數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用 課件 第12、13章 數(shù)字媒體存儲技術(shù)、數(shù)字媒體傳輸技術(shù)

第十二章數(shù)字媒體存儲技術(shù)高等學(xué)校動畫與數(shù)字媒體專業(yè)“全媒體”創(chuàng)意創(chuàng)新系列教材數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用01數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述PARTONE數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述數(shù)據(jù)存儲包含兩個層面的內(nèi)容

一是在物理層面上，提供數(shù)據(jù)臨時或長期駐留的物理媒體，該媒體必須保證數(shù)據(jù)存放的安全可靠性，以及數(shù)據(jù)訪問接口的有效性;二是在系統(tǒng)層面上為保證數(shù)據(jù)能夠完整、有效、安全地被訪問所使用的方法或行為。數(shù)據(jù)存儲技術(shù)就是把這兩個層面結(jié)合起來，為用戶提供數(shù)據(jù)存放的解決方案。數(shù)字媒體存儲的概念來源于數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲技術(shù)(DataStorageTechnology)就是根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，通過采取合理、安全、有效的方式將數(shù)據(jù)保存到合適的存儲設(shè)備上，并能保證有效的訪問。數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述數(shù)字媒體存儲技術(shù)要解決兩個方面的問題:一是大容量數(shù)據(jù)的存儲——大容量數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和安全高效的數(shù)據(jù)接口;二是基于高帶寬網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享——網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)。數(shù)字媒體存儲的對象是數(shù)字媒體信息

數(shù)字媒體信息包括數(shù)字化的文本、圖形、圖像、音頻.視頻、動畫等多媒體信息。但無論什么媒體信息，最終存儲的都是數(shù)據(jù)，所以從存儲層面上說，數(shù)字媒體存儲技術(shù)本質(zhì)上就是數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。而媒體信息的數(shù)據(jù)與一般數(shù)據(jù)在存儲上又有其特別之處，主要體現(xiàn)在兩個方面:一是數(shù)據(jù)量大;二是要滿足實時傳輸?shù)男枨?。?shù)字媒體存儲技術(shù)概述關(guān)于媒體信息的大小，可以有以下對比。①一條短信可發(fā)漢字(包括標(biāo)點符號)70個，最大長度為160B。②一幅800像素x600像素的圖片經(jīng)JPEG壓縮之后大約為100KB。③一段一分鐘的語音，按8kHz采樣，4倍的壓縮率，大約為240KB。④一段一分鐘的標(biāo)清視頻，按H.264編碼，大約為4MB。數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述以上只是民用級的多媒體數(shù)據(jù)的大小如果是廣播級的編輯用音視頻碼流，按2~~4倍的壓縮率計算，則一般需要25~100Mb/s左右的帶寬，其數(shù)據(jù)容量也有更大的需求。由此可見，媒體信息的字節(jié)數(shù)遠大于一般文字信息的容量。因此，在企業(yè)級應(yīng)用中，當(dāng)我們面對數(shù)以百萬計的圖片、成千上萬小時的音視頻素材時，需要大容量的存儲設(shè)備及有關(guān)技術(shù)的支持。在容量方面，單個存儲設(shè)備容量再大，其數(shù)量也是有限的

通常的做法是將多個存儲設(shè)備連接在一起，并加以適當(dāng)管理，可以將容量擴充到足夠的海量級別，如PB級。同時又因為每個存儲設(shè)備都有輸出接口，連接后增加了輸出帶寬，即提高了輸出速度。到目前為止，常用的大容量的存儲設(shè)備主要有3種:磁帶、磁盤和光盤，將同一類存儲設(shè)備連接起來，就有了磁帶庫、磁盤陣列和光盤塔及相應(yīng)的管理技術(shù)。數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述在網(wǎng)絡(luò)條件下的存儲設(shè)備

最初依附于服務(wù)器，后來發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)上的獨立設(shè)備，再后來發(fā)展了專門的存儲網(wǎng)絡(luò)。隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，專門針對存儲而設(shè)計的云存儲技術(shù)也隨之發(fā)展起來。如今，云存儲已發(fā)展成為一種易擴充、更友好的存儲服務(wù)。對于專業(yè)的視頻編輯來說，他們一般是在局域網(wǎng)環(huán)境下進行工作的

局域網(wǎng)可以提供理想的網(wǎng)絡(luò)帶寬，能最大限度地提高編輯效率，以保證編輯的質(zhì)量。但隨著廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在廣域網(wǎng)條件下進行視頻編輯的條件也在不斷成熟，這也給存儲技術(shù)帶來了新的課題。在電視傳媒領(lǐng)域

高清和超高清視頻技術(shù)正在發(fā)展中，而在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，基于大數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用也在不斷涌現(xiàn)。這些都需要更大容量的存儲技術(shù)的支持。02數(shù)字媒體存儲技術(shù)設(shè)備及原理PARTTWO數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述按照使用的方式分類，可分為可移動存儲設(shè)備和非移動存儲設(shè)備

另一種分類方法是分為內(nèi)嵌存儲設(shè)備和外掛存儲設(shè)備。個人用戶一般使用硬盤(或盤和固態(tài)硬盤非移動的內(nèi)設(shè)備)、USB盤和光盤(可移動的外設(shè)備等。企業(yè)用戶(其是規(guī)模較的數(shù)字媒體數(shù)據(jù)的存儲用戶)中絕大多數(shù)的存儲設(shè)備，由于數(shù)據(jù)量巨大，并且不需要移動，所以都是非移動存儲設(shè)備。對于大容量的存儲媒體而言，其存儲設(shè)備主要有硬盤、光盤和磁帶三大類。數(shù)據(jù)存儲離不開存儲設(shè)備

存儲設(shè)備是指存儲數(shù)據(jù)的載體。存儲設(shè)備有很多種，可分為3類:一是基于半導(dǎo)體器件的存儲器，如USB盤、閃存等:二是基于磁性材料的存儲器，如磁盤、磁帶等;三是基于光學(xué)材料的存儲器，如光盤等。數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述一般的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)由3部分組成:主機I/0連接、連接數(shù)據(jù)線和存儲設(shè)備接口。網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)是對數(shù)據(jù)存儲方式進行基于網(wǎng)絡(luò)的擴展。最初的網(wǎng)絡(luò)存儲是將存儲設(shè)備附加在服務(wù)器上，通過服務(wù)器進行數(shù)據(jù)共享。后來,存儲設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)上的獨立設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。在存儲設(shè)備接口方面

除了常見的3種硬盤接口(ATA、SATA、SCSI)外，新的一些接口類型層出不窮，如FC(光纖通道)、SAS(串行SCSI)、ESCON(企業(yè)級系統(tǒng)連接)等。數(shù)字媒體存儲技術(shù)概述主要存儲接口介紹如下。①SCSI在硬盤的接口方面，除了常的SATA硬盤外另一類專業(yè)級的硬盤是SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型計算機系統(tǒng)接口)硬盤。SCSI硬盤性能好，但價格高，因此在專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)存儲中普遍采用此類硬盤產(chǎn)品，但在普通PC上不常使用。②FCFC(FibreChannel，光纖通道)之所以稱為通道，是因為它是一個底層的傳輸接口有點到點、環(huán)形和交換3種拓撲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸效率比較高，上層可以支持協(xié)議或SCSI協(xié)議。03數(shù)字媒體存儲技術(shù)設(shè)備及原理PARTTHREE1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)1數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)庫(Database，DB)是指

長期(以可持化存儲的設(shè)備如盤或SSD為主)或暫時(以內(nèi)存為主)存儲在計算機內(nèi)的、有系統(tǒng)組織的、可共享的、可提供良好的事務(wù)處理和分析處理機制的，以及可為用戶提供查詢、更新、刪除和報表等服務(wù)的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)學(xué)模型或結(jié)構(gòu)組織描述和存儲，一般具有較小的數(shù)據(jù)幾余、較高的數(shù)據(jù)可靠性，以及較高的數(shù)據(jù)獨立性、完整性和易擴展性，并可為各種用戶共享和使用。20世紀50年代美國計算機科學(xué)家埃德加·科德(EdgarE.Codd)在1970年正式發(fā)表關(guān)系數(shù)據(jù)庫的經(jīng)典論文《大型共享數(shù)據(jù)資料庫的一種關(guān)系模型》，標(biāo)志著關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的正式誕生1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)1數(shù)據(jù)庫概述隨著信息技術(shù)和市場的發(fā)展，特別是20世紀0年代以后

數(shù)據(jù)管理不再僅僅是存儲和管理數(shù)據(jù)而是轉(zhuǎn)變成用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的方式。數(shù)據(jù)庫有很多種類型，從最簡單的各種數(shù)據(jù)表格的存儲到能夠進行海量數(shù)據(jù)存儲的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都在各個方面得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是隨著云計算、大數(shù)據(jù)、社交化網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)在21世紀初的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在大數(shù)據(jù)實時分析和海量用戶(上百萬、上千萬甚至上億用戶)的高并發(fā)應(yīng)用場景下得到廣泛應(yīng)用并經(jīng)歷深刻的變革和創(chuàng)新。在高度信息化的社會中如何充分有效地管理和利用各類信息資源是進行科學(xué)研究和決策管理的前提條件。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是電子商務(wù)交易、大數(shù)據(jù)分析、管理信息系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等各類信息系統(tǒng)的核心部分，是進行電子商務(wù)交易、大數(shù)據(jù)實時分析、科學(xué)研究和決策管理的重要技術(shù)手段。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進自20世紀60年代后期到2000年左右

數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要經(jīng)歷了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(GridDatabase)層次數(shù)據(jù)庫(HierarchicalDatabase)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(RationalDatabase)3個階段。其中，網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫是處理以記錄類型為節(jié)點的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫，處理方法是將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分解成若干棵二級樹結(jié)構(gòu)。層次模型是出現(xiàn)較早的一種公認的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)庫就是將數(shù)據(jù)組織成有向有序的樹結(jié)構(gòu)，并用“一對多”的關(guān)系聯(lián)結(jié)不同層次的數(shù)據(jù)庫。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進①關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫是建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯(lián)系均用關(guān)系模型來表示。關(guān)系模型是由EdgarF.Codd于1970年首先提出的，并配合“EdgarF.Cdd十二定律”?，F(xiàn)如今隨著非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(如NOSQL數(shù)據(jù)庫)的起，雖然部分專家對此關(guān)系模型有一些不同意見，但它還是數(shù)據(jù)存儲的傳統(tǒng)標(biāo)準。標(biāo)準數(shù)據(jù)查詢語言SOL就是一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的語言，這種語言執(zhí)行對關(guān)系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的檢索和操作。關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合、關(guān)系完整性約束3部分組成。關(guān)系模型就是指二維表格模型，因而一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫就是由二維表及其之間的聯(lián)系組成的一個數(shù)據(jù)組織。當(dāng)前主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫有Oracle、DB2、SOLServer、Access、MySOL等。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進①關(guān)系數(shù)據(jù)庫自2000年以后，由于互聯(lián)網(wǎng)交互應(yīng)用、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)以及社交化應(yīng)用等的廣泛普及，導(dǎo)致人類每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量實現(xiàn)快速爆炸式增長，進而導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理正式進入大數(shù)據(jù)時代。在體量(Volume)龐大、形態(tài)(Variety)多樣、價值(Value)密度低和處理速度(Velocity)快的大數(shù)據(jù)沖擊下，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫已經(jīng)無法滿足實際應(yīng)用的需求，因此數(shù)據(jù)管理技術(shù)出現(xiàn)了分化發(fā)展，其核心思想是引入分布式技術(shù)。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進②NOSOL數(shù)據(jù)庫NoSQL(NotOnlySQL)數(shù)據(jù)庫作為一種易于橫向擴展(Scaleout)非關(guān)系、分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)運而生。NoSQL數(shù)據(jù)庫本身分為KV數(shù)據(jù)庫、面向文檔數(shù)據(jù)庫(DocumentOriented)、圖形數(shù)據(jù)庫(GraphDB)等幾個主要類型，它們的共性是不需要固定的關(guān)系模式(Schema)。NoSOL數(shù)據(jù)庫易于滿足極高讀寫性能需求、易于滿足海量文檔存儲和訪問、易于滿足高擴展性和高可用性、適用于面向分布式計算的業(yè)務(wù)處理。對于NOSOL數(shù)據(jù)庫而言，數(shù)據(jù)不再局限于計算機原始的數(shù)據(jù)類型如整數(shù)、浮點數(shù)、字符串等，而可能是整個文件。從某種意義上講，NOSOL數(shù)據(jù)庫可作為We應(yīng)用服務(wù)器、內(nèi)容管理器、結(jié)構(gòu)化的事件日志、移動應(yīng)用程序的服務(wù)器端和文件存儲的后備存儲。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進②NOSOL數(shù)據(jù)庫由于新興NoSQL數(shù)據(jù)庫在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫事物處理(ACID特性)等方面的不足，一類NewSOI數(shù)據(jù)庫應(yīng)運而生。NewSOL數(shù)據(jù)庫是對各種新的可擴展/高性能數(shù)據(jù)庫的簡稱，這類數(shù)據(jù)庫不僅具有NOSQL數(shù)據(jù)庫對海量數(shù)據(jù)的存儲管理能力，還保持了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫支持ACID和SOL等特性NewSQL數(shù)據(jù)庫是指這樣一類新式的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，針對OLTP(OnLineTransactionProcessing)工作負載追求提供和NOSOL系統(tǒng)相同的擴展性能且仍然保持ACID和SOL等特性。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進③內(nèi)存數(shù)據(jù)庫由于計算機內(nèi)存成本的不斷降低以及大數(shù)據(jù)實時分析(Real-timeDataAnalytics)需求的不斷增長，誕生了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(In-memoryDatabase)。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，顧名思義就是將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中直接操作的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。相對于磁盤(HDD)，內(nèi)存的數(shù)據(jù)讀寫速度要高出幾個數(shù)量級，將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中比從磁盤上訪問數(shù)據(jù)能夠極大地提高應(yīng)用的性能。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫拋棄了磁盤數(shù)據(jù)管理的傳統(tǒng)方式，基于全部數(shù)據(jù)在內(nèi)存中重新設(shè)計了體系結(jié)構(gòu)，并且在數(shù)據(jù)緩存、快速算法、并行提作方面也進行了相應(yīng)的改進，所以數(shù)據(jù)處理速度比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理速度快很多，一般在10倍甚至100倍以上。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的最大特點是其“主拷貝”或“工作版本”常駐內(nèi)存，即活動事務(wù)(TransactionalProcessing)只與實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的“內(nèi)存拷貝”打交道。1.數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)2數(shù)據(jù)庫技術(shù)演進總之，一般內(nèi)存數(shù)據(jù)庫具有以下特點:

采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)冗余小，易擴充，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；具有較高的數(shù)據(jù)和程序獨立性，其獨立性包括物理獨立性和邏輯獨立性;能夠為用戶提供方便的接口;可以提供4個方面的數(shù)據(jù)控制功能，分別是并發(fā)控制、恢復(fù)、完整性和安全性，各個應(yīng)用程序所使用的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一規(guī)定，按照一定的數(shù)據(jù)模型組織和建立，由系統(tǒng)統(tǒng)一管理和集中控制;增加了系統(tǒng)的靈活性。數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域還是傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(RDBMS)的天下全世界數(shù)據(jù)庫市場基本上被Oracle、IBM的DB2、Microsoft的SQLServer所斷，其他公司市場份額都比較小。2.分布式數(shù)據(jù)庫1分布式數(shù)據(jù)庫的定義分布式數(shù)據(jù)庫是一組結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，它們在邏輯上屬于同一系統(tǒng)

而在物理上分布在計算機網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點上。網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(也稱為“場地”》一般都是集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，由計算機、數(shù)據(jù)庫和若干終端組成。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不是存儲在同一場地的，這就是分布式數(shù)據(jù)庫的“分布性”特點，也是與集中式數(shù)據(jù)庫的最大區(qū)別。從表面上看，分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分散在各個場地，但這些數(shù)據(jù)在邏輯上卻是一個整體，如同一個集中式數(shù)據(jù)庫，這就是分布式數(shù)據(jù)庫的“邏輯整體性”特點，也是其與分散式數(shù)據(jù)庫的區(qū)別。在分布式數(shù)據(jù)庫中有了全局數(shù)據(jù)庫和局部數(shù)據(jù)庫兩個概念所謂全局數(shù)據(jù)庫就是從系統(tǒng)的角度出發(fā)，邏輯上的一組結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合或邏輯項集。而局部數(shù)據(jù)庫是從各個場地的角度出發(fā)，物理節(jié)點上的各個數(shù)據(jù)庫，即子集或物理項集。2.分布式數(shù)據(jù)庫2分布式數(shù)據(jù)庫的特點分布式數(shù)據(jù)庫可以建立在以局域網(wǎng)連接的一組工作站上

也可以建立在廣域網(wǎng)(或稱遠程網(wǎng))的環(huán)境中。但分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并不是簡單地把集中式數(shù)據(jù)庫安裝在不同的場地，而是具有自己的性質(zhì)和特點。①自治與共享分布式數(shù)據(jù)庫有集中式數(shù)據(jù)庫的共享性與集成性，但它更強調(diào)自治及可控制的共享。這里的自治是指局部數(shù)據(jù)庫可以是專用資源，也可以是共享資源。這種共享資源體現(xiàn)了物理上的分散性，是由一定的約束條件劃分而形成的，因此，要由一定的協(xié)調(diào)機制來控制以實現(xiàn)共享。2.分布式數(shù)據(jù)庫2分布式數(shù)據(jù)庫的特點②冗余的控制在礦究集中式數(shù)據(jù)庫技術(shù)時強調(diào)減少冗余，但在研究分布式數(shù)據(jù)庫時允許幾余一一物理上的重復(fù)。這種冗余《多副本)增加了自治性，即數(shù)據(jù)可以重復(fù)地駐留在常用的節(jié)點上以減少通信代價，提供自治基礎(chǔ)上的共享。冗余不僅可以改善系統(tǒng)性能，而且增加了系統(tǒng)的可用性，即不會由于某個節(jié)點的故障而引起全系統(tǒng)的癱瘓。但這無疑增加了存儲代價，也增加了副本更新時的一致性代價，特別是當(dāng)有故障時，節(jié)點重新恢復(fù)后保持多個副本一致性的代價。2.分布式數(shù)據(jù)庫2分布式數(shù)據(jù)庫的特點③分布事務(wù)執(zhí)行的復(fù)雜性邏輯數(shù)據(jù)項集實際上是由分布在各個節(jié)點上的多個關(guān)系片段(子集)組成的。一個項可以在物理上被劃分為不相交《或相交)的片段，也可以有多個相同的副本且存儲在不同的節(jié)點上。因此，分布式數(shù)據(jù)庫存取的事務(wù)是一種全局性事務(wù)，它是由許多在不同節(jié)點上執(zhí)行對各局部數(shù)據(jù)庫存取的局部子事務(wù)組成的。如果仍保持事務(wù)執(zhí)行的原子性，則必須保證全局事務(wù)的原子性。2.分布式數(shù)據(jù)庫2分布式數(shù)據(jù)庫的特點④數(shù)據(jù)的獨立性數(shù)據(jù)庫技術(shù)的一個目標(biāo)是使數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序間盡量獨立，相互之間影響最小，也就是數(shù)據(jù)的邏輯和物理存儲對用戶是透明的。在分布式數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)的獨立性有更豐富的內(nèi)容。使用分布式數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)該像使用集中式數(shù)據(jù)庫一樣，系統(tǒng)要提供一種完全透明的性能，具體包括以下內(nèi)容。2.分布式數(shù)據(jù)庫2分布式數(shù)據(jù)庫的特點④數(shù)據(jù)的獨立性邏輯數(shù)據(jù)透明性。某些用戶的邏輯數(shù)據(jù)文件改變時，或者增加新的應(yīng)用使全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時，對其他用戶的應(yīng)用程序沒有或有盡量少的影響。物理數(shù)據(jù)透明性。數(shù)據(jù)在節(jié)點上的存儲格式或組織方式改變時，數(shù)據(jù)的全局結(jié)構(gòu)與應(yīng)用程序無須改變。數(shù)據(jù)分布透明性。用戶不必知道全局數(shù)據(jù)如何劃分。數(shù)據(jù)冗余的透明性。用戶無須知道數(shù)據(jù)重復(fù)，即數(shù)據(jù)子集在不同節(jié)點上冗余存儲的情況2.分布式數(shù)據(jù)庫3分布式數(shù)據(jù)庫的相關(guān)技術(shù)①分布式查詢分布式查詢是用戶與分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口，也是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中研究的主要問題之一。在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，查詢代價主要是由CPU代價和0代價來衡量的。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)分布在多個不同的場地上，使得查詢處理中還要考慮站點間傳輸數(shù)據(jù)的通信代價。2.分布式數(shù)據(jù)庫3分布式數(shù)據(jù)庫的相關(guān)技術(shù)①分布式查詢一般來說，分布式查詢優(yōu)化主要考慮以下策略。操作執(zhí)行的順序。操作執(zhí)行的算法(主要是連接操作和并操作)。不同場地間數(shù)據(jù)流動的順序。在分布式數(shù)據(jù)庫的查詢中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸量大的主要原因是數(shù)據(jù)間的連接操作和并操作，因此有必要對連接操作進行優(yōu)化。目前，廣泛使用的優(yōu)化策略有兩種:基于半連接的優(yōu)化策略和基于連接的優(yōu)化策略。2.分布式數(shù)據(jù)庫3分布式數(shù)據(jù)庫的相關(guān)技術(shù)②分布式事務(wù)管理分布式事務(wù)管理主要包括恢復(fù)控制和并發(fā)控制。由于在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，一個全局事務(wù)的完成需要多個場地共同參與，因而為了保持事務(wù)的原子性，參與事務(wù)執(zhí)行的所有場地需全部提交，或者全部撤銷，實現(xiàn)這一點比集中式數(shù)據(jù)庫較為復(fù)雜。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的恢復(fù)控制采用的策略最典型的是基于兩階段的提交協(xié)議，該協(xié)議將場地的事務(wù)管理器分為協(xié)調(diào)者和參與者。該協(xié)議通過協(xié)調(diào)者在第一階段詢問所有參與者事務(wù)是否可以提交，參與者做出應(yīng)答，在第二階段協(xié)調(diào)者根據(jù)參與者的回答決定事務(wù)是否提交。協(xié)調(diào)者與參與者都在穩(wěn)定的存儲器中維護日志信息，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，各場地利用各自有關(guān)的日志信息便可以執(zhí)行恢復(fù)操作。兩階段提交協(xié)議的主要缺點是在協(xié)調(diào)者發(fā)生故障時可能導(dǎo)致阻塞。2.分布式數(shù)據(jù)庫3分布式數(shù)據(jù)庫的相關(guān)技術(shù)②分布式事務(wù)管理針對這個缺點，提出了三階段提交協(xié)議。三階段提交協(xié)議在某種前提條件下可以避免阻塞問題，但是由于其開銷較大而沒有被廣泛使用。對于并發(fā)控制而言，在大多數(shù)分布式系統(tǒng)中，并發(fā)控制主要是基于封鎖協(xié)議的，集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的各種封鎖協(xié)議都可以用于分布式系統(tǒng)，需要改變的是鎖管理器處理復(fù)制數(shù)據(jù)的方式。2.分布式數(shù)據(jù)庫4分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和功能分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要目的在于實現(xiàn)各個場地自治和數(shù)據(jù)的全局透明共享

不要求利用網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點來提高系統(tǒng)的整體性能。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(DB)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)、數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)、分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DDBMS)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典(NDD)和網(wǎng)絡(luò)存取進程(NAP)6部分組成。其中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典為分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)單元位置信息。網(wǎng)絡(luò)存取進程為分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供進程和通信子系統(tǒng)之間的接口。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能:接收用戶的請求，并判定把它送到哪里，或者要訪問哪些計算機才能滿足該請求;訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典，如果數(shù)據(jù)存放在系統(tǒng)的多臺計算機中，則需進行并行處理:通信接口，充當(dāng)用戶、局部DBMS和其他計算機的DBMS之間的接;如果系統(tǒng)為異構(gòu)型的，則還需要提供數(shù)據(jù)和進程移植的支持。2.分布式數(shù)據(jù)庫5分布式數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用及展望一個完全分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在實現(xiàn)共享時

其利用率高、有站點自治性、能隨意擴充、可靠性和可用性好，有效且靈活，就像使用本地的集中式數(shù)據(jù)庫一樣。分布式數(shù)據(jù)庫已廣泛應(yīng)用于企業(yè)人事、財務(wù)和庫存等管理系統(tǒng)，百貨公司、銷售店的經(jīng)營信息系統(tǒng)，電子銀行、民航訂票、鐵路訂票等在線處理系統(tǒng)，國家政府部門的經(jīng)濟信息系統(tǒng)，大規(guī)模數(shù)據(jù)資源等信息系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不一定保持全局邏輯的一致性，而僅提供一種協(xié)商談判機制，使各個數(shù)據(jù)庫維持其獨立性，但能支持部分有控制的數(shù)據(jù)共享，這對0A等信息處理領(lǐng)域很有吸引力。分布式數(shù)據(jù)庫有廣闊的應(yīng)用前景隨著計算機軟件、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)庫也將不斷地向前發(fā)展。04數(shù)字媒體存儲技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展PARTFOUR1.虛擬存儲基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是近年來存儲行業(yè)的一個發(fā)展方向

與基于主機和存儲子系統(tǒng)的虛擬化不同，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化功能是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部完成的。這個網(wǎng)絡(luò)一般指的是存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)。具體的虛擬功能的實現(xiàn)可以在交換機、路由器、存儲服務(wù)器進行，同時也支持帶內(nèi)(In-band)虛擬或帶外(Out-ofband)虛擬。虛擬存儲(StorageVirtualization)就是把多個存儲設(shè)備模塊(如硬盤、RAID)通過一定的手段集中管理

所有的存儲模塊在一個存儲池中得到統(tǒng)一管理。這種可以將多種、多級、多個存儲設(shè)備統(tǒng)一管理并能為使用者提供大容量、高速數(shù)據(jù)傳輸性能的存儲系統(tǒng)，就稱為虛擬存儲。1.虛擬存儲1帶內(nèi)虛擬,也稱對稱虛擬是在應(yīng)用服務(wù)器和存儲的數(shù)據(jù)通路內(nèi)部得以實現(xiàn)的

在標(biāo)準的設(shè)置中，在存儲服務(wù)器上運行的虛擬軟件允許元數(shù)據(jù)(如名稱、屬性、內(nèi)容描述等)和媒體數(shù)據(jù)在相同的數(shù)據(jù)通路內(nèi)傳遞。存儲服務(wù)器接收來自主機的數(shù)據(jù)請求，隨后存儲服務(wù)器會在其后臺的存儲設(shè)備中搜索數(shù)據(jù)(被請求的數(shù)據(jù)可能分布于多個存儲設(shè)備中)，當(dāng)數(shù)據(jù)被找到后，存儲數(shù)據(jù)傳送給主機，完成一次完整的請求響應(yīng)。在用戶看來帶內(nèi)虛擬存儲服務(wù)器好像是直接附屬在主機上的一個存儲設(shè)備(或子系統(tǒng))。1.虛擬存儲2帶外虛擬，又稱不對稱虛擬是在數(shù)據(jù)通路外的存儲服務(wù)器上實現(xiàn)的虛擬功能

元數(shù)據(jù)和媒體數(shù)據(jù)在不同的數(shù)據(jù)通路上傳輸。一般情況下，元數(shù)據(jù)存放在使用單獨通路連接到應(yīng)用服務(wù)器的存儲服務(wù)器上，而媒體數(shù)據(jù)在另外的通路中傳遞(或者直接通過存儲網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和存儲設(shè)備間傳遞)。帶外虛擬減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量，一般需要在主機端安裝客戶軟件。1.虛擬存儲2帶外虛擬，又稱不對稱虛擬根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，按照存儲虛擬的實現(xiàn)方案來分類，主要有以下3種。①基于存儲設(shè)備的虛擬。一般是存儲廠商實施的，如同真實的設(shè)備一樣，對用戶和管理員透明。②基于主機的虛擬。存儲依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個或多個主機上，實現(xiàn)存儲虛擬化的控制和管理。③基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬的實施。個于服務(wù)端和設(shè)備端之間，其特點為充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，在實現(xiàn)過程中，使用戶感覺不到虛擬化的存在，而且在操作上屏蔽各種細節(jié)，具有很高的擴展性、靈活性，是存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢。2.媒資管理完全滿足媒體資產(chǎn)擁有者收集、保存、發(fā)布各種媒體信息的功能要求和工作流程管理

為媒體資產(chǎn)的消費者提供了對媒體內(nèi)容在線檢索、提取的方法，能夠安全、完整地保存媒體資產(chǎn)和高效、低成本地利用媒體資產(chǎn)。媒資管理是媒體資產(chǎn)管理(MediaAssetManagement，MAM)的簡稱

結(jié)合計算機存儲、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多項技術(shù)，主要解決多媒體數(shù)據(jù)資料的存儲、編目檢索管理、資料查詢發(fā)布等問題。媒體資產(chǎn)(音視頻、動畫、圖形、文本等)是有關(guān)企業(yè)所擁有的有價值的媒體信息資料。媒資管理系統(tǒng)是媒體數(shù)字化以后媒體的生產(chǎn)線和保管箱

可以監(jiān)督管理媒體從素材到加工成產(chǎn)品的整個流程，也可以將媒體資產(chǎn)有效地保存起來，并提供方便的檢索手段，使媒體信息成為媒體企業(yè)的有交換價值的資產(chǎn)。而存儲子系統(tǒng)在整個媒資管理系統(tǒng)中扮演著基礎(chǔ)的角色。2.媒資管理因為存儲方案的選擇一方面關(guān)系到整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)承載及其輸入/輸出的能力另一方面也是整個系統(tǒng)硬件造價的主要部分。特別是對于大型的媒資管理系統(tǒng)來說，如何經(jīng)濟有效地搭建整個存儲系統(tǒng)，是媒資管理系統(tǒng)設(shè)計的重要一環(huán)。盡管分級存儲中的各級存儲設(shè)備并不相同，但可以通過分級存儲管理軟件將其虛擬成一個統(tǒng)一存儲體。媒體數(shù)據(jù)在各級存儲設(shè)備間的遷移，都由分級式存儲管理系統(tǒng)負責(zé)，不需要手動操作，完全自動化。此外，由于廣播級音視頻數(shù)據(jù)碼率較高，為保證系統(tǒng)存儲性能，音視頻數(shù)據(jù)分級存儲交換必須建立在SAN(StorageAreaNetwork)的結(jié)構(gòu)上。在SAN上實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲調(diào)度不僅要慮硬層面的支持，還要綜合考慮系統(tǒng)平臺、文件系統(tǒng)、SAN文件共享軟件、分級存儲管理軟件等多方面的因素。2.媒資管理1在線存儲存放高優(yōu)先級的媒體數(shù)據(jù)

要求訪問的效率特別高(稱為熱數(shù)據(jù))，要有足夠的讀寫速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬，以保證用戶的即時訪問。在電視臺應(yīng)用中，在線的要求是能夠?qū)崟r地顯示音視頻素材。因此，在線存儲一般采用FC磁盤陣列以保證訪問的效率。在線存儲根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)流的不同需求采用不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具體可采用SAN、iSCSI.NAS等存儲方式。2.媒資管理2近線存儲存放的媒體數(shù)據(jù)無實時訪問要求

訪問的頻率相對較低，所以對速度和帶寬的要求相對較低(稱為溫數(shù)據(jù))。對于電視臺來說，這類數(shù)據(jù)一般是已播出不久，近期可能有再利用價值的媒體數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量遠比正被訪問的熱數(shù)據(jù)多得多。由于數(shù)量龐大，又沒有實時性要求，所以這部分數(shù)據(jù)存儲主要考慮低成本的保存方式。同時需要考慮與在線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換性能、可靠性、運行成本、系統(tǒng)的可擴展性(容量與性能)等因素。近線存儲系統(tǒng)一般由存儲軟件、存儲服務(wù)器和自動化數(shù)據(jù)流磁帶庫組成存儲設(shè)備為數(shù)據(jù)流磁帶。存儲性能主要取決于磁帶庫性能、分級存儲服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換性能及與在線系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。2.媒資管理3離線存儲所存放的數(shù)據(jù)確定在相當(dāng)一段時間內(nèi)不會再使用的數(shù)據(jù)

但這些數(shù)據(jù)又具有定的保存價值(稱為冷數(shù)據(jù))。例如，某些歷史記錄或者數(shù)據(jù)備份等。這些數(shù)據(jù)由于暫時不會被訪問，所以不必掛在線上，將其存放在低成本的磁帶庫或制成光盤。如果是數(shù)據(jù)備份，則要求其物理位置應(yīng)遠離在線系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)安全。超出磁帶庫容量的數(shù)據(jù)流磁帶及其他存儲設(shè)備通過人工將磁帶放入系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)輸出。采用這種方式，可以大大節(jié)約存儲成本，整個管理由軟件完成。離線存儲概念的引入使得媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)的存儲可以無限擴展。3.云技術(shù)這些服務(wù)將數(shù)據(jù)的處理過程從個人計算機或服務(wù)器轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心

將IT技術(shù)外包給云服務(wù)提供商來減少硬件、軟件和專業(yè)的投資。云技術(shù)有3種重要的服務(wù)模式。云技術(shù)是將各種計算資源和商業(yè)應(yīng)用程序以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)

利用分布式處理、并行計算、網(wǎng)格計算技術(shù)，提供給用戶的計算服務(wù)3.云技術(shù)①軟件即服務(wù)(Software-as-a-Service，SaaS):以服務(wù)的方式將應(yīng)用程序提供給互聯(lián)網(wǎng)用戶。用戶不需要在自己的計算機上安裝這些軟件，而是以租賃方式使用網(wǎng)絡(luò)上的軟件。②平臺即服務(wù)(Platform-as-a-Service,PaaS):以服務(wù)的方式提供應(yīng)用程序開發(fā)和部署平臺用戶不需要直接購買這樣的平臺，可以在網(wǎng)絡(luò)上租賃這些平臺進行自有程序的開發(fā)與部署。③基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure-as-a-Service,IaaS):以服務(wù)的方式提供服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件以及相關(guān)軟件。用戶不需要直接購買這些硬件，可以通過網(wǎng)絡(luò)租賃這些硬件設(shè)施。3.云技術(shù)所謂云技術(shù)，就是將原來需要用戶自己購買的軟件、平臺和基礎(chǔ)設(shè)施以租賃方式通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶。因此，云技術(shù)就是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算技術(shù)租賃服務(wù)模式。隨著云技術(shù)的成熟，大家普遍認同將云技術(shù)分為3個組成部分:云服務(wù)、云計算、云存儲。云系統(tǒng)利用節(jié)點的計算能力來計算用戶提交的數(shù)據(jù)(云計算)，將滿足用戶要求的數(shù)據(jù)返回給用戶(云服務(wù))，同時用戶根據(jù)需要將數(shù)據(jù)存放在云存儲部件之上(云存儲)。云存儲專注于向用戶提供以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的在線存儲服務(wù)

用戶無須考慮存儲容量、存儲設(shè)備類型、數(shù)據(jù)存儲位置以及數(shù)據(jù)的可用性、可靠性、安全性等煩瑣的底層技術(shù)細節(jié)，只要根據(jù)需要付費，就可以從云存儲服條提供商那里獲得自己所需要的存儲空間和企業(yè)級的服務(wù)質(zhì)量。目前典型的云存儲系統(tǒng)由一整套資源管理與訪問控制技術(shù)支持，可以將位于互聯(lián)網(wǎng)上的大量存儲資源整合為可供用戶透明訪問的資源池。3.云技術(shù)為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟性云存儲采用分布式存儲的方式來存儲數(shù)據(jù)，采用冗余存儲的方式來保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性。另外，云計算系統(tǒng)需要同時滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務(wù)。因此，云存儲的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點。云存儲的優(yōu)勢如下①云存儲能夠更加高效、簡單、節(jié)約地存儲傳統(tǒng)媒體的資源，并且能減少數(shù)據(jù)存儲的冗余和數(shù)據(jù)維護的資源。②云存儲系統(tǒng)采用開放式架構(gòu)，能夠方便快捷地進行資源的上傳、管理和共享。③云存儲系統(tǒng)具有良好的可擴展性，以及和多種協(xié)議的兼容性。④在三網(wǎng)融合趨勢下，云存儲系統(tǒng)的建設(shè)有利于對互聯(lián)網(wǎng)和電視網(wǎng)上分散的海量資源進行良好的整合和調(diào)度。4.存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢①在以光纖為基礎(chǔ)的存儲技術(shù)方面信息數(shù)據(jù)的傳輸效率更高，在未來的發(fā)展中會有很大的潛力。③網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)

發(fā)展正在向著智能化及虛擬化的方向邁進。虛擬化的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)能夠把不同接口協(xié)議的物理存儲設(shè)備進行整合，然后再結(jié)合主機加以創(chuàng)建本地邏輯設(shè)備虛擬存儲卷，這樣能實現(xiàn)存儲的動態(tài)化管理，存儲的效率就得到了進一步提升。②未來的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)會逐漸走向融合

存儲的效率也會不斷提升。隨著新一代以太網(wǎng)的推出，基于寬帶以太網(wǎng)的iSCSI技術(shù)也越來越受到業(yè)內(nèi)追捧，并促進SAN與NAS的融合發(fā)展。④推動高性能存儲技術(shù)的飛躍發(fā)展

也使得存儲技術(shù)面臨新的需求、新的挑戰(zhàn)，如谷歌公司、Apache公司、亞馬公司等主流公司已經(jīng)推出了一些云存儲技術(shù)，準備在云平臺上投入商用。第十三章數(shù)字媒體傳輸技術(shù)高等學(xué)校動畫與數(shù)字媒體專業(yè)“全媒體”創(chuàng)意創(chuàng)新系列教材數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用01數(shù)字媒體傳輸技術(shù)概述PARTONE數(shù)字媒體傳輸技術(shù)概述數(shù)字媒體傳輸技術(shù)主要包括兩個方面:

一是數(shù)字傳輸技術(shù)，主要是各類調(diào)制技術(shù)、差鋪控制技術(shù)、數(shù)字復(fù)用技術(shù)、多址技術(shù)等;二是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是公共通信網(wǎng)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及接入網(wǎng)技術(shù)等。目前具有代表性的通信網(wǎng)包括公眾電話交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、以太網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、無線和移動通信網(wǎng)等。另外，兩大網(wǎng)絡(luò)是廣播電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡(luò)。眾多的信息傳輸方式和網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字媒體傳播網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將合為一體。數(shù)字媒體傳輸技術(shù)為數(shù)字媒體的傳輸與信息交流提供了高速、高效的網(wǎng)絡(luò)平臺

這也是數(shù)字媒體所具備的最顯著的特征，數(shù)字媒體傳輸技術(shù)綜合了現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，“無所不在”的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是其最終目標(biāo)。人們不會意識到網(wǎng)絡(luò)的存在，卻又能隨時隨地通過任何終端設(shè)備上網(wǎng)，并享受到各項數(shù)字媒體內(nèi)容服務(wù)。數(shù)字媒體傳輸技術(shù)概述現(xiàn)在流行的“三網(wǎng)融合”就是指電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的相互滲透、相互兼容，并逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)?！叭W(wǎng)融合”是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，形成適應(yīng)性廣、易維護、低費用的高速寬帶的多媒體基礎(chǔ)平臺。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致，在網(wǎng)絡(luò)層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通，形成無縫覆蓋

在業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉，在應(yīng)用層上趨向使用統(tǒng)一的P協(xié)議。另外，“三網(wǎng)融合”在經(jīng)營上表現(xiàn)為互相競爭、互相合作，以期未來為用戶提供多樣化、多媒體化、個性化的綜合服務(wù)。同時，在行業(yè)管制和政策方面，“三網(wǎng)融合”也趨向統(tǒng)一。1.計算機網(wǎng)絡(luò)從專業(yè)角度看，其定義為:

計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和通信介質(zhì)，將地理位置不同、具有獨立工作能力的多個計算機系統(tǒng)相互連接，并按照一定通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)資源共享和信息交換為目的的系統(tǒng)。簡而言之，計算機網(wǎng)絡(luò)是指兩臺或兩臺以上計算機通過某種方式連在起，以便交換信息。從系統(tǒng)功能的角度看，計算機網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。通信子網(wǎng)負責(zé)數(shù)據(jù)鏈路建立信號傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。資源子網(wǎng)是高層應(yīng)用的統(tǒng)稱。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與數(shù)字媒體傳輸技術(shù)的發(fā)展與變革密切相關(guān)

目前，學(xué)術(shù)界對于計算機網(wǎng)絡(luò)的精確定義尚未統(tǒng)一，本文從3個角度進行解析。1.計算機網(wǎng)絡(luò)從系統(tǒng)構(gòu)成的角度看，計算機網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件兩大部分組成網(wǎng)絡(luò)硬件包括主機、終端、傳輸介質(zhì)、通信設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)工具軟件、應(yīng)用軟件等。①傳輸介質(zhì)它是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ溃Ｓ玫膫鬏斀橘|(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩種。有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜、光纖。無線傳輸介質(zhì)主要有紅外線、微波、激光、無線電、衛(wèi)星等?，F(xiàn)實生活中常見的雙絞線、光纖是有線傳輸介質(zhì)，Wi-Fi是無線傳輸介質(zhì)。1.計算機網(wǎng)絡(luò)③網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)它是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂，能夠控制和管理網(wǎng)絡(luò)資源。與一般計算機操作系統(tǒng)不同的是，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在計算機操作系統(tǒng)下工作，為其增加了網(wǎng)絡(luò)操作所需要的能力。②通信設(shè)備它主要有數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備兩種。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)“中間”負責(zé)數(shù)據(jù)的中間處理與轉(zhuǎn)發(fā)，常用的有中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器等。數(shù)據(jù)終端設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)的“終端”，負責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，包括用戶計算機、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等。1.計算機網(wǎng)絡(luò)④網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上通過通信線路和設(shè)備互連起來的各種大小不同、廠家不同、結(jié)構(gòu)不同、系統(tǒng)軟件不同的計算機系統(tǒng)要能協(xié)同工作實現(xiàn)信息交換，必須具有共同的語言，即遵守事先約定好的規(guī)則，即交流什么、怎樣交流及何時交流。這些為計算機網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)交換而建立的關(guān)于信息格式、內(nèi)容及傳輸順序等方面的規(guī)則、標(biāo)準或約定的集合統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。通信雙方只有遵循相同的物理和邏輯標(biāo)準，才能實現(xiàn)互通互訪。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議由語法、語義、語序三要素組成，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議成千上萬，常用的有NETBEUI、IPX/SPX、TCP/IP等，而目前使用最廣泛的因特網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。計算機系統(tǒng)中安裝了TCP/IP協(xié)議后才能使用因特網(wǎng)。2.數(shù)字媒體傳播模式數(shù)字媒體通過計算機和網(wǎng)絡(luò)進行信息傳播，將改變傳統(tǒng)大眾傳播中傳播者和受眾的關(guān)系以及信息的組成、結(jié)構(gòu)、傳播過程、方式和效果。數(shù)字信息傳播模式主要包括大眾傳播模式、數(shù)字媒體傳播模式和超媒體傳播模式等。信息技術(shù)的革命和發(fā)展不斷改變?nèi)藗兊膶W(xué)習(xí)方式、工作方式和娛樂方式。大眾傳播模式是一對多的傳播過程，由一個媒體出發(fā)觸達大量受眾。數(shù)字媒體的大眾傳播使得無論何種媒體信息，如文本、圖像、圖形、聲音或視頻，都要通過編碼后轉(zhuǎn)換成比特。2.數(shù)字媒體傳播模式1949年，信息論創(chuàng)始人、貝爾實驗室的數(shù)學(xué)家香農(nóng)與韋弗一起提出了香農(nóng)-韋弗傳播的數(shù)學(xué)模式一個完整的信息傳播過程應(yīng)包括信息來源(Source)編碼器(Encoder)、信息(Message)、通道(Channel)、解碼器(Decoder)和接收器(Receiver)。2.數(shù)字媒體傳播模式數(shù)字媒體系統(tǒng)完全遵循信息論的通信模式從通信技術(shù)上看，它主要由計算機和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在傳播應(yīng)用方面比傳統(tǒng)的大眾傳播更有獨特的優(yōu)勢。在數(shù)字媒體傳播模式中，信源和信宿都是計算機，因此，信源與信宿的位置是可以隨時互換的。這與傳統(tǒng)的大眾傳播如報紙、廣播電視等相比，發(fā)生了深刻的變化。2.數(shù)字媒體傳播模式數(shù)字媒體傳播的理想信道是具有足夠帶寬、可以傳輸比特流的高速網(wǎng)絡(luò)信道網(wǎng)絡(luò)可能由電話線、光纜或衛(wèi)星通信構(gòu)成，數(shù)字媒體可以在網(wǎng)絡(luò)上進行多點之間的傳播。它具有傳播者多樣化.傳播內(nèi)容海量化、傳播渠道交互化、受傳者個性化、傳播效果智能化的特點。2.數(shù)字媒體傳播模式崔夫曼(Hoffman)與納瓦克(Novak)提出了超媒體的概念夫曼認為以計算機為媒體的超媒體傳播模式延伸成多人的互動溝通模式。傳播者F(Fim)與消費C(Consumcr)之間的信息傳遞是雙向互動、非線性、多途徑的過程，如圖13.4所示。超媒體整合全球互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境平臺的電子媒體，包括存取該網(wǎng)絡(luò)所需的各項軟硬件。此媒體可實現(xiàn)個人或企業(yè)二者彼此以互動方式存取媒體內(nèi)容，并通過媒體進行溝通。超媒體傳播理論是學(xué)者們第一次從傳播學(xué)的角度研究互聯(lián)網(wǎng)等新型媒體，得到了國際網(wǎng)絡(luò)傳播學(xué)研究者的重視。02流媒體技術(shù)PARTTWO流媒體技術(shù)該技術(shù)先在使用者端的計算機上創(chuàng)建一個緩沖區(qū)

在播放前預(yù)先下載一段數(shù)據(jù)作為緩沖，在網(wǎng)絡(luò)實際連線速度小于播放所耗的速度時。流媒體技術(shù)也稱流式媒體技術(shù)

所謂流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)站服務(wù)器中，讓用戶一邊下載一邊觀看收聽，而不要等整個壓縮文件下載到自已的計算機上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。播放程序就會取用一小段緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)

這樣可以避免播放的中斷，也使得播放品質(zhì)得以保證。1.流媒體的原理與基本組成與傳統(tǒng)的播放方式不同，流媒體在播放前并不下載整個文件

只將部分內(nèi)容緩存，使流媒體數(shù)據(jù)流邊傳送邊播放，這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間。流媒體是指在網(wǎng)絡(luò)上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音視頻數(shù)據(jù)流

以前人們在網(wǎng)絡(luò)上觀看電影或收聽音樂時，必須先將整個影音文件下載并存儲在本地計算機上，然后才可以播放。流媒體數(shù)據(jù)流具有連續(xù)性、實時性、時序性3個特點

即其數(shù)據(jù)流具有嚴格的前后時序關(guān)系流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存，因為網(wǎng)絡(luò)以包傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。1.流媒體的原理與基本組成流媒體技術(shù)可以使用緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞，使播放出現(xiàn)停頓。通常，高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)。通過丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容，流媒體可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容。通常，組成一個完整的流媒體系統(tǒng)包括以下5個部分:

①一種用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式的編碼工具；②流媒體數(shù)據(jù)；③一個存放和控制流媒體數(shù)據(jù)的服務(wù)器；④適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)；⑤供客戶端瀏覽流媒體文件的播放器。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸流式傳輸主要是指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體(如視頻、音頻)的技術(shù)總稱

其特定含義為通過網(wǎng)絡(luò)將影視節(jié)目傳送到計算機中。實現(xiàn)流式傳輸?shù)姆椒ㄓ袃煞N:順序流式傳輸(ProgressiveStreaming)和實時流式傳輸(RealtimeStreaming)。一般來說，如果視頻為實時廣播，或使用流式傳輸媒體服務(wù)器，或應(yīng)用如RTSP的實時協(xié)議。則為實時流式傳輸，如果使用HTTP服務(wù)器，即文件通過順序流發(fā)送，則為順序流式傳輸。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸①順序流式傳輸順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體，但是在給定時間內(nèi)，用戶只能觀看已下載的部分，不能跳到還未下載的部分，不能像實時流式傳輸一樣在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。由于標(biāo)準的HTTP服務(wù)器可發(fā)送這種形式的文件并且不需要其他特殊協(xié)議，所以順序流式傳輸經(jīng)常被稱為HTTP流式傳輸。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸①順序流式傳輸順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，如片頭、片尾和廣告，因為該文件在播放前觀看的部分是無損下載的，這種方法可以保證電影播放的最終質(zhì)量，但這也意味著用戶在觀看前，必須經(jīng)歷延遲，對較慢的連接尤其如此。也就是說，順序流式傳輸不適合長片段和有隨機訪問要求的視頻，如講座、演說與演示。它也不支持現(xiàn)場廣播，嚴格地說，它是一種點播技術(shù)。不過，通過調(diào)制解調(diào)器發(fā)布短片段時，順序流式傳輸就顯得很實用，因為它允許用比調(diào)制解調(diào)器更高的數(shù)據(jù)速率創(chuàng)建視頻片段，盡管有延遲，但可發(fā)布較高質(zhì)量的視頻片段。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸②實時流式傳輸實時流式傳輸是指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，使媒體可被實時觀看到。實時流式傳輸與順序流式傳輸不同，它需要專用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實時流式傳輸總是實時傳送的，特別適合現(xiàn)場事件，也支持隨機訪問，用戶可快進或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。理論上，實時流一經(jīng)播放就可以不停止，但實際上，也有可能發(fā)生周期暫停。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸②實時流式傳輸實時流式傳輸必須匹配連接帶寬，這意味著在以調(diào)制解調(diào)器速度連接時圖像質(zhì)量較差。而且，由于出錯丟失的信息被忽略，在網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問題時，視頻質(zhì)量很差，如欲保證視頻質(zhì)量，順序流式傳輸也許更好。實時流式傳輸需要特定服務(wù)器，如QickTimeStreamingServer、RealServet與WindowsMediaServer。這些服務(wù)器允許對媒體發(fā)送進行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標(biāo)準HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。實時流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如RTSP(RealtimeStrcamingProtocol)或MMS(MicrosoftMediaServer)。這些協(xié)議在有防火墻時可能會出現(xiàn)問題，導(dǎo)致用戶不能看到實時內(nèi)容。2.流式傳輸與播送方式2播送方式流媒體服務(wù)器可以提供多種播送方式

它可以根據(jù)用戶的要求，為每個用戶獨立地傳送流數(shù)據(jù)，實現(xiàn)VOD(VideoOnDemand)的功能，也可以為多個用戶同時傳送流數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線電視或現(xiàn)場直播的功能。①單播源主機發(fā)送的每個信息包都具有唯一的IP目標(biāo)地址。在單播方式中，每個客戶端都與流媒體服務(wù)器建立了一個單獨的數(shù)據(jù)通道，從服務(wù)器發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包都只能傳給一臺客戶機。對于用戶來說，單播方式可以滿足自己的個性化要求，可以根據(jù)需要隨時使用停止、暫停、快進等控制功能。但對于服務(wù)器來說，單播方式無疑會帶來沉重的負擔(dān)，因為它必須為每個用戶提供單獨的查詢，向每個用戶復(fù)制并發(fā)送所申請的數(shù)據(jù)包。當(dāng)用戶數(shù)很多時，單播對網(wǎng)絡(luò)速度、服務(wù)器性能的要求也很高，如果這些性能不能滿足要求，就會造成播放停頓，甚至停止播放。2.流式傳輸與播送方式2播送方式②廣播源主機發(fā)送的每個信息包都能被網(wǎng)段上的所有IP主機接收。在廣播方式中，承載流數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報文還可以使用廣播方式發(fā)送給子網(wǎng)上所有的用戶。此時，所有的用戶同時接收一樣的流數(shù)據(jù)，因此，服務(wù)器只需要發(fā)送一份數(shù)據(jù)就可以為子網(wǎng)上所有的用戶服務(wù)，大大減輕了服務(wù)器的負擔(dān)。但是，客戶機只能被動地接收流數(shù)據(jù)，而不能控制流，也就是說，用戶不能暫停、快進或后退所播放的內(nèi)容，而且，用戶也不能對節(jié)目進行選擇。2.流式傳輸與播送方式2播送方式③組播單播方式雖然為用戶提供了最大的靈活性，但網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的負擔(dān)很重。廣播方式雖然可以減輕服務(wù)器的負擔(dān)，但用戶不能選擇播放內(nèi)容，只能被動地接收流數(shù)據(jù)。組播方式吸取了上述兩種傳輸方式的長處，可以將數(shù)據(jù)包復(fù)制發(fā)送給需要的多個用戶，而不是像單播方式那樣復(fù)制數(shù)據(jù)包的多個文件到網(wǎng)絡(luò)上，也不是像廣播方式那樣將數(shù)據(jù)包發(fā)送給那些不需要的用戶，保證數(shù)據(jù)包占用最小的網(wǎng)絡(luò)帶寬。2.流式傳輸與播送方式2播送方式③組播組播方式是發(fā)送方有選擇地向一群接收方傳送數(shù)據(jù)，能夠使網(wǎng)絡(luò)利用效率大大提高，成本大大降低。當(dāng)然，組播方式需要在具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)上使用。組播方式介于單播方式與廣播方式之間源主機發(fā)送的每個信息包都可以被若干主機接收。但是，這些主機必須是同一個組播織的成員。2.流式傳輸與播送方式2播送方式對等網(wǎng)絡(luò)(PeertoPeerNetwork，P2P)技術(shù)也可以應(yīng)用到流媒體的播送中

P2P是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的參與者共享其擁有的一部分資源(處理能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力、打印機等)，這些共享資源能被其他對等節(jié)點直接訪問而無須經(jīng)過中間實體。此網(wǎng)絡(luò)中的參與者既是資源(服務(wù)和內(nèi)容)提供者，又是資源(服務(wù)和內(nèi)容)獲取者。P2P打破了傳統(tǒng)的C/S模式在網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點的地位都是對等的每個節(jié)點既充當(dāng)服務(wù)器，為其他節(jié)點提供服務(wù)，同時也享用其他節(jié)點提供的服務(wù)。這種技術(shù)一般較適合播送集中的熱門事件。3.流媒體的相關(guān)協(xié)議為了保證好的QoS控制，必須考慮傳輸模式、協(xié)議棧和應(yīng)用體系控制等問題

在流式傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議領(lǐng)域，已經(jīng)頒布的傳輸協(xié)議主要有實時傳輸協(xié)議(RTP)實時傳輸控制協(xié)議(RTCP)、實時流協(xié)議(RTSP)及資源預(yù)約協(xié)議(RSVP)等。多媒體業(yè)務(wù)流由于其數(shù)據(jù)量大、實時等特點

對網(wǎng)絡(luò)傳輸也提出了相應(yīng)的要求，主要表現(xiàn)在高帶寬、低傳輸延遲、同步和高可靠性幾方面。一般情況下，為了實現(xiàn)流媒體在IP上的實時傳輸播放

設(shè)計流媒體服務(wù)器時需要在傳輸層(TCP/UDP)和應(yīng)用層之間增加一個通信控制層，采用相應(yīng)的實時傳輸協(xié)議，主要有數(shù)據(jù)流部分的RTP和用于控制部分的RTCP。流式傳輸一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時數(shù)據(jù)。4.常見的流媒體文件壓縮格式數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也是流媒體技術(shù)的一項重要內(nèi)容龐大容量的視頻數(shù)據(jù)，如果不經(jīng)過壓縮或壓縮得不夠，不僅會增加服務(wù)器的負擔(dān)，更重要的是還會占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響播放效果。如何在保證不影響觀看效果或?qū)τ^看效果影響很小的前提下

最大限度地對流數(shù)據(jù)進行壓縮，是流媒體技術(shù)研究的一項重要內(nèi)容。4.常見的流媒體文件壓縮格式1AVI格式音頻視頻交錯(AudioVideoInterleave，AVI)是符合RIFF文件規(guī)范的數(shù)字音頻與視頻文件格式

由微軟公司開發(fā)，目前得到了廣泛的支持。AVI格式支持256色和RLE壓縮，并允許音頻和視頻交錯在一起同步播放。但AVI格式文件并未限定壓縮算法，只是提供了作為控制界面的標(biāo)準，用不同壓縮算法生成的AVI格式文件，必須使用相同的解壓縮算法才能解壓播放。此外，AVI格式文件主要應(yīng)用在多媒體光盤上，用來保存電影、電視等各種影像信息。4.常見的流媒體文件壓縮格式2MPEG格式動態(tài)圖像專家組(MovingPictureExpertsGroup，MPEG)是運動圖像壓縮算法的國際標(biāo)準

已被幾乎所有的計算機平臺共同支持，它采用有損壓縮算法減少運動圖像中的冗余信息，同時保證每秒30的圖像刷新率。MPEG標(biāo)準包括視頻壓縮、音頻壓縮和音視頻同步3個部分，MPEG音頻最典型的應(yīng)用就是MP3音頻文件，廣泛使用的消費類視頻產(chǎn)品如VCD、DVD，其壓縮算法采用的也是MPEG標(biāo)準。MPBG壓縮算法是針對運動圖像而設(shè)計的，其基本思路是把視頻圖像按時間分段，然后采集并保存每一段的第一幀數(shù)據(jù)，其余各幀只存儲相對第一幀發(fā)生變化的部分，從而達到了數(shù)據(jù)壓縮的目的。MPEG采用了兩個基本的壓縮技術(shù):運動補償(預(yù)測編碼和插補碼)技術(shù)實現(xiàn)了時間上的壓縮，變換域(離散余弦變換DCT)技術(shù)實現(xiàn)了空間上的壓縮。MPEG在保證圖像和聲音質(zhì)量的前提下，壓縮效率非常高，平均壓縮比為50:1，最高可達200:1。4.常見的流媒體文件壓縮格式3RealVideo格式RealVideo是由RealNetworks公司開發(fā)的一種流式視頻文件格式

包含在RealMedia音頻與視頻壓縮規(guī)范中，其設(shè)計目標(biāo)是在低速率的廣域網(wǎng)上實時傳輸視頻影像。RealVideo可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度來決定視頻數(shù)據(jù)的壓縮比率，從而提高適應(yīng)能力，充分利用帶寬。RealVideo格式文件的擴展名有3種，RA是音頻文件、RM和RMVB是視頻文件。RMVB格式文件具有可變比特率的特性。它在處理較復(fù)雜的動態(tài)影像時使用較高的采樣率而在處理一般靜止畫面時則靈活地轉(zhuǎn)換至較低的采樣率，從而在不增加文件大小的前提下提高了圖像質(zhì)量。4.常見的流媒體文件壓縮格式4OuickTime格式QuickTime是由蘋果公司開發(fā)的一種音視頻數(shù)據(jù)壓縮格式

得到了macOS、Windows等主流操作系統(tǒng)平臺的支持。OuickTime格式文件提供了150多種視頻效果支持25位彩色支持RLEJPEG等領(lǐng)先的集成壓縮技術(shù)。此外，OuickTime還強化了對互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的支持，并采用一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使用戶可以通過鼠標(biāo)或鍵盤的交互式控制，觀察某一地點周圍360”的景象，或者從空間的任何角度觀察某一物體。QuickTime以其領(lǐng)先的多媒體技術(shù)和跨平臺特性、較小的存儲空間要求、技術(shù)細節(jié)的獨立性以及系統(tǒng)的高度開放性得到業(yè)界的廣泛認可。OuickTime格式文件的擴展名是MOV或OT。4.常見的流媒體文件壓縮格式5ASF和WMV格式高級流格式(AdvancedStreamingFormat，ASF)和WMV是由微軟公司推出的一種在互聯(lián)網(wǎng)上實時傳播多媒體數(shù)據(jù)的技術(shù)標(biāo)準

其提供了本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可擴充的媒體類型部件下載以及可擴展性等功能。ASF的應(yīng)用平臺是NetShow服務(wù)器和NetShow播放器。WMV也是微軟公司推出的一種流媒體格式，它是以ASF為基礎(chǔ)，升級擴展后得到的。在同等視頻質(zhì)量下，WMV格式文件的體積非常小，因此很適合在網(wǎng)上播放和傳輸。WMV格式文般同時包含視頻和音頻部分視頻部分使用WindowsMediaVideo編碼，而音頻部分使用WindowsMediaAudio編碼。音頻文件可以獨立存在，其擴展名是WMA。03P2P技術(shù)PARTTHREE1.P2P技術(shù)概述國內(nèi)的媒體一般將P2P翻譯成“點對點”或者“端對端”

學(xué)術(shù)界則稱為對等。P2P的原意是一種通信模式，在這種通信模式中，每一個部分都具有相同的能力，任意一個部分都能開始一次通信。P2P(Peer-to-Peer)網(wǎng)絡(luò)迅速成為計算機界關(guān)注的熱門話題之一

《財富》雜志將P2P列為影響互聯(lián)網(wǎng)未來的四項科技之一?！癙eer”在英語里有“對等者”和“伙伴”的意義，因此，從字面上，P2P網(wǎng)絡(luò)可以理解為對等互聯(lián)網(wǎng)。從計算模式上來說，P2P打破了傳統(tǒng)的Client/Server(C/S，客戶/服務(wù)器)模式

在網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點的地位都是對等的。P2P網(wǎng)絡(luò)由若干互聯(lián)協(xié)作的計算機構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)的參與者共享其所擁有的一部分資源(處理能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力、打印機等)，這些共享資源通過網(wǎng)絡(luò)提供內(nèi)容和服務(wù)，能被其他對等節(jié)點(Peer)直接訪問而無須經(jīng)過中間實體，在此網(wǎng)絡(luò)中的參與者既是資源(內(nèi)容和服務(wù))提供者(Server)，又是資源獲取者(Client)。1.P2P技術(shù)概述客觀地說，P2P這種計算模式并不是什么新技術(shù)自從20世紀60年代網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生以來就存在了，只不過當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳播速度限制了這種計算模式的發(fā)展。20世紀90年代末，隨著高速互聯(lián)網(wǎng)的普及、個人計算機計算和存儲能力的提升，P2P技術(shù)重新登上歷史舞臺并帶來了一場技術(shù)上的革命，許多基于P2P技術(shù)的“殺手級”應(yīng)用應(yīng)運而生，給人們的生活帶來了極大的便利。P2P技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)成為一種更趨向“分布式”的大眾媒體

，人際傳播的影響力進一步加強。它的發(fā)展對于網(wǎng)絡(luò)的傳播形態(tài)、傳播模式、信息流向、信息內(nèi)容結(jié)構(gòu)及傳播控制等都會產(chǎn)生重要的影響。目前在加強網(wǎng)絡(luò)交流、文件交換、即時通信、多媒體應(yīng)用、分布計算和任務(wù)協(xié)作等領(lǐng)域，P2P技術(shù)都有良好的發(fā)展前景。2.P2P技術(shù)的特征P2P技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用模式其意思是指網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備(包括大型機、PC、PDA、手機、機頂盒等)都可以平等地直接連接并進行協(xié)作，其特征如圖13.5所示。與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)上主流的應(yīng)用模式Client/Server或者Client/Service(客戶/服務(wù))相比，P2P技術(shù)具有自己鮮明的特點和優(yōu)勢，具體如下。2.P2P技術(shù)的特征①每一個對等點具有相同的地位。既可以請求服務(wù)也可以提供服務(wù)，同時扮演著CIS模式中的服務(wù)器和客戶端兩個角色，還可以具有路由器和高速緩沖存儲器的功能，從而弱化了服務(wù)器的功能，甚至取消了服務(wù)器。②P2P技術(shù)可以使得非聯(lián)網(wǎng)用戶很容易地加入系統(tǒng)中。在P2P技術(shù)的計算環(huán)境中，任何設(shè)備從大型機到移動電話均可以在任何地點方便地加入進來。P2P技術(shù)不僅可以應(yīng)用于目前有線的互聯(lián)網(wǎng)，同時該技術(shù)還可以應(yīng)用于無線網(wǎng)。⑤P2P技術(shù)可以使得非聯(lián)網(wǎng)用戶很容易地加入系統(tǒng)中。在P2P技術(shù)的計算環(huán)境中，任何設(shè)備從大型機到移動電話均可以在任何地點方便地加入進來。P2P技術(shù)不僅可以應(yīng)用于目前有線的互聯(lián)網(wǎng)，同時該技術(shù)還可以應(yīng)用于無線網(wǎng)。2.P2P技術(shù)的特征④P2P技術(shù)是基于內(nèi)容的尋址方式。這里的內(nèi)容不僅包括信息的內(nèi)容，還包括空閑機、存儲空間等。在P2P網(wǎng)絡(luò)中，用戶直接輸入要索取的信息的內(nèi)容，而不是信息的地址。P2P技術(shù)軟件將會把用戶的請求翻譯成包含這些信息節(jié)點的實際地址，而這個地址對于用戶來說是透明的。⑤P2P技術(shù)中的每一個對等體不一定要有固定的IP地址，并可以隨時加入或者從網(wǎng)絡(luò)上離開。⑥信息的存儲及發(fā)布具有隨意性，缺乏集中管理。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理目前常見的P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有3種

集中索引模式、純P2P模式、混合P2P模式。在這3種模式中各個對等點在搜索時承擔(dān)的任務(wù)是不同的。實現(xiàn)P2P技術(shù)的關(guān)鍵是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不斷變化的情況下

如何快速定位節(jié)點位置，確定合適路徑，并建立連接。在P2P搜索系統(tǒng)中，以資源搜索的集中程度為標(biāo)準3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理1集中索引模式在集中索引模式中，一臺或多臺中央目錄服務(wù)器連接若于個對等點

為其提供目錄服務(wù)。對等點向目錄服務(wù)器注冊自身的信息，通過對目錄服務(wù)資源索引結(jié)果器的訪問，進行節(jié)點信息的查詢，從而定位其他對等點，如圖13.6所示。當(dāng)各個對等點的資源出現(xiàn)變化時(如資源的增加、刪除等)，索引服務(wù)器將收到更新消息，并根據(jù)此消息修改本地緩存，但對等點查詢不在邊緣節(jié)點間傳遞。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理1集中索引模式這種模式的優(yōu)點如下。①查詢效率高。索引服務(wù)器使用本地保存的資源信息，并且僅在本地執(zhí)行全部查詢。②邊緣對等點負載低。用于查詢、結(jié)果返回和資源更新的處理量都很小。邊緣對等點可以將其更多的資源用于實際的資源共享。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理1集中索引模式這種模式的缺點如下。①對索引服務(wù)器的處理能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求很高。②索引服務(wù)器的單點失效，會導(dǎo)致整個P2P網(wǎng)絡(luò)的失效。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理2純P2P模式在純P2P模式中不再使用集中目錄索引服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)中只存在對等的節(jié)點

每個節(jié)點自行接入網(wǎng)絡(luò)，與自己相鄰的節(jié)點建立連接，每一個對等點在內(nèi)容的共享和搜索兩個方面都具有完全相同的作用和責(zé)任。所有的對等點都既是搜索查詢的發(fā)出者，同時也是搜索處理的執(zhí)行者。對等點之間的信息查詢和文件共享在相鄰節(jié)點間通過廣播的方式進行接力傳遞，即一個對等點發(fā)起的查詢可在整個P2P網(wǎng)絡(luò)中傳播。每一個收到查詢的對等點，在本地找到符合查詢要求的結(jié)果后，都要向查詢發(fā)出者返回結(jié)果，同時也要向自己的所有相鄰對等點轉(zhuǎn)發(fā)查詢，查詢的范圍通常以消息的TTL(TimetoLive，存活時間)來控制。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理2純P2P模式這種模式的優(yōu)點如下。①最大的容錯性。單一對等點的失敗，僅使自身的資源不被別的對等點利用，而不會造成其他影響。②能潛在地獲得最多的查詢結(jié)果。從一個對等點發(fā)起的查詢可在整個P2P網(wǎng)絡(luò)中傳播，滿足查詢條件的對等點必須給予回應(yīng)。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理2純P2P模式這種模式的缺點主要體現(xiàn)在擴展性的不足，具體內(nèi)容如下。①查詢數(shù)量的激增。隨著對等點的增加，每一個對等點接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)的查詢數(shù)量急劇增加，表現(xiàn)在來自某一對等點的同一個查詢可能經(jīng)過多個對等點的轉(zhuǎn)發(fā)，多次傳到同一個對等點。②能力有限的對等點造成系統(tǒng)瓶預(yù)。一些計算能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬很低的對等點，使P2P網(wǎng)絡(luò)的總體響應(yīng)時間和資源利用率惡化。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理3混合P2P模式混合P2P模式綜合了前兩種模式的優(yōu)點，用分布的超級節(jié)點(RVP)取代集中索引目錄服務(wù)器

節(jié)點按能力不同(計算能力、連接帶寬、網(wǎng)絡(luò)滯留時間等)分為普通節(jié)點和RVP兩個層次其中RVP與其臨近的若普通節(jié)點之間構(gòu)成一個自治的簇，族內(nèi)采用集中索引模式，而簇與簇之間再通過純P2P模式將RVP連接起來。對于資源的查詢，每一個普通節(jié)點在某一時刻僅與一個RVP連接，普通節(jié)點向其發(fā)送自己的資源索引，也向其發(fā)出查詢。RVP在收到查詢后要根據(jù)本地緩存處理，也會在RVP間傳播查詢發(fā)起查詢傳播的RVP在收到其他RVP的回應(yīng)后，會把這些回應(yīng)連同本地查詢結(jié)果返回給普通節(jié)點，如圖13.8所示。目前P2P技術(shù)的應(yīng)用大多數(shù)為這種模式，較為典型的如KaZaa。3.P2P技術(shù)的實現(xiàn)原理3混合P2P模式這種模式的優(yōu)點主要體現(xiàn)在對P2P網(wǎng)絡(luò)擴展性的良好支持，具體內(nèi)容如下。②與純P2P模式相比，可大量減少查詢消息傳播的數(shù)量。查詢消息僅在RVP傳播，因此傳播涉及的節(jié)點數(shù)目較少。③與集中索引模式相比，降低了單點失效對整個P2P網(wǎng)絡(luò)的影響。一個RVP失效后，與其直接連接的普通節(jié)點能夠再次發(fā)現(xiàn)并同其他RVP建立連接。①根據(jù)對等點的能力合理分擔(dān)負載。只有計算能力強、網(wǎng)絡(luò)帶寬高的對等點才能成為RVP并承擔(dān)查詢?nèi)蝿?wù)。4.P2P流媒體構(gòu)建和維持一個高效的P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)，需要考慮3個主要問題

一是覆蓋網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)；二是如何管理覆蓋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的參與節(jié)點，尤其是當(dāng)用戶出現(xiàn)不一樣的能力和行為時，即異構(gòu)性；三是覆蓋網(wǎng)絡(luò)在不可預(yù)測互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下路由和調(diào)度媒體數(shù)據(jù)的適應(yīng)能力。與此相對應(yīng)，P2P媒體傳輸系統(tǒng)有3個重要的組成部分，即內(nèi)容路由和索引策略、拓撲搭建策略、數(shù)據(jù)調(diào)度策略。P2P流媒體的基本原理

系統(tǒng)中存在大量用戶和一個或多個存儲有視頻的服務(wù)器，服務(wù)器將視頻切成許多小片段，然后分別發(fā)送這些片段給某些用戶，再讓用戶之間互相交換數(shù)據(jù)，最終所有用戶都接收到視頻流的所有片段。4.P2P流媒體內(nèi)容路由和索引策略是P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)它主要用于檢索互聯(lián)網(wǎng)上具有相同感興趣數(shù)據(jù)的節(jié)點位置，從而與這些節(jié)點形成覆蓋網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)容路由和索引策略主要包括3種模式:集中式、分布式(Gossip)、混合式。拓撲搭建策略是構(gòu)建P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)拓撲的機制，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆肪€圖。根據(jù)不同的OOS目標(biāo)和管理方式，可以構(gòu)建不同的拓撲結(jié)構(gòu)。P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)主要包括兩種拓撲結(jié)構(gòu):樹狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)調(diào)度策略是在構(gòu)建好的覆蓋網(wǎng)絡(luò)上去解決如何減少數(shù)據(jù)傳輸延遲、最大化解碼視頻質(zhì)量、減少數(shù)據(jù)擁塞影響等問題

目前數(shù)據(jù)調(diào)度策略主要有兩種;稀少優(yōu)先策略和基于率失真的優(yōu)先級調(diào)度。4.P2P流媒體自2000年初期國內(nèi)出現(xiàn)第一款P2P流媒體系統(tǒng)以來

網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有許多該類軟件或系統(tǒng)同時P2P流媒體的用戶數(shù)量也急劇增加。如P2Cast系統(tǒng)(基于狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建應(yīng)用層組播來提供視頻點播服務(wù))、ZigZag系統(tǒng)(采用層次化結(jié)構(gòu)構(gòu)造自適應(yīng)組播樹來提供直播流媒體服務(wù))、SplitStream系統(tǒng)(采用構(gòu)建多組播的方式進行流媒體直播服務(wù))、CoolStreaming系統(tǒng)(采用網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的流媒體內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng))等。以上各種策略的研究，主要是按照P2P流媒體的QoS問題進行分類的

不同的文獻會有不同的分類方法和名稱，但總體目標(biāo)都是一致的，即如何提高P2P流媒體的服務(wù)質(zhì)量OoS。4.P2P流媒體1P2Cast系統(tǒng)P2Cast系統(tǒng)基于樹狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建應(yīng)用層組播來提供視頻點播服務(wù)

在P2Cast系統(tǒng)中，用戶按照到達時間進行分組，然后構(gòu)成不同的會話。在一定時間闕值內(nèi)到達的用戶構(gòu)成一個組播樹(會話)。對于每個會話，服務(wù)器均從節(jié)目的開始部分對流媒體數(shù)據(jù)進行分發(fā)。對于同一會話中較晚加入的節(jié)點，需要尋找一個較早加入的節(jié)點以獲取其加入時間點之前的數(shù)據(jù)，即所謂補丁(Patching)。在P2Cast系統(tǒng)中的每個節(jié)點要同時提供兩種轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)一個是內(nèi)容分發(fā)由服務(wù)器提供、包含完整媒體內(nèi)容的基本流,另一個是為后來的用戶提供補丁流。由于采用單棵樹組播,P2Cast系統(tǒng)在抗擾動性和帶寬利用方面存在弊端。4.P2P流媒體2ZigZag系統(tǒng)ZigZag系統(tǒng)采用層次化結(jié)構(gòu)構(gòu)造自適應(yīng)組播樹來提供直播流媒體服務(wù)

它通過把節(jié)點分配到不同的層次來創(chuàng)建層次型拓撲結(jié)構(gòu)，從底層開始順序編號，每個層次的節(jié)點都被分成多個節(jié)點集簇，通常物理位置較近的節(jié)點位于同個集簇中。每個集族都有一個簇首節(jié)點。依據(jù)集簇的拓撲結(jié)構(gòu)選擇中心的節(jié)點作為簇首節(jié)點。該節(jié)點到其他節(jié)點的距離之和在這個集簇的所有節(jié)點中最小。節(jié)點層次化的規(guī)則:所有節(jié)點都屬于底層。將底層的節(jié)點分成多個集簇，并選擇出每個集簇的簇首節(jié)點，這些簇首節(jié)點便構(gòu)成其上一層的成員節(jié)點，依次類推。通過定義每個集簇下屬節(jié)點和外部下屬節(jié)點，組播樹中每個節(jié)點只向其外部下屬節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。集簇的維護成本低且獨立于節(jié)點總數(shù)同時，將由節(jié)點離開或失效而造成的組播樹的修復(fù)工作限制在局部區(qū)域，不會給數(shù)據(jù)源節(jié)點帶來任何負擔(dān)。其控制協(xié)議開銷低，新節(jié)點可快速加入組播樹中。4.P2P流媒體3SplitStream系統(tǒng)SplitStrcam系統(tǒng)采用構(gòu)建多組播樹的方式進行流媒體直播服務(wù)

提高了系統(tǒng)的容錯性。在服務(wù)器端利用多描述編碼(MultipleDescriptionCoding，MDC)對視頻節(jié)目數(shù)據(jù)進行編碼。一個單棵組播樹對應(yīng)傳輸一個MDC子碼流。通過MDC可以降低節(jié)點動態(tài)性對系統(tǒng)中其他節(jié)點播放質(zhì)量的影響。另外，該系統(tǒng)通過Pastry結(jié)構(gòu)化內(nèi)容路由方式進行索引，并使用SCRIBE建立組播樹相對基于單組播樹的內(nèi)容分發(fā)方案?；诙嘟M播樹的內(nèi)容分發(fā)可以充分利用系統(tǒng)中每個節(jié)點的帶寬資源但同時其系統(tǒng)維護開銷要大于單棵樹組播方案，并且在系統(tǒng)實現(xiàn)上多組播樹的方案具有更高的實現(xiàn)難度。4.P2P流媒體4CoolStreaming系統(tǒng)X.Zhang等人發(fā)表在INFOCOM05會議上的CoolStreaming系統(tǒng)

也稱DONet，是采用網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的流媒體內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)，在P2P流媒體系統(tǒng)的發(fā)展歷程上具有重要意義。在2004年5月歐洲杯期間，CoolStreaming原型系統(tǒng)就已在Planet-Lab平臺上試用獲得成功，在3臺服務(wù)器上并發(fā)用戶迅速積累到25萬人，奠定了P2P直播技術(shù)進入工業(yè)界的基礎(chǔ)。CoolStreaming系統(tǒng)中節(jié)點的通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含3個模塊:①負責(zé)維護系統(tǒng)中部分在線節(jié)點的成員節(jié)點管理(MembershipManager)模塊；②負責(zé)與其他節(jié)點建立協(xié)作關(guān)系的鄰居節(jié)點管理(PartnershipManager)；③模塊負責(zé)和居節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)調(diào)度(Scheduler)模塊。4.P2P流媒體4CoolStreaming系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)度模塊根據(jù)當(dāng)前節(jié)點的緩沖區(qū)圖(BufferMap，BM)的情況選擇當(dāng)前節(jié)點沒小有的數(shù)據(jù)塊進行調(diào)度每個節(jié)點利用Gossip協(xié)議和其鄰居節(jié)點周期性地交換數(shù)據(jù)可用性信息。然后通過分析數(shù)據(jù)可用性信息有選擇地以“拉”(Pull)的方式向鄰居節(jié)點請求并獲得數(shù)據(jù)。在CoolStreaming系統(tǒng)之前，基于Gossip協(xié)議的P2P流媒體系統(tǒng)理論和設(shè)計已經(jīng)相當(dāng)完善，但始終缺乏現(xiàn)實的說服力，面CoolStreaming系統(tǒng)則通過其實踐證實了這種說服力。CoolStreaming系統(tǒng)所采用的模式具有健壯、高效、可擴展性好且易于實現(xiàn)等特征，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界均得到了廣泛推廣。類似的系統(tǒng)還有PRIME、Bullet、GridMedia等。04數(shù)字媒體傳輸技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展PARTFOUR1.數(shù)字媒體傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用幾年來，遠程教育系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，它以現(xiàn)代傳媒技術(shù)為基礎(chǔ)

通過多媒體和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將與課程相關(guān)的授課視頻、音頻以及電子教案傳輸給學(xué)生，并以同樣的方式將學(xué)生的表現(xiàn)反饋給教師，以此來模擬學(xué)校的授課方式。隨著時代的發(fā)展和知識傳輸方式的更新，網(wǎng)上教育順應(yīng)時代發(fā)展走進了人們的生活

網(wǎng)上教育為不同的學(xué)習(xí)者提供了碎片化的學(xué)習(xí)機會，徹底打破了傳統(tǒng)教育中“面授”式教學(xué)的限制，從而為大眾提供了資源更為豐富、時間更為靈活、交流更為密切的新的學(xué)習(xí)方式。遠程教育系統(tǒng)

已經(jīng)實現(xiàn)了教學(xué)課件點播、網(wǎng)絡(luò)課堂教授以及教學(xué)直播等功能。1.數(shù)字媒體傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用1同步教學(xué)這里的同步教學(xué)指的是實時教學(xué)中學(xué)生可以自主選擇教師

一些名師課堂學(xué)生增多，就算是最大的教室，容納學(xué)生的數(shù)目也畢竟有限，而同步教學(xué)就可以解決這一問題。具體的實現(xiàn)過程為在教學(xué)開始之后，利用攝像頭和擴音器，將教師講述的課程錄制成視頻和音