FR2865598A1 - Multimedia e.g. video, sequence transmitting system for use over Internet, has management server including information processing unit to process access query for multimedia sequences and control activity levels of servers over network - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME DE TRANSMISSION NUMERIQUE DE SEQUENCES MULTIMEDIA VIA UNSYSTEM FOR DIGITAL TRANSMISSION OF MULTIMEDIA SEQUENCES VIA ONE
RESEAU DE COMMUNICATION DU TYPE INTERNET INTERNET TYPE COMMUNICATION NETWORK
Introduction au streaming audio et vidéo. Etat de l'art Explicitation de certains sigles ci-après utilisés: RTSP: real time streaming protocol HTTP: hypertext transfer protocol IRE: internet key exchange SSL: secure socket layer TLS: transport layer security IP: internet protocol ATM: asynchronous transfer mode ISDN: integrated services digital network DVB: digital video broadcasting Le terme streaming désigne l'ensemble des techniques destinées à transmettre des séquences multimedia (audio, vidéo et éventuellement autres) sous forme numérique d'un émetteur vers un récepteur, le récepteur commençant à traiter la séquence avant de l'avoir reçue complètement. Introduction to audio and video streaming. State of the art Explanation of some of the abbreviations used: RTSP: real time streaming protocol HTTP: hypertext transfer protocol IRE: internet key exchange SSL: secure socket layer TLS: layer security transport IP: ATM protocol: asynchronous transfer mode ISDN The term streaming refers to the set of techniques intended to transmit multimedia sequences (audio, video and possibly other) in digital form from a transmitter to a receiver, the receiver starting to process the transmission. sequence before receiving it completely.
Typiquement, une installation comporte des streamers, ou serveurs de flux, ou serveurs, qui transmettent des flux audio ou vidéo depuis un disque dur local, une antenne satellite, un récepteur de télévision numérique terrestre, une 10 camera, ou tout autre moyen vers des récepteurs dédiés appelés set-top boxes ou des micro ordinateurs. Dans la suite de la description, ces récepteurs (set-top boxes ou micro ordinateurs) seront appelés clients. _ Une telle installation s'accompagne fréquemment d'un site web permettant aux utilisateurs d'accéder aux différents contenus multimedia depuis leur set-top box ou micro ordinateur de manière simple et conviviale. D'un point de vue pratique, ce site contient le plus souvent des liens vers les différents streamers, avec lesquels les clients dialoguent directement, en utilisant le protocole standard RTSP (Real Time Streaming Protocol) pour accéder aux différents flux. Typically, an installation comprises streamers, or stream servers, or servers, which transmit audio or video streams from a local hard disk, a satellite dish, a terrestrial digital television receiver, a camera, or any other means to dedicated receivers called set-top boxes or micro computers. In the following description, these receivers (set-top boxes or micro computers) will be called customers. Such an installation is frequently accompanied by a website allowing users to access the various multimedia contents from their set-top box or microcomputer in a simple and user-friendly manner. From a practical point of view, this site most often contains links to the different streamers, with which the clients interact directly, using the standard Real Time Streaming Protocol (RTSP) to access the different streams.
Mise en oeuvre du streaming vidéo selon l'invention L'invention concerne un système de transmission numérique de séquences multimédia via un réseau de communication, notamment du type Internet ou ASM. Le système comprend: - des serveurs connectés à des émetteurs, notamment du type disque dur, antenne satellite, caméra vidéo, câble, - des récepteurs, notamment du type récepteurs dédiés ou équipements informatiques connectés à des écrans de visualisation de type téléviseur. The invention relates to a system for digital transmission of multimedia sequences via a communication network, in particular of the Internet or ASM type. The system comprises: - servers connected to transmitters, in particular of the hard disk type, satellite antenna, video camera, cable, - receivers, in particular of the type dedicated receivers or computer equipment connected to TV-type viewing screens.
Les serveurs et les récepteurs sont connectés au réseau de communication du type Internet. Le système est caractérisé en ce qu'il comprend un serveur gestionnaire connecté aux serveurs. Le serveur gestionnaire comporte des moyens de traitement informatiques destinés à : - interpréter et traiter des requêtes d'accès aux séquences multimédia de type RTSP, analyser et contrôler les requêtes d'accès aux séquences multimédia de type RTSP, provenant des récepteurs, - déterminer et contrôler en temps réel des niveaux d'activité des serveurs, - sélectionner au moins un serveur parmi les serveurs 35 en fonction des requêtes et des niveaux d'activité des serveurs, - commander aux serveurs ainsi sélectionnés la diffusion des séquences multimédia vers les récepteurs, via le réseau de communication du type Internet. The servers and receivers are connected to the communication network of the Internet type. The system is characterized in that it comprises a manager server connected to the servers. The management server includes computer processing means for: interpreting and processing requests for access to the RTSP type multimedia sequences, analyzing and controlling access requests to the RTSP type multimedia sequences originating from the receivers; monitor server activity levels in real time, - select at least one server among the servers 35 according to the requests and activity levels of the servers, - order the servers thus selected to broadcast the multimedia sequences to the receivers, via the communication network of the Internet type.
Ainsi, le serveur gestionnaire assure le contrôle et la continuité de la diffusion des séquences multimédia. Thus, the management server provides control and continuity of the broadcast of the multimedia sequences.
Le serveur gestionnaire comporte en outre des moyens informatiques de chiffrement, permettant de chiffrer les séquences multimédia et les requêtes au moyen de protocoles, notamment de type IPsec, SSL et TLS. Les moyens informatiques de chiffrement sont destinés à : - assurer la confidentialité et l'intégrité de la réception des requêtes et de la diffusion des séquences multimédia, - accélérer les temps de transition entre des 15 séquences multimédia émises par des serveurs différents. Le manager La solution de streaming selon l'invention comporte une différence par rapport à cette approche classique: un système pilotant l'ensemble des streamers, connu sous le nom de manager, fait partie intégrante de la solution. Au lieu de dialoguer directement avec les streamers, les clients ne s'adressent qu'à ce manager unique (également en utilisant le protocole standard RTSP), et c'est le manager qui à son tour pilote les streamers en employant un protocole plus simple pour que les flux multimedia soient émis vers les clients qui en font la demande. The management server further comprises computer encryption means for encrypting multimedia sequences and queries using protocols, including IPsec, SSL and TLS. The computer encryption means are intended to: - ensure the confidentiality and integrity of the reception of requests and the broadcasting of multimedia sequences, - accelerate the transition times between multimedia sequences issued by different servers. The manager The streaming solution according to the invention has a difference compared to this conventional approach: a system controlling all the streamers, known as the manager, is an integral part of the solution. Instead of interacting directly with the streamers, the clients only address this unique manager (also using the standard RTSP protocol), and it is the manager who in turn controls the streamers by using a simpler protocol for multimedia streams to be sent to the clients who request them.
Le manager est un logiciel qui remplit d'une part la fonction de serveur RTSP (Real Time Streaming Protocol) et d'autre part la fonction de serveur HTTP. La différence par rapport à l'approche traditionnelle est double: d'une part, ce logiciel est le seul à remplir à la fois les fonctions de serveur RTSP et de serveur HTTP, d'autre part, le manager ne se contente pas d'orienter le client vers le bon streamer, mais dialogue avec lui et pilote le streamer selon les instructions du client. À aucun moment, le client ne donne d'ordres au streamer sans passer par le manager. The manager is a software that fulfills both the Real Time Streaming Protocol (RTSP) server function and the HTTP server function. The difference compared to the traditional approach is twofold: on the one hand, this software is the only one to fulfill both the functions of RTSP server and HTTP server, on the other hand, the manager is not satisfied with orient the client to the right streamer, but dialogue with him and pilot the streamer according to the client's instructions. At no time does the client give orders to the streamer without going through the manager.
La figure 1 représente l'architecture classique d'une transmission de séquences multimédia selon l'art antérieur: une requête 1 est émise depuis un récepteur 2 vers des streamer 3 connectés à des émetteurs de type antenne satellite 4a, télévision numérique terrestre 4b ou câble 4c. En réponse à la requête 1, les streamers 3 transmettent en retour au récepteur 2 un flux de séquences multimédia 5, via un réseau informatique 7, destiné à être diffusé sur un écran de visualisation 6. FIG. 1 represents the conventional architecture of a transmission of multimedia sequences according to the prior art: a request 1 is sent from a receiver 2 to streamers 3 connected to transmitters of satellite antenna type 4a, digital terrestrial television 4b or cable 4c. In response to the request 1, the streamers 3 transmit back to the receiver 2 a stream of multimedia sequences 5, via a computer network 7, intended to be broadcast on a display screen 6.
La figure 2 représente l'architecture d'une transmission de séquences multimédia selon l'invention: une requête 1 est émise depuis un récepteur 2 vers un serveur gestionnaire manager 8. Le serveur gestionnaire manager 8 adresse des instructions de pilotage 9 à des streamers 3 connectés à des émetteurs de type antenne satellite 4a, télévision numérique terrestre 4b ou câble 4c. Les streamers 3, en fonction des instructions de pilotage 9, transmettent au récepteur 2 un flux de séquences multimédia 5, via un réseau informatique 7, destiné à être diffusé sur un écran de visualisation 6. FIG. 2 represents the architecture of a transmission of multimedia sequences according to the invention: a request 1 is sent from a receiver 2 to a manager manager server 8. The manager manager server 8 addresses control instructions 9 to streamers 3 connected to transmitters of satellite antenna type 4a, digital terrestrial television 4b or 4c cable. The streamers 3, according to the control instructions 9, transmit to the receiver 2 a stream of multimedia sequences 5, via a computer network 7, intended to be broadcast on a display screen 6.
Avantages de cette approche Un premier avantage de ce mode de fonctionnement est que le manager constitue un point central de passage de toutes les requêtes d'accès aux contenus. Ainsi, il est aisé de mettre en place un système de facturation, de statistiques, et de contrôle d'accès (c'est-à-dire d'éditer des factures individualisées pour chaque client, calculées en fonction des medias auxquels ils ont accédé, et de décider d'accorder ou non l'accès à certaines ressources à un client, en fonction, par exemple, de sa formule d'abonnement). Advantages of this approach A first advantage of this mode of operation is that the manager is a central point of passage for all requests for access to content. Thus, it is easy to set up a system of billing, statistics, and access control (that is to say, to edit individual invoices for each client, calculated according to the media they accessed and decide whether or not to grant access to certain resources to a customer, based, for example, on their subscription plan).
En outre, le manager est capable de connaître à tout moment l'état des différents streamers, et peut donc prendre en charge les opérations de répartition de charge et de haute disponibilité. Autrement dit, il est à même d'assurer la continuité de service en cas de défaillance ou de surcharge de l'un des streamers, opération beaucoup plus délicate à réaliser et beaucoup moins fiable dans le cas de streamers autonomes. In addition, the manager is able to know at any time the status of the different streamers, and can therefore support load balancing and high availability operations. In other words, it is able to ensure continuity of service in case of failure or overload of one of the streamers, a much more difficult operation to perform and much less reliable in the case of autonomous streamers.
Enfin, l'intégration d'un serveur HTTP au manager assure sa capacité à échanger plus d'informations que ne le permet le seul protocole RTSP, ainsi, le site web accompagnant souvent les solutions de streaming vidéo peut-il être intégré au manager et a alors accès à toutes ses variables internes, ce qui permet de développer aisément et à moindre coût un site présentant à l'utilisateur final une vue de l'ensemble des opérations qu'il réalise ou peut réaliser. Par exemple, des playlists personnelles peuvent très facilement prendre place sur le manager, même si elles font appel à des flux répartis sur des streamers différents. Finally, the integration of an HTTP server to the manager ensures its ability to exchange more information than allowed by the RTSP protocol alone, so the website often accompanying video streaming solutions can be integrated into the manager and then has access to all its internal variables, which makes it easy and inexpensive to develop a site presenting the end user with a view of all the operations that he / she performs or can perform. For example, personal playlists can very easily take place on the manager, even if they use streams distributed on different streamers.
Enfin, la solution dans son ensemble est pilotée par l'administrateur du réseau en ne manipulant que le manager, ce qui réduit considérablement le coût d'administration et le temps de diagnostic des pannes. Finally, the solution as a whole is controlled by the network administrator by handling only the manager, which significantly reduces the cost of administration and troubleshooting time.
Protection de contenu L'un des problèmes fréquemment rencontrés lors du déploiement de solutions de streaming est celui du contrôle d'accès aux flux diffusés. Les flux sont émis sur un réseau informatique en unicast (c'est-à-dire vers un seul client) et/ou en multicast (auquel cas tout client en faisant la demande reçoit le flux, alors que le serveur n'émet ce dernier qu'une seule fois). Dans le cas de l'unicast, il existe cependant des méthodes pouvant permettre à un client malveillant de recevoir le flux destiné à un autre client. Dans le cas de l'unicast, un client n'a presque rien à faire pour pouvoir obtenir le flux. Il est donc utile de chiffrer le flux, et de ne communiquer la clef nécessaire à le déchiffrer qu'à ses destinataires légitimes. Content Protection One of the most common problems when deploying streaming solutions is controlling access to broadcast streams. Streams are sent over a computer network in unicast (that is, to a single client) and / or in multicast (in which case any client making the request receives the stream, while the server does not transmit the stream only once). In the case of unicast, however, there are methods that can allow a malicious client to receive the flow for another client. In the case of unicast, a client has almost nothing to do to get the flow. It is therefore useful to encrypt the stream, and not to communicate the key needed to decrypt it to its legitimate recipients.
Cas du réseau IP Cette partie traite de la solution de protection de contenu selon l'invention destinée aux réseaux où peut être déployé le protocole IP. Celle-ci consiste à chiffrer les flux n'étant pas destinés à tous en s'appuyant sur le standard IPsec, qui fait partie du protocole IP. Ce standard est bien connu et permet de chiffrer tout paquet IP. Cependant, il n'est pas du ressort d'IPsec de spécifier comment les participants à une communication échangent leurs clefs de chiffrement. Un protocole complémentaire d'IPsec, IKE (Internet Key Exchange), permet cet échange, mais uniquement dans le cas de flux émis en unicast (alors que ce n'est pas pour ce type de flux que le problème de sécurité est le plus important). En outre, sa mise en oeuvre est délicate. Case of the IP Network This part deals with the content protection solution according to the invention intended for networks where the IP protocol can be deployed. This consists in encrypting the flows that are not intended for all by relying on the IPsec standard, which is part of the IP protocol. This standard is well known and can encrypt any IP packet. However, it is not within the purview of IPsec to specify how the participants in a communication exchange their encryption keys. A complementary IPsec protocol, IKE (Internet Key Exchange), allows this exchange, but only in the case of unicast streams (while it is not for this type of flow that the security problem is the most important ). In addition, its implementation is delicate.
La solution selon l'invention repose sur l'association d'IPsec et de deux autres protocoles, eux aussi bien connus SSL et TLS. Ces deux protocoles permettent d'encapsuler la communication entre les clients (set-top boxes ou micro ordinateurs) et le serveur RTSP (donc le manager) dans une communication chiffrée. Ainsi, la confidentialité du dialogue entre le client et le manager est assurée. Le protocole RTSP est donc légèrement étendu, de manière à permettre au manager de fournir aux clients qui en ont besoin les clefs nécessaires au déchiffrement des flux auxquels ils ont légitimement accès. Ces clefs sont générées aléatoirement par les streamers, et le manager peut interroger les streamers pour les connaître quand il doit les communiquer aux clients. Ceci permet de changer régulièrement de clef. The solution according to the invention is based on the association of IPsec and two other protocols, also well known SSL and TLS. These two protocols make it possible to encapsulate the communication between the clients (set-top boxes or microcomputers) and the RTSP server (thus the manager) in an encrypted communication. Thus, the confidentiality of the dialogue between the customer and the manager is ensured. The RTSP protocol is therefore slightly extended, so as to allow the manager to provide customers who need the keys to decrypt the streams to which they have legitimate access. These keys are generated randomly by the streamers, and the manager can query the streamers to know them when he has to communicate them to the customers. This allows to change regularly key.
Ainsi, une approche classique du streaming chiffré sur réseaux IP serait que les clients, lorsqu'ils se connectent à chaque streamer (l'approche classique ne comprend pas de manager), émettent leurs requêtes RTSP, échangent les clefs nécessaires avec le streamer à l'aide d'IKE, et reçoivent les flux chiffrés en IPsec et les déchiffrent. Cette approche présente deux inconvénients: les clefs ne peuvent pas être échangés de cette manière pour les flux multicast, et le processus d'échange de clefs IKE étant assez long, le passage d'une chaîne à l'autre, si les deux chaînes ne sont pas émises par un même streamer, prend beaucoup de temps. Thus, a classic approach to encrypted streaming over IP networks would be that customers, when they connect to each streamer (the conventional approach does not include a manager), issue their RTSP requests, exchange the necessary keys with the streamer at the same time. help from IKE, and receive encrypted streams in IPsec and decrypt them. This approach has two disadvantages: the keys can not be exchanged in this way for the multicast streams, and the IKE key exchange process is quite long, the transition from one channel to another, if the two chains do not are not issued by the same streamer, takes a lot of time.
La solution selon l'invention reposant sur un manager unique, ce problème de latence est éliminé. En outre, l'échange de clefs n'ayant pas lieu en IKE mais en RTSP étendu et encapsulé dans SSL ou TLS, les flux multicast peuvent également être protégés à l'aide d'IPsec et déchiffrés par leurs récepteurs légitimes. The solution according to the invention based on a single manager, this latency problem is eliminated. In addition, since key exchange does not take place in IKE but in RTSP extended and encapsulated in SSL or TLS, multicast streams can also be protected using IPsec and deciphered by their legitimate receivers.
En outre, l'utilisation du protocole IPsec permet non seulement de garantir la confidentialité des flux (seuls les utilisateurs autorisés peuvent lire les données), mais également leur intégrité (le flux n'a pas été corrompu en chemin par suite à une erreur ou à un acte malveillant). In addition, the use of IPsec not only ensures the confidentiality of the streams (only authorized users can read the data), but also their integrity (the stream was not corrupted on the way due to an error or to a malicious act).
Cas des réseaux non-IP Sur les réseaux ne pouvant pas accueillir le protocole IP, ou sur les réseaux dont les opérateurs ne souhaitent pas déployer ce protocole, le principe de la solution d'échange de clefs reste applicable tel quel. Ainsi, des clefs de chiffrement peuvent être échangées à l'aide du protocole RTSP étendu et encapsulé dans SSL ou TLS, et ce, quel que soit le type de réseau sous-jacent. Cependant, le standard IPsec ne peut être utilisé sur de tels réseaux, aussi, le chiffrement réalisé à l'aide des clefs échangées de cette manière sera-t- il encapsulé dans un autre protocole, dépendant du réseau sous-jacent, ou éventuellement un protocole non standard. Le point délicat de cette méthode de protection de contenu est l'échange de clefs. Case of non-IP networks On networks that can not accommodate the IP protocol, or networks whose operators do not wish to deploy this protocol, the principle of the key exchange solution remains applicable as it is. Thus, encryption keys can be exchanged using the extended RTSP protocol and encapsulated in SSL or TLS, regardless of the type of underlying network. However, the IPsec standard can not be used on such networks, so the encryption performed using the keys exchanged in this way will be encapsulated in another protocol, depending on the underlying network, or possibly a non-standard protocol. The tricky part of this method of content protection is the exchange of keys.
Déplacement, visualisation rapide et/ou inversée Le déplacement est la fonctionnalité qui permet à un client de demander à un streamer (ou au manager) d'émettre un flux à partir d'une position précise, par exemple jouer un film à partir de la douzième minute. Move, Quick View and / or Reverse Move is the feature that allows a customer to request a streamer (or manager) to emit a stream from a specific position, such as playing a movie from the Twelfth minute.
Quant à la visualisation rapide et la visualisation inversée, elles correspondent aux fonctions d'avance et de retour rapide des magnétoscopes analogiques traditionnels. As for the quick view and the reverse view, they correspond to the forward and reverse functions of traditional analog video recorders.
Déplacement Une notion importante à prendre en compte lors de la 35 prise en charge du déplacement par un streamer est celle de groupe d'images. Dans un flux vidéo numérique compressé, les images sont regroupées en séquences logiques, commençant par une image autonome, pouvant être décodée et affichée sans données supplémentaires, tandis que les autres images du groupe sont calculées en fonction de cette image de référence. Displacement An important concept to take into account when dealing with moving by a streamer is that of image group. In a compressed digital video stream, the images are grouped into logical sequences, starting with a stand-alone image, which can be decoded and displayed without additional data, while the other images in the group are calculated based on this reference image.
L'implémentation du déplacement dans la solution selon l'invention prend cette particularité en compte, toute demande de déplacement est donc approchée et aboutit à un déplacement vers l'image autonome la plus proche de la cible du déplacement. The implementation of the displacement in the solution according to the invention takes this feature into account, any displacement request is therefore approximated and results in a displacement towards the autonomous image closest to the target of the displacement.
Ainsi, un déplacement est-il réalisé plus rapidement du point de vue du client, dans la mesure où il peut commencer son travail de décodage dès qu'il reçoit les données émises à la suite du déplacement. Thus, a displacement is realized more quickly from the point of view of the client, insofar as he can begin his decoding work as soon as he receives the data sent as a result of the displacement.
Visualisation rapide et inversée Ces deux modes de visualisation sont réalisés en effectuant des déplacements à la fin de l'émission de chaque groupe d'images, en respectant le principe selon lequel l'émission à la suite d'un déplacement commence toujours avec une image autonome. Ces déplacements ont lieu en avant ou en arrière, et sont plus ou moins long en fonction de la vitesse de lecture. Une conséquence directe en est que seule une partie des groupes d'images est envoyée vers le client, les blocs d'images intermédiaires étant complètement ignorés. Cette technique correspond à la méthode indiquée par la RFC 2326 régissant le protocole RTSP. Fast and Inverse Visualization These two visualization modes are realized by making displacements at the end of the emission of each group of images, respecting the principle according to which the emission as a result of a displacement always starts with an image autonomous. These movements take place in front or behind, and are more or less long depending on the speed of reading. A direct consequence is that only a portion of the image groups are sent to the client, the intermediate image blocks being completely ignored. This technique corresponds to the method specified by RFC 2326 governing the RTSP protocol.
Conclusion L'invention permet donc la mise en place d'un serveur RTSP modulaire, capable de piloter différents streamers, et incluant un serveur http. L'invention permet en outre la protection de contenu. L'invention procure également une méthode de déplacement et de visualisation rapide mettant en oeuvre le protocole RTSP. Conclusion The invention therefore makes it possible to set up a modular RTSP server capable of driving different streamers, and including an http server. The invention further allows content protection. The invention also provides a method of displacement and rapid visualization using the RTSP protocol.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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