IPTV中的CDN技术的应用探讨

常巍

摘要：随着信息技术的飞速发展，交互式网络电视（IPTV）成为当前具有强劲渗透力的新媒体，其用户数量在短时间内得到了急速增加，由此IPTV在面对良好发展机遇的同时也面临着日趋多样化的用户需求中，使其遭受着巨大的压力。该如何有效解决用户多样化的需求成为制约其发展的重要因素，然而内容分发网络（CDN）为IPTV解决这一问题带来突破口。基于此，本文主要探讨CND技术的组成要素、关键技术、特点与优势，并简要分析其在IPTV系统中的实际应用。

关键词：IPTV;CDN技术;缓存服务器;负载均衡;应用

引言

近年來，随着互联网及信息技术的发展，我国基础宽带业务发展尤为迅猛，其中宽带消费核心内容是视频，与此同时交互式网络电视成为视频播放的重要载体，据统计，截至2020年末，我国IPTV用户数量已经突破了3亿人口，用户满意度和信任度超过90%。IPTV行业是如何在短时间内提升服务质量、满足用户多样化需求的，其中必定离不开CDN技术的应用，CDN技术为IPTV提供了分发服务、负载均衡以及运营管理等功能，有效促进其服务质量和成效的提升，推动了IPTV的进一步发展[1]。基于此，下面围绕CDN技术，对其组成要素、关机技术以及特点优势做进一步阐述，并重点分析其在IPTV中的实际应用。

1.CND的组成及关键技术分析

CDN，也即内容分发网络，其运行的基本思路是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的障碍，以提高数据内容传输效率。CDN作为一种新型的网络构建方式，它形成了一个网络系统支撑平台，可以为多种应用提供优质的网络服务。CDN主要任务是将内容由中心服务器传送到力用户终端最近的服务器中，依据就近原则和负载均衡原则选择尽量接近用户的边缘服务器向用户提供内容，可以大大提高响应速度、节省骨干网资源、将内容服务均衡分布到大量边缘服务器上，避免拥塞的发生[2]。下面围绕CDN技术，重点阐述其组成和具有的关键技术，以便大家对CDN技术有更全面地了解。

1.1CDN的组成

通常来说，一个完整的CDN主要由六大要素组合而成，包括本地负载均衡、全局负载均衡、带宽管理、网络系统安全、CDN管理系统和CDN应用系统，下面就这六大构成要素做进一步分析。

（1）本地负载均衡位于CDN系统的分布点中，主要负责对应用服务器或是内容服务器中的负载平衡和业务服务进行访问控制，通过监测服务器中的流量，实现对服务器性能的优化，以此达到优化站点流量、提高用户访问速度的效果。以上工作的完成主要依托专业的负载均衡仪器设备，而在一般情况中，该设备也支持CDN全局负载均衡工作的执行。

（2）全局负载均衡主要负责在CDN各站点中，通过静态或是动态的形式为用户匹配出最佳的访问站点，以此保证用户访问的速度，事实上，这也是优化CDN性能的关键。

（3）CDN带宽管理是基于CDN中应用系统的多样性发展起来的一种能力，能够对CDN中不同的应用系统提供不同的带宽服务，是CDN作为多应用系统支持平台的重要体现。

（4）CDN网络系统安全主要负责CDN应用系统的安全和稳定，防止一些网络攻击对CDN正常运行的干扰，尤其防止网络带宽占用较大的Nimda、Code Red以及DOS等对系统的攻击，以此保证后台应用系统的正常运行。

（5）CDN管理系统负责对内容分发和网络实施集中式的管理，同时对用户实际的CDN使用情况进行核算及计费。

（6）CDN应用系统是位于分布点的一组服务器，常见的应用系统有视频会议、远程教学以及远程医疗等，通过这些应用系统能够使用户发出的请求找到最佳的站点，从而大大提高了服务质量[3]。

1.2CDN的关键技术

CDN的关键技术有静态内容缓存技术和动态加速技术。其中静态内容缓存技术主要是通过反向代理，把用户访问的互联网静态内容提前缓存到边缘节点中，而当用户再次发出请求时，CDN系统会自动就近发放内容，以此有效排除了远距离传输中可能存在的攻击因素，这在提高网络运行安全性和稳定性的同时，也提高了对用户请求的响应速率。结合上述的CDN组成要素，其中CDN本地负载均衡和全局负载均衡都是CDN实现静态内容缓存的关键技术载体。CDN动态加速技术主要包括网络实时探测、网络协议优化、数据压缩等内容，关键在于通过分发动态内容，完成对互联网内容的及时响应。CDN动态加速技术的应用能够有效解决带宽瓶颈、骨干网拥塞、网络波动等问题，减少这些因素对网站访问响应速率的影响。简单来说，CDN动态加速技术能够对数据传输路径进行智能化管理，可以通过“驿站”以最快的速度将数据传输到目的地[4]。

2.CND技术特点及优势分析

2.1CDN技术的特点

首先，CDN技术能够通过参照用户位置和宽带的实际连接来确保用户位置和所连接的服务器之间的位置是最短的，从而促进用户访问速度的加快。其次，CDN技术还能够均衡各部分所承受的工作量，发挥整合网络资源、调节服务内容以及提升网络性能的作用，从而达到严格控制网络的正常运行。最后，CDN技术还具备自动更新和全方位追踪等功能，这有利于用户及时了解最新的热点内容。总之，相比于同类技术系统，CDN技术具有较高的容错率，操作简便且已完成，极大增加了用户网络的安全性和实用性，但是，CDN技术在实际应用中也存在的一定局限性，即第一，当前的CDN技术还停留于只能对静态内容进行加速;第二，CDN在更新内容是需要分发到其他节点中;第三，CDN技术的应用成本较高[5]。

2.2CDN技术的应用优势

与传统网络技术进行比较分析，CDN技术具有鲜明的应用优势，主要表现在以下几点：

第一，CDN技术有效破除了传统网络技术消耗大且访问速度慢的问题，促进了网络性能的提升。传统网络技术在分析网络数据信息时需要消耗较大的网络宽带，且网络访问速度迟缓，用户发出请求后需要等待较长的响应时间，然而，在CDN技术的支持下，不仅极大降低了宽带消耗、提高了访问速度，还有效促进了网络性能的增强，使得网站内容使用效果提升。

第二，CDN技术实现了对网络资源的智能化管理。在网络资源管理方面，CDN技术提高了管理的控制力度和实效性，能够通过智能分配路由完成对流量管理整个过程的优化和完备。

第三，CDN技术能够支持用户对权限进行修改。当用户获得相应权限时，能够根据自身的需求对权限进行修改，而对于那些没有权限的用户就无法修改网络发送的任何信息，这在一定程度上提高了网络中信息的安全性，避免恶意篡改信息的情况发生。

第四，对于信息供应商來说，他们可以在CDN技术运用管理功能的支持下，对用户动态发送信息，同时能够根据自己的实际情况对信息进行控制，以此提供信息的利用率和传输效率。

3.CDN技术在IPTV中的应用

IPTV在运行过程中对不同用户需求需要提供不同的服务，为满足用户多样化的需求，以IPTV传统的服务模式很难做到，因此需要进行全面升级和优化。此外，在IPTV系统的运行过程中，系统及客户终端易受到各种因素的影响，再加上整体的网络环境较为复杂，信息在传输的过程中会经常无信号或是传输速度受限的问题，并且随着信息传输量的不断增加，这一问题越发严重，最终导致视频播放不清晰、不流畅等现象的发生，如今随着技术的发展通过点播服务可以有效解决这一问题，在最大程度上满足了用户的不同需求，但是点播服务需要CDN技术的支撑，这样一来CDN技术就成为了IPTV系统中的关键技术。

3.1缓存服务器

缓存服务器分布在网络系统的不同位置上，并且这些缓存服务器能够接受用户发出的多样化流媒体请求，有最近位置上的缓存服务器解决用户的需求，通过连接中心服务器，将用户需要的内容挑选并分发给他们。如果近距离地缓存服务器无法满足用户的需求，则CDN技术会连接上源服务器，并将用户需求发送到源服务器上，而后根据用户所发送请求中流媒体内容的缓存形式，将相关信息直接反馈到用户端上，通常此时会有两种解决方式供用户选择，其一，直接衔接用户终端和源服务器，从而形成信息交互的关系;其二，就是以缓存服务器作为内容传输的路径，将源服务器上的请求与用户终端衔接起来，通过源服务器将用户需要的信息内容发送出来，最后通过缓存服务器传送送到用户终端中。

3.2缓存服务器的放置

缓存服务器与用户终端间的距离会直接影响流媒体内容传送效果，所以在放置缓存服务器时注意要尽量减少它与用户终端之间的距离，从而达到提高IPTV系统服务等级的效果。通常可以利用Cready算法和传输节点算法来计算缓存服务器的最佳放置点。但是，值得注意的是，在计算过程中要充分考虑系统网络的实际工作负载情况，将节点与最近中心点间的最大距离作为信息内容计算的重点，而后通过最大距离确定最小度量数值。

3.3代理缓存服务器间的协作

缓存服务器将用户需要的流媒体内容传送到用户终端是一项较为复杂的工作，这是因为这一过程不仅需要同时运行多个缓存服务器，而且需要这些缓存服务器进行有效协作，由此流媒体内容才能顺利完成传送，所以，将CDN技术运用于IPTV系统中之前还需要充分考量代理缓存服务器间的协作能力。具体而言，需要将代理缓存服务器分布于源服务器以及用户终端周边，倘若某一代理缓存服务器接收到用户的请求而无法做出相应回应时，该代服务器就会将用户请求发送给上一级缓存服务器，而当上一级服务器以及其他服务器都不能满足用户的需求时，源服务器则会接受并处理用户的请求，以恰当的方式将该内容分发到用户终端上，通过以上方法大大降低了宽带消耗。

3.4路由请示系统

CDN技术通过连接路由请求系统和负载均衡系统来共同完成内容的路由任务。具体来说，就是在相应的路由表中选出最短的传送路径将相关信息分发到最佳设备中，通过这种方法不仅能够提高信息传送速度，降低网络系统负载量，同时还提高了网络系统的实际应用效率。

结语

综上所述，当前，基于CDN技术的强大应用优势，其在IPTV中已经得到了广泛应用，同时也成为推动IPTV长远发展不可脱离的一大关键技术。内容分发网络通过六大组成要素的有效连接和协作，形成静态内容缓存技术和动态加速技术供IPTV应用，在IPTV系统中，CDN技术通过参与缓存服务器、路由请示系统等部分的相关工作任务，极大优化的处理程序，提高了访问速度，提升了用户满意度。CDN技术的出现与应用，促使互联网资源得到了最大限度地利用，极大地推动了我国IPTV行业的发展。

参考文献

[1]洪清.CDN技术及其在IPTV系统中的应用探讨[J].中国新通信，2019，21（23）：75-76.

[2]黄睿哲.CDN技术在IPTV系统中的应用之研究[J].中国新通信，2019，21（18）：127.

[3]刘翔.广电网络中CDN的应用[J].通讯世界，2018（01）：64-65.

[4]谢彬.CDN路由技术在福建广电宽带业务中的应用[J].广播电视网络，2021，28（05）：44-46.

[5]罗运杰. 基于CDN技术的互联网电视平台建设方案[D].南昌大学，2019.

500783