DB44∕T 525-2008 对等网络分布式存储流媒体传输协议(广东省).pdf

ICS 33.404.99 M 10 备案号:23306-2008 DB44 广东省地方标准D844厅525-2008对等网络分布式存储流媒体传输协议Peer -to-Peer Network Distributed Storage Streaming Media Transmission Protocol 2008-07-11发布2008-12-01实施广东省质量技术监督局发布DB44!T 525-一2008目次前言.引言. . 111 i范围.1 2规范性引用文件.3术语、定义和缩略语14概述5设计原理.6功能流程.77纠错机制.118授权.12 9用户认证.13 附录A(规范性附录卜.14 图1SIM拓扑结构图.3 图2树型传输结构逻辑示例图.4 图3多播岛逻辑示例图.图4节点主机与STUN服务器交互过程视图.7 图5节点主机与集合点主机交互过程视图.7 图6新主机为公网主机时与每个出钱主机的交互过程视图.8 图7新主机为受限主机时与每个出战主机的交互过程视图.8 图8多播岛内传输路径逻辑示例图. . .9 图9数据分发逻辑示例图.10图10死锁情形逻辑示例图.图11节点主机授权视图.12 图12节点主机认证视图.13 表A.l数据包格式. .14 表A.2视频帧包化过程.15 表A.3音频帧包化过程15表A.4RefreshMessage消息格式.16表A.5RoolPalhMessage消息格式.16 表A.6Message报头格式M表A.7节点主机列表字段说明.17 表A.8授权请求字段说明.17 表A.9授权反馈字段说明.17 表A.10设备ID认证形式的认证请求字段说明.17 表A.ll综合业务卡信息认证形式的认证请求宇段说明.17 表A.12认证反馈字段说明.17本标准由香港科技大学、中(11大学提出。本标准由广东省质量技术监督局归门目。吕0844厅525-2008本标准起草单位(排名不分先后):广东省数字家庭公共服务技术支持中心、香港科技大学、中山大学、TCL集团工业研究院、广东中大讯通软件科技有限公司、广州中大电讯科技有限公司。本标准主要起草人:黄亮聪、罗笑南、刘宁、金星、史卓、赵瑜、陈任、黄卫东、周凡、王建民、韩冠亚、孟思明、刘海亮、雷细良、苏娟、叶燕宝、徐吴、莫满春、徐武强、庄敬晖。本标准的附录A为规范性附录。H 0844厅525-2008引本标准为了实现lP网络中流媒体资辉的传输和共享而制定对等网络分布式存储流媒体传输协议。本协议采用有利于流媒体应用层多播的局部IP多播厅式，并融合了应用层多播协议和对等网络技术，支持IP网络上的实时电视和互动电影3而现有的其他各种协议如Scattp.rcast、YOIDUMTP mTunnel、AMT、Univp.rsal Multicast和Suhsp.tMulticast，其中许多协议都需要设置专门的网络节点，如代理服务器或路由器，且主机间的连接需要进行手动配置c支持卒协议的主机群是充分自治的，不需要设置专门的网络节点，并可以扩展成为更大规模的对等网络O本标准的发布机构提请注意如下事实，声明符合本标准时，可以使用涉及2条中有关内容的相关专利。本标准的发布机构对于专利的范围、有效性和验证资料不提出任何看法。专利持有人已向本标准的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理和非歧视的条款和条件下，就使用授权许可证进行谈判。这方面，该专利持有人的声明已在本标准的发布机构备案。在本标准起草过程中，起草组织者根据会员签署同意的工作组章程和有关知识产权规定以及会员在提案、审阅等期间提出的专利披露与许可声明等对标准可能涉及的专利进行了识别。已经确知下表列出的专利权人持有本标准的本部分的专利:专利名称专利授理号专利授权号专利持有人联系地址适于IPTV流媒体业务中山大学、广州市新港西路135的可扩展岛式多播传正在申请号中山大学园南路415输方法香港科技大学栋401室上述专利权人同意对所持有的本标准的本部分的必要专利在合理和非歧视的条款和条件基础上，通过广东省数字家庭标准化委员会专利池进行许可c由广东省数字家庭标准化委员会推动成立的广东省数字家庭标准化委员会专利池管理委员会是决定专利池具体许可条款的独立机构。对于专利池中的所有专利，标准实施者可通过专利池管理委员会认可的授权机构获得许可。有关资料可从广东省数字家庭标准化委员会获得，联系方法如下:联系人:陈丽娜通讯地址:广州市新港西路135号中I1J大学同南路415栋401室邮政编码5102075电子邮件aiI电话[phone]传真020-84门2064网址http:/www.csp.ust.hk/、http:/sist呵 525-2008 对等网络分布式存储流媒体传输协议1 范围本标准规定了支持lP网络流媒体数据传输和共享的对等网络流媒体传输协议，对等问络分布式仔储i缸媒体传输协议的设计原理、功能流程及编码标准。本标准适用于l凹V、计算机等信息技备在支持Intet1-.单播和局域网内多播的网络环境中实现流跟体资源的传输租共享G2 规范性引用文件F列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的号|用文件，其随后所有的修改单(不包括勘谩的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是青可使用这些文件酌最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标稚3r.Brr 29(1.2-26信息技术先进膏视频编码第2部分:视频r.B厅290.2-2006信息技术先进音视频编码第2部分:视频(AVS)DB44厅4拍-27数字家庭互联巨通术语规范ASF Mic阳。ftAdvaned Systems Fonnat Specification飞ersinn1.2 HD 544日-1989录音PCM编码/解码系统lEC 62141-2005 使用12.65mm磁带和联合MPE压捕的螺旋扫描数字视颜盒式记录格式。-16型格式IEC 61937总-2006数字音频.应用IEC60958的非线性PCM编码音频位流按门.第6部分:符合做软媒体音频专用格式的非线性PCM位流I50lEC 14496-14-2003 信息技术音频视频对象编码第14部分MP4文件格式150 IEC 13818-7-2004信息技术移动图像租相美音频信息的通用编码第7部分:高级青顿编码(AAC) 1501lE( 11 72 - 3-1993 倩息技术具有.5Mbi仇的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码第3部分:音频(MP3)IS0/lEC 210-9-25 信息技术多媒体框架(MPEG-2I)第9部分t文件格式ITL-T G,726 40、32、24、6khitls 自适应差分脉冲编码调制ADPCMITLJ-T H.264般视昕业务的高级视频编码ITlJ-T .263 低比特率通信的视频编码JSR-OOOI20 The WMA 1.1 specification RFC 4259 MPEG-2网络卜的IP数据包传输框架RFC 3534 应用/0昭媒体类咽SMPTE 421 M-27 V1 Compressed Video itstream J-onnat anrl Dpc-oding Process - Amenrlment 1 T1.3GPP.26.173V 55(23 臼远应多速率(AMR)宽带语音编解码器的ANSJ-C编码(AMR)15 26.42 .-般音频编解码器音频处理功能3GP文件楠式的源代码3 术语、定义和缩略语0844厅525-20083.1 ALM协议Application Layer Multicast Protocol 一种以底层网络为基础、基于叠加网的多播协议，又称为应用层多播协议。3.1.1 Narada协议Narada Protocol 种ESM的组网协议。3.1.2 NICE协议NICE Protocol 一种主要针对大量接收者的低带宽、数据流应用，可扩展的应用层多播协议。3.1.3 Scribe t办t义ScribeProtocol 种可扩展的应用层多播框架协议C3.1.4 ALMI结构ALMI Infrastructure 一种将应用层多播作为端系统基础服务功能的体系结构。3.2 单播Unicast 一种主机之间对一的通讯模式。3.3 IP多播IP Multicast 一种允许一台或多台主机发送单一数据包到多台主机的TCPIIP网络技术。3.4 往返时延Round-Trip Time 一种表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后便立即发送确认).总共经历的时延33.5 多描述编码Multiple Oescription Coding 一种目前网络中传输视频流通常采用的编码方法，设计原理是先将视频数据压缩为多个比特流，使每个比特流对应)种描述;然后使每个描述分别通过一个相对独立的信道传输到解码端，且每个描述都可以恢复出视觉可接收质量的罔像;若接收到的描述数目越多，贝IJ这些描述结合起来恢复出的图像质量就越高。3.6 ping Packet Internet Grope 种用于测试网络连接量的因特网包探索程序。3.7 网络地址转换Network Address Translation 种用于将-个地址域(如:专用Intranft)映射到另一个地址域(如Internet)的标准方法。3.8 图片群Group of Pictures a种可消除视频内容中邻近帧之间的时间冗余的MPEG压缩技术。hig enclian 一种存储字节序，表示低地址存放最高有效字节的存储方式。3.9 STUN协议Simple Traversal of UOP through NAT 2 DB44厅525-一28一种网络协议，允许位于NAT(或多重NAT)后的客户端找到本机的公网地址，查出本机位于哪种类型的NAT之后，以及NAT为某一个本地端口所绑定的Internet端口c3.10 绑定请求Binding Requests 一种用于决定NAT分配的绑定。3.11 缩略语川mmm肌Mm盯阳mm4概述Application Layer Multicast Peer-To-Peer Group Of Pictures Lateral Error Recovery Multiple Description Coding Network Address Translation Relative Delay Penalty Rendezvous Point Round-Trip Time Scalable Island Multicast Selection Packet Drop 应用层多播对等网络图片群侧面纠错机制多描述编码网络地址转换相对延迟集合点往返时延可扩展岛式多播选择性包丢弃凹P系统构建通常采用两种结构，即树型结构和Gossip网状结构。Gossip网状结构是通过使用Gossip算法建立主机的网状结构，与相邻主机交换数据。但由于Gossip结构是将数据通过多个路径发送给一个主机，其最长路径的延迟决定了这种结构会带来较高的回放延迟;相反，树型结构引入了较低的端到端的延迟，并更易于维护。树型结构通过建立多棵树来分发主机的数据，现行的多数应用层多播模式系统均采用该结构进行数据分发，如Nara巾.NICE协议以及P2Cast.凹VoD等一些P2P视频点播系统。以往大多数基于应用层的协议(如Nara巾.NICE. DT. Scrihe. ALMI等)均是假定路由器没有多播功能，因此没有考虑网络层的IP多播。全局IP多播是不可行的.但现在许多局域网都具备了多播功能。一方面，将这些局部I1J多播领域称为岛则往往存在岛与岛之间由不能多播的路由器连接形成单播路径的情况。另一方面，由于IP多播比ALM更有效.如果ALM能够利用建立树型结构的局部多播能力，将有利于IP多播应用。本协议是采用有利于流媒体应用层多播的局部IP多播方式，并基于树型结构的可扩展分布式系统，又称为可扩展岛式多播系统(ScalahleIsland Multicast System.简称SIM)c 5 设计原理5.1 拓扑结构圄1SIM商扑结构固3 0844厅525-2008日M网络拓扑结构图如图l所/)0在刘M巾，岛内主机通过IP多播i式采用llPD协议进行传输，岛JHJ主机则通过单播方式采用TCP协议迸行传输i每台待接入系统的主机芮先将加入到SIM的树理结构中，该结构用于监视IJ和l维护加入的主机;接着主机通过枪!IJ加入到多播岛，进而完成整个接入过程。SIM中的每个岛只具备唯A的入U节点，人门节点接收其他岛发送过米的数据包，再以多播的方式在岛内传输这些数据包L刊1M服务器，即媒体服务器，在SIM中作为树型结构中的媒体师、节点主机，用于流媒体数据存储与分发【客户端主机在日M中作为树型结构的17点七机，用于接收、暂存或转左流媒体数据。STUN服务器提供主机网络环境的判圳/i务.Jii于判断节点主机是处于公网环境，还是处于NAT式防火墙的后面c每个多播岛将维护一个具有IP多播功能路由器，用于在岛内多播流煤体数据55.2 应用层树型结构战结构是建立在山阳启基础上，由所布节点主机构成的单树型结构，用于i监测新接人的主机，并维护各节点主机问的关联;该关联是指节点主机问维持的父子关系二采用树型构建机制的P2P网络一般都具有分布式特性，可使系统更易扩展.并且构建算法更为简便。图2为树望:结构逻辑视阁。如困所示，树型结梅中每个父节点均可包含多个子节点，但对于每个子节点，其父节点数H唯一。如图2所示，节点s为节点A的父节点，节点A为节点B的父节民;同时，节点A为节点目的子节点，节点B为节点A的子节点.并且节点B还拥有节店、仁、节点D、节点E兰个子节点。图2树型传输结构逻辑示例图5.3 多播岛多播岛是由具有IP多播功能的局部网络白组织成岛状结构，岛内采用树状拓扑结构二同时，岛作为宏观卜的节点.与其他岛之间又构成树型结构，岛与岛之间采用单播方式传输数据包.岛内采用IP多播方式传输数据包5每个岛有唯一的入口w点主机，负责接收岛外主机发送来的数据包，并在岛内多播该数据包。每个岛内的路由器都有两个唯一的D类lP多播地址，一个用于多播控制泊息，另一个用于多播数据包。根据IP地址的不同，岛内主机rff分别组成控制多播组和数据多播到L两个D类IP地址由集合点主机维护c图3是描述多播岛的逻辑示例用，其中列出了入口节点主机、边界节点主机、对外节点主机以及岛内多播传输路径、岛问叶飞播传输路径的逻辑机例L4 DB44厅525-2008川肘一-M咽EV-e咱-w-一蝠，卢bd飞-4机一-R且阴阳JWHI-JA-E飞山，飞飞、!IBi-J二州、-LC曲一-,Jr-忑/极间二/忡。tl, , , 事锚岛l人川I.II-l -.1;铺路仔-l(r.蜻路f;.圄3多播岛逻辑示例固5.4节点主机w点主机璋对已经加入到树型结构中的各舍主帆的第l称r根据主机睛处的例络环境不同.节点t-:机uf分为公网节点主机和l受限节点主视1公制主机是指处于公网环境的节点主机，受限主机是指处-fNAT或防火墙后面的节点主机，5.5 入口节点主机每个多播岛内将维护一台特殊的节点主机，用于接收岛外经单播发送过米的数据包，并通过岛内的多播路由器对该数据包进行多播。该主机称为人口11fi主机5.6 NAT穿透SIM通过使用STUN协议，即属于UDP协议传输的IAT简单穿透技术(SimplfTrdVfrsal of UDP thro咆hNAT)来检测主机是否位于AT或者防火墙的hi雨，并能够检测两台琪多台受限主机是青位于同_.!IAT或防火墙的后面。具体检测力法如下:a)加入节点主机发出绑定请求(Bindingrequests)到白lJN服务黠;h)服务器产生绑定巨馈(Bin巾19Ilfspon附).11:把得到的映射地址和端口返llljflJ辑:户端:c)客户端通过比较映射后的地址是开剧本机地址相同来判断本丰凡是否处于公网，名:相同则说明该主机是公网主机，若不同则说明该主机为受|垠主帆。5.7 父节点主机新主机加入到树理结构后将经过数改选代过程最终j主择-f节点主机作为流媒体数据的来源点.由于迭f-t过程将造成新主机与该节点主机间的关联呈现为父子关系.I对此该主机称为父节点主机5.8 集合点主机一种特殊的节点.用于维护根节点和加入到树中的IY点911去的地址，主主最大容量值，可以依据需要被设置U主要功能是响应发起获取开始节点请求的iMI5.9授权服务器一台用于分发授权密钥的服务器，维护一张所有不同节目频段流数据包与其授权密钥的映射列表，并具有认证证书识别功能。节点主机可通过向且发送授权请求来获取可解密流数据包的授仪密钥=5.10认证服务器一台用于校验用户身份的服务器.nf用于分发认ilEilE I工待加入系统的新p点主机都必须先涵过此服务器进行身份验lE.以获取认LIEll IS咛:1 D844厅525一2008因l所示的拓扑结构即是考虑、将认证与授权相结合部署在认证与授权服务器上。5.11 多播组一种支持IP多播的主机群。群中的每个流媒体会话都有两个唯一的D类IP多播地址。一个用于多播控制消息，另一个用于多播流媒体数据。根据1P地址的不同，岛内主机可分别组成控制多播组和数据多播组c两个D类IP地址由集合点主机维护。5.12 边界节点主机父节点不在岛内的节点主机叫做边界节点主机。在SIM中，边界节点主机和人口节点主机均加人到控制组和数据组，而非边界节点主机只加入到数据组。5.13 对外节点主机子节点包含其他岛内入口节点的主机叫做对外节点主机。在S1M中，某个岛内的对外节点主机与某个其他岛内的入口节点主机之间具备单播传输路径，并在全局应用层树型结构上具有相应的父子关系。5.14 数据编码可支持编码格式包括:视频A VS MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 H.263 H.264 WMV9 DIVX AVS编码具体要求参见GBff20090.2-2006的相关内容MPEG-1编码具体要求参见ISOIIEC23000-2-2006的相关内容MPEG-2编码具体要求参见ISO/IEC21000-9-2005的相关内容MPEG-4编码具体要求参见IEC62141-2005的相关内容H.263编码具体要求参见ITU-TH.263的相关内容H.264编码具体要求参见ITU-TH.264的相关内容WMV9编码具体要求参见SMPTE421M-2007的相关内容音频AAC PCM ADPCM u-law a-law AMR WMA MP3 Ogg-Vorbis AAC编码具体要求参见ISOIEC 13818-7-2004的相关内容PCM编码具体要求参见HD544 SI-1989的相关内容ADPCM编码具体要求参见ITU-TG.726的相关内容AMR编码具体要求参见T1.3GPP.26.173V55萨-2003的相关内容WMA编码具体要求参见IEC61937 -8-2006的相关内容MP3编码具体要求参见ISO/IEC11172-3-1993的相关内容。由-Vorhis编码具体要求参见RFC3534的相关内容流媒体3GP WMV ASF MP4 3GP编码具体要求参见币26.412的相关内容ASF编码具体要求参见ASF的相关内容MP4编码具体要求参见1SOIEC 14496-14-2003的相关内容5.15 扩展可在SIM的现有基础上增加CDN超级节点。可改进为采用多个树型结构的网状拓扑，在两层树状拓扑结构基础上，每个节点可以从多个父节点中获取流数据。数据内容多惊获取.节点分布形成网状结构。6 DB44厅525-20086 功能流程6.1 构建连接构建连接的过程即主机加入树型结构和多播岛的过程。6.1.1 加入应用层树型结构新主机加入树型结构的过程，可看作在树刚结构/，查找符合条件的父节点主机的过程。首先，新主机需要确定其是否为公网主权l或受限主机。冈此，新主机与STUN服务器建立连接并获取检测结果c该过程如图3所示，节点主机首先向川、lJN服务器发送NAT检测请求。然后，STUN服务器将NAT路由器的公网IP地址以及NAT为允许传入id过传回内网而开通的端口封装到NAT检测反馈中，并发送给该节点主机。节点主机开始STUN服务器NAT检测请去飞NAT检测反馈结束1-一图4节点主机与STUN服务器交互过程视图同时，新主机与媒体源节点建立连接，获取流媒体数据c该连接直到父节点被找到才得以终止。通过该连接能够预先加人不同频道的媒体源服务器，减少加入过程的时间开销。该机制适用于I阿V多频道浏览，由于节点可以预先加载很多频道，从而能使转换频道的等待时间最小化。然后，该新主机与集合点主机建立连接，并随机获取系统中公网主机的列表.过程如图4所示，节点主机向集合点主机发送主机列表获取请求。集合点主机收到该请求后，将随机地从所有主机地址中选择k个主机并形成主机列表发送给该节点主机。该列表具体格式参见附录A.3节点主机开始集合点主机主机列表获取请求主机列表结束间一一飞飞.图5节点主机与集合点主机交E过程视图获取该主机列表后，新主机逐个计算与列表中各个公网主机间的RTf值，并根据该值按升序将这些主机地址存入堆战中。接着，新主机将进入以下迭代过程:a)主机从堆战中弹出k个具有最小RTf时间的主机地址，k是一个系统参数。对于每一个出战主机，新主机将向该主机发送NeighhorQuery消息，NeighborQuer消息的具体格式参见附录A.3的相关内容。b)根据新主机的类型分两种情况进行:1 )若新主机是公网主机，则接收到NeighborQuer消息的出校主机将返回其相邻公网节点主机的地址，并通知其相邻受限节点主机与新主机建在连接。新主机能够强行与这k个出校主机的所有相邻节点主机进行通信，并获取到达这些主机的RTf值。然后，新主机按照RTT升序排列所有获取到的节点主机地址，并存入堆拢。该过程如图5所示:7 0844厅525-2008出枝主权l相邻的公网节点主机新竹点主机(公网)出战主机开始Neigh borQuery消息相邻公网11点主相列衷、扣接请撞畹应IH战主机相邻的受限节点主机通知消息固6新主机为公同主机时与每个出枝主机的重E过程视圈2) 若新主机是受限主机，则接收到NeighhorQuery黯息的出情主机将返回其所有相部公网节点主机和受限邻节点主机的F地址。新主机一方面获取k个出钱主机的历膏相邻公网节点主扭地址，另一方面将与STUN服务器建立遭接，并将之前获取到的k个出楼主机的所有相邻受限节点主机地址发送到该服务器.从而判断这些受限节点主机是否可新主机处于同-NAl或防央晴的唐商1如果是的话，这些受限节点主机就能够与新主机进行通信;进而.k个出战主机将再次通知它们的相邻受限节点主机，请来它们将各自的相邻公网节点主机地址发送给新主机。然后，新主机将根据所有获取到的主机地址对这些主机进行连接，并获取到达它们的RTf值。最后，新主机按照R升序排列所有藐取到的节点主机地址，并存入堆棋。该过秤，如图6所示:8 出钱主机相邻的公网审点主机新节点聋*(受限)幽钱主机出钱主机相邻受限节点主机的相邻公网主l请求连接请求飞飞飞飞连接响应结束N eighborQ uery消息相邻公网节点A晕目属节J主.列褒STUN服务拇NAT检测请求I NAT检测反馈二l 通知消息反馈栩邻公附节点主机列表什i战主事L相邻的受限节点主机通知消息图7新主机为受限主机时与每个出枝主机的交互过程视图DB44厅525-2008d以上工作完成后，新主机将从堆战巾弹出k个具有最小HTr时间的主机地址。整个迭代将一直进行直到找到最小HIT的增量安低于-个固定的|竭值，或迭代次数超过-个特定的值t才终止3最后，新主机将从当前m个最近的主机q!边择-f目标主机作为父节点，亥目标主机与其父ir点之间拥有最高的前端带宽，从而完成整个加入过科rn血是-个nf调节的系统参数二l考虑到一台受限主机只能选择公间主机或!扣卢处于同一个AT或防火墙F的受限主机作为父节点;若系统巾的所有公网主机均发生异常，川IJ.台新受F民主机将无怯获得父节点主初L即不能够加入树型结构c囚此，为避免i亥现象，SIM系统将强行要求公|付.机优1.主择受限主持L竹为其父节点。此外.公网主机与受限主帆的连接只能时|受II1:机端发起。公间新=机在加入期间需要保持其与受限主机间的连接.受限新主舰在加入期间也需也保持IJ公|叫主机间的连接只有待成功加入树理结构后，新主机才能丢弃这且连接新主机力u入到树型结构后，若其父节点主机发生异常或丢失连接.贝IJ谣:主机蒋要重新查找新的父节点!查找新父亲iY点的过程类刨于加入过程，新主机向其祖父节点发送Nighh()rQufry消息，并继而进入以上选代过程，最终查找t1i符合条件的新父节点二j在查找新父节点的过程中，点会临时从它的恢复节点中接收数据，-，6.1.2 加入多播岛一台新主初时日入到树咽结构后，首先它将撞测当前环境是否存在多捕岛，检测过程1日下:a)如果岛存在，该主机将会收到入口节点的KeepAlive消息。由于入口15-A主机会在岛内定期多播KfpAlivf 消息.进I币，主机检测它本身是否是边界节点;h)新主初Ll-f数据组Jj1多播Roro肝Iopntif(ation消息亥消息包含主机的f;f息，具体梢式参见附录A.4的相关内容已:fd最主机的父节点收到该消息，刷i在父节点将利用民在描反馈-.个消息维新主机c如果新主机在一定时间堕没得收到应馈消息仨就能断定它的父节点不在同一个数据组型，即不在同)个岛内，则可确定自身是一个边界w点二帽-、f 机生件口机接川1, -, -, , 一，/，f多播岛入L1 j，点主机、/ -.发送Bor仙Idpntifiation消息一一一一+发送KpppAlivp消息一一发送反馈消息图8多播岛内传输路径逻辑示例图9 OB44厅525-2008c)经过以上判断过程之后，根据结果新主机将做出以下操作:J)如果是，它仍保留在控制组，并加入到数据组，同时停止接收来自父节点的流数据，它与父节点的连接只用于传输控制消息;2)如果不是，则它就离开控制组井加入到数据组，并接收IP多播的数据。如果主机后来变成个入口节点，那么它将恢复连接并再次接收父节点发送的数据。0)如果主机没有找到任何可加入的岛，则它本身将形成一个岛(即控制组和数据组)，并且成为岛的人口节点主机。首先，每个主机将记录它到媒体源节点主机的距离，该距离由它的父节点到媒体源节点主机间的距离，以及它到父节点间的距离累加而得;其中，各主机间距离均由两点间的往返时间RTT值表示。入口节点主机在控制组中定期多播KpAlve消息，该消息包括它到媒体掘节点的距离，具体格式参见附录A.2部分的相关内容。同时，它在数据组中多播媒体流数据。人口节点是从控制组中的边界主机中选出的。初始时，岛的人口节点主机是加入到该岛的第一台主机。而一台新边界主机替代当前人口节点主机的条件是:a)通过KpAliv消息检测到当前的入fJ节点主机离开或者失效;b)存在-个非人口节点的边界节点主机，它到媒体游、节点的距离比当前人口节点主机到源节点主机距离更短。6.2 数据分发在新主机加入岛后，将开始接收岛内的多播数据，而岛间的单播数据将由该岛的入口节点予以接收。rjx f多播岛2阶L、lf 降1多播岛3j、?、l运、l7接,SRJ多播岛li 一一一一多播路径一一一单播路径图9数据分发逻辑示例图图8为数据分发逻辑示例。其中，不同的椭圆区域指出不同的岛，节点l、节点2、节点3和节点5同属于一个岛;节点4、节点7和节点11同属于另个岛;节点6、节点8、节点9和节点IO同属于最后一个岛。同一岛中的节点不一定总是成群的，如节点8与节点6、9、10不是成群的。图中的实线边仅表示逻辑关联，而不代表数据传输。数据通过不同的岛(发送至图4中虚线所示的范围)单播发送，在岛内则是被多播发送。在该示例中，假定节点1想要发送数据包到树中所有节点，首先，节点l通过IP多播发送数据包到同一岛中的节点2、3、5，节点2、3是对外节点，对外节点通过单播发送将数据但到送到不同的岛，节点4从节点2接收到数据包后，该数据包通过IP多播发送到节点7、门;同样，节点6从节点3接收到数据包。DB44厅525-2008后，该数据包通过IP多播发送到节点8、9、IOc节点4、6称作入口节点，是从其它岛接收数据包的节点。6.3 多播岛入口节点选择与取消机制入口节点选择是依据该节点在岛内是杏拥有最小深度，或者到树根距离是再最小。如果有多个节点具有同样的最小深度，则SIM将从中随机选出一个作为入口节点。若SIM仅从岛内随机选择一个节点作为入川节点，而不考虑其是否拥有最小深度，或是否离树根节点最近，则将会导致如图9所示的死锁情形。多播岛导主ij斟B_.-._.-链路不可通一一一一多播路径-一一单播路径图10死锁情形逻辑示例图由于拥有最小深度的节点是其所在岛内距离惊节点最近的节点，该节点的任意一个祖父节点都不可能位于岛内，因此就能够避免以上死锁情形。不再接收数据包时，人口节点则被取消。入口节点由同一个岛中的潜在人口节点所监控，当人口节点在一段时间内不再接收到消息时，监控的节点认为人口节点死亡，并通知该人口节点中止接收岛外数据包。7 纠错机制7.1 选择性包丢弃由于本协议采用的岛间单播是由TCP传输协议实现。而TCP传输协议具有重传丢失数据包的特点，因此，子节点能够接收到所有从其对应父节点主机的缓冲器中被释放的数据包，井且对于视频帧而言，帧被存放到缓冲器中和帧在缓冲器被释放(即在播放过程中将己播放的帧抛弃)的速度是不同的。因而，随着帧在缓冲器里逐渐累加，当缓冲器接近最大存储限度时，就应考虑丢弃当前不需要的包，从而降低传输延迟。为获得高质量低延迟的视频，SPD使用IPPP序列中的图片分组观察来实现，按照视频帧的重要性按降序分为I到P等级别。因为在GoP的每一个P帧使用前一个帧作为参考，因此，当一个P帧由于缓冲区溢出而丢失时，那么接下来接收到的所有P帧都会变为不可用，从而予以丢失。SPD算法如下所示，其中队列代表外出节点的发送缓冲器。a)如果队列不满，帧入队。b)否则，丢弃最没用处的帧，这些帧是:1)队头主要GoP中的最后P帧:11 D844.厅525-20082)如果P帧在队医丽Ji正在被接收，贝IJ去弃iI在.l米的帧以反所有随后的P帧;丰fiE在被接收的是个I帧，则丢弃队尾的P帧;3)如果在队头的GoP未包含P帧(队头均为l帧).!IJ丢弃队头的l帧17.2 恢复邻节点在树咽结构中查找新的父li点的过料中，J.:机将IIi时恢复原则，基于以下规则:a)根节点没有恢复17点:h)恢复节点不在子树中;d除了根节点，其它恢复17点小在根JMH叩11; )恢复17点不在同-岛内Q使用这些规则，有叮能战到一个无关联的恢主417点l恢主4节点千以F用法:a)当探测。到丢包时，节，育、可县东且恢复节点重传丢失的数据包;b)汗节点的父ji点离开时，该节点临时从它的恢复节点中接收数缸，fl伞到止查拽到新的父节点37.3 侧面纠错侧面纠错机制将主机任意分成多个部分个主机需要识另IJJ主他部分的主机.以业时午为它的纠错相邻i点l飞_.!j铺设发生.主fJl.能够从它的纠错*-1邻iY点实现转发数据的目酌SIM 使用侧面纠错机制来解决传统的媒体源节点纠错机制和l)t节点纠错机制中所存岳的相关性和闭塞问题c8 授权流数据分发之前首先要经过打包加密，然后冉由媒体源分左到网络中的各个17点c当缕端节点用户尝试播放经过打包加庸的内容时.播放器或终端设备会自动获取一个的:IlJ证，衷许呵iE包含平密内容所帘的密钥。密钥分为两部分.即公钥与私钥，公钥用于加密流数据内容.私钥则用于解密骸内奋。媒体7Jffi1lU密流数据时，将公钥标识和授视服务器的地址封装在加密内容的头部，并使用对签每密钥财该头部信息进行签名，防止头部信息横非法修改。当用户节ti获得i麦加密数据包后，执行播放时核节点的播放器或设备模块将被触发并发送授权请求至授权服务器，索取用于解密的私钥。节点主机开始结束授权服务糯.技N市求时:反1m图11节点主机授权视图授权过程U罔10所心，节点主机r.控机Ilbi务器发送授权请求，该请求包含加密数据头部的公钥标识;授权服务器接收i亥请求后，将与该公钥村I商己的私tJ桂授权结果信息封装成授权反馈发送给该节点主机;若该公钥未存在相对院的私钥，贝IJ去J炙节点敷据.k;脏、1归去，I对此将仅在授权反馈中包含非法授权提示信息r授权反馈的具体格式参见附录1.5授权服务器将在时间周期t内产生-对公钥和私钥为可ij，W的系统参数;周期时间过后，已有的密钥对将存储到帘钥IJ表巾1J1I1密内容脱体源11日密流数据11L民6勺授权服务器进行通.获取吁国J所产生的密钥对巾的公Jl部分，然后将城公钥与授权服务器地址-并加入主IJJJn密内存的头部12 DB44厅525-20089 用户认证新节点主机在加入系统之前(即加入树型结构之前).必须与认证服务器建立连接进行身份验证。认证服务与授权服务可部署在同一台服务器主机上节点主机开始结束认iE服务器认证请求圃12节点主机认证槐圄认iE过程如国11所示，节点主舰首先向认证阻务器发遗认证请求，该请求包含用户终端设备标识信息，具体棉式参见附录A.6o然后，认证服务器通挝校验该请求包含的设备标识信息是否为己注册状态，并返回给该节点主机一个认证反馈，该反馈包含校险结果，具体格式参见附表/.7。若该节点已注册，则认证服务器将允许某访问集合点服务嚣.并在认证庄馈巾包含校验结果、集合点主机的IP地址和端1;若该节点未通过验证，则认证反馈只包含校验结果。I3 DB44厅525-2008A.1 流数据编码A.1.1 数据包格式附录A规范性附录数据包类明包括两种:视频包、音频包c只体格式如:去l所辰:表A1数据包格式定义报文头域大小数据类型ProtocolID llwte char Version 2 hvtes unsigneo到hortMessage type I hVk I,har Payloaolength 2 hvt.s unsignecl short Memher ID 4 hvks unsl胃leoint Islano ID 4 hytes unsignecl int Data type I hvte char Length 2 hvte unsigneo sho时Forwaroer memher 10 4 hvPs unsigneo int ForwarOeT islancl ID 4 hvtes uignecl int S叫uencenumher 4 hvtes unsi阳leoint Framf type I hvt俨char Data size 2 hvtes unsigneo sho时Frame siz俨4 hvte自unsigneo int Frame numhef 4 hvtes unsigneo int Timestamp start R hvtes long longl _int64 Timestamp encl R hVk位long longl一int64Packet type I hyt . char Packet Sfluen!e numher 2 hVlfs unsigneo short (仅视频包含有)Data t亏频，Ij373Ivlf. 视频I136X hvl州unsl伊edcharaay A.1.2 数据包大小值-, A = auoio packet = viofo par.kft A = Aggregale F = Fragmenl 每个数据包的大小均规定为14于节，包括IPTV报头.AstPacket报头及包数据c在发送端，数据以逐个包传输的Ji式被发送2在接收端，数据亦以逐个包传输的方式被接收。A.1.3 数据打包数据打包过程巾，视频或音频中每.di都包含AstPacket结构，即:xxxx Ilype I suhtype I state I strearnHandle I flag I ats I dts I