寬帶網絡的蓬勃發展，造就Internet上許多熱門的應用，其中透過實時視頻傳輸(live streaming)之交互式網絡電視(IPTV)應用，更是多方搶食的一塊大餅。傳統上在Internet提供電視廣播服務是采用Client-Server架構，但隨著使用人數的增加Server負載日益增大，服務供應者必須負擔的成本會越來越高。而IPTV集寬帶有線電視網，集因特網、多媒體、通訊等多種技術于一體，提供包括數字電視在內的多種交互式服務之嶄新技術。

　　隨著Internet的使用人口增加，Client-Server架構所面臨的問題日益嚴重，使得P2P(Peer-to-Peer)之技術逐漸被重視，P2P早期是應用在Skype語音對話以及BT檔案傳輸上，而近一、二年利用P2P 提供網絡電視之P2P IPTV系統亦從學術研究階段進展到實際的服務平臺。因此本文將針對P2P IPTV技術作一簡單介紹。首先我們將先介紹P2P IPTV之系統架構以及現況，再針對現有技術之瓶頸，提供解決方法。

　　P2P網絡電視架構

　　● P2P live streaming

　　P2P技術的主要概念是每個P2P的用戶在應用層組成一個重迭網(Overlay Network)，每個用戶既是信息接收者亦是傳送者。以BT共享下載文件為例，下載同一個文件的眾多用戶，每一個用戶終端只需要下載文件的一個片段，然后互相交換，最終每個用戶都可以得到所有片段以組合成一個完整的文件。此一P2P 架構的優點在于用戶數增加時并不會同時增加伺服端的負載。

　　我們以圖一來說明P2P數據傳遞概念：第一步、每個用戶跟Media Server 要求影音片段，有些片段在傳輸過程因某些原因而遺失了。第二步、左邊的Peer 跟中間的Peer 要求它尚未收到的影音片段。第三步、中間的Peer 跟右邊的Peer 要求它尚未收到的影音片段。第四步、右邊的Peer 跟中間的Peer 要求它尚未收到的影音片段。最后，每個peer 都擁有完整的影音片段。

　　然而要利用P2P 技術實現實時廣播live streaming，例如看奧運實況轉播則必須考慮影音數據傳遞的實時性。要達到此一功能，必須考慮三個問題：

　　1.P2P重迭網(Overlay Network)

　　連結算法

　　Peer在Internet進行搜尋以找到擁有所需內容和計算能力的Peer IP;之后利用應用層群播協議(application layer multicast protocol) 建立用戶連接網絡架構。應用于P2P live streaming之網絡最早為樹狀結構，每個Peer 從上層peer 接收數據然后傳送給下層peer。

　　2004年5月歐洲杯足球期間，香港科技大學張欣研博士在Planetlab網開發的CoolStreaming原型系統。這套系統使用Goosip協議在用戶之間傳播控制信令，實現多點對多點網狀架構之live streaming 功能。

　　2.視頻片段傳遞排程算法

　　為了提供實時廣播，視頻片段到達用戶的時間便必須早于它的撥放時間。樹狀架構網絡上Peer 只從上層peer 接收數據，其接收視頻片段順序即是撥出的順序。但在多點對多點網狀架構上，peer 可從多個sender peer 接收數據，因為peer 跟peer 間網絡聯機狀況不同，因此先要求的視頻片段不一定會早到。因此需要特別設計視訊片段傳遞排程算法以符合實時播放的要求。

　　3.多重視頻編碼技術

　　在多點對多點網狀架構上視頻片段可以從多個sender peer 來接收，舉例若將影片作多重編碼，如圖2所示，一個視頻片段被重新編碼為12數據片段(data stream)，若能保證peer收到其中任四個數據片段，即可重組回原來的視頻片段，那此技術便可以應用于容易遺失封包的無線網絡。另外像H264 的multiple description coding and layered encoding則可以應用在不同網絡頻寬下之用戶終端裝置，頻寬大的用戶終端(ex. xDSL)可以接收全部數據以取得較佳視頻質量之影片，頻寬小用戶終端(3G) 只可以接收部份數據以取得基本視頻質量之影片。

　　P2P IPTV 現況

　　P2P IPTV目前在中國發展最為蓬勃發展，目前有十多個網站使用各自發展的軟件提供P2P IPTV業務。 主要 PPLive系統有：

　　● PPLive網絡

　　● ppStream網絡

　　● QQ直播網絡

　　● 貓眼網絡電視(貓撲網)

　　● TVKoo網絡(沸點網絡電視)

　　● Rox磊客網(原CoolStreaming、光芒傳媒Roxbeam)

　　● Tvants網絡(電視螞蟻)

　　● Gridmedia網絡(清華大學開發)

　　● Uusee網絡(悠視網)

　　● Mysee網絡(美視網)

　　同時電信運營商也開始加入這一潮流，貴州網通采用上海網用公司的技術開展實驗運營，另外上海電信也在實驗。2005年湖南衛視超女總決賽，PPLive進行了網上直播，有50萬人同時在線收看。

　　在歐美，英國BBC在2004年開始即嘗試在英國國內提供P2P IPTV服務給國內居民[1]，您可上EBU technical review官網[4]以取得更詳細的資料。另外去年Kazaa(2001年創立的P2P音樂分享網站)與Skype(2003年創立的P2P網絡電話服務)的共同創辦人Janus Friis與Niklas Zennstrom亦著手進行的P2P IPTV新計劃(The Venice Project)，現已改名為Joost，亦是許多使用者所期待新服務。

　　P2P IPTV 瓶頸

　　● NAT

　　隨著因特網的普及，IPv4的32位尋址法已不敷使用，而NAT(網絡地址轉換Network Assess Traversal)技術的出現在某種意義上解決了IPv4地址不足的問題。NAT透過Private IP Address，讓多個結點只用少數的Public IP Address就能連上Internet。當NAT內部結點往外連接時，會將該Private IP替換成Public IP，并將對應關系記錄在NAT mapping table中。

　　透過NAT連接時，對外隱藏了其內部結點結構，它只允許從內部發起的連接請求，也拒絕了所有不是由內部發起的外部連接，因為它根本不知道要把這個連接轉發給內部的哪臺主機，所以分處于NAT內外兩端的Peers就無法做到P2P的服務。而如何做到NAT Traversal(NAT穿透)就成為提供完整P2P服務的當務之急。

　　● NAT-T

　　P2P數據可透過UDP(非聯機型Connectionless的非可靠傳輸協議)或TCP(聯機導向Connection-Oriented的可靠傳輸協議)，UDP已有STUN [RFC 3489]公定的解決方法。但規范嚴格的TCP目前尚未有好的解決方案，故本段將會針對TCP部分多所著墨。而穿透NAT分為兩種情況，一、只有一端節點在NAT后，二、兩端的節點分別在不同的NAT后。

　　第一種情況我們可以采NAT后端節點主動式的方法解決，也就是由NAT后端的節點主動對外部節點發出需求，外部節點透過這一通道來建立聯機的一種方式。但第二種就是比較棘手的情況了，最常見的方法是將數據經由第三者轉傳，但為了節省轉傳產生的負載及COST，我們期望找出一個可以讓NAT后面的兩個節點直接建立TCP連接的解決方案。

　　目前康乃爾大學提出一個穿透不同NAT直接連接TCP的方法，被稱為NUTSS [4]。NUTSS的目的是達到global connectively的境界，讓所有在不同架構下的節點彼此之間都能夠建立聯機，不會因為在NAT后而受到影響。NUTSS使用STUNT(Simple Traversal of UDP through Nats and TCP)協議去開啟NAT后節點的TCP連接。架構如下圖3，兩個不同NAT后的節點在建立聯機的初期，先透過第三者(在NTUSS里稱之為tracker)協助建立聯機，聯機建立完成后，兩個節點便可直接做數據的傳輸，不需再經過第三者轉傳。

　　STUNT經過數次封包傳輸溝通得知另一端主機的IP、Port-binding機制、封包過濾規則(Packet filtering rule)，進而調節達到Peer間直接聯機。NUTSS有一個缺點，STUNT協議依靠于為了能夠TCP連接的欺騙包，這包在真實的網絡作了限制。協議為了TCP連接傳送假的封包，這封包在真實的網絡中是可能發生問題的。許多ISP作了進入過濾以防止欺騙包進入他們的網絡，這將導致作者的協議失敗。許多ISP作了過濾假封包進入他們的網絡的限制，這限制將導致協議的失敗。欺騙不能是真實連接主機的組成部分。

　　結論

　　P2P IPTV 提供一個在Internet上布署live streaming 之可行技術，營運商可以利用此技術降低Scale 及Cost的影響，目前已成為布署IPTV 的技術新趨勢。但另一方面從ISP業者的角度來看，P2P IPTV卻會增加其網絡傳輸量甚至可能影響其它的數據傳輸，目前已有ISP業者著手設法阻擋P2P 的數據封包或是降低其傳輸優先權。另外對于現今有越來越多的網絡使用者都隱藏在NAT或防火墻后，因此找出一個任何環境下都能直接建立TCP聯機的方法，對于P2P的發展將有很大的幫助。