thấp, số lượng máy tham gia trong mạng chưa cao, nhu cầu trao đổi thông tin mới chỉ dừng lại ở những tập tin có kích thước bé nên việc quản lý mạng còn rất đơn giản, cấu trúc của mạng chỉ gồm một vài máy Các máy trong mạng được nối trực tiếp với nhau thông qua cổng com ... Các mạng ngang hàng lai ghép Để khắc phục nhược điểm mạng ngang hàng túy, mô hình mang ngang hàng phát triển với tên gọi mạng ngang hàng lai Đây gọi mạng ngang hàng hệ Phần mềm tiêu biểu cho mạng. .. Mạng ngang hàng không cấu trúc: 1.3.1.1 Đặc điểm hệ thống mạng ngang hàng tập trung : 1.3.1.2 Các mạng ngang hàng túy : 1.3.1.3 Các mạng ngang hàng lai ghép : 1.3.2 1.4 Mạng. .. vụ cung cấp cho khách hàng chương trình truyền hình thu lại từ hệ thống truyền hình mặt đát, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh kênh truyền hình riêng Các nội dung truyền hình phát theo lịch