CDN 分发网络在直播上的应用

传统的直播主要依赖于CDN网络进行分发，支持大规模并发，其能力取决于CDN网络的容量。与常规CDN的大文件和小文件分发不同，由于主播分布广泛，除了播放端的下行分发网络外，还提供了上行主播推流汇聚网络。仅当直播内容资源集中时，部分业务方会要求直播CDN直接回流至其源站。想了解更多信息，请访问：[

上行汇聚

当前，传统直播CDN的上行一般使用RTMP协议。也有采用UDP的方式，这种方式需要SDK的配合，行业内正在积极探索。国外有使用http-ts方式进行推流的实践，可以参考nginx-rtmp项目中的开源模块nginx-ts-module。目前，采用这种方式的关键挑战在于终端支持问题。而这个开源项目目前仅支持HLS和Dash的播放。

除了主播推流外，另一种方式是从汇聚点拉到业务方源站的流。

下行分发

下行分发通常使用的协议包括rtmp、http-flv和hls三种。关于这三种协议的优劣，网上已有大量文章探讨，通常我们会从终端兼容性、延迟和首屏等多个维度去考量。

关于rtmp和http-flv

由于rtmp协议在发送数据前需要较多的交互，追求首屏的直播平台倾向于选择http-flv协议作为下行分发协议。在实际线上环境中，采用http-flv可能会增加约100-200ms的延迟。尽管rtmp和http-flv的延迟可以控制在3秒内，但由于网络环境的复杂性，过低的延迟可能导致卡顿率上升。CDN通常会在用户接入时，多发送几秒的数据（通常是5-8秒）到播放端缓冲区，以应对网络波动。

关于hls

hls对Android和IOS端的支持较好，对P2P的支持也较强。对延迟要求不高的直播平台（如体育赛事）通常会选择这个协议。hls的延迟一般与切片大小有关，通常每个切片大小为6-8秒。如果用户在GOP（1秒）调小的情况下，CDN端可以将切片方式配置为按GOP切片的方式，HLS的延迟可以缩短到5秒内。但这样做可能会增加卡顿率。

其他协议

除了上述协议外，还有dash和hds等类似hls的协议。Dash在国外使用较多，而hds是Adobe自家的切片协议，较少有开源项目支持。

随着Adobe退出Flash，目前也有平台在研究替代技术。例如B站开源的flv.js项目，它可以在页面上使用js将flv转换为fmp4，然后使用H5进行观看。目前也有研究在CDN端加入http-fmp4的支持。尽管fmp4可以支持流式播放，但它与天生为流式传输而设计的协议如flv和ts相比，还存在许多问题。其中涉及到的技术细节和问题还需进一步研究和解决。UDP协议

UDP方式，如同上行使用UDP分发一样，下行使用UDP同样面临标准化和SDK配合的问题。对于直播而言，追求卡顿率的降低和延迟的极致体验，使得UDP成为未来的必然趋势。在互动直播中，我们会详细探讨这一话题。

转码服务

CDN一般提供转码服务，可分为在线转码和离线转码两大类。

在线转码

截图、水印、直播转码归类于在线转码。其中直播转码又分为主动转码和被动转码。

直播截图主要用于审核业务，如直播鉴黄，以及主播封面的定时更新。

水印则是为主播视频添加直播平台的标签，类似于电视台的台标。推流工具不同，加水印的方式也有所不同。

主动转码是用户推流到CDN后，按照客户需求将源流转化为多路子码流。播放端可根据网络状况选择播放码率。但主动转码资源消耗大，因为并非所有主播都有观众，而转码是一项资源密集型业务。

被动转码则是有观众观看子码流时再转码，这种方式大大减少了计算资源的消耗，被大型直播平台广泛采用。

离线转码

离线转码主要处理直播录制文件。例如，直播转为点播时，需要将录制文件转化为mp4或hls格式。轮播和延播也是离线转码的常见应用场景。

FLV+H.265(HEVC)

尽管官方标准FLV不支持H.265，但为降低带宽成本，许多直播平台采用FLV+H.265的支持方式。转码需要对ffmpeg进行修改，但H.265的转码对终端要求较高，应用尚不广泛。

录制

直播录制主要使用FLV和hls两种格式。nginx-rtmp的record模块支持FLV录制，而hls模块则支持hls录制。

为何不使用mp4格式呢？主要是因为mp4的封装结构与直播特性的兼容性问题。mp4的fast-open特性使得moov头和mdat的排列方式在直播中不适用。在直播中，数据帧是实时增加的，导致moov头一直变化，无法确定后面数据帧的偏移位置。CDN一般更常用的录制格式是对流式传输较为亲和的FLV和hls。MP4格式也可以像HLS一样进行分片存储，但我们在处理直播转点播的内容时，更倾向于在直播完成后将整个内容封装为MP4格式，或者在播放超过一定时间后，比如1小时，再将其转换为MP4文件。这样的处理方式既方便又高效。

时移功能

当前，时移功能更多地采用HLS方式实现，也有部分使用FLV格式。但在使用FLV时，需要对大文件进行分片处理。在直播过程中，时移功能通常需要与录制功能结合使用，以满足观众的回放需求。

鉴权机制

鉴权主要分为上行鉴权和下行鉴权两大类。

直播的鉴权方式多样，其中包括：

1. Referer鉴权：主要用于下行http传输，根据referer的白名单或黑名单进行权限控制。但这种方式的安全性相对较低，相对容易被破解。

2. 签名算法鉴权：适用于上行和下行，直播平台会根据用户的key和timestamp参数，以及用户的secret生成一个signature，然后与用户提供的signature进行对比。这种方式的安全性较高，因为timestamp保证了signature在一定时间范围内（一般是分钟级别）的有效性。直播平台不会将key直接放到客户端代码中，而是有一套从服务端获取signature的方法。

3. 回源鉴权：也适用于上行和下行。当请求到达CDN节点后，CDN会向业务平台的API服务器发起请求，由业务平台判断是否允许该请求通过。为保证首屏播放的及时性，一般采用异步方式，即先放行播放端，同时向业务平台API服务器发送鉴权请求。拿到鉴权结果后，如果是禁播状态，再通过禁播接口对观众进行断流处理。

CDN节点一般支持以上一种或多种鉴权方式的同时使用。

其他业务功能

除了基本的直播功能，还包括断流、禁播、开停播通知、观众人数统计等功能。

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