专利名称：一种面向ip机顶盒的数字媒体下载系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字媒体下载技术，确切地说，涉及一种面向IP 机顶盒的数字媒体下载系统。
技术背景随着信息通信技术，尤其是IP技术的不断发展以及国家信息化 战略大力的推进，我国的互联网技术得到了极大发展。人们己不仅仅满足于传统网络上的文件传输和Web浏览，开始向互联网提出更直 观、更丰富的多媒体信息的需求。传统的多媒体下载软件主要是采用 Client/Server模式，以一种集中式的方式，由中心服务器提供媒体节 目给众多客户端。这种方式的内容和服务集中于中心服务器，所有的 客户端都必须访问服务器获取内容及服务，因此中心服务器就成了整 个网络应用的瓶颈和最薄弱的环节。而随着个人处理能力越来越强， Client/Server模式也会造成客户机的相当部分资源闲置。因此，网络 上越来越多的多媒体下载软件采用P2P (Peer-To-Peer)的网络模式， 利用对等网络技术，使加入到P2P网络中的节点主机既扮演服务器， 又扮演客户端的角色。通过这种服务器负荷的分担，使对宽带的需求 分配到整个网络，从而达到更快获取服务的效果。随着IP机顶盒悄悄的走入我们的生活，通过IP机顶盒我们也可 以接入互联网，因此，我们希望在电视上也能享受到和网络上相同的 多媒体资源，即通过IP机顶盒也能享受到与在PC端的同样多媒体服 务。但是，基于IP机顶盒的数字媒体下载系统还很少，采用了P2P技术的更是稀少，目前现有多媒体下载系统多是采用C/S(客户端/服 务器)模式，服务器以单播的方式和每个客户建立连接。随着客户数 目的快速增加，服务器的带宽等资源很快被消耗完，成为系统瓶颈所 在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向IP机顶
盒的数字媒体下载系统，本发明采用P2P技术，有效地满足人们在 IP机顶盒上对多媒体的实际需求，弥补集中式服务方式的技术弊端， 解决现有采用C/S(客户端/服务器)模式的多媒体下载系统在客户数目 快速增加时服务器宽带等资源很快被消耗完的技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现
一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统，其网络拓扑包括客户 端、前端应用服务器和后端支撑服务器，其中网络中的原始数据全部 来自节目源服务器，引导服务器、发布服务器和客户端共同组成了数
据分发系统的核心，web服务器、推送服务器和注册认证服务器共同 构成了系统的业务提供部分，负责内容的分发、内容的控制管理、内 容的分类、内容的收集整理，管理服务器用于管理监控应用服务器运 行，所述的这些部分共同构成了本发明的数字媒体下载系统的环境。 本发明所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统采用了基于 Kademlia算法的P2P网络模型，任何两点之间都可能存在数据供需 关系。
在本系统中客户端包含以下模块Menbership模块，负责维护该节点的邻居节点列表，管理该节点 与其他网络节点的交互关系，Menbership模块基于Kademlia，是整个 系统的资源发布搜索以及下载资源定位的基础，Menbership模块采用 了二叉搜索树来构建整个网络的路由表；
DataBuffer模i央，数据的存储区域，所有从网络中获得数据都会 暂时存储在这块内存区域，同时也负责提供数据给播放模块进行播放 以及请求数据的节点提供数据缓存的机制，所述的缓冲区是一个循环 队列，具有自动更新功能；
UpLoadQueue模块，上传请求队列，这是对本节点的处理能力有 限的情况下管理连接请求的部分，主要的部分是一个队列，当有能力 处理新的连接的时候才会对上传队列的顶端的节点进行服务。这样改 进了传统P2P软件处理连接的方式，能够减轻对节点资源的占用，并 且在一定程度上减少了对节点的带宽需求；
DownloadQueue模块，下载请求队列；
VirtualHttpServer模块，把数据以Http流的形式发送给播放器。 另外，前端应用服务器包含Web服务器、注册认证服务器、推 送服务器、引导服务器和发布服务器，后端支持服务器包含节目源服 务器、管理服务器和数据库服务器。其功能描述如下
(1) WEB服务器
Web服务器为视频下载的门户网站，用户通过Web订购自己感 兴趣的视频栏目和节目，完成业务定制；
(2) 注册认证服务器注册认证服务器提供视频下载用户的注册，以及每次上线享用下 载业务时的身份认证； (3)推送服务器 推送服务器有如下功能
a. 推送用户定制的节目单一一从数据库里取出用户的定制，当 用户上线时，将用户定制的栏目推给客户端，同时将每栏目 下相应的节目单推送给用户；
b. 推送用户定制的栏目单——取出用户定制的节目，当用户上 线时，将用户定制的节目单推送给客户端；
C.处理用户的栏目定制——将接收用户定制的栏目和喜好分析
的系统存在栏目存储到数据库中； d.处理用户的视频节目定制——将接收到的用户的视频节目定
制节目单存储到数据库中。 (4)引导服务器和发布服务器
引导发布服务器用来保证P2P网络的完整性，完成的功能有-
a. 加入P2P网络——能把自身加入P2P网络；
b. 提供邻居列表——对无邻居节点的节点提供邻居列表，使其加
入P2P网络；
C.提供资源列表——对资源较少的节目，给用户提供资源列表，
使其能正常下载；
d.提供上传功能——在网络上还没有资源的情况下，相当于种子 节点，给用户提供下载。(5) 数据库服务器数据库服务器用于存储用户的资料信息、用户视频节目的定制单 以及用户经常使用的资源；(6) 节目源服务器节目源服务器用于存储网络中所有的多媒体信息，以便用户在需 要下载多媒体时，可以从节目源服务器上获得所需要的资源；(7) 管理服务器管理服务器的作用是保存、管理整个系统运行的相关统计信息， 包括对视频栏目，视频节目以及视频简介的相关信息的管理维护；对 用户信息进行管理，任何一个节点加入或者离开网络都会留下记录， 这表现在用户的上线、下线时间上，并且由此可以计算出在线时长等 相关信息。本发明具有以下有益效果 (1)本发明采用了 P2P技术，所述的网络拓扑结构具有以下特占./"、 ■(a) 纯分布式系统，节点之间完全平等并完成同样的工作，任 何两点之间都可能存在数据供需关系；(b) 无服务器网络，依靠Kademlia，网络中没有了服务器的概 念，任何节点可以在一次跳转之内得到査找结果；(c) Kademlia协议的开销随着系统规模(结点总数N)的增加而 按照O(logN)的比例增加,因此可以用于大规模的系统；(d) 网络的扩展性很强,不会受某些节点的加入/退出影响；(2) 本发明是面向IP机顶盒设计的一款数字媒体下载系统，用 户使用数字家庭的IP机顶盒，通过互联网访问运营商提供的数字媒 体下载系统，浏览系统中的内容，把需要的资源下载到用户自己的IP机顶盒中的硬盘上；(3) 本发明的系统采用P2P技术，很好的解决了集中式服务方式 的诸多弊端，解决了现有采用C/S(客户端/服务器)模式的多媒体下 载系统在客户数目快速增加时服务器宽带等资源很快被消耗完的技 术问题。
图1为本发明实施例所支持的网络拓扑结构图； 图2为本发明实施例所支持的客户端结构图； 图3为本发明实施例所支持的系统运行流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。本发明的系统网络拓扑结构如图l所示包括了客户端l、前端应用服务器2和后端支撑服务器3。其中客户端1指的是网络中的机 顶盒ll、机顶盒12、机顶盒13，前端服务器2包括web服务器21、 注册认证服务器22、推送服务器23、引导服务器24和发布服务器 25，后端支撑服务器3包括数据库服务器31、管理服务器32以及节 目源服务器33。本发明网络中的原始数据全部来自节目源服务器33，引导服务 器24、发布服务器25和客户端1共同组成了数据分发系统的核心，web服务器21、推送服务器23和注册认证服务器22共同构成了系 统的业务提供部分，负责内容的分发、内容的控制管理、内容的分类、 内容的收集整理，管理服务器32用于管理监控应用服务器运行，所 述的这些部分共同构成了本发明的数字媒体下载系统的环境。
本发明实施例所支持的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统 采用了基于Kademlia算法的P2P网络模型，任何两点之间都可能存 在数据供需关系。
如图2所示，本发明实施例所支持的一种面向IP机顶盒的数字 媒体下载系统的客户端1由Menbership模块101 、DataBuffer模块102、 UpLoadQueue 模块 103 、 DownloadQueue 模块 104 以及 VirtualHttpServer模块105这5个模块构成，与客户端1相连的是P2P Network 100以及播放器Decoding Player 106。其中，
Menbership模块101负责维护该节点的邻居节点列表，管理该节 点与其他网络节点的交互关系，Menbership模块101基于Kademlia， 是整个系统的资源发布搜索以及下载资源定位的基础，Menbership模 块101采用了二叉搜索树来构建整个网络的路由表；
DataBuffer模块102是数据的存储区域，所有从网络中获得数据 都会暂时存储在这块内存区域，同时也负责提供数据给播放模块进行 播放以及请求数据的节点提供数据缓存的机制，所述的缓冲区是一个 循环队列，具有自动更新功能；
UpLoadQueue模块103上传请求队列，这是对本节点的处理能力 有限的情况下管理连接请求的部分，主要的部分是一个队列，当有能力处理新的连接的时候才会对上传队列的顶端的节点进行服务。这样 改进了传统P2P软件处理连接的方式，能够减轻对节点资源的占用， 并且在一定程度上减少了对节点的带宽需求；DownloadQueue模块104是下载请求队列；VirtualHttpServer模块105把数据以Http流的形式发送给播放器 Decoding Player 106。本发明实施例所支持的系统一次下载流程如图3所示，具体步骤描述如下用户启动机顶盒，首先通过手中的遥控器输入用户的用户 名、密码，注册认证服务器22就会验证用户信息；若用户尚未注册， 则用户进行注册操作然后重新登录登陆系统；若用户登录成功，即可 进入系统；进入系统之后，引导服务器24首先将自身节点加入到P2P 网络中，用户通过web服务器21浏览可供下载的多媒体资源，使用 遥控器选中所需的多媒体资源，发出下载请求；系统通过引导服务器 24搜寻P2P网络中其他有该多媒体资源的节点，若搜寻到即可通过 该节点下载多媒体资源，若未搜寻到所需资源，则返回浏览多媒体信 息，同时也可通过节目源服务器33査找自己所要的多媒体资源，直 接下载该节目。
权利要求
1. 一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统，其特征在于系统网络拓扑结构包括了客户端1、前端应用服务器2和后端支撑服务器3，其中，所述的客户端1由网络中的用户机顶盒构成，包括了以下5个模块(1)用于负责维护该节点的邻居节点列表，管理该节点与其他网络节点的交互关系的Menbership模块101；(2)作为数据的存储区域，负责提供数据给播放模块进行播放以及请求数据的节点提供数据缓存的机制的DataBuffer模块102；(3)用于上传请求队列的UpLoadQueue模块103；(4)用于下载请求队列的DownloadQueue模块104；(5)把数据以Http流的形式发送给播放器的VirtualHttpServer模块；所述的前端服务器2又包括以下服务器(1)作为视频下载的门户网站，让用户通过Web订购自己感兴趣的视频栏目和节目，完成业务定制的web服务器21；(2)用于提供视频下载用户的注册，以及每次上线享用下载业务时的身份认证的注册认证服务器22；(3)用于推送用户定制的节目单、栏目单，处理用户的栏目定制、视频节目定制的推送服务器23；(4)用来保证P2P网络的完整性的引导服务器24和发布服务器25；所述的后端支撑服务器3又包括以下服务器(1)用于存储用户的资料信息、用户视频节目的定制单以及用户经常使用的资源的数据库服务器31；(2)用于存储网络中所有的多媒体信息，以便用户在需要下载多媒体时，可以从节目源服务器上获得所需要的资源的管理服务器32；(3)用于保存、管理整个系统运行的包括对视频栏目，视频节目以及视频简介的相关统计信息的节目源服务器33。
2、 根据权利要求1所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统，其特征在于所述的网络中原始数据全部来自节目源服务器33，引导服务器24、发布服务器25和客户端1共同组 成了数据分发系统的核心，web服务器21、推送服务器23 和注册认证服务器22共同构成了系统的业务提供部分，负责 内容的分发、内容的控制管理、内容的分类、内容的收集整 理，管理服务器32用于管理监控应用服务器运行，所述的这 些部分共同构成了本发明的数字媒体下载系统的环境。
3、 根据权利要求1所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系 统，其特征在于所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载 系统采用了基于Kademlia算法的P2P网络模型，任何两点之 间都可能存在数据供需关系。
4、 根据权利要求1所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统，其特征在于所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系统采用了基于Kademlia算法的P2P网络模型，整个网络的 路由表运用二叉搜索树进行构建。
5、 根据权利要求1所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系 统，其特征在于与所述的客户端1相连的是P2P Network 100 以及播放器Decoding Player 106。
6、 根据权利要求1所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系 统，其特征在于本发明的系统是纯分布式系统，节点之间 完全平等并完成同样的工作。
7、 根据权利要求1所述的一种面向IP机顶盒的数字媒体下载系 统，其特征在于本发明的系统依靠Kademlia，任何节点可 以在一次跳转之内得到査找结果，Kademlia协议的开销随着 系统规模(结点总数N)的增加而按照O(logN)的比例增加。
全文摘要
本发明公开了一种基于面向IP机顶盒的数字媒体下载系统，它属于数字媒体下载技术领域，其网络拓扑结构包括客户端、前端应用服务器和后端支撑服务器，其中客户端由各用户机顶盒构成，前端服务器包括web服务器、注册认证服务器、推送服务器、引导服务器和发布服务器，后端支撑服务器包括数据库服务器、管理服务器以及节目源服务器。本发明采用了基于Kademlia算法的P2P网络模型，使得用户任何两点之间都有可能存在数据供需关系，解决了现有采用C/S(客户端/服务器)模式的多媒体下载系统在客户数目快速增加时服务器宽带等资源很快被消耗完的技术问题，达到有效地满足人们在IP机顶盒上对多媒体的实际需求的目的。
文档编号H04L12/18GK101291424SQ20081002830
公开日2008年10月22日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者罗笑南, 陈巧珍, 全 高 申请人:中山大学