面对互联网即将“淹没”在数字视频传输中的困境,卡耐基·梅隆大学的计算机科学家张惠(Hui Zhang)认为:点对点(P2P)文件传输技术不失为一项好的补救措施-----
阿拉斯加州83岁高龄的参议员特德·史蒂文斯(Ted Stevens),由于去年发表了“互联网就像一系列管道”的言论后而广受嘲讽。尽管他的比喻听起来有点滑稽,但史蒂文斯是在竭力提出一个合理的观点:管道可能会堵塞,而这一现象将会比我们预期的时刻更早到来,其罪魁祸首就是数字视频爆炸式的普及。
据Cache Logic公司(英国剑桥一家向内容所有者和网络服务供应商销售媒体传输系统的公司)认为,电视秀、YouTubeclips、动画和其他视频应用已占据了60%的网络通信量;而卡耐基·梅隆大学的计算机科学家张惠(音译)说:“我想两年内这个比例将会达到98%。”如果正如张惠所说的那样,届时就意味着每一个普通用户的下载速度会慢很多。
但张惠相信,用于文件传输的点对点(P2P)技术是解决上述问题的一个方向。当然,这也给盗版者提供了可乘之机——已超过百万用户使用点对点的网络,如Gnutella,、Kazaa和BitTorrent,可以帮助他们获得版权所有的内容。但是张惠认为,这一“害群之马”的技术可以通过改良来帮助合法的内容所有者和广域网管理员传输更多的视频而不致引起网络超负荷。
对张惠和其他P2P技术的支持者而言,这完全是一个结构设计问题。按传统,视频和其他网络内容会沿着如同树状路径传向用户,内容所有者的中心服务作为树干,多任务发送服务为枝干,用户的PC机则为树叶。通常情况下,树状结构足够正常运行了,但其存有三个致命弱点:如果一条枝干断裂了,它的所有树叶节点将不能得到正常运行;又由于数据仅单向流动,因此树叶——PC机上传送数据的能力没有得到充分利用;更为重要的一点是,向网络添加新的PC机仅会增加网络拥堵,即增加对服务器的请求量。
相反,在P2P的网络中没有中心服务器:用户的PC机与不停变动的网格中的许多其他用户交换数据,则意味着服务器和它超载连接的负担会大大减轻。数据由其他节点的PC机提供,节省了网络核心的带宽。如果一个用户离开网格,其他用户能很容易地填补空缺——添加用户实际相当于增强P2P网络的能力。
只有两个障碍使内容发布者和网络服务供应商对这一网格结构持不太积极的态度。首先,为了平衡单个PC机的负载,一些先进的P2P网络如BitTorrent,不得不将大文件分拆成许多小块,分散存储在不同的机器里。为了重新汇集这些小块,网络中的计算机必须占用它宝贵的带宽来发布“元数据”,以描述哪些块它已经有了,哪些块是它需要的。
其次,网络服务供应商不情愿采取P2P的传播方式,因为这意味着将损失许多利益。在传统的单向传播方式里,网络服务供应商可以根据内容所有者,比如google和NBC.com所需占用的带宽,向它们收取相应的费用。但是P2P的传播是由用户自己发起的,用户通常只需按月交纳固定的费用而不需考虑他们要下载或上传多少数据。
张惠和其他研究人员相信,解决以上两个问题已为期不远。康奈尔大学的计算机科学家保罗·弗朗西斯(Paul Francis)正在测试一个Chunkyspread的P2P系统。该系统结合了树状和网格的最好特征——PC机按经典的树状排列,但也能彼此相互连接到其他用户,减少了枝干的负担。
Chunkyspread系统的另一个重要特征是,它按“片”而不是按块汇集文件。每一“片”由每一块的第n个比特位的信息组成。如每一块的容量是20比特,所有块的第5比特位信息组合起来就构成了某一片的信息。又如张三的PC机可能会收到来自李四PC机的承诺,要发送其所拥有的所有块的第5比特位的信息;同时又收到来自王五的PC机的承诺,要发送它所拥有的所有块的第6比特位的信息,等等。一旦做出了这些承诺,就没有元数据需要转手,这就节省了带宽。在模拟实验中,弗朗西斯说Chunkyspread的性能远远好于简单的基于树状结构的多点传输方法。
张惠同时认为,新技术更能使网络服务供应商对P2P的传输感到满意。目前,管理员很少知道通过他们网络的数据流属于何种类型:在匹兹堡的启动计划----Rinera网络中,张惠设计了一种可以识别P2P数据的软件,便于网络服务供应商决定他们愿意以多大的容量和价格传输多少信息,然后以基于服务器内容传送系统一样可靠的方式进行传输,同时跟踪所有的信息流以达到计费的目的。
张惠解释说:“我们打算建立一套网络管理的生态系统以使服务供应商确能从P2P的传输中受益。”使用量超大的用户支付额外的费用,最终内容所有者和用户也不会抱怨;因为更完善的计费系统会使每一个用户更加便利地使用网络。
如果这听起来似乎违反了互联网的网络中立性原则——网络服务供应商应该平等的对待所有的字节而不论他们的来源如何——那么这可以解释为:由于大文件传输时代的到来,传统的原则需要改良更新。张惠认为这都是由传输容量的改变引起的:“当然,我们不希望服务供应商规定哪些内容是他们愿意传输的;另一方面,如果P2P的用户从传输和接收更多的内容中获益,那么真正负责传输这些内容的家伙们也应该从中受益。”
当Rinera和Francis,s Cornell实验室等科研机构正在设计软件或设备,以帮助用户通过P2P网络下载视频和其他文件时,其他的网络和硬件公司也在密切关注着他们的动向。一些制造商如Asus,、Planex和QNAP正在采取行动,通过与BitTorrent的合作,将该公司的P2P软件嵌人到他们的路由器、媒体服务器以及存储设备中。为此我们将会幸运地看到,史蒂文斯议员的“管子”会更长久地保持不堵塞的状态。