P2P发展现状与运营方案

     P2P架构是一种资源分布利用和共享的体系架构，与网络中占据主导地位的客户端/服务器(C/S)体系架构相对应。P2P模式在网络中每个节点的地位都是对等的，同时承担服务器和客户端的角色，每个节点既提供服务，也享用其他节点的服务。P2P模式的核心技术是资源定位。传统的电信网络采用的是C/S模式，二者的比较如图1所示。

    P2P是近年来互联网最热门的技术，在VoIP、下载、流媒体、协调计算等领域得到飞速发展，被财富杂志评为影响互联网的四大科技之一。

    P2P技术体现了互联网最根本的内涵——自由和免费，它的主要优点如下:

• 对等性高：非中心化，互联网回归本色——联系和传输；
• 扩展性强：用户扩展与资源、服务、系统同步扩展；
• 健壮性高：服务分散和自适应，耐攻击、高容错性；
• 性价比高：P2P成本低、存储和计算能力强；
• 负载均衡：分布存储和计算，整个网络负载得以均衡。
  

    P2P技术和业务对传统电信造成了很大冲击，如何应对和利用P2P技术成为运营商必须面对的问题。

1 P2P现状和存在问题

1.1 P2P技术的广泛应用
    P2P的应用种类众多，主要形式有下面几种：

• 内容下载共享：典型的有BT、eMule、eDonkey、迅雷等软件，成为用户下载电影、电视剧、软件、资料等首选工具，用户群非常庞大。
• 即时通信：典型的有MSN、QQ、Skype等软件。QQ成为一般用户特别是年轻人日常联系的工具，MSN成为上班一族的首选，Skype成为IP电话的代名词，主要用于通话业务。
• 音视频在线共享：典型的有Mp3在线播放、土豆网视频分享等。
• 计算能力共享：典型的有SETI@home，Xenoservers。
• P2P流媒体：典型的有PPlive、PPstream、UUSee、QQLive和Joost等软件。用户可以利用软件享受到体育比赛和重大活动直播、影视节目轮播、点播、聊天室广播、网络电台等业务。
  

    2006年春节联欢晚会期间，中央电视台使用P2P和内容分发网络(CDN)技术向全球进行同步视频直播；晚会当晚央视网站页面点击量达到2.96亿次，页访问次数达4 792万次，收看春节晚会视频直播的人次为410万，其中89万来自海外。

    据iResearch[1]统计，2006 年中国网民中日均使用用户数量有1 000 万人，占P2P流媒体用户的25%，预计到2010 年日均使用用户数量有6 300 万人，占P2P流媒体用户的40%。网络流媒体将成为日常生活的必需品。

    以上几种典型应用得到了用户的广泛使用和认可，特别是网络电视为P2P近年来应用的热点和重点。

1.2 P2P带宽占用与收益倒挂
    据统计P2P业务对带宽占用比大致是40%~60%，在极端情况下会占用80%~90%，它被成为“带宽杀手”，消耗了大量网络资源，导致了运营商网络关键链路拥塞和其他互联网应用性能的快速下降[2]。
运营商每年都在不断地进行网络扩容，但是增加的带宽迅速被P2P相关应用吞噬，整个网络的服务性能几乎没有改善，能带来收益的正常业务反倒受到更大影响，用户的投诉和抱怨不断上升，使运营商宽带扩容的积极性受到很大打击。

    从运营商的收益统计来看，其彩铃、SMS等数据业务占用的带宽不到5%，收益越占90%以上，而P2P业务的收益只占5%左右。P2P应用对带宽的需求是无限的，而运营商的网络资源是有限的。系统投入建设的资源如何能够得到合理的回报？不处理好这个问题，P2P等宽带业务就不能得到健康发展。

    带宽占用与收益倒挂问题越来越尖锐，已经成为困扰宽带业务发展的最重要因素之一。

1.3 P2P发展前景
    根据CNNIC 的数据显示，2006 年时，中国的网民人数达到了13 700 万人。据iResearch[1]统计和预测，2007年的中国网民将达到16 300万人，而到2010 年时，更将达到26 200万人。2006年中国网民中月均有4 000万人观看过P2P 流媒体节目的用户，占中国网民的30%，2007年P2P流媒体用户规模可达6 500 万人，预计到2010 年时，这一用户规模将达到15 800 万人，占到中国网民的68%。
从上面的数据可以看出，宽带用户发展前景看好，而其中绝大多数用户将成为P2P用户，这些P2P用户的加入将对为了宽带业务产生深远的影响。P2P技术和应用已成为运营商无法回避和必须面对的重要问题。

1.4 P2P应用的主要问题
    P2P业务虽然发展速度惊人、得到了广泛应用，但是从目前的技术和应用来看也存在如下问题。

• QoS无法保证。目前的P2P应用基于尽力而为的互联网，且对不同的节点节点的情况没有相关的信息，应用的QoS无法考虑。如BT下载经常出现文件下载到快结束时，种子消失，所有的努力都白费了。P2P流媒体业务用户热门的节目看起来还不错，但是一些比较冷门的节目，虽然从菜单上能看到，但是往往不能真正的使用，体验比较差。语音业务在PC上点对点一般效果不错，在节假日等场合效果有时难以保证，且一般无法与传统的电话终端等相通。
• 信息共享与知识产权保护相矛盾——数字版权管理(DRM)问题。现在网上的信息和业务基本上没有版权，在非法的使用各种资源，这严重影响了内容厂商的合法权利和制作内容的积极性，进一步发展将可能产生严重的法律问题。目前美国的joost就强调采用正版资源。
• 安全得不到保障。这是困扰P2P应用又一个关键问题，特别对规模运营而言。安全问题包括范围比较广，主要有用户接入安全、传输安全、内容的安全、路由、存取、行为不一致和节点过载攻击、防火墙穿越、网络病毒传播。
• 没有高效的定位和传输保障等。目前一般采用的技术，定位效率不高，对网络造成的压力普遍比较大，用户的体验一般，流媒体业务一般要1分钟以上才能看到内容，切换的时间也要分钟级。
• 客户端不统一。功能比较雷同，且比较单一，使用不同的服务需要上不同的客户端。
  

2 运营商的P2P应用策略

2.1 大力发展宽带业务
    P2P业务引发了大量用户对带宽的需求，极大地促进了运营商的宽带业务发展。虽然P2P业务产生了不少负面影响，但它还是推动了运营商进一步扩大带宽以适应宽带业务发展的需要、满足用户的宽带需求和用户感受。

    利用P2P应用迅速扩大宽带用户数是运营商发展的目标，也是今后宽带业务大规模发展的基础。对于P2P业务，需采用合理的控制策略，不能简单地封堵和限制，尤其是在省网、城域网层面，运营商必须谨慎操作，避免采取极端措施造成负面影响。

2.2 精细化管道运营
    做好管道运营商是运营商的基础也是关键，但是目前的管道运营并没有做好做细。P2P流量使得运营商的国际和网间链路不可避免地成为拥塞点，严重影响了互联业务质量。为了保证互联业务，特别是保证有价值应用的质量，运营商必须实现业务流量综合管理，即精细化管道管理，使P2P应用流量尽量分布在网络内部，节省出口带宽资源，保证互联业务质量。

    精细化管道运营的大体思路如下几个方面：

• 采用基于业务的QoS，即基于业务类型划分流量类型、标记优先等级。例如，针对实时性要求较高的业务，预留特定的带宽，确保带宽质量；为流量大、实时要求不高的业务分配专门的通道，保证一定带宽；减少部分业务占用的带宽资源，保证其他业务的带宽，同时避免对用户产生明显影响。此方案提高了运营商对不同业务质量的保证能力，可以明显提升用户的感受，达到争取新用户、巩固老用户的目的。
• 采用基于客户类型的QoS，为特定用户类型预留或者保证特定带宽。无论网络其他资源情况如何，都确保预留部分的质量，使得为高质量付费的用户获得更好的服务质量。
• 基于客户类型和业务的QoS。客户可根据不同费率动态申请不同质量的带宽，现在运营商已经开始做这方面的试验。
  

    只有针对不同用户、不同业务类型采取不同带宽和收费标准，宽带业务才能得到健康发展，使运营商能从中得到合理的收益，同时保证用户获取相应的体验，达到双赢。

2.3 发展特色P2P业务
    运营商是网络资源的提供者，全面掌握着用户、终端、网络和业务等信息，应充分利用这些资源优势发展有自己特色的P2P业务。运营商适合做的P2P业务具有如下特征：与传统业务关联、规模化、版权保证、服务质量保证等。如：

• VoIP业务运营商可发展基于PC、面向电话终端的业务，比Skype等具有明显的资源优势，收费可以与传统电话捆绑；
• 下载业务可以通过种子服务器保证资源在线，以及保证下载的速度等；
• 流媒体业务保证服务质量和画面质量、版权保证、接入时间短和总能接入的良好用户体验等，以区分没有服务质量保障的一般P2P流媒体业务。

2.4 收费策略
    P2P业务是典型的互联网业务，与传统电信业务机理天然不同，相应的运营策略应遵循互联网业务的规律——普通服务免费或少收费来迅速扩大用户量 (开始主要收管道费)，待用户群发展到一定数量后再根据情况收费。

    (1) 综合客户端是关键
    互联网和固定、移动网络一样首先是对终端的争夺，只有占领了终端之后，各种各样的服务才有基础。固定网络终端是电话机，移动网络终端是手机，宽带网络终端是各种各样的，如MSN、QQ、Skype、PPLive、BT、PPStream、eMule、迅雷等。运营商推荐用户安装客户端，并将之培养成用户的必需品。
运营商要运营P2P业务就一定要争取抓住用户的客户端，这是根本也是基础。运营商的优势应该是能够综合提供一体化的服务，包括与传统电信服务的结合，这是一般P2P互联网应用所不具备的。

    (2) 广告收费
    将P2P业务建设成一个新的类似于电视媒体的平台，收取广告费用。2006年中国P2P流媒体市场的广告收入上升到33%，P2P 流媒体作为一种全新的视频节目传播方式越来越为人们所重视，发展前景广阔，必将在一定程度上分享传统电视广告市场。预计到2010 年时，广告收入将在P2P 流媒体市场收入中占主导地位。

    (3) 企业服务收费
    企业用户收费今后将成为运营商收入最重要的来源。定制针对企业用户的一体化解决方案将是趋势，P2P应用(包括话音、数据、信息、流媒体等)将是其中的主体，可以收取特定的费用。如目前MSN等已经推出了企业方案。

    (4) 个人用户高级服务收费
    如QQ一般应用免费，且功能越来越多，用户使用也越来越方便，但是其增强服务的收费内容也在逐渐增多，特别是当它等成为个人必不可少的通信工具后，有些增值应用收费也被用户接受。

    (5) 捆绑收费
    通过捆绑服务带动传统业务，或者利用传统业务的优势去做P2P业务。如运营商的P2P终端可以直接拨打普通电话，与Skype类似，提高VoIP通话的收入。Skype等已经在VoIP领域侵蚀运营商的电话收入，在客户端拨打VoIP领域运营商应做好准备，在适当的时机主动面对。

    (6) 内容版权费
    运营商有实力与内容提供商合作，及时获取有竞争力的内容；同时运营商利用DRM技术保证内容的版权，保护内容提供商的利益。运营商与内容提供商合作共赢，整个行业才能健康长远地发展，这也是一般P2P应用厂商所不具备的。

3 可运营可管理的P2P方案
    现网P2P应用中存在的问题，一般厂商难以解决。运营商依托自身网络、用户和资源等方面的优势，提供出有QoS保证、安全可靠、有DRM保护的P2P业务，与普通互联网P2P业务区分开，用户就愿意使用、愿意付费。

    下面以中兴通讯P2P解决方案为例简要探讨可运营可管理的P2P方案及实现技术。

3.1 系统功能结构

    系统功能结构如图2所示。

3.2 功能简介
    运营支撑层为P2P平台提供业务管理和业务支撑。包括：用户管理、服务提供商(SP)管理、服务管理、认证授权、计费支付及结算、平台系统管理、统计分析、终端管理、DRM管理和各种接口管理(如认证接口、计费接口、支付接口等)。

    业务应用层为P2P平台提供业务和应用服务。包括：内容处理、内容管理、增值应用管理、点播、直播、流媒体服务、电子节目单以及通信服务、游戏和信息服务等增值服务。

    业务控制层提供是P2P业务资源管理和调度功能。包括资源管理和调度中心、用户终端。资源管理和调度系统完成P2P基础设施中心调度的核心功能，并提供P2P网络运行所需的节点管理功能，即节点的注册、登陆以及终端版本管理功能。用户终端(媒体节点)包括用户节点(动态节点)和部署在局端的服务器节点(静态节点、内容源中心和边缘服务器等)，共同组成系统运行所需的P2P网络。

    业务承载层为P2P平台提供业务承载。包括内容分发网(CDN)、运营支撑层承载网、业务应用层承载网，主要实现具体各业务相关的承载和控制。汇聚层包括从业务接入控制点设备至业务层边缘节点间的相关网络和设备，主要实现各业务从具体业务网到用户接入间的网络承载。接入层指从用户终端到业务接入控制点间的相关网络及设备，主要实现P2P业务的接入，如移动接入、ADSL接入、LAN接入、WLAN接入等。

3.3 关键技术
    (1) 静态、准静态和动态节点
    在中兴通讯的P2P解决方案中，P2P客户端分为静态节点、准静态节点和动态节点，见图3。静态节点指运营商部署的专用节点，一旦上线即认为始终在线。准静态节点是指由SP提供的、与运营商签有专门的系统资源共享协议的节点，它长时间在线，正常情况下不会主动作为最终用户使用服务，即没有下行流量。动态节点是指普通的P2P用户节点。静态节点和准静态节点的存在可以保证P2P上发布的资源一直在线，对一些冷僻的节目和下载来说非常有用，为用户带来良好体验，保证了用户的服务质量。

    (2) 资源管理和区域管理
    资源管理点(SM)管理全局内容，卿最小的管理粒度为段，并且对内容的分段做全局的管理，即能够知道某个段在各区域管理点(RM)中是否存在拷贝及其拷贝数。RM主要负责内容的区域管理，即在区域中各内容段在节点上的分布管理和段内容调度(增加拷贝数的调度)、响应节点的请求、定位某个内容分片的服务位置、管理内容分片在本区域内的分布情况、各节点的资源状态和区域范围内的实时用户访问统计等。

    (3) 准确高效的定位技术
    P2P技术有3种典型体系架构。集中目录式结构可管理性强、效率高，但网络的稳定性受制于集中的服务器；纯P2P网络结构扩展性和容错性较好，但是效率差、带宽消耗大，会造成网络拥塞，容易受到垃圾信息甚至是病毒的恶意攻击；混合式网络结构，综合了纯P2P去中心化和集中式P2P快速查找的优势。

    在中兴通讯的P2P解决方案中，资源定位策略采用改良的混合式网络结构。在定位算法上结合用户信息(类型、接入特征、用户的区域等)给出终端最优的路由信息。在流媒体业务上为增强用户体验，在开始或者切换频道时优先选择静态节点、准静态节点或者优质节点获取信息，提升响应时间（在秒级，一般P2P流媒体大约在分钟级），使得用户体验得到了极大的提升。

    (4) 鉴权与计费
    中兴通讯的P2P解决方案可根据运营商的要求进行鉴权和计费，利用现网得到广泛使用的宽带业务管理平台进行开发，系统稳定可靠。本方案除提供点播、直播、下载等典型的P2P业务外，还可与传统的电信业务、宽带业务进行集成，为用户提供整体的电信业务和服务。此方案采用身份认证技术，可以防止用户的恶意攻击，确保用户的安全[3]。

4 结束语
    P2P技术前景非常广阔，可管理可运营的P2P解决方案和技术正处在发展之中，目前还有不少技术难点没有得到很好的解决，安全和病毒问题、架构和定位策略的进一步优化、抖动对用户体验的影响、信用机制、为用户带来良好体验的客户端等还需要不断的完善。

5 参考文献
[1] 2007年中国P2P流媒体研究报告[EB/OL]. 2007-06-06. http://www.old.iresearch.com.cn/Online_Movie/detail_free.asp?id=44752.
[2] 邬贺铨. 多媒体业务首先要解决带宽问题[C]//2006中国互联网大会, 9月21-23日, 北京.
[3] TRAN H, HITCHENS M, VARADHARAJAN V, et al. A trust based access control framework for P2P file-sharing systems[C]//Proceedings of 38th Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS'05): Vol 9, Jan 3-6, 2005, Big Island, HI, USA. Los Alamitos, CA, USA: IEEE Computer Society, 2005: 302.3.

收稿日期：2007-09-23

[摘要] P2P技术和应用发展迅速，对电信业务和运营造成了巨大冲击。运营商需精细化管道运营，发展特色P2P业务，遵循互联网业务的规律，结合在网络、资源、用户等方面的优势设计可管理可运营的P2P解决方案，使用户获得更好的P2P业务体验。中兴通讯可运营可管理的P2P解决方案，可根据运营商的要求进行鉴权和计费，利用现网得到广泛使用的宽带业务管理平台进行开发，系统稳定可靠。

[关键词] P2P；客户端；DRM；运营策略；QoS

[Abstract] The rapid development of Peer-to-Peer (P2P) technology and application has brought tremendous impact on telecom services and operation. Operators have to refine channel operation to develop special P2P services. By obeying the law of Internet services and combining the advantages of network, resources and customers, operators should make manageable and operational P2P solution to bring users with better P2P service experience. ZTE's operational and manageable P2P scheme provides tailored authorization and billing functions for operators. It is developed based on the broadband service management platform, widely used in live networks. ZTE's P2P system is stable and reliable.

[Keywords] P2P; client; DRM; operation policy; QoS