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對等機頂盒分權管理網絡系統結構(下)

來源:《世界寬帶網絡》 更新日期:2005-07-20 作者:佚名

  本文作者J.Walker 先生,英國NDS公司成員;O.J. Morries先生,英國Philips公司成員;B.Marusic先生,斯洛文尼亞Lijubljana大學成員。原文刊登于《IBC 2003論文集》,版權歸IBC所有。孫松林先生譯。

五  端到端的結構

  在分析完系統設計要求后,我們需要設計端到端的系統體系結構。為此,首先定義一個分層模型,分析現有的候選技術,并將他們映射到以前確定的各個層,為了更好地選擇硬件,需要再一步步細化各種選擇,并確定解決方案之間存在的差距,進而開發新技術或修改已有的技術。

  從最終系統結構的最高層來看如圖5所示。

圖5 系統結構圖

圖5 系統結構圖

1. 系統概念和標識符

  很多對等網絡的核心思想,就是將擁有相似喜好的對等組或對等團體集中起來。在Share it!中,這一思想仍然有效,但是我們將其擴展到用戶組上。用戶組具有三個屬性,它們定義了用戶如何在該用戶組中和其他用戶之間進行交互。這些屬性分別是:

  ●成員資格—受限的或不受限的;
  ●發布權限—有節制的和無節制的;
  ●可見性—隱藏或可見。

  這些屬性的各種不同組合產生了不同的組類型,例如:

  ●不受限、無節制的可見組,例如,法拉利愛好組就是一個簡單的自管理組,組成員對一個既定的主題感興趣。所有的組成員都可以說明組關心的內容;
  ●不受限、有節制的可見組,例如,BBC EastEnders欄目組,一個簡單實體(如BBC)就能表明組成員都感興趣的公共內容;
  ●受限、無節制的隱藏組,例如,家庭組本身就對非組成員不可見,任何組成員都可以在組內發布內容。

  在Share it!里,我們需要支持一系列內容共享的模型,如廣播內容和家庭制作的內容。他們存在不同的可見性要求,比如,家庭制作的內容可能會有一些隱私要求,而對于廣播內容就不需要。到此為止,我們已經定義了公共內容和私有內容——用戶可以隨意觀看公共內容,而私有內容則不可以(注意:即使你可以看到公共或私有內容,你也有可能不具有獲取、消費或共享它的權限)。

  公共內容可以從任何一種用戶組中訪問,然而私有內容只對有限的擁有成員資格的用戶組開放。一般而言,廣播內容可以公開;但家庭制作的內容既可能是私有的,也可能是公開的。原則上講,私有內容可能被用作非法傳播的一種途徑(就像今天不受限的對等網絡那樣),所以需要一個檢查跟蹤機制以指明私有內容的網絡出處。

  該系統還需要用很多標識符來表示各種不同的實體,比如用戶、設備、內容等,特別是內容標識最容易出問題。在證實系統中,我們采用TV-Anytime內容參考標識符(CRID),但是這卻把CRID的范圍延伸到原本希望的運用之外了。當用在對等內容中時,CRID就存在缺陷;最初它只是用在受限實體上,用在廣播網而不是用在分布式網絡中的實體上。

2. 對等協議,發現和搜索內容

  在測試階段,該項目確定了一些候選對等協議,包括JXTA、UPnP和Gnutella。雖然UPnP是家庭內部網絡結構中常用的協議,但由于不具有可擴展性,所以限制了它在這種家庭到家庭網絡結構中的應用。Gnutella協議比JXTA更基本,因而我們最初想擴展Gnutella來支持所需的功能,或者使用更完善但是較“笨重”的解決方案—JXTA。最終,我們選擇JXTA,是因為它是一個公開的對等協議,并由Sun微系統公司初創。

  JXTA提供一個用于分布應用的平臺,互聯的對等端可以在對等系統中互相定位、參加團體活動并相互提供服務。JXTA是與編程語言、系統和網絡平臺無關的協議。

  對等組是JXTA底層結構的核心,一個對等組是全局內所有對等成員的一個子集。單個參加者可以同時屬于多個組。JXTA提供協議核以實現對等成員的發現、資格認證和監控。JXTA使用異步方式、單向通信通道、呼叫管道來發送和接收消息。所有數據交互在JXTA中都是以XML格式文檔形式進行的。JXTA提供很多Share it!對等功能,還包括JXTA對等組和Share it!用戶組之間的直接映射。我們已經開發了一個位于JXTA協議之上的軟件層并為Share it!定義一個新的JXTA對等成員和對等組服務。

  ●發布、搜索、建議和通知服務(位于JXTA解析服務之上使用TVA支持的應用消息格式);
  ●用戶組成員資格服務(包括集中式和分布式);
  ●權限交涉服務;
  ●帶有地址簿功能的聊天服務;
  ●隱藏用戶組推薦服務。

  Share it!按照TV-Anytime規范定義了查詢和應答的格式,并將其封裝到JXTA格式中,因此我們就可以借用JXTA機制在網絡中承載這些格式。

  對于每個對等網絡,性能擴展性是很關鍵的問題,當考慮一個擁有很多對等用戶設備的潛在的大網絡時,就更要注意這個問題了。JXTA結構包括兩種具有可擴展性的解決方案:除了前面提到的組概念,還有一種是超對等用戶覆蓋網,稱為聚集對等用戶,它能提供一種有效的方法來緩存和轉發系統消息。雖然用戶還需要知道去查哪個對等用戶組,但JXTA對等組機制的應用為用戶搜索結果提供了附加價值。更重要的是,為對等用戶提供了一種有效的機制以生成查詢范圍,這些用戶往往擁有相關的內容。盡管在保證擴展性上更加有效,但由于JXTA提供的搜索中心本身具有集中特性,所以我們并沒有考慮它們。

  當考慮目前典型機頂盒產品中的資源時,完整的JXTA實現參考的確有很大的影響,并且我們將繼續考察如何改變這個影響,使它更加適用于該項目的STB設備。

3. 內容傳送

  在很多著名的IP內容傳送協議中,我們選擇HTTP作為內容下載協議以及RTP/RTSP協議作為實時流協議。如果當前內部網和寬帶網的帶寬給定,媒體流很可能只在內部網和網絡服務器到內部網的連接上得以應用(正如大多數寬帶網絡的上行速率比下行速率低)。

  然而原則上在Share it!系統中,如MPEG-2、MPEG-4的第二部分、MPEG-4第十部分,都可以支持多個視頻編解碼器。我們的樣品主要使用MPEG-2視頻,因為它是目前DVB唯一支持的標準。很顯然,基于盒式的轉碼比不編解碼和/或更低比特率效率要高,并可以在速率受限的鏈路上更快地傳輸。我們的系統支持這一技術,但這不是我們實現的重點。

  我們定義的“內容集”允許多個媒體元素作為一個文件來傳送。這樣的元素包括MHP Xlet、靜止圖像等。

4. 元數據和元數據管理

  在Share it!項目中,我們已經盡可能地使用TV-Anytime作為元數據的標準。TV-Anytime的元數據形成了JXTA內容廣告的集成,廣告是用來發布和搜索對等網絡上的內容的。同時,我們也實現了兼容TV-Anytime SP006的元數據服務器以支持Share it!機頂盒的查詢及返回廣播元數據。

5. 權限管理和安全性

  DRM是非常復雜的領域,有很多標準小組都在研究它。Share it!的重點是設計一個合適的模型支持家庭到家庭的共享,并擴展當前廣播權限模型。

  至此,我們定義了兩種適合不同條件的應用,即:松接觸和緊接觸方法。

  在松接觸模型中,權限協商和確認都是直接在互相信任的對等用戶間進行的。一般地,對等請求方已經具有所需內容的使用權限,同時它也要滿足對等服務方相應的權限要求才能獲得該內容。

  在緊接觸模型中,權限協商包括一個受信任的第三方作權限代理角色。一般來說,對等請求方不具有所需內容的使用權限,而需要通過這個第三方代理才能達到對等服務方相應的權限要求,并獲得該內容。

  在系統內部,我們定義了使用和共享準則。使用準則管理每個對等用戶使用內容的能力,而共享準則決定對等用戶和其他對等用戶分享內容的能力。這個系統的目標就是支持合理的全部內容的分布模型,包括從優質電影到家庭制作的內容。緊接觸方法使復雜交織的業務模型變得重要,并提供了一個收費的途徑。應用于給定內容的具體模型,將由該內容授權的用戶定義。對等用戶內容共享權利的管理,可能是未來內容提供商的一種新的的分銷方式。

  該項目樣品實現了DRM協議,采用簡單的XML和JXTA業務,但是原則上DRM數據可以封裝到不同的權限描述語言中。

  雖然我們的重點在于DRM,而不是安全性,但是我們也關注安全性和隱私問題(特別是對內容的保護和DRM方案對應攻擊的魯棒性),而且該平臺正在加進入侵分析部分。

  在系統結構中,我們假設每個內部網絡的Internet連接由網關保護,那么對等用戶和內容傳輸協議必須支持網關和網絡地址解析(NAT)。

  構建管理權限的安全平臺的一個關鍵問題就是信任。管理和維護值得信任的設備,是實現內容共享受限的先決條件。在典型的垂直電視平臺中,平臺運行商和安全技術提供商可以清晰地進行信任度管理。在水平市場上就不可能如此清晰地進行類似管理,然而可能有新辦法來提供這種服務。

6. APIs

  在Share it!機頂盒的實現中,定義了很多Java API,使交互應用程序員可以利用Share it!的系統功能。這些擴展的MHP棧及支持的功能包括:

  ●TVAnytime位置解析;
  ●內容訪問、控制和獲取;
  ●元數據查詢(本地數據庫、對等用戶和TVA SP006服務器);
  ●Share it!用戶組訪問(注意:對于應用不是暴露JXTA的完整實現,而是簡化抽象的版本);
  ●地址簿和用戶間的消息。

六  搜索、獲取內容及權限——一個示例

  討論完系統結構的幾個問題之后,我們給出一個搜索、獲取內容及權限的示例(如圖6)。這個例子說明了從另一個對等端搜索、獲取內容及權限所要采取的步驟。例中,機頂盒A的用戶在搜索機頂盒B上的內容。

七  結論

  該項目研究了很多關于設計和應用的問題,涉及以電視為中心、連接家庭的對等網絡等比較廣的范圍。本文首先提出了有潛在的應用方案集,然后優化使用模型,設計并修改P2P內容共享協議、DRM協議和APIs來訪問這些新功能。我們正在開發一系列基于這些使用方案的測試應用,用于評價這個新業務思想和基本技術的價值。

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