IPv6視頻直播是一個接地氣的應用

東北大學溫占考牽頭的《校園網視頻直播及回放系統(tǒng)研發(fā)與示范應用》項目在第三屆下一代互聯(lián)網技術創(chuàng)新大賽中獲得了“2017年度高校網絡信息安全管理運維挑戰(zhàn)賽”全國三等獎，東北地區(qū)二等獎的好成績。近日，本刊對項目的執(zhí)行負責人東北大學網絡中心溫占考工程師進行了采訪，他對項目的進展情況以及未來的規(guī)劃進行了詳細介紹。

校園網視頻直播及回放系統(tǒng)是一套在IPv6網絡環(huán)境中使用的，支持任意橫向、縱向擴展，能適應不同復雜度網絡環(huán)境的部署，支持高并發(fā)、多種終端跨平臺的視頻直播平臺，它可以為中大型校園網提供活動轉播、會議直播、在線課堂、MOOCs系統(tǒng)的錄播等服務，同時視頻直播系統(tǒng)無需二次轉碼即可實現節(jié)目錄制、實時回看、延遲播放等功能。該系統(tǒng)在完成軟件平臺研發(fā)和部署方式設計后，在東北大學校園網內實現了示范應用，為后期更好地推廣到其他兄弟學校乃至CNGI-CERNET2主干網，也為今后視頻直播平臺應用的推廣起到了良好的示范作用。

《中國教育網絡》：目前項目在學校的應用情況如何？您認為創(chuàng)目的創(chuàng)新性表現在哪里？

圖1 視頻直播平臺架構

溫占考：學校的媒體直播服務最初可以追溯到2004年CNGI-CERNET2開通初期，當時IPv6剛剛在校園網內部署，基本沒有人使用。而當時主流的操作系統(tǒng)Windows XP默認是不開啟IPv6協(xié)議棧，所以IPv6用戶寥寥無幾。為了快速地吸引用戶安裝IPv6協(xié)議棧，我們通過從其他高校引入流媒體直播節(jié)目源，在校園網CNGI-CERNET2上通過IPv6協(xié)議提供流媒體直播服務。由于網絡中心所在樓宇自身條件限制，我們沒有節(jié)目來源，只能依賴其他兄弟院校提供的節(jié)目源，所以在流媒體服務軟件選擇上也根據上游服務所使用的協(xié)議而采用相應的軟件，如今已經由當初的Windows Media Server轉向基于nginx-rtmp提供的HLS流媒體服務，支持豐富的終端及操作系統(tǒng)。

該項目目前在校園網的應用效果很好，平時服務器在線用戶有1000人左右，在有熱門節(jié)目直播時在線用戶可以達到4000～5000人。截至目前，系統(tǒng)最高6000多用戶在線，整個系統(tǒng)對外吐出流量達到28G左右。由于學校學生宿舍沒有有線電視（除留學生寢室外），因此，學生想要在宿舍收看電視只能通過網絡這種方式。目前系統(tǒng)支持校內各種活動的直播，比如學校學生社團、宣傳部舉行大型活動時，都可以通過該平臺對校園網或互聯(lián)網進行直播。

項目的創(chuàng)新主要表現在，首先它支持各種豐富的平臺及終端，支持Windows、Mac OS、Android、iPhone等現有大部分設備及系統(tǒng)，這可以歸功于蘋果公司所推出的HLS流媒體協(xié)議，在蘋果公司強勢推動下，各個平臺都得到了很好支持。其次，由于我們采用了HLS流媒體協(xié)議，此協(xié)議是基于HTTP協(xié)議傳輸的，因此在流媒體服務器壓力大或者線路擁擠的情況下，可以很容易部署分發(fā)節(jié)點，減輕主服務器的壓力。現有的一些緩存系統(tǒng)也能很好地對基于HLS的流媒體服務進行緩存，可以提供更好的用戶體驗，而便捷的方式是通過代理服務器也可以實現緩存功能。第三，系統(tǒng)的回看功能，我們利用兩臺服務器配置低速硬盤可以對所有節(jié)目提供7天內容回看服務，用戶可以任意指定開始和結束時間點后收看該時段的直播節(jié)目。

圖2 目前系統(tǒng)最高在線用戶量

圖3 一臺媒體服務器最大流量情況

《中國教育網絡》：項目的應用前景如何？對項目的發(fā)展有哪些規(guī)劃？

溫占考：我認為項目存在一定的應用發(fā)展空間。第一，對于校園網這個特殊的環(huán)境，校園網內速度非常快，幾乎所有的校園網都是萬兆主干網，還有部分學校是十萬兆主干、千兆到桌面，對于校園網內如此優(yōu)質的高速公路，充分利用高速校園網進行一些高帶寬需求的應用再適合不過，而高清的流媒體服務器就是代表的應用之一，特別是有些活動由于場地的限制不是所有人都可以親自到現場體驗，通過直播平臺可以在寢室中體驗到現場的氣氛，甚至比現場體驗還要更好。第二，系統(tǒng)是在不用額外轉碼的前提下進行“錄制”，因此系統(tǒng)的錄制效率很高，我們現有系統(tǒng)的2臺機器同時錄制250多套節(jié)目（90多套高清），所以只要有節(jié)目經過系統(tǒng)進行直播，系統(tǒng)就會錄制一份備份，以備以后的在線點播等。第三，由于系統(tǒng)是基于HTTP協(xié)議的，可以很好地和現有的一些業(yè)務系統(tǒng)、認證系統(tǒng)結合，可以對用戶進行身份認證，不同身份的人可以訪問不同類型的節(jié)目，在今后的教學、科研的應用有一定發(fā)展空間。

今后的計劃是希望能在系統(tǒng)使用方面做的更好，讓系統(tǒng)可以通過簡單的Web界面實現管理和控制，同時普通用戶只需在后臺經過簡單的操作就可以發(fā)布和錄制自己推送的直播流。更長遠的計劃是希望與學校的教務系統(tǒng)結合實現每個教室實時的錄播功能，對于一些有特殊原因錯過某堂課的學生也可以身臨其境地去感受每一堂課。

《中國教育網絡》：您認為項目對于學校的人才培養(yǎng)或者IPv6的推廣有哪些幫助？

溫占考：最初在建立系統(tǒng)時目標很簡單，就是要吸引用戶使用IPv6，隨著后期系統(tǒng)服務的用戶越來越多，系統(tǒng)也新增了類似電視墻、回看等功能，所以服務器在高負載、大流量、分布式及緩存機制方面讓學生參與了一些很實際的開發(fā)工作。作為計算機專業(yè)的學生，今后他們步入社會必然會涉及到應對大流量、高并發(fā)的業(yè)務處理等工作，這對于他們而言，在搞好理論研究之余接觸到一個相對比較接地氣的項目，對于他們今后的工作會有一定的幫助。

我個人認為項目在IPv6推廣方面起到了不小的作用。從統(tǒng)計數據看來，很多用戶都是通過搜索“IPv6電視”這個關鍵字找到我們的系統(tǒng)，這說明這些用戶的目標很明顯，是要通過IPv6收看電視直播，這些用戶從其他渠道得知通過IPv6可以實現這個功能，所以就會去使用IPv6，并通過IPv6來體驗這項服務。同時在教育網內還有清華、北郵、吉大、中科大和沈陽航空航天大學等一些高校都在提供這樣的服務，他們也都為IPv6的推廣貢獻了一份力量，最關鍵的是我們的節(jié)目源都是來自上述學校。

《中國教育網絡》：在校園網中您認為IPv6還有哪些可以應用的場景？

溫占考：就IPv6應用場景來看，我認為應主要關注IPv6相對于IPv4的優(yōu)勢，開發(fā)一些IPv6能做而IPv4做不到或者做起來很困難的應用，這樣能更有力地去推動IPv6的發(fā)展。我國自CNGI示范工程啟動以來，已經過去十幾年，我國的IPv6用戶仍然還是集中在教育網這個圈子中，這是因為絕大部分網民在連接互聯(lián)網使用社交軟件的需求都能夠通過IPv4和多次NAT實現，所以大家對IPv6的需求并沒有那么的迫切。我認為還可以從IPv6的地址空間、協(xié)議自身支持的安全性等方面入手，做出一些有特色的應用，現在用戶設備越來越多，用戶對互聯(lián)網的安全、隱私越來越重視，如果這樣的應用能夠更多就能夠體現出IPv6的優(yōu)勢。