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摘要：在国内和国际三网合一的大趋势和互动电视、网络电视以及新媒体不断发展的挑战下，我们应该加快和国际接轨的步伐，利用好网络时代带来的新便利因素。本文对内容分发网络核心技术、发展趋势和安全管理进行了介绍，认为在三网融合趋势下，广播电视单位应该加快和国际接轨的步伐，利用好网络时代带来的新便利因素，守好电视媒体的主阵地。
关键词：IPTV；CDN；网络应用
内容分发网络（CDN）是分布式的大型服务器系统，部署在因特网上的诸多数据中心。建设内容分发网络的目的是以高上线率和高性能向最终用户传输内容。因特网是根据端到端的原则设计的，因此具有相对简单的核心网络和复杂的端点智能。内容分发网络对这种网络进行补充后优化内容分发。与传统的集中式的分发方式不同，分布式的内容分发网络通常对
每个节点的带宽需求更小，同时可以提升内容传输的速率，并可以在更小的消耗上保证更好的服务质量。
一、内容分发网络核心技术
1.1网络缓存
网络缓存是暂时存储网络数据以减少带宽使用、服务器负载和延迟的方法。网络缓存是内容分发网络的基础，简单的内容分发网络可以仅由一组反向代理服务器组成。内容分发网络通过网络缓存将比较热门的静态内容存储在服务器上，这样接下来的对该内容的请求就将被转送到缓存，避免了对原本服务器的额外负担。
网络缓存通常以三个基本手段控制，即新鲜度、验证和无效化。当一个缓存的内容超过新鲜时间以后，便会通过验证确认已经缓存的副本是否仍然有效。另外，如果缓存内容被修改，不论其本来的新鲜度如何，缓存将会被无效化。
1.2服务器负载均衡
服务器负载均衡有着平衡负载、增加总处理能力、提升扩展性，并且可以将出现问题的服务器的流量重新分配，从而提高可靠性，同时避免某个服务器受到过大的压力。负载均衡既可应用全局的基于服务的负载均衡，也可通过硬件层面的多层交换机实现。每一个多层交换机会被指派一个单独的虚拟地址，交换机接下来会将这个请求指向连接它的其中一个服务器。
不同于通常的交换机，多层交换机可以读取并在更高的OSI层上提供额外的功能。在负载均衡中使用的通常是4至7层交换机，这些交换机可以读取高至应用层的信息，并根据这些信息完成高速的网络地址转换（NAT），而向客户机隐藏为它服务的真正服务器地址。
一些交换机可以在此基础上实现加密和解密，这使得在大型网络上的证书管理可以更加简化和中心化。由于电视节目的高质量和大请求量，通常需要比常规数据传输网络大得多的服务器规模，此时在各个服务器上管理证书将会制造很大的管理成本，同时将数据置于更大的风险之中，造成可能的经济损失。对于数字电视节目的传输来说，这种中心化的管理方式可能是值得运用的。
1.3请求路由
由于电视客户分布的广泛性，为了保证服务质量，必须使任何客户在其作出请求时获得尽可能短的响应时间。应用请求路由可以将客户请求定向到能够最好服务体验的内容源，这通常是离客户最近的服务节点，或是服务能力最强的服务节点。
1.4点到点传输的应用
点对点是一种分布式的应用架构，其中任务和负载被分区并分布在节点之间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在严格意义上的点对点应用中，节点通常在网络中有着相同的权限，每个节点将它的一部分资源出让给网络供其它节点使用，而不需要中心服务器进行调度。传统的服务器到客户端架构中，服务器仅提供资源而客户端仅消费资源；与之相对，点对点网络中的客户机既是生产者也是消费者。对于电视播出这样需要中心化的应用而言，可以以节目分发的数据传输网络为点到点网络的入口节点，从而实现节目内容的中心化控制。
在传统计算机网络领域，带有点到点传输的数据传输网络是充满争议的，因为这些客户端程序常常在原本的文件下载结束后仍然运行很长时间占用用户的上行带宽，进而破坏用户的网络性能。另外，因为点对点传输的性能依赖于线上的节点数，这些程序有时难以卸载，这导致他们被部分主流反病毒软件认为是恶意软件。
二、内容分发网络发展趋势
随着三网融合的不断推进，电信网络、广播电视网络和互联网将不断相互渗透、整合。在欧洲国家，自2001年起已有三网合一的用户端部署。我国在此方面起步较晚，至2010年6月30日，北京、上海、深圳、南京等12座城市成为三网融合第一批试点。尽管目前范围较窄，水平较低，可以预见的是电信服务提供商将建立自有的内容分发网络，以减轻电视内容传输对网络骨干和内部架构的压力，减少相关投资。
电信企业拥有到用户的最后一公里的优势，能够在离最终用户更近的距离传输数据并进行深度的缓存，因而比起传统商业解决方案有着内在的优势。电信企业和因特网服务提供商开始设立内容分发网络的效用是明显的，这意味着电信提供商将可以进行不同程度的干预以协助提高服务的质量，使得内容提供商可以建立可预测的用户体验，并使之符合他们的要求。
此外，拥有基础构架打开了更大扩展性的大门，使得通过网络传输实时电视信号变得更加便捷。网络可以具有根据不同的设备类别重新编码内容的能力，并且可以在内容被请求时马上完成这一工作。总而言之，电信设立的内容分发网络有更强的能力将缓存与其他网络智能推近用户，是复杂昂贵的自有数据传输网络优秀的替代解决方案。
就我国的特殊国情而言，我国电信企业均为国有，受国家高度管控。从近期的政策走向观之，国家将进一步推进三网融合，因此比起完全追求经济利益的商业内容网络提供商来说，电信企业将无疑会对广播电视单位提供更经济的服务。对于我国电视播出而言，随着广播电视网和电信网的进一步融合，广电总局和工信部职能的进一步重叠，可以预见的是电信内容网络的利用门槛会逐渐降低，成为我国电视台网络播出中越来越具有吸引力的内容出口。
三、内容分发网络安全管理
由于大量高度智能化的计算机系统的介入，互联网上的安全情形相较无线信号广播时代的功率竞赛复杂得多。
目前的电视台已经在播出环节中应用了严格的管理规章制度，并对员工进行了详尽的培训，可以在信号广播的条件下保证播出的基本安全。但由于信号广播与网络数据传输的差异性，这些安全优势并不能确定地转移至网络环境中。
与信号广播不同，即使信号源是正确的，信号也有可能发生错误的传输，因而播出安全的保障无法仅在电视台内完成。中间人攻击是互联网中一种典型的在不攻陷客户端和服务端的情况下攻击连接的方式。在这种攻击中，攻击者设法截取客户与服务端之间的所有通讯，并制造虚假的数据以对通讯的两端进行伪装。在多数情况下，受地理距离与拓扑距离的相关性影响，这种攻击是在距客户端较近的位置发生的，这也就意味着这种攻击一旦发生，对于电视台来讲是高度不可控的。
而在如公共无线局域网的情况下，这种截取攻击又是相当的直接和便利，这使得一个有意的电视网络攻击者可以轻松地使客户端设备放送他所指定的内容。
一种通常防御中间人攻击的方式是利用公钥基础架构，使用双方的认证来区分实际的应用程序和恶意应用程序。利用公钥基础架构和已有的安全协议，如传输层安全协议，可以良好地实现对中间人攻击的防御，但会产生可观的握手延迟时间。尽管整个的视频流加密、解密过程不会耗费太多的计算资源，但在新请求的发生时，如视频流、频道的切换中，这种延迟将会相当影响用户体验。
结束语：
总之，在国内和国际三网合一的大趋势和互动电视、网络电视以及新媒体不断发展的挑战下，我们应该加快和国际接轨的步伐，利用好网络时代带来的新便利因素。网络电视的潜力是巨大的，这包括创新的互动性的节目和服务，如实时评论；由智能客户设备支持的更有效率的编码，提供更好的图像质量；甚至包括根据观看习惯特定的个人化的广告，从而获取更大的经济利益。
参考文献：
[1]金前斌，应用在IPTV中的CDN技术，2018
[2]许春，IPTV技术与应用实践，电子工业出版社，2018
论文作者:牛 莎
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/30
标签：网络论文; 内容论文; 缓存论文; 节点论文; 服务器论文; 交换机论文; 电视论文; 《科学与技术》2019年第10期论文;