P2P IPTV 瓶頸 - P2P IPTV技術(shù)瓶頸研究

　　● NAT

　　隨著因特網(wǎng)的普及，IPv4的32位尋址法已不敷使用，而NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換Network Assess Traversal)技術(shù)的出現(xiàn)在某種意義上解決了IPv4地址不足的問題。NAT透過Private IP Address，讓多個(gè)結(jié)點(diǎn)只用少數(shù)的Public IP Address就能連上Internet。當(dāng)NAT內(nèi)部結(jié)點(diǎn)往外連接時(shí)，會(huì)將該P(yáng)rivate IP替換成Public IP，并將對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄在NAT mapping table中。

　　透過NAT連接時(shí)，對(duì)外隱藏了其內(nèi)部結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，它只允許從內(nèi)部發(fā)起的連接請(qǐng)求，也拒絕了所有不是由內(nèi)部發(fā)起的外部連接，因?yàn)樗静恢酪堰@個(gè)連接轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的哪臺(tái)主機(jī)，所以分處于NAT內(nèi)外兩端的Peers就無法做到P2P的服務(wù)。而如何做到NAT Traversal(NAT穿透)就成為提供完整P2P服務(wù)的當(dāng)務(wù)之急。

　　● NAT-T

　　P2P數(shù)據(jù)可透過UDP(非聯(lián)機(jī)型Connectionless的非可靠傳輸協(xié)議)或TCP(聯(lián)機(jī)導(dǎo)向Connection-Oriented的可靠傳輸協(xié)議)，UDP已有STUN [RFC 3489]公定的解決方法。但規(guī)范嚴(yán)格的TCP目前尚未有好的解決方案，故本段將會(huì)針對(duì)TCP部分多所著墨。而穿透NAT分為兩種情況，一、只有一端節(jié)點(diǎn)在NAT后，二、兩端的節(jié)點(diǎn)分別在不同的NAT后。

　　第一種情況我們可以采NAT后端節(jié)點(diǎn)主動(dòng)式的方法解決，也就是由NAT后端的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)對(duì)外部節(jié)點(diǎn)發(fā)出需求，外部節(jié)點(diǎn)透過這一通道來建立聯(lián)機(jī)的一種方式。但第二種就是比較棘手的情況了，最常見的方法是將數(shù)據(jù)經(jīng)由第三者轉(zhuǎn)傳，但為了節(jié)省轉(zhuǎn)傳產(chǎn)生的負(fù)載及COST，我們期望找出一個(gè)可以讓NAT后面的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)直接建立TCP連接的解決方案。

　　目前康乃爾大學(xué)提出一個(gè)穿透不同NAT直接連接TCP的方法，被稱為NUTSS [4]。NUTSS的目的是達(dá)到global connectively的境界，讓所有在不同架構(gòu)下的節(jié)點(diǎn)彼此之間都能夠建立聯(lián)機(jī)，不會(huì)因?yàn)樵贜AT后而受到影響。NUTSS使用STUNT(Simple Traversal of UDP through Nats and TCP)協(xié)議去開啟NAT后節(jié)點(diǎn)的TCP連接。架構(gòu)如下圖3，兩個(gè)不同NAT后的節(jié)點(diǎn)在建立聯(lián)機(jī)的初期，先透過第三者(在NTUSS里稱之為tracker)協(xié)助建立聯(lián)機(jī)，聯(lián)機(jī)建立完成后，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)便可直接做數(shù)據(jù)的傳輸，不需再經(jīng)過第三者轉(zhuǎn)傳。

　　STUNT經(jīng)過數(shù)次封包傳輸溝通得知另一端主機(jī)的IP、Port-binding機(jī)制、封包過濾規(guī)則(Packet filtering rule)，進(jìn)而調(diào)節(jié)達(dá)到Peer間直接聯(lián)機(jī)。NUTSS有一個(gè)缺點(diǎn)，STUNT協(xié)議依靠于為了能夠TCP連接的欺騙包，這包在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)作了限制。協(xié)議為了TCP連接傳送假的封包，這封包在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中是可能發(fā)生問題的。許多ISP作了進(jìn)入過濾以防止欺騙包進(jìn)入他們的網(wǎng)絡(luò)，這將導(dǎo)致作者的協(xié)議失敗。許多ISP作了過濾假封包進(jìn)入他們的網(wǎng)絡(luò)的限制，這限制將導(dǎo)致協(xié)議的失敗。欺騙不能是真實(shí)連接主機(jī)的組成部分。

　　結(jié)論

　　P2P IPTV 提供一個(gè)在Internet上布署live streaming 之可行技術(shù)，營運(yùn)商可以利用此技術(shù)降低Scale 及Cost的影響，目前已成為布署IPTV 的技術(shù)新趨勢(shì)。但另一方面從ISP業(yè)者的角度來看，P2P IPTV卻會(huì)增加其網(wǎng)絡(luò)傳輸量甚至可能影響其它的數(shù)據(jù)傳輸，目前已有ISP業(yè)者著手設(shè)法阻擋P2P 的數(shù)據(jù)封包或是降低其傳輸優(yōu)先權(quán)。另外對(duì)于現(xiàn)今有越來越多的網(wǎng)絡(luò)使用者都隱藏在NAT或防火墻后，因此找出一個(gè)任何環(huán)境下都能直接建立TCP聯(lián)機(jī)的方法，對(duì)于P2P的發(fā)展將有很大的幫助。