體育彩票多媒體播放系統(tǒng)芻議

文丨李勤煒

（浙江省體育彩票管理中心技術(shù)部，杭州 310003）

多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)MIDS(Media Information Distributed System)隨著系統(tǒng)功能不斷豐富，它的應(yīng)用范圍已逐漸擴大，但目前彩票行業(yè)的應(yīng)用還沒有真正開始，更不用說普及，這主要是因為多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)針對該行業(yè)的技術(shù)體系和發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)還沒有制定，特別是系統(tǒng)建立在彩票銷售網(wǎng)點中，有數(shù)量大、通訊條件多樣，同時由于彩票行業(yè)的特點，系統(tǒng)運行相比其他行業(yè)更需安全、可靠。研究適用彩票業(yè)的多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)可以使彩票更透明、公開和公證，同時對彩民的培訓(xùn)和引導(dǎo)也起積極作用。

目前國內(nèi)外對多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)的研究還在不斷深入中，中國已站在世界的前沿，特別是奧運會和世博會的召開，許多信息發(fā)布都建立了相關(guān)多媒體系統(tǒng)，但目前的技術(shù)體系還無法做到海量信息的實時處理和傳播，大多是預(yù)先存儲或下載存儲后多媒體播放。從彩票業(yè)來說，實時開獎，畫面即時傳播是必要的功能，本文希望用組播技術(shù)及P2P的點對點文件傳輸協(xié)議來解決關(guān)鍵通訊瓶頸。

綜合國內(nèi)外研究，多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)主要是以下3種：C/S架構(gòu)(Cient/Server)、C/S+B/S架構(gòu)、B/S架構(gòu)(Brower/Server)；這些架構(gòu)都有各自的優(yōu)勢和不足，目前由于彩票店的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，選擇兼容性好、成本相對較低又能保證系統(tǒng)安全、可靠的架構(gòu)是非常重要的。

1 目前運行體系結(jié)構(gòu)

上圖是浙江體育彩票網(wǎng)點應(yīng)用的多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)示意圖，采用C/S+B/S混合架構(gòu)，結(jié)構(gòu)中主要有五個模塊：最核心的是媒體發(fā)布以及BT服務(wù)模塊，它首先為EV08終端提供通訊服務(wù)、BT下載服務(wù),此外還為管理者提供素材、節(jié)目等相關(guān)管理服務(wù)。第二是開獎數(shù)據(jù)統(tǒng)計服務(wù)模塊，它用于日常開獎數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，數(shù)據(jù)的來源為提供高頻數(shù)據(jù)的彩票機節(jié)點和提供普通開獎數(shù)據(jù)浙江體彩網(wǎng)節(jié)點，本模塊還向核心發(fā)布系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)更新通知。第三是數(shù)據(jù)庫模塊，采用SQL SERVER 2000x系統(tǒng)，為各類數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)庫查詢、調(diào)用服務(wù)。第四是浙江體彩網(wǎng)模塊，為多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)與浙江體彩網(wǎng)站中的數(shù)據(jù)交互調(diào)用提供接口。第五是EV08媒體播放終端，它采用LINUX操作系統(tǒng)，有兩個顯示輸出，一個為銷售網(wǎng)點的電視機提供視頻輸出，另一個輸出為顯示器使用，使媒體播放終端可以作為普通電腦使用。

現(xiàn)有系統(tǒng)往往要面臨處理大文件下載傳輸?shù)膯栴}（如視頻節(jié)目），而目前對銷售網(wǎng)點的來說網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，并且在大量播放終端存在的情況下，服務(wù)器的帶寬也極其稀缺，除利用點對點技術(shù)作為解決這一問題的有效辦法外，組播技術(shù)的應(yīng)用可以做到更靈活、更安全。

2 組播技術(shù)

2.1 IP組播的概念

IP組播是利用一種協(xié)議將IP數(shù)據(jù)包從一個源傳送到多個目的地，將信息的拷貝發(fā)送到一組地址，到達所有想要接收它的接收者處。IP組播是將IP數(shù)據(jù)包“盡最大努力”傳輸?shù)揭粋€構(gòu)成組播群組的主機集合，群組的各個成員可以分布于各個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)上。IP組播群組中成員的關(guān)系是動態(tài)的，主機可以隨時加入和退出群組，群組的成員關(guān)系決定了主機是否接收送給該群組的組播數(shù)據(jù)包，不是某群組的成員主機也能向該群組發(fā)送組播數(shù)據(jù)包。

2.2 IP組播技術(shù)的優(yōu)勢

信息顯示系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊主要采用IP組播技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點是：1）需要相同數(shù)據(jù)流的體彩信息顯示端加入相同的組共享一條數(shù)據(jù)流，節(jié)省了主機的負載。2）由于組播協(xié)議是根據(jù)接受者的需要對數(shù)據(jù)流進行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，所以總帶寬不受接入端帶寬的限制。3）可分布式應(yīng)用，隨著需求與應(yīng)用的增長，組播幾乎沒有客戶數(shù)量增長的限制，符合競猜型體育彩票業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

2.3 IP組播技術(shù)的特點

2.3.1 群地址

在組播網(wǎng)中，每個組播群組擁有惟一的組播地址，組播數(shù)據(jù)包可以送到標(biāo)識目的組機的組地址，發(fā)送者不必知道有哪些組成員，更不必知道組成員的位置和數(shù)量。

2.3.2 規(guī)模可擴展性

隨著廣域組播網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模擴大、網(wǎng)速提高，適應(yīng)組播路由算法和協(xié)議有PIM-DM、PIM-SM、CBT等。

2.3.3 健壯性

IP組播網(wǎng)絡(luò)使用的路由協(xié)議和算法能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)路由動態(tài)變化，它采用軟件狀態(tài)刷新機制，制作路由備份等方法，來維護群組成員之間的連接，加強網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

2.3.4 路由算法的獨立性

組播路由算法和協(xié)議獨立于單播路由使用的協(xié)議，但又依靠現(xiàn)存的單播路由表，在域內(nèi)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化，動態(tài)生成組播樹。

2.4 組播生成樹的靈活性

組播生成樹的形成與發(fā)送者和接收者的分布、網(wǎng)絡(luò)的流量狀況以及組成員的動態(tài)性有關(guān)，且組播生成樹也反映了不同的組播路由算法和組播應(yīng)用。靈活的組播生成樹有利于數(shù)據(jù)包的傳送，不容易造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞。

3 相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)討論

根據(jù)體育彩票的業(yè)務(wù)需求，發(fā)布系統(tǒng)的多媒體信息有很多類型，數(shù)據(jù)量、重要性、即時性都有所區(qū)別，我們把數(shù)據(jù)量相對小、內(nèi)容十分重要，需要馬上播出的信息用組播傳送，如開獎公告、重要的文本或視頻通知等；而數(shù)據(jù)量特別大、沒有即時要求的信息用P2P（peer to peer）協(xié)議傳送，如大型公益宣傳片、比賽錄像和娛樂節(jié)目等，媒體播放器終端完成下載后，根據(jù)節(jié)目單定時播出。下面對組播和P2P適用協(xié)議作簡略探討。

3.1 組播適用的路由協(xié)議

域內(nèi)組播路由協(xié)議常用有：距離向量組播路由協(xié)議DVMRP、組播開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議MOSPF、基于核心樹的稀疏模式組播協(xié)議CBT、與協(xié)議無關(guān)的密集式組播協(xié)議PIM-DM、、與協(xié)議無關(guān)的稀疏式組播協(xié)議PIM-SM等。

下面用表格對各協(xié)議性能參數(shù)進行比較：

根據(jù)上述協(xié)議的比較，我們使用了是PIM-SM協(xié)議，它擁有獨立于單播協(xié)議，可雙向轉(zhuǎn)發(fā)，組管理方便，安全性相對較好，流量不集中，擴展性好等特點。當(dāng)然它計算復(fù)雜，在域內(nèi)拓撲或組成員發(fā)生變化時，刷新周期需要仔細考慮，如果周期太長，不能反映組播環(huán)境的變化，而太短，又會加重路由器處理控制消息的負載。

3.2 P2P應(yīng)用

體育彩票媒體播放器每天播出90 min的比賽錄像,還有約30 min的娛樂節(jié)目,這些內(nèi)容一般放在服務(wù)器端, 數(shù)據(jù)總量約500 M，為了不影響白天帶寬的應(yīng)用，客戶端下載是從晚上12:00開始到第二天凌晨6:00之間進行,用P2P實現(xiàn)非實時內(nèi)容傳送。

P2P自2001年從文件共享領(lǐng)域興起，到現(xiàn)在已成互聯(lián)網(wǎng)主流應(yīng)用，但它協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化嚴重滯后，雖然國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）對P2P部分的概念、術(shù)語和體系結(jié)構(gòu)也作了定義，可大部分體系還在討論之中。目前微軟、INTEL、SUN都加大了開發(fā)力度，他們各有自己的優(yōu)勢和產(chǎn)品。

我們的媒體播放器系統(tǒng)應(yīng)用了現(xiàn)在最成熟的產(chǎn)品：BitTorrent下載系統(tǒng)，該系統(tǒng)在多人同時下載同一個文件時，他們之間也互為對方提供文件的部分片段下載，這樣，就把上載服務(wù)的開銷分攤到每個下載者那里，節(jié)約了帶寬，并支持無限下載者下載同一個文件。

BitTorrent下載系統(tǒng)簡稱BT，它應(yīng)用了兩個協(xié)議：Tracker HTTP/HTTPS協(xié)議和Peer連接協(xié)議。

Tracker HTTP/HTTPS協(xié)議中的tracter實際上是一個HTTP的服務(wù)，該協(xié)議維護下載文件的全局統(tǒng)計信息。

Peer連接協(xié)議是建立在TCP上的，以.torrent文件里描述的排序的文件快為基礎(chǔ)，當(dāng)某個Peer下載完某個文件塊，并驗證其Hash值正確后，該Peer就向與它連接著的其它Peer宣布，它擁有該文件塊。

由于目前彩票店網(wǎng)絡(luò)環(huán)境千差萬別，媒體播放器終端都在網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換后的設(shè)備之后，因此NAT穿越，十分重要。如果我們傳輸層用的是UDP協(xié)議，那穿越技術(shù)用UDP Punch實現(xiàn)比較成熟。現(xiàn)在我們傳輸層用的是TCP協(xié)議,我們將利用UPnP技術(shù)，這是一套解決網(wǎng)絡(luò)自動配置的協(xié)議，它的功能涵蓋了NAT穿越。其原理是利用UPnP規(guī)定的協(xié)議控制NAT設(shè)備，使NAT設(shè)備上主動建立映射表，從而使外部來的TCP SYN請求能夠被送到相應(yīng)的媒體播放器終端。

4 網(wǎng)絡(luò)安全

從網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)設(shè)計，考慮因素包括以下若干環(huán)節(jié)：1）網(wǎng)絡(luò)邊界安全保護，在與體彩中心網(wǎng)絡(luò)互連部分，制定安全策略，規(guī)范合法流量，防范來自外圍的可能的安全威脅；2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身安全調(diào)優(yōu)，通過關(guān)閉不必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，開啟所需的關(guān)鍵服務(wù)，調(diào)整系統(tǒng)默認參數(shù)等方面加強網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IOS自身的安全性；3）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面的保護，部署特殊安全特性，著重防范攻擊，加固接入終端安全性，通過即時升級操作系統(tǒng)、打補丁軟件，安裝防病毒軟件、主機入侵檢測系統(tǒng)等，提高接入終端抵御安全風(fēng)險的能力；4）網(wǎng)絡(luò)管理平面的保護，如何加強網(wǎng)管協(xié)議、設(shè)備訪問維護等方面的安全性。

利用組播和P2P技術(shù)可以最大程度的節(jié)約帶寬，保證多媒體信息，特別是大容量視頻圖像的傳輸和播放，體育彩票多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)在改進后的實際應(yīng)用中已經(jīng)得到了檢驗和論證。

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