原力创新科技P2P直播点播系统白皮书V 4.0

原力创新科技

P2P流媒体直播点播系统

白皮书

北京原力创新科技有限公司

2016/8/2

一产品概述 (3)

1.1公司简介 (3)

1.2产品概述 (4)

1.3产品发展历程 (5)

1.4典型客户 (6)

二体系结构 (8)

2.1设计原则 (8)

2.2分布式结构 (10)

2.3开放式结构 (11)

三创新技术 (12)

3.1支持多种协议 (12)

3.2支持众多视频格式 (12)

3.3独创F ORCE P2P M EDIA S ERVER技术 (13)

3.4多进程处理技术 (13)

3.5分布式网络部署 (14)

3.6内容按热度智能分发功能 (15)

3.7可管理的P2P系统 (15)

3.8高效的传输协议 (15)

3.9独创的F ORCE P2P S WARMING技术 (16)

3.10服务器集群的自动容错 (16)

3.11服务器集群的负载均衡 (16)

3.12分布式内容存储 (17)

3.13本地存储功能 (17)

3.14P2P A NY S TREAM 技术 (17)

3.15完善的DRM保护机制 (17)

3.16先进的跨网功能 (18)

3.17良保障在现有ADSL网络上100%的流畅体验 (18)

3.18启动更快，切台更快 (19)

3.19节省大量带宽和服务器资源 (19)

3.20对内容的版权保护策略 (19)

3.21先进的管理模式 (20)

四业务描述 (21)

4.1P2P点播业务 (21)

4.2P2P直播业务 (22)

4.3下载业务 (23)

五流媒体功能 (24)

5.1多终端支持 (24)

5.2全面的格式兼容 (24)

5.3基于软件的负载均衡功能 (28)

六 P2P IPTV流媒体系统 (32)

6.1功能概述 (32)

6.2业务功能 (33)

6.3工作原理 (38)

6.4IPTV合作伙伴 (39)

6.5IPTV成果展示 (40)

七 3G业务功能 (42)

7.1多格式兼容适应手机流媒体 (43)

7.2成果展示 (43)

一产品概述

1.1公司简介

北京原力创新科技有限公司是在全球范围内的P2P点播市场倡导者及技术领跑者,是国内最专业的企业及电信运营级P2P点播直播流媒体产品解决方案提供商,是国内领先的手机流媒体产品及解决方案提供商。旨力于研发适合中国网络国情的P2P流媒体技术整体解决方案,为数以千万计的网民提供最优质最流畅的影视观看体验,为数以亿计的IPTV及3G手

机用户提供最稳定最快捷的流媒体服务体验。

原力公司成立于 2004年3月，技术力量雄厚,研发人员占公司80%以上，经过三年的基于P2P直播及P2P点播技术的艰苦探索与研发,最终推出了全球领先的商业可管理的,基于UDP协议的p2p直播点播流媒体及移动流媒体系列产品。凭借公司多年来的研发积累

及技术创新突破，公司的P2P点播流媒体系统、手机流媒体系统以及其他的众多产品都处于行业的领先位置。

原力公司的P2P视频点播和P2P视频直播系列产品是目前国内最专业的商业P2P流

媒体软件技术提供商，支持了网络春晚、孔子文化节、炫视听、鸿波在线等数十余家媒体

近百万并发用户级别的直播点播应用,与之相应的“原力P2P流媒体宽带运营平台建设方案”是目前国内最早完善的商业化P2P流媒体一体化宽带运营平台，平台基于P2P视频点播、P2P视频直播、CMS、互动聊天、网络会议等应用系统，是国内首例商业化的、一站式的宽带流媒体运营平台。系统同时支持认证计费与运营管理，彻底满足宽带流媒体运营的需要。整个平台不仅稳定可靠，而且管理方便，深受合作媒体和广大客户的高度评价。

原力公司秉承“做事先做人”和“求实创新”的企业精神，经过多年的研发、实践和

服务，目前已为国内外众多知名企业及单位提供着优良有流媒体运营系统及服务。

1.2产品概述

原力P2P流媒体服务器(Force P2P Media Server)，是原力科技为解决网络视频运营中，服务器及带宽资源大量投入带来资金问题，以及由服务器规模导致的资源管理问题、内容分发问题；网络环境及地理位置差异带来的网络适应性问题、用户通信等众多子问题而专门研发的流媒体发布专用服务器。

原力P2P流媒体服务器以可管理的P2P流媒体系统作为基础内容发布技术，结合流媒体技术以及智能CDN网络架构，构建出符合P4P思想标准的新一代流媒体服务器。

原力P2P流媒体服务器所采用的P2P流媒体技术，是原力科技根据中国互联网的国情专门开发的，具有中国特色的P2P流媒体系统。系统采用私有UDP传输协议，彻底解决原有TCP传输速度慢且无法内网传输的弊端，更解决了现有UDP协议频繁丢包的问题。这种新的传输协议，可最大限度减少可能丢失的数据包，保证流媒体内容的完整性及连贯性，同时可针对我国小型局域网过多的情况，完全穿透内网防火墙及NAT设备，充分利用隐藏在公网IP下更多的可用P2P节点用户终端。

原力P2P流媒体服务器，完全由原力科技独立研发，拥有全部的知识产权，且其中应用众多独创技术，为原力科技专利技术，并且通过众多视频运营商中的广泛应用，获得充分的认可，具有巨大的市场价值。

原力创新科技有限公司，凭借多年的流媒体技术实力，为原力科技提供一整套的基于全新的,可管理的P2P技术实现的新一代互联网全局P2P+CDN传输平台：

原力科技正式推出基于PC的P2P直播流媒体产品

原力科技成功研发出基于PC的P2P点播流媒体产品原力科技首创可分布式组网的流媒体系统产品

原力科技率先推出基于IPTV电视的P2P流媒体产品

原力科技完成基于手机的P2P流媒体框架设计

1.4 典型客户

二体系结构

2.1 设计原则

原力P2P流媒体直播系统设计遵从并考虑以下原则

1、媒体数据一次路由和媒体服务邻近获取原则。

媒体服务一次路由和媒体服务近邻原则是保证QoS的核心、也是P2P的核心技术。关于智能节点寻找，原力公司经过数年的研发和测试，针对媒体服务近邻的智能获取，采取了国际领先的下列近邻智能获取原则：1）、ESM：依据带宽多重编码、地域相近服务调度；2）、拓扑匹配：物理与逻辑拓扑动态匹配；3）P2P流媒体: 依据IP 地址分域策略调度服务等。通过采用原力公司这些技术，彻底保证了邻近获取的成功和高效。

2、高可靠

数据在网络上传输的安全性非常重要，本项目严格对用户名称、口令和权限进行设置，同时具备严格的管理员分级制度，以控制授权用户对多媒体信息的访问权限和控制权限，防止不合法操作。

本项目具有良好的安全触发机制，可以有效统计和控制用户的连接，具备系统报警功能，如磁盘空间不足等。

3、稳定性

传统的流媒体系统因音视频节目的数据量很大，传输和处理都要浪费很多资源，如传输需要很高的带宽，当大量用户访问本地视频服务器的时候，可能会由于某方面的资源不够或者出现问题，用户访问效果差，甚至服务器直接宕掉。原力宽带流媒体系统基于全球领先的P2P技术，对带宽的要求和服务器的要求不到传统流媒体系统的1/20。同时，采用基于原力P2P技术的内容分发系统CDN进行流媒体内容分发，可以在根节点智能支持更多的用户连接。原力宽带流媒体视频直播系统是真正电信级具有很高的稳定性的系统平台，可以达到7×24×365的长时间运行。

4、功能规模可扩展原则

软件的发展具有一定的扩展性，无论是功能上、还是容量上随时都有可能扩展。所以在规划时必须要考虑具有良好的可扩充性。本项目的扩充性主要表现在以下几点：功能扩充方便

原力P2P流媒体直播系统采用模块化的设计思想，可以根据客户的需要做灵活的二次开发，整个系统不需要进行大的调整，就能很容易扩充新的功能；

性能上扩充方便

本项目单台服务器在10M的带宽下，可以支持近万人的并发使用，面对特殊活动或电信运营的需要，原力P2P流媒体系统完全支持多个服务器组同时工作，达到负载均衡的效果。随着用户访问量的增加，本系统也可以轻松的添加更多的视频服务器，或者采用内容分发系统（CDN），来支持更多的用户连接。

5、可移植性

本项目的体系结构应采用先进的三层结构系统，基于C/C++的一系列标准，具有良好的跨平台性，可以运行在UNIX、Linux和Windows平台上。通过使用第三方厂

家提供的中间层产品，本系统可在各种硬件平台、操作系统、WEB Server平台上进行方便的移植。

6、高可用原则

本项目应采用WEB 方式管理控制界面，提供友好的信息提示和错误提示，非专业

人员也可以很容易进行操作。

2.2分布式结构

原力P2P流媒体服务器，通过对服务器职能的细分以及对部署架构的优化，构建出一整套适用于大规模用户并发并可无限扩展的平台架构，使系统具有很高的网络适应性及延展性，具有更高的商业价值和技术潜力。

原力P2P流媒体服务器对整体网络的部署及规划、数据的分发以及相应的管理策略，完全符合先进最新提出的P4P网络架构的设计思路，使P2P技术更加适用现今的网络运营环境。

原力P2P流媒体服务器采用分布式存储模式，所发布的所有内容存在于整个用户网络中，降低用户对服务器的访问依赖，从而缓解用户访问给服务器及带宽造成的压力，确保了流媒体服务器发布的稳定性。同时，每个用户可以从更多的途径获取节目源，使观看途中内容源的获取更加稳定，确保视频播放无缓冲、中断等现象产生。

原力P2P流媒体服务器将服务器按职能划分，使每种功能服务器进行更专业的工作，提高系统的服务质量。引用分布式服务器部署理念，将服务器按功能、按地域、按需求等不同方式进行分散，使系统服务更具有针对性，将更多资源集中投入需求大的用户和地区，需求小的用户和地区投入相对较少资源，提高整体服务价值。

原力P2P流媒体服务器独有的热门内容智能分发功能，包含内容热度预判、内容导向分发功能。系统可对分发策略预设，当内容在某地区达到分发条件，如用户访问该资源数量超过1000次，热度预判系统将此内容列为热门内容，内容导向分发系统则将该内容分发至用户当地流媒体发布服务器，并对该内容应用更多服务器及带宽资源，以支撑更多用户的访问。

原力P2P流媒体服务器采用C/S模式的集中管理架构。在分散的P2P发布网络中，所有用户访问行为、服务器工作信息、内容资源信息、节点处理信息等，均通过集中的管理系统进行统一管理。其管理可分为对网络信息的管理和对架构的部署管理。网络信息管理存在于整个P2P发布网络中，用户产生视频请求、服务器查询内容资源及用户列表、反馈用户网络信息列表、用户根据列表访问视频内容、内容的P2P共享传输以及内容的终端呈现，所有步骤都需要管理系统的调配才可完成，完全的管理模式，使系统管理更加方便。系统对架构的部署管理，集中在对内容的分发管理中。结合热门内容智能分发功能，分布在各地的用户可更方便的访问到身边可提供该内容的分发服务器、节点用户，并将其作为最高优先级的内容访问源，无需占用更多的主干网络资源，避免了跨网络、跨区域访问情况的发生，解决了以往P2P大量占用网络带宽的问题，使P2P可满足电信级运营商的应用需求，体现出P2P流媒体技术的真正价值。

2.3开放式结构

原力P2P流媒体服务器采用非集中化新型混合式P2P模式，遵循NeerCast就近获取原则，系统整体理论扩充规模无限，具有高容错性，系统匿名程度高，单独低聚合高。私有的Swarming Methodology的专利算法之上，采用私有UDP传输协议，以C、C++

为基础，结合C#、JAVA、汇编语言综合开发而成。独有的P2P Swarming技术通过多对多AI及以Peer服务为中心的Election选举传输模式，降低网络抖动带来的传输问题，使种子连通率在90%以上，通过多对多的传输模式，实现Buffer的最优化管理。系统具有JAVA、C#两种开发语言的接口源码，使系统具有更高的兼容性，可方便的与其他系统协同工作。

三创新技术

3.1 支持多种协议

原力P2P流媒体系统可以支持多种协议，如mms、rtsp、http、file等。其中mms、http可实现网络视频的实时直播、卫星电视直播、文件虚拟直播流等内容传输；rtsp可使点播视频文件可以随意拖动进度，确保用户使用体验；发布点播内容时，系统使用file文

件流方式，直接用视频文件的绝对路径访问服务器中的点播文件，在缩减操作流程的同时，提高系统工作效率。

3.2支持众多视频格式

原力P2P流媒体系统，可支持的视频格式广泛，如wmv、rm、rmvb、flv、ts、avs、asf等，可使用mpeg2、H.264等各种视频编码方式，使系统具有更好的兼容性，免去了频繁转换格式的繁琐步骤，同时提高了视频内容的质量。

3.3独创Force P2P Media Server技术

原力P2P流媒体系统直接读取服务器中视频文件，并直接以原力P2P流媒体服务器端将内容在互联网中发布出去，无需借助其他流媒体系统如Media Server、Helix Server 等流媒体发布手段进行视频发布。

3.4多进程处理技术

原力P2P流媒体系统，可实现在同一台物理服务器上打开多个逻辑服务器，并使所有逻辑服务器单元都与其他物理服务器一起实现负载均衡功能。

由于某些高配置服务器的资源比较多，而普通的流媒体系统无法充分利用资源，如内存、CPU的使用，这些软件对硬件使用效率的低下，造成了硬件资源的严重浪费。通过原力P2P流媒体系统的多进程处理功能，可以在合理条件下，更充分的利用硬件资源，以达到节省硬件资源的目的。

多进程处理功能服务器列表

3.5分布式网络部署

原力P2P流媒体服务器，通过对服务器职能的细分以及对部署架构的优化，构建出一整套适用于大规模用户并发并可无限扩展的平台架构，使系统具有很高的网络适应性及延

展性，具有更高的商业价值和技术潜力。

原力P2P流媒体服务器对整体网络的部署及规划、数据的分发以及相应的管理策略，完全符合先进最新提出的P4P网络架构的设计思路，使P2P技术更加适用现今的网络运

营环境。

原力P2P流媒体服务器采用分布式存储模式，所发布的所有内容存在于整个用户网络中，降低用户对服务器的访问依赖，从而缓解用户访问给服务器及带宽造成的压力，确保

了流媒体服务器发布的稳定性。同时，每个用户可以从更多的途径获取节目源，使观看途

中内容源的获取更加稳定，确保视频播放无缓冲、中断等现象产生。

原力P2P流媒体服务器将服务器按职能划分，使每种功能服务器进行更专业的工作，提高系统的服务质量。引用分布式服务器部署理念，将服务器按功能、按地域、按需求等

不同方式进行分散，使系统服务更具有针对性，将更多资源集中投入需求大的用户和地区，需求小的用户和地区投入相对较少资源，提高整体服务价值。

系统对架构的部署管理，集中在对内容的分发管理中。结合热门内容智能分发功能，

分布在各地的用户可更方便的访问到身边可提供该内容的分发服务器、节点用户，并将其

作为最高优先级的内容访问源，无需占用更多的主干网络资源，避免了跨网络、跨区域访

问情况的发生，解决了以往P2P大量占用网络带宽的问题，使P2P可满足电信级运营商

的应用需求，体现出P2P流媒体技术的真正价值。

3.6内容按热度智能分发功能

3.7可管理的P2P系统

原力P2P流媒体服务器采用C/S模式的集中管理架构。在分散的P2P发布网络中，

所有用户访问行为、服务器工作信息、内容资源信息、节点处理信息等，均通过集中的管

理系统进行统一管理。其管理可分为对网络信息的管理和对架构的部署管理。网络信息管

理存在于整个P2P发布网络中，用户产生视频请求、服务器查询内容资源及用户列表、反馈用户网络信息列表、用户根据列表访问视频内容、内容的P2P共享传输以及内容的终端呈现，所有步骤都需要管理系统的调配才可完成，完全的管理模式，使系统管理更加方便。

3.8高效的传输协议

原力P2P流媒体系统所应用的传输协议，为原力科技独创的私有UDP协议。传统TCP协议虽然稳定，但是传输速度慢，不能穿透内网防火墙及NAT设备，不适合做P2P

流媒体的传输协议；而UDP传输虽然速度快，但是会产生大量的丢包现象，传输途中并

不安全，为解决这个问题，对现有两种协议扬长避短，原力科技结合两者优点，开发出一

套传输速度快且稳定，不产生数据丢包现象，并可以穿透内网防火墙及NAT设备的私有UDP协议。

3.9独创的ForceP2P Swarming技术

独创的ForceP2P Swarming技术，通过多对多AI及以Peer服务为中心的Election 选举传输模式，实现Buffer缓冲的最优管理及利用.

实现在网状网中任意两点之间的连通率在90%以上,保障实时节目信息的缓存，提高访问效率并同时保障用户数据准确最快到达。

强大的Swarming及Media Server 技术确保单台ForceP2P Media Server可以支撑的在线并发人数是传统流媒体服务器的3-10倍以上

3.10服务器集群的自动容错

服务器集群具有自动容错功能。当某服务器出现问题时，系统将用户获取内容地址自动导向其他服务器，不间断用户视频观看，不产生任何缓冲现象。

3.11服务器集群的负载均衡

服务器集群中具有基于软件的负载均衡。由于整个视频平台完全由原力P2P流媒体系统进行统一的管理和资源调配，通过系统的管理功能，可以智能判断所有服务器当前的工作状态，包括访问量、频道信息、资源占用等内容，使系统可以随时根据当前状态，将新访问的用户导向压力偏小的服务器，不会产生部分服务器压力过大，而其他服务器负载过小的不平衡状况。

3.12分布式内容存储

由于系统采用P2P流媒体技术，可以使用户预先缓存一部分视频内容到用户本地，以确保用户在网络通信不畅，甚至拔掉网线的情况下，仍然可以流畅的观看视频内容，而此

时重新接通网络，系统将自动根据用户缓存内容的进度，进行后面内容的下载。

所有内容均由服务器发往整个网络平台的用户，多数用户获取内容地址均为其他用户，所有内容以分散的形式存在于整个P2P网络，这种分布式内容存储策略，可以最大限度的降低用户对服务器的访问量，达到有效利用用户资源，较小服务器及带宽资源消耗的目的。

3.13本地存储功能

在分布式网络部署中，需要用到用户本地的存储功能。为了去占用过大的用户资源，

在系统设计最初，系统默认了内存存储和本地硬盘存储两种方式，并可以由运营商指定缓

存所需空间的大小。

3.14P2P AnyStream 技术

原力的P2P anystream技术，可以确保在用户在选择点播内容播放进度时，具有更

快的响应速度，更短的响应时间。该技术是原力科技专门针对用户观看效果进行的独创技术，可以做到用户进度选择后，在2~7S内就可以跳转到用户所选进度进行正常播放，做

到“即点即播”的效果。

3.15完善的DRM保护机制

原力P2P远程视频教育系统设计最初，充分考虑到教育运营商持有内容的版权问题。

高度模块化的系统，可随时开放各种接口或做系统嵌入开发，使运营商无论使用任何DRM手段，都可以完全与原力P2P远程视频教育系统兼容运行。

原力P2P流媒体系统防盗链设置

3.16先进的跨网功能

原力P2P流媒体系统可以大幅度实现各网络跨网功能，使如网通、电信、铁通等不同运商网络用户可以同样流畅观看视频节目.经验证,即运营商任选一地点做为ForceP2P服务器中心，全球绝大多数互联网用户皆可流畅观看该视频。

3.17良保障在现有ADSL网络上100%的流畅体验

原力P2P流媒体系统是完全依据中国网络国情开发的P2P流媒体系统，系统可以穿透内网防火墙及NAT设备，找到更多的内网资源作为种子节点，并可以在内网进行P2P 的内容传输，使原力的P2P流媒体系统具有更广泛的内容来源，以满足用户访问需求。

原力P2P流媒体系统，是真正适合中国网络国情的流媒体系统。系统不仅可以穿透防火墙及NAT设备，可广泛应用在公网互联网、企业办公网及学校政府内网等环境；同时，系统对现有ADSL带宽可以更高效、更充分的利用，不占用过大带宽，确保只在基础1M 带宽下就可以流畅观看所有视频内容。

3.18启动更快，切台更快

原力P2P流媒体系统响应速度非常快，开始播放及拖动时延时非常小，声音和视频播放流畅连续，不会发生停顿、抖动和不连续等现象，可长时间为用户提供稳定高质量的视频服务。

3.19节省大量带宽和服务器资源

原力P2P流媒体技术，是目前国际上最先进的P2P流媒体技术，相比传统流媒体技术及P2P技术，原力的P2P流媒体技术具有更高的工作效率，更高的节点查找率及利用率，使更多的用户仅依靠用户之间的共享传输获取内容，而无需访问服务器，从而节省大量的带宽及服务器资源。

与其他流媒体系统相比, 原力P2P流媒体系统更先进的P2P算法使得文件块的请求及校验传输更加准确,大大减少无效请求及文件发送,节省了网络带宽的占用. 原力P2P远程视频教育系统单服务器可以节省至少15倍以上的带宽资源。

3.20对内容的版权保护策略

原力P2P流媒体系统设计最初，充分考虑到视频运营商需要保护版权问题。高度模块化的系统，可随时开放各种接口或做系统嵌入开发，使运营商无论使用任何DRM手段，都可以完全与原力P2P流媒体系统兼容运行。