體育彩票多媒體播放系統芻議

文丨李勤煒

（浙江省體育彩票管理中心技術部，杭州 310003）

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

目前國內外對多媒體信息發布系統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，許多信息發布都建立了相關多媒體系統，但目前的技術體系還無法做到海量信息的實時處理和傳播，大多是預先存儲或下載存儲后多媒體播放。從彩票業來說，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及P2P的點對點文件傳輸協議來解決關鍵通訊瓶頸。

綜合國內外研究，多媒體信息發布系統采用的網絡基礎架構主要是以下3種：C/S架構(Cient/Server)、C/S+B/S架構、B/S架構(Brower/Server)；這些架構都有各自的優勢和不足，目前由于彩票店的復雜網絡環境，選擇兼容性好、成本相對較低又能保證系統安全、可靠的架構是非常重要的。

1 目前運行體系結構

上圖是浙江體育彩票網點應用的多媒體信息發布系統網絡拓撲結構示意圖，采用C/S+B/S混合架構，結構中主要有五個模塊：最核心的是媒體發布以及BT服務模塊，它首先為EV08終端提供通訊服務、BT下載服務,此外還為管理者提供素材、節目等相關管理服務。第二是開獎數據統計服務模塊，它用于日常開獎數據的統計，數據的來源為提供高頻數據的彩票機節點和提供普通開獎數據浙江體彩網節點，本模塊還向核心發布系統提供數據更新通知。第三是數據庫模塊，采用SQL SERVER 2000x系統，為各類數據提供數據庫查詢、調用服務。第四是浙江體彩網模塊，為多媒體信息發布系統與浙江體彩網站中的數據交互調用提供接口。第五是EV08媒體播放終端，它采用LINUX操作系統，有兩個顯示輸出，一個為銷售網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。

現有系統往往要面臨處理大文件下載傳輸的問題（如視頻節目），而目前對銷售網點的來說網絡帶寬有限，并且在大量播放終端存在的情況下，服務器的帶寬也極其稀缺，除利用點對點技術作為解決這一問題的有效辦法外，組播技術的應用可以做到更靈活、更安全。

2 組播技術

2.1 IP組播的概念

IP組播是利用一種協議將IP數據包從一個源傳送到多個目的地，將信息的拷貝發送到一組地址，到達所有想要接收它的接收者處。IP組播是將IP數據包“盡最大努力”傳輸到一個構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絡上。IP組播群組中成員的關系是動態的，主機可以隨時加入和退出群組，群組的成員關系決定了主機是否接收送給該群組的組播數據包，不是某群組的成員主機也能向該群組發送組播數據包。

2.2 IP組播技術的優勢

信息顯示系統網絡通訊主要采用IP組播技術，該技術的優點是：1）需要相同數據流的體彩信息顯示端加入相同的組共享一條數據流，節省了主機的負載。2）由于組播協議是根據接受者的需要對數據流進行復制轉發，所以總帶寬不受接入端帶寬的限制。3）可分布式應用，隨著需求與應用的增長，組播幾乎沒有客戶數量增長的限制，符合競猜型體育彩票業務發展的需求。

2.3 IP組播技術的特點

2.3.1 群地址

在組播網中，每個組播群組擁有惟一的組播地址，組播數據包可以送到標識目的組機的組地址，發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量。

2.3.2 規模可擴展性

隨著廣域組播網絡的規模擴大、網速提高，適應組播路由算法和協議有PIM-DM、PIM-SM、CBT等。

2.3.3 健壯性

IP組播網絡使用的路由協議和算法能適應網絡路由動態變化，它采用軟件狀態刷新機制，制作路由備份等方法，來維護群組成員之間的連接，加強網絡的健壯性。

2.3.4 路由算法的獨立性

組播路由算法和協議獨立于單播路由使用的協議，但又依靠現存的單播路由表，在域內適應網絡拓撲的變化，動態生成組播樹。

2.4 組播生成樹的靈活性

組播生成樹的形成與發送者和接收者的分布、網絡的流量狀況以及組成員的動態性有關，且組播生成樹也反映了不同的組播路由算法和組播應用。靈活的組播生成樹有利于數據包的傳送，不容易造成網絡的擁塞。

3 相關協議標準討論

根據體育彩票的業務需求，發布系統的多媒體信息有很多類型，數據量、重要性、即時性都有所區別，我們把數據量相對小、內容十分重要，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；而數據量特別大、沒有即時要求的信息用P2P（peer to peer）協議傳送，如大型公益宣傳片、比賽錄像和娛樂節目等，媒體播放器終端完成下載后，根據節目單定時播出。下面對組播和P2P適用協議作簡略探討。

3.1 組播適用的路由協議

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

下面用表格對各協議性能參數進行比較：

根據上述協議的比較，我們使用了是PIM-SM協議，它擁有獨立于單播協議，可雙向轉發，組管理方便，安全性相對較好，流量不集中，擴展性好等特點。當然它計算復雜，在域內拓撲或組成員發生變化時，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的娛樂節目,這些內容一般放在服務器端, 數據總量約500 M，為了不影響白天帶寬的應用，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實現非實時內容傳送。

P2P自2001年從文件共享領域興起，到現在已成互聯網主流應用，但它協議標準化嚴重滯后，雖然國際互聯網工程任務組（IETF）對P2P部分的概念、術語和體系結構也作了定義，可大部分體系還在討論之中。目前微軟、INTEL、SUN都加大了開發力度，他們各有自己的優勢和產品。

我們的媒體播放器系統應用了現在最成熟的產品：BitTorrent下載系統，該系統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，就把上載服務的開銷分攤到每個下載者那里，節約了帶寬，并支持無限下載者下載同一個文件。

BitTorrent下載系統簡稱BT，它應用了兩個協議：Tracker HTTP/HTTPS協議和Peer連接協議。

Tracker HTTP/HTTPS協議中的tracter實際上是一個HTTP的服務，該協議維護下載文件的全局統計信息。

Peer連接協議是建立在TCP上的，以.torrent文件里描述的排序的文件快為基礎，當某個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。

由于目前彩票店網絡環境千差萬別，媒體播放器終端都在網絡地址轉換后的設備之后，因此NAT穿越，十分重要。如果我們傳輸層用的是UDP協議，那穿越技術用UDP Punch實現比較成熟。現在我們傳輸層用的是TCP協議,我們將利用UPnP技術，這是一套解決網絡自動配置的協議，它的功能涵蓋了NAT穿越。其原理是利用UPnP規定的協議控制NAT設備，使NAT設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的媒體播放器終端。

4 網絡安全

從網絡安全架構設計，考慮因素包括以下若干環節：1）網絡邊界安全保護，在與體彩中心網絡互連部分，制定安全策略，規范合法流量，防范來自外圍的可能的安全威脅；2）網絡設備自身安全調優，通過關閉不必要的網絡服務，開啟所需的關鍵服務，調整系統默認參數等方面加強網絡設備IOS自身的安全性；3）網絡數據平面的保護，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、打補丁軟件，安裝防病毒軟件、主機入侵檢測系統等，提高接入終端抵御安全風險的能力；4）網絡管理平面的保護，如何加強網管協議、設備訪問維護等方面的安全性。

利用組播和P2P技術可以最大程度的節約帶寬，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布系統在改進后的實際應用中已經得到了檢驗和論證。

[1]周賢偉. IP組播與安全. 國防工業出版社，2006（1）.

[2]劉瑩，徐恪. Internet組播體系結構. 科學出版社，2008（1）.

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