Потоковая передача аудио и видео

Хотя идея отправки аудио и видео через Интернет появилась еще в семидесятых,

только в начале XXI века передача мультимедиа в реальном времени (real-time audio

и real-time video) стала возможной. Трафик в реальном времени отличается от веб-

трафика тем, что передача должна идти с определенной скоростью, чтобы иметь смысл.

С расширением пропускной способности канала вырос аудио- и видеотрафик, но

это произошло по разным причинам. Телефонные разговоры занимают сравнительно

небольшую часть канала (64 Кбит/с, а при сжатии еще меньше), но телефонные услуги

всегда были дорогими. Компании обратили внимание на возможность переложить телефонный трафик на Интернет, чтобы сократить расходы. В результате многократно возросло количество передаваемых по интернет-сетям голосовых данных, которые называются «Голос поверх IP» (Voice over IP, VoIP) или интернет-телефонией (Internet telephony). В отличие от аудио видео занимает значительную часть пропускной способности

канала.

Учитывая то, ширины полосы пропускания достаточно для передачи видео и аудио,

ключевым вопросом разработки приложений для проведения конференций и передачи

мультимедиа является сетевая задержка. Долгие задержки предполагают, что звонки, которые должны быть интерактивными, таковыми не являются. При проигрывании музыки и фильмов через сеть абсолютная задержка не играет роли, так как она влияет только на то, когда начнется проигрывание файла. Но варьирование задержки, которое называется

неустойчивой синхронизацией (jitter), все еще имеет значение. Оно должно маскироваться плеером, иначе аудио будет звучать неразборчиво, а видео будет постоянно дергаться.

Доставка контента

С ростом Интернет стал скорее хранилищем контента, чем средством коммуникации.Растущее число запросов к контенту приводило к тому, что серверы и сети часто были перегружены. Чтобы сократить задержки, исследователи развивали

и различные архитектуры использования пропускной способности для распределения

контента.

Одна из архитектур — CDN (Content Distribution Network — сеть распределе-

ния контента). В ней поставщик рассредоточивает совокупность машин в Интернете

и использует их, чтобы предоставлять контент клиентам. Клиент использует в качестве сервера ближайший узел.

Рис 9.5 Принцип работы CDN

Альтернативная архитектура — сеть P2P (Peer-to-Peer — пиринговая сеть, сеть

равноправных узлов). В ней совокупность компьютеров вносит свои ресурсы в объединенный фонд, чтобы предоставлять контент друг другу, без специально установлен-

ных серверов или какого-либо центрального пункта управления.

Компьютеры в P2P называются пиры (peers, узлы-участники равноранговой сети), потому что каждый из них может действовать по отношению к другому и как клиент, получая его контент, и как сервер, предоставляя контент другим узлам. Системы равноправных узлов интересны отсутствием какой-либо специализированной инфраструктуры, в отличие от CDN.

Каждый участвует в задаче распространения контента, часто при отсутствии какого-

либо централизованного контроля.

Одной из реализаций P2P технологии является протокол BitTorrent.

Подход, принятый в BitTorrent, — создание для каждого поставщика контента описания контента, названного торрент (torrent). Торрент намного меньше, чем контент, и используется пиром, чтобы проверить целостность данных, которые он загружает с других пиров. Другие пользователи, которые хотят загрузить контент, должны сначала получить торрент, скажем, найти его на веб-странице,рекламирующей контент.

Торрент — это просто файл в определенном формате, который содержит два ключевых вида информации. Один вид называется трекер — сервер, который приводит

пиры к содержимому торрента. Другой вид информации — список фрагментов одинакового размера, или сегментов (chunks), из которых состоит контент. Чтобы загрузить контент, описанный в торренте, пир сначала контактирует с трекером торрента. Трекер (ttacker) — это сервер, который поддерживает список всех остальных пиров, которые активно загружают и пересылают контент. Этот набор пиров называют рой (swarm). Члены роя постоянно контактируют с трекером, чтобы сообщать, что они все еще активны, а также о том, что они покидают рой. Когда новый пир контактирует с трекером, чтобы присоединиться к рою, трекер сообщает ему обостальных пирах в рое.

Когда формируется начальный рой, некоторые пиры должны иметь все сегменты, составляющие контент. Эти пиры называют сидерами (seeders — сеятелями). Другие пиры, которые присоединяются к рою, не будут иметь никаких сегментов;они — пиры, которые скачивают контент. Узлы, которые берут ресурсы из системы без какого-либо вклада, называются фрирайдеры (freeriders) или личеры (leechers — пиявки). Если их слишком много, система перестает хорошо функционировать.

Рис 9.6 Принцип работы bittorrent.

Литература

1. Виктор Олифер, Наталия Олифер "Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы" Питер. 4 изд. 944 стр. 2014

2. Эндрю Таненбаум, Дэвид Уэзеролл "Компьютерные сети" Питер 5 изд. 960 стр. 2012