基于IPv6的视频资源服务平台构建*

王会霞，王亚荣/Wang huixia,Wang Yarong

（1.黄冈师范学院教育科学与技术学院 黄冈438000；2.武警工程大学军事基础教育学院 西安710086 ）

1 引言

多媒体计算机能够综合处理声音、文字、图像和视频，它丰富的图、文、声信息和方便的交互性极大地改善了人机界面，改变了人们使用计算机的方式。随着网络宽带化的发展，人们不再满足于网络传输中仅有文本、图像或声音这类简单的信息，而越来越希望看到更直观、更丰富的视频信息表现形式。由于传统协议本身的局限性，IPv4的网络协议对视频传输和服务质量的支持有限，而IPv6 以其巨大的地址空间、优化的路由协议、可靠的QoS（quality of service，服务质量）等优势给流媒体技术的运用带来了希望。

基于IPv6的流媒体在视频传输过程中表现出来的强势，构建一个基于IPv6的视频资源服务平台，该平台可为用户提供教育教学视频服务、公共信息视频服务、资源共享服务、在线答疑服务以及视频直播及点播服务，在一定程度上满足了人们对网络信息多样化和服务质量优质化的需求。

2 基于IPv6的视频资源服务平台工作原理与关键技术

2.1 视频资源服务平台的工作原理

客户端的用户通过IPv6网络访问视频服务平台，在线收看平台的视频节目。通过URL 或超链接向平台的Web 服务器传递相关参数，Web 服务器则根据请求实时调用数据库进行数据查询和读取，并将最终结果反馈给客户端浏览器，客户端浏览器根据反馈的信息调用客户端相应的播放器，并与流媒体服务器建立连接，流媒体服务器前期工作就绪后开始向客户端播放器传送A/V 数据分组，用户在数秒的缓冲等待后即可观看平台所提供的视频信息；若进行视频直播，还需要加入编码服务器模块，编码服务器将现场采集的A/V信号进行实时编码，并将此A/V 数据流推送给流媒体服务器，由流媒体服务器进行视音频流的发布。不论是视频直播还是点播，后台分区管理员均可对平台各个模块资源进行管理。具体工作原理如图1所示。

2.2 视频资源服务平台的关键技术

（1）IPv6 技术

视频资源服务平台所采用的是IPv6网络协议，它是在IPv4 基础上加以修改和扩充而形成的。与传统IPv4 相比，IPv6 可以更快、更方便、更安全、更适合地进行大容量流媒体传输。

（2）流媒体技术

基于IPv6的视频资源服务平台采用的流媒体技术是基于Windows Media的流式媒体播放技术，它是由流媒体编码器（windows media encoder）、流媒体服务器（windows media services）和客户播放器（windows media player）构成。编码器先将实况内容、预先录制的音频、视频和计算机屏幕图像转换为Windows Media流媒体格式的视频流信息。该视频流经编码服务器的推传递，到达流媒体服务器并进行视音频流信息发布。客户端的用户则调用相应的媒体播放器接收该视频流信息。

3 基于IPv6的视频资源服务平台

3.1 IPv6 视频资源服务平台网络环境架构

基于IPv6的视频资源服务平台采用的是IPv6网络。以黄冈师范学院IPv6 校园网为例，探讨视频资源服务平台在IPv6网络环境下的架构。黄冈师范学院校园网络采用的是由IPv4 向IPv6 过渡的策略来实现IPv6网络环境架构。当今网络过渡方案主要有双协议栈和隧道技术。黄冈师范学院校园网IPv4 向IPv6的过渡策略采用的是ISATAP 隧道技术，其原理如图2所示。

当视频资源服务平台发送的IPv6 数据分组在IPv4 网中传输时，双协议栈（IPv6/IPv4）路由器首先将该IPv6 数据分组封装到IPv4 数据分组中，即整个IPv6 数据分组成为IPv4 数据分组的数据部分，然后重新设置IPv4 数据分组部首的协议字段值，更改为41（41 表示该数据分组的数据部分是IPv6 数据分组）。当该数据分组传输到双协议栈路由的另一端时，该路由即可识别并提取该IPv4 数据部分中的IPv6 数据分组，再将该数据分组转发给相应的IPv6 主机。

3.2 IPv6 视频资源服务平台的硬件环境与软件配置

根据设计的目标和实际的需求，视频资源服务平台流媒体服务器如图3所示。

（1）视音频采集设备

这是视频资源服务平台在进行视频直播时所需的前端采集设备，采集信号主要包括音频信号和视频信号2 部分。音频信号可以由话筒、录音机、展台话筒等录音设备采集；视频信号则由摄像机、摄像头等设备采集。基于IPv6的视频资源服务平台在进行视频直播时所使用的视频采集设备为索尼HVR-A1C 数码摄相机，音频采集设备为卡能MC-205 麦克风。

图1 视频资源服务平台工作原理

图2 使用隧道技术进行从IPv4 到IPv6的过渡

（2）流媒体编码服务器

视频资源服务平台在进行视频直播服务时，流媒体编码服务器发挥着核心作用。编码服务器的主要任务是将摄像机和话筒中的A/V 信息流进行编码，生成适合在网络上传播的流媒体文件（如ASF、WAV 格式的文件等）。编码服务器同时将该A/V 信息流推送给流媒体服务器，由流媒体服务器发布该流媒体发布点，用户访问该发布点即可观看实时的视频直播。此环节中，流媒体编码服务器决定着视频直播的效率和质量，编码服务器推送的A/V 信息流越稳定，直播的效果也就越好。与此同时，编码服务器还能根据需求边直播边保存视音频流信息。故编码服务器应选择内存和硬盘较大的PC 机作为A/V 信息流编码机。基于IPv6的视频资源服务平台的流媒体编码服务器使用的软件为Windows Media Encoder。

（3）流媒体服务器

流媒体服务器是视频资源服务平台的又一个核心部件。它通过与用户之间直接的、实时双向交互控制节目的播放，包括节目的选择、播放过程的开始与终止、播放速度的控制以及不同节目之间的动态切换等，其性能直接决定平台的总体性能。服务器支持大量的随机动态访问，具有很强的处理能力、存储能力和I/O 能力，具备大规模视频流并发处理能力、视频流传送能力。基于IPv6的视频服务平台采用的服务器操作系统是Windows Server 2003，其自身集成了Windows Media Service 服务。

（4）Web 服务器

Web 服务器用于发布视频资源服务平台页面以及运行相关应用程序。除了管理客户端请求与数据库之间的通信外，还具有跨系统平台数据库、操作系统的能力，在B/S 三层模型中完成逻辑中间层的作用。操作系统可以是Windows Server 2003，其自身集成有IIS 6.0的信息服务器软件。

3.3 视频资源服务平台的总体架构

视频资源服务平台总体结构框架由前台功能模块框架和后台功能模块框架2 部分构成。前台功能模块是用户访问视频资源服务平台时，客户端浏览器上呈现出来的信息；后台功能模块则是由管理员登录视频资源服务平台的后台，对各种视频信息进行综合管理时所具备的各种功能操作。

（1）前台功能模块

前台页面主要包括动态影视、最新影视、影视排名、推荐影视、影视直播、影视播放器等6 个主体功能模块；前台还设置有一个站内影视搜索引擎，通过该引擎可以对平台上的所有影视进行查询和搜索。具体功能模块如图4所示。

（2）后台功能模块

管理员登录视频资源服务平台的后台，就可以对平台内的影视进行综合管理，主要管理包括三大类别管理：影视栏目管理、影视管理和影视评论管理。其中，每个大类别管理又包括许多详细的小类别操作，具体后台功能模块如图5所示。

3.4 功能模块设计

基于IPv6 视频资源服务平台应用的目的是增加用户浏览信息的趣味性与多样性，实现更多优秀影视资源共享，一方面方便了用户对影视娱乐的欣赏；另一方面又有助于学习者的在线学习。从用户在平台上的活动和平台服务管理的角度看，视频资源服务平台从整体上划分为4 个模块：视频直播模块、影视点播模块、用户管理模块和在线答疑模块。具体如图6所示。

图3 视频服务平台流媒体服务器系统

视频直播模块包括视频采集、视频编码、视频发布3 部分，其主要功能是对摄像机、话筒中的实时A/V信息进行同步采集、编码以及对流信息及时发布。

影视点播模块包括影视生成、实时影视浏览、影视在线评估。

用户管理模块包括用户注册与登录、权限分配、用户管理等。

在线互动模块包括用户交流模块和在线答疑模块2 部分，一般是以用户在线咨询、分区管理员答疑的方式进行在线互动。

3.5 数据库设计

数据库在视频资源服务平台中占有非常重要的地位，数据库结构设计的好坏将直接对应用系统编码的效率及运行效果产生影响。基于IPv6的视频资源服务平台采用的是Access 数据库。

设计数据库系统时应该先充分了解用户在各方面的需求，包括现有的及将来可能增加的需求。针对基于IPv6的视频资源服务平台，有以下需求信息。

①用户分为一般用户、注册会员、分区管理员和超级管理员。一般用户只能浏览首页视频部分信息，只有会员及会员以上级别的才能享受视频直播、点播的服务。

②在线视频可以分为影视视频和教育视频2 类，每类视频又包括视频直播和视频点播2 种视频服务形式。

图4 视频资源服务平台前台功能模块

图5 视频资源服务平台后台功能模块

图6 视频资源服务平台的功能模块

③一个注册会员可以在视频资源服务平台上进行视频点播或直播，且一个会员对应多个视频评价和在线咨询。

④一个分区管理员对应视频资源服务平台几个分区，一个分区拥有许多视频栏目。

分析上述平台所需功能和需求总和，考虑到将来功能上的扩展，主要实体之间的关系如图7所示，数据见表1 所列。

图7 视频资源服务平台实体之间关系E-R

表1 平台主要设计

3.6 数据安全性设计

在视频资源服务平台安全性方面主要考虑了以下几方面。

（1）防止SQL 注入漏洞

当应用程序使用输入内容来构造动态SQL 语句访问数据库时，会产生SQL 注入攻击，SQL 注入成功后，攻击者可以随意在数据库中执行命令。在程序代码设计中，采用把一些SQL 命令或SQL 关键字屏蔽，可以防止注入漏洞的产生。

（2）防止Access 数据库被下载

视频服资源服务平台开发完成后，一般情况下，Access 数据库文件和其他文件一起被上传到网站服务器上。Access 数据库通常以文件的形式存储，倘若数据库被下载，后果将不堪设想。Access 数据库文件的扩展名为*.mdb 格式，这种方式很容易被用户察觉到，因此，可以将数据库扩展名强行更改为*.asp格式。

（3）加密口令

口令是系统中最为敏感、最关键的信息，实现口令的安全管理和动态更新，一般将其保存在数据库中。口令的加密算法很多，基于IPv6的视频资源服务平台采用MD5 加密算法的加密口令。

（4）用户登录的判定

基于IPv6的视频资源服务平台是一个多用户平台，其中有些页面需要用户登录后才能开放，如后台管理、视频点播节目等。为防止非法用户直接调用这些页面的功能，需要在这些页面程序代码前加入用户登录判定的代码，可以将其写成一个单独的文件，然后让所有页面进行调用。

数学本质是对复杂世界的简单抽象，人类生而就潜移默化地利用数学而不自知，从有无是非等判断，到数字、比例、精确计算、测量、决策，数学实际上应用在人类生活的方方面面。看起来微积分这样的高等数学和人类的生活没有联系，但是如果要作高级决策、精确计算和尖端技术，必然离不开这些高等数学。数学在本质是对人类文化的抽象，在人类的所有学科里都要应用到不同层次的数学原理。

4 结束语

基于IPv6的视频资源服务平台所提供的资源主要包括教学视频和影视视频，既可以用作课堂教学，又可作为视频信息的发布平台。视频资源服务平台资源丰富、内容充实，具有较强的实用性和可靠性。后期视频资源服务平台的测试选在黄冈师范学院，且已经对实况信息源进行了直播、点播测试，均获得了成功，实验结果证明了上述方法的有效性。

视频资源服务平台虽已设计、制作完成，但在设计和制作过程中仍存在不足之处，需要进一步完善。

（1）技术层次可进一步升级

视频资源服务平台采用的是IPv6+ASP+Access+Window Media Server 技术，针对流媒体视频服务可以采用面向对象的.net 框架进行开发，使得视频资源服务平台客户需求响应更加高效快捷；IPv6网络传输协议对IPv6 组播、泛播将作进一步研究与探讨。

（2）功能模块需要进一步完善

视频资源服务平台中教育教学功能模块虽可进行远程教育教学直播、点播，但缺乏学生学习测评模块，可进一步增加在线题库测试、试卷测评等功能模块，有助于学习者了解自己对相关知识掌握的程度及下一步努力的方向。

1 谢希仁.计算机网络.北京：电子工业出版社，2008

2 问东戈.ASP 动态网站程序设计教程.哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，2008

3 尹成瑞.青海大学网络教学视频系统的设计与实现.大连理工大学硕士学位论文，2009

4 王珊，萨师煊.数据库系统概论.北京：高等教育出版社，2008

5 周纯玉.大连水产学院视频点播系统的研究与实现.大连理工大学硕士论文，2007