دانلود پایان نامه

با در نظر گرفتن اینکه تحویل ویدئو، یکی از کاربرد‌های با تقاضای پهنای باند بالاست که در اینترنت وجود دارد، طبیعی است که فکر کنیم که CDN ها می توانند به خوبی، سرویس‌های خود را به تحویل ویدئو گسترش دهند. امروزه، تمامی CDN‌های تجاری، سرویس ویدئو در زمان تقاضا، به دلیل اینکه از نظر تکنیکی مشابه دانلود فایل است، را ارائه می دهند. همچنین CDN های خاصی برای سرویس تحویل رسانه، برای جریان صوت، و جریان تصویر توسعه یافته‌اند. موفق‌ترین TV اینترنتی از معماری CDN استفاده می‌کند، برای نمونه YouTube، msnTV، Jumptv و غیره را می توان نام برد. در پشت CDN های تجاری نیز مطالعات آکادمیک وجود دارند.
از نقطه‌ نظر مقیاس و هزینه، ساختار CDN، مشکل مقیاس‌پذیری مجموعه سرورها را (با اجتناب از گلوگاه ها) حل می‌کند؛ اما مساله‌ی هزینه همچنان پابرجا است، چرا که در یک CDN، مجموعه‌ای از سرور‌ها تمامی بار را تحمل می‌کنند (بر عمل توزیع محتوا به مشتریان متمرکز می‌شوند). بنابراین همانند راهکار مجموعه سرورها، هزینه، متناسب با تعداد کل کلاینت‌های همزمان در شبکه است. علاوه بر آن، هزینه‌ی عملکرد و نگه‌داری سرور‌هایی که در سرتاسر جهان توزیع شده‌اند، نیز باید در نظر گرفته شود. این هزینه‌ی عملیاتی، معمولا کاربرد CDN را فقط به سایت‌های تجاری بزرگ محدود می‌کند.
با این وجود، CDN، مشکل مقیاس‌پذیری را فقط تا حدی حل می‌کند:
پهنای باند در دسترس متغیر نیست؛ بنابراین یک CDN، نمی تواند با محتوایی که ناگهان محبوب می شود، مقیاس‌پذیری را فراهم ‌کند.
اگر سرور‌های CDN نزدیک به کلاینت‌ها باشد، از ایجاد تنگنا اجتناب می‌کنند. برای مثال، برای یک محتوای جهان‌گستر، این کار آسان است، اما در صورتی که برخی محتواها در داخل یک شبکه محبوبیت بسیاری داشته باشند، این عمل غیرممکن است. بعنوان مثال، مسابقات فوتبال یکی از محتواهای زنده‌ی محبوب در جهان هستند، اما برای نمونه مسابقه‌ی ایران-عراق طرفداران زیادی در داخل ایران خواهد داشت و داشتن سرور‌های زیاد در خارج از ایران کمک زیادی به ما نخواهد کرد، زیرا آنها، همان لینک‌های مزدحم را برای کلاینت‌ها به اشتراک می‌گذارند.
شبکه‌های نظیر به نظیر (P2P): کم کردن هزینه‌ها
از نقطه نظر مقیاس‌پذیری، اگر بخواهیم ویدئوهایی با محبوبیت های متفاوت را ارائه دهیم، بنظر لازم می‌رسد که باید سرور را تا حد ممکن در مجاورت کلاینت‌های نهایی داشته باشیم. از نقطه نظر هزینه، توزیع بار تحویل ویدئو به کلاینت‌های علاقمند، امری ایده‌آل بنظر می‌رسد.
روشی که در حال محبوب شدن است، شامل استفاده از ظرفیت عموما بلااستفاده کلاینت‌ها برای به اشتراک گذاری توزیع ویدئو با سرور‌ها، از طریق سیستم‌هایی با ماهیت نظیر به نظیر کنونی است. P2PTVها، شبکه‌های مجازی هستند که در سطح برنامه توسعه یافته‌اند، و گره‌ها در این شبکه‌ها،‌ نظیر نامیده می‌شوند. این گره‌ها به این دلیل که اساسا همگی علایق مشترکی دارند، منابع خود (پهنای باند، توان پردازش و ظرفیت ذخیره‌سازی) را به گره‌های دیگر ارائه می‌دهند. در نتیجه، با افزایش تعداد مشتریان، افزایش منابع کلی شبکه نیز بوقوع میپیوندد. با این وجود، نظیر‌هایی که به نظیر دیگری سرویس می‌دهند، می‌توانند با ملاک مجاورت در شبکه،‌ با اجتناب از گلوگاه ها، حتی به صورت کارآمدتری نسبت به سرورهای CDN انتخاب شوند. پایه‌گذاری مقیاس‌پذیری در خاصیت اثر شبکه به دلیل هزینه‌ی بالای پهنای باند توزیع ویدئو،‌ بنظر ایده‌ی خوبی می‌آید. نقطه ضعف این رویکرد، این است که نظیر‌ها کاملا خودمختار و غیر‌همزمان و با فرکانس‌های بالایی قطع و وصل می‌شوند. زمانی که گره‌ای شبکه را ترک می‌کند (ما این وضعیت را نقصان خواهیم خواند)، باعث از دست رفتن اطلاعاتی می‌شود که در حال ارسال به گره دیگر بوده است. بنابراین، منابع شبکه تماما متغیر هستند و این منجر به یک محدودیت جدی در سطح کنترل می‌شود؛ زیرا شبکه باید دارای استقامت بالایی نسبت به این نوسانات داشته باشد. مهمترین چالش در طراحی P2P، ارائه کیفیت مورد درخواست کلاینت‌ها، در یک محیط با نوسانات بالا می باشد.
برای توزیع ویدئو در شبکه‌های P2PTV، تعدادی نمونه تجاری موجود هست. موفق‌ترین آنها عبارتند از BBC:iMP (بر اساس نرم‌افزار VeriSign Kontiki )، Joost، PPlive، PPstream، SopCast،‌ TVAnts و TVUnetwork. در کنار شبکه‌های تجاری، برخی مطالعات آکادمیک نیز از جمله SpreadIt، CoopNet و SplitStream بر روی P2PTV انجام شده است.
چالش‌های پیاده سازی یک شبکه P2P برطبق انواع سرویس‌ ویدئوی ارائه شده، متفاوت‌اند. برای نمونه، ویدئو در حین تقاضا (VoD) مشخصه‌های مشابهی به عنوان سیستم‌های P2P محبوب برای به اشتراک گذاری و توزیع فایل دارد. با این حال، جریان ویدئوی بلادرنگ (TV زنده)، محدودیت‌های متفاوت و سخت تری دارد، که به یک سری نیازمندی های تکنیکی خاص اشاره می‌کند، که برآورده ساختن آنها در محیط‌های با دینامیک بالا، بسیار مشکل است. در قسمت بعدی، خلاصه‌ای از تکنولوژی P2P را معرفی خواهیم کرد و رویکرد‌های کنونی برای سرویس TV زنده را مورد بحث قرار خواهیم داد.
شبکه‌های نظیر به نظیر
شبکه‌های نظیر به نظیر دسته‌ای از سیستم‌ها و برنامه‌ها هستند که منابع توزیع شده را برای انجام برخی اعمال بحرانی به شکلی تمرکز یافته بکار می‌برند. منابع می‌توانند از نوع پردازش، ذخیره‌سازی (بویژه محتوا) و یا ارسال (پهنای باند) باشند. کارکرد‌های بحرانی عبارتند از: محاسبه‌ی توزیع شده، اطلاعات به اشتراک گذاشته شده، همکاری بین نظیر‌ها یا هر نوعی از سرویس که بتواند توسط سیستمی با این ویژگی‌ها ارائه شود.
در رابطه با شبکه‌های P2P، یک سری از تعاریف وجود دارد (1). در این نوشته، از تعریف زیر که توسط Clay Shriky ارائه شده ، استفاده شده است: یک شبکه‌ی نظیر به نظیر، شبکه‌ی محتوایی‌ای است که از منابع آزاد موجود در لبه‌های اینترنت (کاربران انتهایی) بهره می‌جوید.
شبکه‌های نظیر به نظیر موردی خاص از شبکه‌های محتوا هستند، اختلاف‌‌ها در برخی مشخصه‌های معماری و گره‌های شبکه است:
شبکه‌ها‌ی P2P از نظیر‌های مستقل تشکیل شده‌اند. در حقیقت، گره‌ها باید قابلیت قطع و وصل به شبکه را در هر زمان و به طریقی قابل انعطاف را داشته باشند. علاوه بر این، در حالت کلی هر گره‌ای، خود، مقدار منابعی که میخواهد به اشتراک بگذارد را تعیین می‌کند.
با در نظر گرفتن اینکه گره‌ها می‌توانند آزادانه وارد سیستم شده و منابع خود را به اشتراک بگذارند، یک مکانیزم تشویقی برای این عضویت در شبکه لازم است. این عامل تشویقی، به این دلیل که در شبکه‌های P2P، نظیر‌ها اهداف و یا نیازهای مشترکی را به اشتراک می‌گذارند، در حالت کلی حاصل شده است. بنابراین، میل ضمنی برای به اشترک گذاری منابع در این نوع از سیستم‌ها وجود دارد.
دست‌آورد دیگری که از استقلال نظیرها به دست می‌آید، گمنامی است. عموما، منابع و گیرنده‌های یک محتوا نمی‌خواهند شناخته شوند (برای مثال به دلایل قانونی، هنگامی که محتوا شامل حقوق کپی‌رایت باشد)، یا در موارد دیگر، به این دلیل که این دانش، کاملا غیرضروری است.
دسته‌بندی اولیه شبکه‌های P2P که در نشریات ظاهر شد، بر پایه‌ی نوع برنامه شبکه بود (2):
اشتراک محتوا: تحویل فایل، توزیع چند‌رسانه‌ای، حافظه‌های توزیع یافته، نهان‌سازی، مدیریت اطلاعات (کشف، توده‌سازی، فیلتر کردن، واکاوی،‌ سازماندهی و … ).