专利名称：网络中p2p技术在信息家电终端应用的装置及方法
技术领域：
本发明属于信息网络技术领域，特别涉及到网络中P2P技术在信息家电终端应用的装置及方法。
背景技术：
P2P技术是在信息网络技术领域中对等连接技术的一种通用简便的称谓。P2P即Peer to Peer，称为对等连接或对等网络，P2P技术主要指包含有计算机软件嵌入的硬件形成连接后的信息控制技术，其代表形式，即包含着计算机软件。
现在互联网是以S/B即Server/Browser或S/C server/Client结构的应用模式为主的，这样的应用必须在网络内设置一个服务器，信息通过服务器才可以传递。信息或是先集中上传到服务器保存，然后再分别下载(如网站)，或是信息按服务器上专有规则(软件)处理后才可在网络上传递流动(如邮件)。而拥有同一P2P软件的设备和用户，还可以形成一个为其自己所有的在互联网上的P2P专用网。
目前在已知技术中互联网主要技术模式是S/C方式，此方式要在互联网上设置拥有强大处理能力和大带宽的高性能计算机，配合高档的服务器软件，再将大量的数据集中存放在上面，并且要安装多样化的服务软件，在集中处理数据的同时可以对互联网上其他PC进行服务，提供或接收数据，提供处理能力及其他应用。对于一台与服务器联机并接受服务的PC机来说，这台PC机就是客户机，其性能可以相对弱小。而P2P技术的特征之一就是弱化了服务器的作用，甚至取消服务器，任意两台PC互为服务器，同时又是客户机，即对等。
S/C方式造成互联网络上的集中，无论信息资源还是成本资源均向同一方向集中，这样的模式符合一对多、强对弱的社会关系形式，如政府对个人、对企业，大企业对小企业，学校对学生，企业对职工等等关系。所以S/C方式是符合市场需求的一种方式。
P2P方式将导致信息数量、成本资源都向互联网各点均匀分布，也就是所谓“边缘化“的趋势。此模式不同于上述的“一对多”而是符合“一对一”的特点，以及彼此相当的社会关系形式，如个人对个人，规模相当的企业之间，等等，这也是符合市场需求的。所以这两种方式会共存。P2P有其独特的市场空间，是现有互联网应用的补充，这一点应该是毫无疑问的。
P2P技术特性如下·既是S又是C，如何表现取决于用户的要求，网络应用由使用者自由驱动。
·信息在网络设备间直接流动，高速及时，降低中转服务成本。
·构成网络设备互动的基础和应用。
·在使网络信息分散化的同时，相同特性的P2P设备可以构成存在于互联网这张大网中的子网，使信息按新方式又一次集中。
目前信息家电的一个重要应用是采用流媒体技术的视频点播机顶盒。它的工作模式是互联网常见的客户机/服务器(Client/Server)模式。它存在以下两个弊端，其一，在客户机服务器模式中，数据和内容都集中存储在服务器上。客户端发出服务请求，服务器选择适当的数据内容发送给客户端。通过“请求”和“响应”的过程，完成一次服务会话。通常服务请求的数据传输量较小，而服务响应的数据量比较大。比如请求下载一个网页可能只要几百个字节，而响应服务发送网页的内容可能多达几百K字节。客户机/服务器(Client/Server)模式也是一种“一对多”的服务模式，即一个服务器同时为多个客户机提供服务。
在种种情况下，服务器的能力和输出带宽是有一定限度的。随着请求服务的客户端数量的增长到一定数量，每个客户端所能享有的平均带宽减少，服务器的响应速度会显著下降，直到无法提供服务。
其二，目前信息家电中的机顶盒，如采用流媒体技术的数字电视机顶盒和视频点播机顶盒等，都不能进行P2P网络下载和传输。
本发明的P2P网络技术在信息家电终端应用装置及方法，可以有效地解决客户机/服务器(Client/Server)模式中随着用户数量增加，将会引起服务质量下降的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，针对传统的服务器随着请求服务的客户端数量的增长，客户所能享有的平均带宽减少，服务质量显著下降直到无法提供服务，为了克服这一不足之处，就重新提出了一种不同于传统服务器的新模式。本发明的目的，在于提供一种网络中P2P技术在信息家电终端应用的装置及方法，可以有效地解决服务器模式中随用户数量增加将引起服务质量下降的问题。该发明的目的是采用以下技术方案来实现的，一种网络中P2P技术在信息家电终端应用的装置，包括终端机顶盒，其特征在于，所述机顶盒为P2P网络技术机顶盒，该机顶盒内具有一个功能模块电路，该模块电路中包含一个CPU处理器，它通过公共母线连接一个固化了P2P软件的存储器和数据解码播放单元；电路中分别设有网络接口和I/O接口，网络接口通过RJ45接头与网络相连，还设有与数据解码播放单元相连接的硬盘，该硬盘存放视频、音频等媒体数据；所述功能模块电路为一个芯体，设置在机顶盒机壳内。数据解码播放单元主要对接收到的存储在存储器和硬盘的数据进行读出和解码，重建原信号，最后输出供显示和重放.CPU主要根据操作键和软件存储模块的P2P软件进行数据流和信息控制。所述机顶盒机壳的前面板上主要设有红外感应器和网络活动、硬盘活动、电源的指示；其后面板上主要设有键盘鼠标、RJ45接口、VGA接口以及左、右声道、复合视频端口；在该机顶盒顶部还设有上、下、左、右、确认和退出的功能键。
信息家电终端机顶盒是一种新型的信息家电产品，它具有信息终端和家电产品的双重特点。一方面，它可以和现有的信息网络(有线电视网络、宽带网络、窄带网络、无线网络、卫星网络)连接，具有获取、处理、显示信息的能力；另一方面，它又具有家电产品易于使用，无需专业维护的特点。信息家电终端机顶盒是现代家庭信息和娱乐系统的总要组成部分。
P2P信息家电终端(简称P2P机顶盒)，即在普通机顶盒中增加P2P的下载和传输功能。在P2P的网络中，有以下几种实体。采用P2P技术的客户端(简称P2P客户端)，协调者，初始的完整内容拥有者(以确保P2P网络中有全部完整的数据切片)。为了保证数据内容的可获得性，P2P网络中至少必须有一个完整内容的拥有者，或者各个P2P的客户端处的切片可以拼合成一个完整的数据文件。
所述装置与网络相连，即可完成P2P专用网的硬件连接，并按本发明的P2P在信息家电终端中的应用方法，实现P2P网络数据和信息的控制与传输。该装置可以做成独立的硬件盒(P2P机顶盒)，也可嵌入其它的硬件如视频点播机顶盒，数字电视机顶盒，电视机等。
关于网络中P2P技术在信息家电中的应用方法，主要包含信息网络通讯，其特征在于，按照如下步骤操作，A用户开始向协调者发出服务请求，B收到来自协调者的网络状态信息，并分如下几种情况处理B1情况，B11，等待数据请求并建立连接；B12，若可以向实体X提供数据，则向实体X上载数据，上载完毕则断开连接；未完毕则继续上载；B13选择是否退出P2P网络，“是”则结束，“否”则回到B11；B2情况，B21，周期性向协调者报告本机数据状态信息；B22，接受来自协调者的周期性网络数据状态信息；B3情况，B31，根据网络状态信息选择实体发出数据请求；B32，向对等实体a发出数据请求并建立连接；B33，获得对等实体a的数据状态，若实体a有需要的数据则下载数据，若没有需要的数据，则断开连接；B34，若数据接收完整，即可选择B13，若接收不完整，则返回B32。
当第一个P2P客户端希望获得某个数据内容(比如一部电影、一首歌、一个数据文件)，首先向协调者发出服务请求。协调者本身没有所请求的数据内容，但是协调者掌握当前在P2P网络中哪些P2P客户端拥有所请求的数据内容的切片。所以协调者对服务请求回以当前数据切片在P2P网络中的存在状态。客户端根据协调者告知的切片数据网络存在状态(此时只有初始完整内容拥有者拥有数据切片)，向初始完整内容拥有者发出数据请求，并开始下载数据。在相应的下载过程中，客户端周期性的向协调者报告本机拥有的切片状态。这个过程和传统的C/S工作模式没有本质的差异，但是随着客户端数量的增加，工作模式开始发生变化。
当第一个之后的客户端向协调者发起请求服务时，协调者告知的网络状态(数据内容切片在P2P网络中的存在状态)将包括完整内容拥有者的地址和客户端1的地址(假如客户端1仍然在下载过程中或仍然在线)。客户端2将同时向客户端1和完整内容拥有者发起下载数据的请求。后面加入的客户端和前面的客户端执行相同的逻辑。随着加入的客户端增加，各个客户端之间传输的数据量增加，每个客户都可以从多个对等的实体处下载自身需要的数据切片，同时又向其它客户端提供自己拥有的数据切片。
和传统的C/S模式相比较，客户端不是从单一的服务器上获取数据内容，而是可以从多个对等的实体处获得数据切片。单一服务器的处理和带宽压力消失，随着客户端数量的增加，不仅下载速度没有减慢，反而加快，正所谓，用户越多，下载越快的状态。需要说明的是，在P2P网络中，数据内容的存在方式，和原来在服务器上的存储方式有所不同。在传统的服务器中，数据内容是以完整的数据文件形式存在。在P2P网络中，数据内容可以是一个完整的数据文件，也可以按照一定的规则，切割成一个或若干个固定大小的切片，每个切片使用特定的算法加密保护(也可以不加密)，以确保每个切片的完整性和可靠性。这些经过加密保护的切片，不必保留在中央的服务器上，可以分散存储在P2P网络的各个用户处。
本发明中所描述的这种P2P技术在信息家电中的应用方法，不仅限于应用在所述P2P终端机顶盒中(它仅是一种实施例)，而且上述方法还能够广泛地嵌入在电视机内，DVD播放机内，家庭网关，无线网关，数字电视机顶盒等，实现P2P功能。本发明的有益效果是，有效地解决了服务器模式中随用户数量增加而引起服务质量下降的弊端，本技术可以实现服务器的优质服务。
图1为客户机/服务器(client/server)模式图2为“一对多”的服务模式图3a为P2P机顶盒功能模块图3b为内部电路板布局4a为P2P机顶盒的前面板图4b为P2P机顶盒的后背板图4c为P2P机顶盒的功能键图5为文件切片、加密、分布示意6为聚合、解密、合并示意7为P2P网络中的实体示意8为P2P下载过程示意9为网络状态数据通信示意10为内容数据通信示意11为客户端的软件工作流程图具体实施方式
参照图1，表示客户机/服务器的工作模式示意图，客户端发出服务请求，服务器选择适当的数据内容发送给客户，通过请求和服务过程完成一次服务会话。参照图2，表示“一对多”的服务模式，客户机/服务器(Client/Server)模式也是一种“一对多”的服务模式，即一个服务器同时为多个客户提供服务。参照图3a、3b，表示P2P网络技术机顶盒内的功率模块示意图和内部电路板布局图，图中内部电路板2上的CPU处理器为2.1，它连接一个存储器2.2和数据解码播放单元2.3，电路板2上还分别设有网络接口2.4、I/O接口2.6以及与数据解码播放单元相连接的硬盘2.5。参照图4a、图4b、图4c，表示P2P网络技术机顶盒的前面板1.1、后背板1.2、顶部面板1.3上所设的功能键，在P2P网络中，数据内容的存在方式，和原来在服务器上的存储方式有所不同。在传统的服务器中，数据内容是以完整的数据文件形式存在。参照图5，表示文件切片、加密、分割的示意图，在P2P网络中，一个完整的数据文件，按照一定的规则，切割成一个或若干个固定大小的切片，每个切片可使用特定的算法加密保护(也可不使用加密保护)，以确保每个切片的完整性和可靠性。这些经过加密保护或不加密的切片，不必保留在中央的服务器上，可以分散存储在P2P网络的各个用户处。参照图6，表示聚合、解密、合并的示意图，图中表示各个P2P的客户端所切的切片可以并合成一个又一个完整的数据文件。参照图7，表示P2P网络中的实体示意图，在网络中有以下几种实体，1)采用P2P技术的客户端(简称P2P客户端)2)协调者3)初始的完整内容拥有者(以确保P2P网络中有全部完整的数据切片)。当第一个P2P客户端希望获得某个数据内容(比如一部电影、一首歌、一个数据文件)，首先向协调者发出服务请求。协调者本身没有所请求的数据内容，但是协调者掌握当前在P2P网络中那些P2P客户端拥有所请求的数据内容的切片。所以协调者对服务请求回以当前数据切片在P2P网络中的存在状态。参照图8，表示P2P下载过程示意图，客户向初始完整内容拥有者发出数据请求，并开始下载数据。在相应的下载过程中，客户端周期性的向协调者报告本机拥有的切片状态。这个过程和传统的C/S工作模式没有本质的差异，但是随着客户端数量的增加，工作模式开始发生变化。当第一个之后的客户端向协调者发起请求服务时，协调者告知的网络状态(数据内容切片在P2P网络中的存在状态)将包括完整内容拥有者的地址和客户端1的地址(假如客户端1仍然在下载过程中或仍然在线)。客户端2将同时向客户端1和完整内容拥有者发起下载数据的请求。注意，此时客户端1一方面从完整内容拥有者下载未得到的数据，同时又向客户端2提供自己已经拥有的数据，即同时执行下载(从完整内容拥有者)和上载(到客户端2)的工作。另外一个值得注意的现象是，客户端2有可能从完整内容拥有者处下载了客户端1所没有的数据内容切片，这样的数据切片可以从客户端2提供(上载)给客户端1，客户端1和客户端2都是可以同时上载和下载的对等网络实体。参照图9，表示网络状态数据通信，在P2P的网络中，主要有两种通信数据网络状态数据和下载内容数据。网络状态数据存在于客户端和协调者之间。客户端通过这种数据向协调者发出服务请求、周期性报告当前客户端拥有的数据切片的状态。协调者通过这种数据向所有的客户端告知当前P2P网络中数据切片的存在状态。参照图10，为内容数据通信示意图，内容数据通信发生在所有P2P网络中完整内容拥有者、已完成下载的(愿意提供上载的)客户端、正在进行下载/上载的客户端。参照图11，表示客户端的软件工作流程图，按照此图提示了P2P技术在信息家电终端应用操作步骤的内容。
权利要求
1.一种网络中P2P技术在信息家电终端应用的装置，包括终端机顶盒，其特征在于，所述机顶盒为P2P网络技术机顶盒，该机顶盒内具有一个功能模块电路，该模块电路中包含一个CPU处理器，它通过公共母线连接一个固化了P2P软件的存储器和数据解码播放单元，电路中分别设有网络接口和I/O接口，网络接口通过RJ45接头与网络相连，还设有与数据解码播放单元相连接的硬盘，该硬盘存放视频、音频等媒体数据；所述功能模块电路为一个芯体，设置在机顶盒机壳内。
2.根据权利要求1所述P2P技术在信息家电终端应用的装置，所述机顶盒机壳，其特征在于，前面板上主要设有红外感应器和网络活动、硬盘活动、电源的指示；其后面板上主要设有键盘鼠标、RJ45接口、VGA接口以及左、右声道、复合视频端口；在该机顶盒顶部还设有上、下、左、右、确认和退出的功能键。
3.根据权利要求1所述的P2P技术在信息家电终端应用的装置，其特征在于，所述信息家电终端机顶盒，即在普通机顶盒中增加P2P的下载和传输功能。
4.关于网络中P2P技术在信息家电终端中的应用方法，主要包含信息网络通讯，其特征在于，按照如下步骤操作，A用户开始向协调者发出服务请求，B收到来自协调者的网络状态信息，并分如下几种情况处理B1情况，B11，等待数据请求并建立连接；B12，若可以向实体X提供数据，则向实体X上载数据，上载完毕则断开连接；未完毕则继续上载；B13选择是否退出P2P网络，“是”则结束，“否”则回到B11；B2情况，B21，周期性向协调者报告本机数据切片状态信息；B22，接受来自协调者的周期性网络数据状态信息；B3情况，B31，根据网络状态信息选择实体发出数据请求；B32，向对等实体a发出数据请求并建立连接；B33，获得对等实体a的数据状态，若实体a有需要的数据则下载数据，若没有需要的数据，则断开连接；B34，若数据接收完整，即可选择B13，若接收不完整，则返回B32。
5.根据权利要求4所述的P2P技术在信息家电终端中的应用方法，其特征在于，所述数据内容，可以是一个完整的数据文件，也可以切割成一个或若干个固定大小的切片；每个切片可使用加密保护。
6.根据权利要求4所述的P2P技术在信息家电终端的应用方法，其特征在于，所述客户端不是从单一的服务器上获取数据内容，每个客户都可以从多个对等的实体处下载自身需要的数据切片，同时又向其它客户端提供自己拥有的数据切片。
7.根据权利要求4所述的P2P技术在信息家电终端的应用方法，其特征在于，所述协调者本身没有所请求的数据内容，但是协调者掌握当前在对等网络中那些用户端拥有所请求的数据内容的切片。
8.根据权利要求4所述的P2P技术在信息家电终端的应用方法，其特征在于，所述用户向初始完整内容拥有者发出数据请求，并开始下载数据。在相应的下载过程中，用户端周期性的向协调者报告本机拥有的切片状态信息。
全文摘要
网络中P2P技术在信息家电终端应用的装置及方法，属于信息网络技术领域，包括终端机顶盒，其特征在于，该机顶盒为P2P网络技术机顶盒，机顶盒内具有一个功能模块电路，该电路中包含一个CPU处理器，它连接一个固化了P2P软件的存储器和解码播放单元，分别设有网络接口和I/O接口，还设有与播放单元相连接的硬盘；所述应用方法，主要包含信息网络通讯，并按照如下步骤操作，A用户开始向协调者发出服务请求，B收到来自协调者的网络状态信息，分别进行几种情况处理。有效地解决了服务器模式中随用户数量增加而引起服务质量下降的弊端，本技术可以实现服务器的优质服务。
文档编号H04N5/00GK1694492SQ200510077429
公开日2005年11月9日 申请日期2005年6月23日 优先权日2005年6月23日
发明者吴波, 程钢, 张维祥 申请人:北京影立弛技术有限公司