CN113475084A - 多播辅助传送 - Google Patents

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Abstract

描述了一种使用被称为“多播辅助单播传送”(MAUD)的方法通过网络传送内容的方法，因为多播网络用于辅助而不是替代其它单播路径。客户端设备通过单播从内容服务器请求内容。包含所请求的内容的响应被分成两个分量：第一分量，其包含特定于各客户端设备的元素(例如会话特定数据)；以及第二分量，其是所有客户端设备共用的(通常这是所请求的视频内容)。第一分量可以通过单播传送，并且第二分量可以通过多播传送。标识符被引入到第一分量和第二分量中的各个分量中以帮助分量重组以形成原始响应。分离和重组由适当配置的代理服务器处理。

Description

多播辅助传送
技术领域
本发明涉及使用单播和多播组合的内容传送领域。
背景技术
越来越多的直播内容正在使用HTTP(或HTTPS)流传输。流行的直播活动推动了极其不稳定的需求，从而导致业务量中的峰均比非常高。例如，图1中的图表100示出了2016年欧洲杯足球比赛期间靠近移动网络边缘的网关处的业务量示例。曲线102示出了没有足球比赛的一天(6月15日星期三)的业务量，曲线104示出了第二天(6月16日星期四)有足球比赛(英格兰对威尔士)的业务量。除了曲线104在大约14:00至16:00之间有显著的额外业务高峰(这是由于客户流传输足球比赛造成的)之外，两个曲线示出了一天中大致相同的业务量。
这种高峰均比在网络边缘带来了特殊的挑战，在网络边缘处这样的高峰会导致用户体验质量下降。
最常见的是，内容是使用HTTP(或HTTPS)请求/响应对通过互联网传送的。客户端应用将向服务器发送HTTP请求，并返回包含所请求的内容的响应。这种请求/响应本质上是单播的。
HTTP(S)可以用于视频流传输。通常，客户端将获得清单文件，该清单文件将允许确定包含视频片段的各文件的URL。客户端然后会依次请求这些片段，并将它们级联起来形成连续的流以进行播放。各个视频片段也可能以不同的比特率提供，以允许视频速率适应网络吞吐量。这种技术称为HTTP自适应流传输(HAS)。
对于观看相同事件(诸如直播足球比赛)的用户，各个客户端会发出它们自己的HTTP请求并获得它们自己的HTTP响应，即使在HTTP响应内传送给各个客户端的大部分内容在客户端之间是相同的。这导致网络的使用效率非常低。
然而，如果接入网络能够使用多播而不是单播进行内容传送，那么图1中示出的直播内容高峰的影响可以显著降低。此外，在接入网络中使用多播还可以显著降低对内容传送网络服务器的高峰需求。
解决这样的问题的解决方案已经存在，其中使用代理将多播路径插入到客户端与内容服务器之间的其它单播路径中。示例包括：有线电视实验室(Cable Lab)于2016年10月26日的“IP Multicast Adaptive Bit Rate Architecture Technical Report”OC-TR-IP-MULTI-ARCH-C01-161026；3GPP规范，23.246(MBMS架构和功能描述)、26.346(MBMS协议和编解码器)和26.347(MBMS API)；以及DVB文档A176，“Adaptive Media Streaming over IPMulticast”，(2018年3月8日)。
图2示出了此类解决方案的通用示例。
在图2中，示出了向客户端设备204a、204b和204c提供诸如视频的内容的内容服务器202。多播代理X 206和三个代理Y 208a、208b和208c被插入到内容服务器202与客户端设备之间的其它单播路径中。代理X 206从内容服务器202获取单播内容并使其经由多播可用。代理Y接收多播内容，并且可以使其通过单播对于给任何发出请求的客户端设备可用。所有客户端设备将接收到对其针对片段的请求的相同响应，因为所有代理Y从代理X接收相同的多播内容。代理Y可以位于客户端设备内，也可以是单独的设备，或者可能只有一个单个代理Y(取决于设置)。
在这样的解决方案中，代理X充当客户端并独立地请求内容片段并将整个响应分派到多播网络中。代理X通过首先请求清单文件然后及时请求清单文件内描述的内容片段来进行此操作。在某些情况下，内容服务器可能会要求客户端设备在内容被服务之前利用有效凭证对它们自己进行认证。这是通过向代理X提供有效凭证以能够访问来自内容服务器202的内容来进行的。因此，认证是使用在代理X 206处配置的凭证而不是由各客户端设备提供的任何凭证来进行的。这对于希望基于个体对客户端设备进行认证的内容服务器显然是不可接受的，并且是当前已知系统的缺陷。
实际上，在这样的解决方案中，没有会话或客户端特定信息从各客户端设备204a、204b和204c传递到内容服务器202。会话特定信息的示例包括提供给已成功认证的客户端设备的认证令牌或cookie(例如，用于订阅服务)。这些通常由内容服务器要求并在内容服务器会利用所请求的内容进行响应之前进行验证，并且通常令牌或cookie将在被发送回客户端设备之前由内容服务器更新。在当前解决方案中，也没有响应于各客户端设备来提供该修改的会话特定数据，因为使用多播仅向所有客户端设备提供共用响应。
此外，在当前的布置中，代理X充当客户端，从内容服务器请求内容并将响应通过多播推送给代理Y。客户端设备将独立于代理X向内容服务器发出的请求而从代理Y请求内容。这意味着可能存在竞争条件，即客户端设备在代理X请求媒体片段并将这些片段推送回代理Y之前经由代理Y请求媒体片段，这可能会导致某些内容向代理Y传送两次(一次通过单播和一次通过多播)。这可以通过延迟来自代理Y的响应直到相关片段到达来解决，或者操纵返回到客户端设备的清单以确保代理X能够在客户端设备发出它们的请求之前请求和推送内容。两种解决方案都不是最优的。
发明内容
本发明的示例的目的是提供一种改进的内容传送方法。
根据本发明的一个示例，提供了一种在包括多个客户端设备的网络中向客户端设备传送内容的方法，所述方法包括：
从所述多个客户端设备中的一个客户端设备向内容服务器发送对内容的请求；
在第一网络节点从所述内容服务器接收对所述请求的响应；
由所述第一网络节点将所述响应分成第一分量和第二分量，其中，所述第一分量包含适用于请求所述内容的所述客户端设备的客户端特定数据，并且其中，所述第二分量包括适用于所述多个客户端设备的共用数据；
由所述第一网络节点通过单播网络向第二网络节点发送所述第一分量，并通过多播网络向所述第二网络节点发送所述第二分量；
在所述第二网络节点接收所述第一分量和所述第二分量；
由所述第二网络节点通过组合所述第一分量和所述第二分量来重新生成所述响应；以及
向发出请求的客户端设备发送所重新生成的响应。
所述第一分量和所述第二分量可以具有与其相关联的共用内容标识符，并且组合所述第一分量和所述第二分量的步骤使用该共用标识符。
该请求可以包括HTTP GET请求。该第二分量可以包括所请求的内容。
通过多播网络发送到第二网络节点的第二分量可以被发送到其它网络节点。第二网络节点与其它网络节点一起可以形成群组，并且第二分量可以包括适用于该群组的数据。
对内容的请求可以是通过单播网络发送到内容服务器的。内容可以是包括视频序列的媒体内容。
根据本发明的另一示例，提供了一种用于在网络中向客户端设备传送内容的系统，所述网络包括多个客户端设备、第一代理服务器、第二代理服务器和内容服务器，其中：
所述第一代理服务器被适配成从所述内容服务器接收对内容的请求的响应，并将响应分成第一分量和第二分量，其中，所述第一分量包括适用于请求所述内容的所述客户端设备的客户端特定数据，并且其中，所述第二分量包括适用于所述多个客户端设备的共用数据；
所述第一代理服务器还被适配成通过单播网络向所述第二代理发送所述第一分量，并通过多播网络向所述第二代理服务器发送所述第二分量；并且
所述第二代理服务器被适配成接收所述第一分量和所述第二分量，并通过组合所述第一分量和所述第二分量来重新生成响应，并向发出请求的客户端设备发送所重新生成的响应。
通过这种方法，可以在来自客户端设备的请求和相关联的响应中承载客户端特定信息。因此，认证令牌或cookie可以由内容服务器更新并作为第一分量响应报头的一部分传送回客户端设备。客户特定信息通常包含在(但不限于)cookie中。客户特定信息可以是特定报头字段中或甚至正文的一部分内承载的其它信息。只要客户特定信息的位置是已知的，它就可以从所有客户端设备共有的第二分量中拆分出来，并通过单播响应路径传送。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在仅通过示例的方式参照附图，其中：
图1是示出不同日期网络上的业务量的图表；
图2是一般现有解决方案的网络图；
图3是示出本发明的示例的主要组件的网络图；
图4是本发明的示例中的初始过程的消息流图；
图5是本发明的示例中的过程的后面部分的另一消息流图；
图6是示出在本发明的示例中如何为多播使用建立代理中的一个代理的又一消息流；
图7示出了在本发明的示例中如何在响应中修改报头的示例；
图8是示出在本发明的示例中用于代理中的一个代理的处理的流程图；
图9是示出在本发明的示例中用于代理中的一个代理的处理的流程图；以及
图10例示了在本发明的示例中来自内容服务器的响应的格式，以及承载经修改的报头的结果数据包和承载有效负载的QUIC数据包流。
具体实施方式
本文参照特定示例描述本发明。然而，本发明不限于这些示例。
本发明的示例提供了一种使用此处称为“多播辅助单播传送”(MAUD)的方法(因为多播网络用于辅助而不是替代其它单播路径)通过网络传送内容的方法。客户端设备通过单播从内容服务器请求内容。包含所请求的内容的响应分成两个分量：第一分量，该第一分量包含特定于各客户端设备的元素(例如会话特定数据)；以及第二分量，该第二分量是所有客户端设备共用的(通常这是所请求的视频内容)。第一分量可以通过单播传送，并且第二分量可以通过多播传送。标识符被引入到第一分量和第二分量中的各个分量中以帮助分量重组以形成原始响应。分离和重组由适当配置的代理服务器处理。
图3示出了“多播辅助单播传送”(MAUD)网络的主要组件。网络300包括内容服务器302、代理X 306、代理Y 308a、308b和308c、客户端设备304a、304b和304c、以及多播控制器312。内容服务器302向诸如客户端设备之类的请求实体提供诸如视频之类的内容。内容服务器302可以位于内容分发网络(CDN)内，并且可以有多于一个内容服务器。代理X 306可以通过单播与内容服务器302通信。代理X 306还可以通过单播和多播与代理Y 308a、308b和308c通信。代理Y可以位于客户端设备内、单独的设备(诸如家庭网关)中，或者可能是依赖于设置的单个代理Y。
注意，在图3中，双向单播通信路径用实线标记，单向多播通信路径用虚线标记，并且控制接口通信路径用点划线标记。控制接口通信路径承载网络中的多播控制器312与其它元件之间控制消息/命令。
假设客户端设备正在运行各自的客户端应用，各自的客户端应用是内容请求的源。为简单起见，下文中的术语客户端设备用于指代运行客户端应用的客户端设备。客户端设备可以对保存在内容服务器302处的内容进行HTTP单播请求。在本发明的示例中阐述了用于传送该内容的机制，其中描述了多播辅助单播传送(MAUD)方法。
多播控制器312(MCC)监测代理X和代理Y的操作以确定哪些业务应该使用多播辅助(MAUD)，并对应地控制代理。因此，在本发明的示例中，客户端设备可以直接通过单播从内容服务器302接收一些业务，并且使用MAUD接收其它业务。
客户端设备对内容发出的许多HTTP请求不会使用MAUD，而是直接发送到内容服务器。
来自客户端设备的可能受益于MAUD的对内容的其它请求被重定向到代理Y中的一个代理，或者简单地被代理Y的一个代理拦截。
可以使用多种众所周知的技术中的任一技术将代理Y插入到HTTP路径中，诸如使用来自内容服务器302的HTTP重定向。在这种情况下，内容服务器302将被配置成使得对可能流行内容的请求不直接被服务，而是重定向到合适的代理Y。例如，内容服务器302可以利用HTTP状态代码307响应而不是提供正常响应，HTTP状态代码307指示临时重定向。这邀请客户端设备对内容服务器在其响应中提供的新URL发出新请求，从而能够向代理Y发出请求。这种技术允许内容服务器和代理Y存在于不同的域中，通常情况下是这样。
在HTTP路径中插入代理Y的其它机制包括：代理Y被配置成透明代理(尽管所有请求都被它拦截，并且仅适用于未加密的业务)；代理Y被配置成转发代理(客户端设备借助明确配置将其请求直接发送到代理Y来进行这种操作)；DNS劫持(DNS服务器被配置成为关注的域提供代理Y的IP地址)；以及清单篡改(manipulation)(清单文件被重写，以便直接向代理Y发出请求)。
现在参考图4，其示出了用于初始MAUD过程的客户端设备304a、代理Y 308a、代理X306、多播控制器312和内容服务器302之间的消息流图。
在步骤400中，客户端设备304a对内容进行HTTP GET请求。该请求由代理Y 308a接收。代理Y 308a然后在步骤402中通过控制接口路径(参见图3的点划线)向多播控制器312发送消耗报告(consumption report)。消耗报告包括有关通过代理传递的HTTP请求/响应对的信息，例如HTTP请求的URL。
在步骤404中，代理Y 308a还将HTTP GET请求转发到内容服务器302。内容服务器302利用包含所请求的内容的HTTP响应进行响应。该响应由代理Y 308a接收并发送到客户端设备304a。该内容然后可以被客户端设备304a查看。
请注意，到目前为止，所有HTTP请求和响应本质上是单播的。
现在，应该进一步注意，对相同内容的请求可能由其它客户端设备发出。这在例如直播足球比赛期间是典型的。在这种情况下，图4的过程将被多个客户端设备和相关联的代理Y重复，各个相关联的代理Y向多播控制器312发送用于它们各自的客户端设备的消耗报告。
多播控制器312使用接收到的报告来决定从给定的代理Y群体报告的HTTP请求是否证明使用多播用于其响应的合理性。这样的代理Y群体被称为“群组”。假设满足特定条件(例如大于请求相同内容的客户端设备的特定数量)，多播控制器312将为多播辅助传送配置代理X和任何相关代理Y(即群组)。
图5示出了将单个代理Y 308a添加到用于多播辅助传送的群组的过程的消息流图，该过程最初发生在步骤500中。注意在实践中，会有许多客户端设备发出请求，因此可能会有许多关联的代理Y将遵循相同的逻辑并被添加到同一群组。
在步骤500中，多播控制器312将代理Y 308a添加到群组。多播控制器312在步骤502中通过将指令发送到代理Y 308a来设置HTTP请求路由来进行这种操作，由此匹配特定URL路径/模式/字符串的请求被定向到代理X 306。
例如，多播控制器312可能向代理Y 308a发送“t2-btsport-live-hls-prod.akamaized.net”作为匹配模式。然后，源自客户端设备的与该模式匹配的URL的任何请求将被重定向到代理X 306。URL不一定要完全匹配，而是只需在其中包含匹配模式。例如，客户端设备可能请求用于视频片段的URL，诸如https://t2-btsport-live-hls-prod.akamaized.net/out/u/bts1/bts1_7.m3u8或https://t2-btsport-live-hls-prod.akamaized.net/out/u/bts1/bts1_7_15055280.ts？m＝1543850508m＝1543850508。代理Y 308a会将这些请求转发到代理X 306，因为这些请求具有至少部分与多播控制器312在步骤502中指定的模式匹配的URL。
然后在步骤504中，多播控制器312还将指令发送到代理Y 308a以提供多播侦听器。该指令告诉代理Y 308a准备接收多播，因为代理X可能会选择通过多播发送一些响应(例如，对代理Y已发送到代理X的相对于匹配的“t2-btsport-live-hls-prod.akamaized.net”模式的请求的响应)。多播侦听器使代理Y向多播控制器指定的多播地址发出IGMP加入命令。多播可能会或者可能不会到达此接口，具体取决于代理X选择发送的内容(请参阅稍后有关代理X设置的讨论)。
注意，步骤502和504可以作为单个步骤来实现：多播控制器对代理Y的用于监测匹配模式的指令也可以告诉代理Y提供多播侦听器。
然后在步骤506中，当客户端设备304a接下来发送内容的HTTP GET请求时，该请求被代理Y 308a接收，并且代理Y 308a检查该请求是否与步骤502中设定的匹配模式匹配。在这种情况下确实如此。代理Y 308a可以可选地在步骤508中向多播控制器312发送消耗报告(如在步骤402中那样)，以及在步骤510中将HTTP GET请求重定向到代理X 306(而不是直接到内容服务器302)。
在步骤512中，代理X 306将接收到的HTTP GET请求发送到内容服务器302。在步骤514中，内容服务器302通过在HTTP响应中向代理X 306发送所请求的内容来进行响应。在步骤516中，代理X 306将响应转发到代理Y 308a。然后在步骤518中，响应由代理Y 308a转发到客户端设备304a。
到目前为止所描述的过程示出了代理Y 308a如何被设置以将某些HTTP请求转发到代理X(步骤502)，并且还将其自身提供成准备接收多播业务的多播侦听器(步骤504)。然而，此时还没有多播业务，因为代理X 306尚未被配置成发送任何多播业务。到目前为止，所有HTTP请求和响应本质上是单播的。
现在参考图6。为了允许代理X306使用多播用于对满足在步骤502中设置的匹配模式的请求的响应的返回路径，在步骤600中，多播控制器312发送指令以指示代理X使用多播用于由内容服务器发送的某些响应。在步骤602中，多播控制器将代理X配置成通过选择文件或MIME类型来识别这些响应。例如，指令可以是仅对包含视频MIME类型(诸如“video/mp4”或“video/MP2T”)的响应使用多播辅助，以便仅包含视频业务的响应被分成多播和单播。其它文件类型将仅通过单播发送。所以在这个例子中，即使对应的请求满足步骤502中的URL匹配模式，文本、清单、图像(所有非视频MIME类型)也将通过单播发送。
在另选示例中，可以基于特定的Etag或一系列Etag来选择响应。Etag(实体标签)是HTTP 1.1规范的一部分，并且用于唯一地标识响应有效负载。
在此之后，代理X和代理Y能够使用多播辅助单播传送来传送HTTP响应，结果可能的通信路径如图3所示-请注意代理X与代理Y之间的单播和多播路径的组合，但是客户端设备与代理Y之间以及代理X与内容服务器之间只有单播路径。
如前所述，现有技术解决方案通过多播传送整个HTTP响应，包括报头和有效负载。由于多播路径用于向所有客户端设备传送相同的内容，因此不可能为不同的客户端设备发送不同的响应。
在此描述的多播辅助单播传送的新方法中，通过将对HTTP GET请求的(单播)响应分成两个分量来克服这一问题：一个分量，该一个分量包含对于群组的不同成员可能不同的所有元素(通常是来自响应的报头)；以及第二分量，该第二分量包含群组所有成员共用的元素(通常是包含所请求的内容的有效负载)。共用分量通过多播传送，而单独的分量使用上述布置通过单播传送。
因此，来自客户端设备的初始HTTP单播请求经由关联的代理Y和代理X转发到内容服务器。然而，来自内容服务器的单播响应在发送之前被代理X分成两个分量：不同的分量通过单播发送到与发出请求的客户端设备关联的代理Y，而共用分量通过多播发送到群组中的所有代理Y。两个分量的重组由关联的代理Y处理，经重组的响应通过单播发送到客户端设备。
发送到客户端设备的经重组的响应与在代理Y将初始单播请求直接转发到内容服务器并通过单播直接从内容服务器接收响应的情况下将提供给客户端设备的响应相同。这是当前方法的一个重要特征，因为客户端设备与内容服务器之间的所有会话信息将被保留。因此，不需要代理X就其自身而言充当客户端设备(提供其自己的认证等)，因为代理X在其自身的凭证完好无损的情况下转发来自客户端设备的请求，该凭证可能包括认证凭证。在许多实际关注的情况下，所有会话特定的信息被包含在HTTP报头中，而响应有效负载可能由许多端点共享。
虽然下面的示例描述了一种方法，其中共用分量位于初始响应的有效负载中，报头中具有不同的元素，但本领域技术人员将理解，相同的方法可以应用于响应的与完全报头/有效负载拆分不一致的其它分解。
返回到图6，在此处描述的过程之后，代理X 306和代理Y 308a(以及该群组中的其它代理Y)能够使用多播辅助单播传送来传送HTTP响应。群组的第一个成员接下来发出对内容的给定请求将触发使用多播辅助以通过多播从代理X 306向作为相关群组成员的所有代理Y传送响应的有效负载，以及通过单播从代理X 306向与发出请求的客户端设备304a相关联的代理Y 308a传送响应的报头。当代理Y接收到有效负载时，代理Y会将有效负载存储在内部缓存中以备处理。
应该注意的是，上述顺序可能会有变化。例如，控制器可以在它指示任何代理Y加入群组之前指示代理X使用多播。逻辑结果仍将相同，尽管在从单播到多播辅助传送的转变期间不同分量上的负载可能不同。
现在讨论来自内容服务器302的响应可以如何被代理X 306分成两个分量并通过两个单独的传送路径传送到代理Y以进行重组。
在这个示例中，代理X生成客户端特定分量，该客户端特定分量包含来自内容服务器的原始响应的报头部分，但不包含来自原始响应的有效负载，并进一步包括对报头字段的以下修改：
·‘Content-Length’属性被设置为零指示没有有效负载；
·附加属性(X-Content-Length)用于指示原始‘Content-Length’属性的值；以及
·附加属性(X-Content-Id)用作内容标识符以标识关联的有效负载。
代理X还生成对应的共用分量，该共用分量包含来自内容服务器的原始响应的有效负载。客户端特定分量中使用的相同内容标识符(X-Content-Id)在通过多播发送到代理Y之前也包含在共用分量中。由于共用分量不包含HTTP报头，因此内容标识符需要附加到共用分量，例如可以使用合适的框架类型(诸如QUIC、FLUTE、ROUTE等)来进行。在以下示例中，使用了QUIC。
图10示出了HTTP响应1000的格式的示例，以及承载来自HTTP响应的经修改的报头的所得HTTP数据包1100，以及承载有效负载的QUIC数据包的所得流。
HTTP响应1000包括报头部分1010(客户端特定分量)和有效负载部分1012(共用分量)。
生成的HTTP响应1100包括来自HTTP响应1000的报头1010，但如早先所述进行了修改。这个经修改的报头包括内容标识符“X-Content-Id”，这里标记为1102。此HTTP响应将由代理X通过单播发送到代理Y。
QUIC数据包流包括4个QUIC数据包1210、1212、1214和1216。QUIC数据包中的每一者包括QUIC报头和QUIC有效负载。有效负载1012被承载在QUIC数据包有效负载中。然而，由于HTTP有效负载通常比QUCI有效负载大得多，因此HTTP有效负载1012被分成片段A、B、C和D，并在各自的QUIC数据包1210、1212、1214和1216中被承载。QUIC报头中的每一者还包括内容标识符“X-Content-Id”1211、1213、1215和1217。QUIC报头中的“X-Content-Id”与经修改的HTTP数据包报头中的“X-Content-ID”1102具有相同的值。最终QUIC数据包报头中的FIN位被设置成表示QUIC数据包序列的结束。任何进一步的HTTP响应将具有对应的QUIC数据包流，其中承载有效负载，但具有新的内容标识符。
QUIC数据包通过多播UDP承载并发送到代理Y。代理Y接收到QUIC数据包，QUIC数据包使用“X-Content-Id”属性来标识需要重组的QUIC有效负载(A、B、C和D)，以生成原始的HTTP响应有效负载。一旦重新生成后，有效负载将存储在代理Y中的缓存中，使用X-Content-ID作为密钥供以后使用。
对单播和多播数据包使用相同的内容标识符允许客户端特定分量被链接到对应的共用分量并随后与对应的共用分量重组。内容标识符可以由代理X生成并唯一地标识有效负载。稍后将更详细地讨论内容标识符的生成。
客户端特定分量通过单播从代理X发送到与发出请求的客户端设备304a相关联的相关代理Y 308a。共用分量通过多播从代理X发送到相关群组中的所有代理Y(或由相关群组中的所有代理Y订阅)。
现在，当代理Y 308a接收到对HTTP请求的单播响应时，由于X-Content-Id属性的存在，代理Y 308a会将单播响应标识成需要附加处理。为了生成可以转发到客户端设备304a的响应，代理Y 308a撤销在代理X处对报头所做的修改。具体地，代理Y将通过使用保存在X-Content-Length字段中的值将Content-Length恢复到其原始值，并去除两个附加属性。X-Content-Id用作检索密钥，以从先前存储在缓存中的那些有效负载中识别正确的有效负载，其中，存储在缓存中的各个有效负载都由X-Content-Id属性索引。然后将识别出的有效负载与恢复的报头重组以生成由内容服务器302发送到代理X 306的原始响应的准确副本。
该响应然后可以通过单播发送到客户端设备304a。
图7示出了如何通过代理X 306和代理y 308a在从内容服务器302发送到客户端设备304a的响应中修改报头的示例，为了清楚省略了未修改的字段。响应700是从内容服务器302到代理X 306的，Content-Length字段被设置成“8590288”，并且Content-Type字段被设置成“视频/MP2T”。
此处假设代理X 306先前已被设置(参见图6)以对“视频/MP2T”类型的所有内容使用多播辅助。因此，当代理X 306通过单播接收响应700时，代理X 306通过添加进一步的报头字段X-Content-Length并将长度从原始Content-Length字段复制到X-Content-Length中来创建新响应702，然后将Content-Length的值设置为零。代理X还将报头字段X-Content-Id添加至响应702，并将报头字段X-Content-Id的值设置成用于有效负载的内容标识符，这里是“123/321”。新响应702通过单播发送到代理Y 308a。虽然通过多播单独发送的有效负载未在图7中显示，但应注意的是，该有效负载将被分配与响应702中使用的相同的X-Content-Id值“123/321”。
在代理Y 308a，通过使用X-Content-Id作为正确链接对应分量的密钥，响应702与有效负载重组。一但重组完成，对HTTP响应报头的改变就将被撤销。因此，由代理Y通过单播向客户端设备304a提供包括报头704和承载所请求的内容的有效负载的响应，其中报头704与原始报头700相同。
来自客户端设备的、触发使用多播辅助的对给定内容段的第一请求与来自其它客户端设备的对相同内容的后续请求被不同地处理。这是因为在群组的生命周期期间已经传输了响应于第一个请求的有效负载的情况下，后续请求不应导致代理X通过多播重新传输相同的响应有效负载。请注意，代理X可以多次传输相同内容段，但各个群组实例只能传输一次。
此外，如果给定内容段的响应负载已经通过多播发送到群组，那么理想情况下，代理X不应该发出从内容服务器的、对该内容的另外的请求，因为该请求只会被代理X丢弃。另选地，代理X可以发出HTTP HEAD请求，以使得可以接收会话特定报头信息(参见下面的步骤804)。
用于确定响应有效负载是否已经通过多播发送的方法是维护请求/响应记录的历史记录，各个记录包含来自各个请求和对应响应的数据子集。一个这样的历史记录将与各个群组相关联。
历史记录中的各个记录将包括请求的URL和内容标识符，内容标识符唯一地标识了响应的有效负载。内容标识符可以是X-Content-Id，它用于链接报头和有效负载分量，如图7所示。代理X负责例如从代理Y请求或内容服务器的响应生成内容标识符，并将内容标识符分配给客户端特定分量和共用分量。
方便地，如果内容服务器提供了内容标识符，则内容标识符可以简单地是“实体标签”(Etag)值，它们用于唯一地标识响应有效负载。如果它们存在，它们将被包含在HTTP响应的报头中。
图8是示出代理X 306响应于来自代理Y 308a的对内容的HTTP GET请求的逻辑的流程图。
在步骤800中，代理X 306从代理Y 308a接收对通过URL指定的内容段的HTTP GET请求。
在步骤802中，代理X查询代理Y 308a所关联的群组的历史。如果请求中使用的URL在历史记录中不存在，则处理进行到步骤808，在步骤808中，代理X将从代理Y 308a接收的HTTP GET请求转发到内容服务器。
另一方面，如果请求中使用的URL存在于适当群组的历史记录中，则处理进行到步骤804，在步骤804中，代理X 306向内容服务器发送HTTP报头请求。HTTP报头请求将使内容服务器返回响应的报头，而不是有效负载(因此原始HTTP GET请求中所请求的内容不包含在该响应中)。
在步骤806中，代理X 306将生成与该响应相关联的内容标识符(例如，使用响应的报头中的任何Etag)并将生成的内容标识符与存储在历史记录中的与请求的URL对应的内容标识符进行比较。如果存在匹配，则处理进行到步骤807，在步骤807中，代理X将以零长度有效负载向代理Y 308a返回经修改的响应，并且不会通过多播推送内容有效负载，因为根据历史记录该内容有效负载已经被发送。
如果为该请求生成的内容标识符与历史记录中的内容标识符不匹配，则处理进行到步骤808，在步骤808中，代理X向内容服务器发送HTTP GET请求以获得有效负载。这与在步骤800中从代理Y 308a接收到的请求相同。接收到的响应是单播HTTP响应，包括报头和有效负载。
在步骤810中，代理X检查从内容服务器接收的响应是否满足文件类型标准，如步骤602中所述。例如，文件/MIME类型标准可以是“视频/MP2T”，因此如果响应确实包含“视频/MP2T”MIME类型有效负载，则处理进行到步骤812。否则，如果响应不包含“视频/MP2T”MIME类型有效负载，则处理进行到步骤811。
因此在步骤811中，通过单播向代理Y 308a发送整个HTTP响应(报头和有效负载)，并且处理完成。
而在步骤812中，HTTP响应被分成客户端特定分量(报头)和共用分量(有效负载)。如前所述，报头和有效负载二者被分配了合适的内容标识符。在通过单播向代理Y 308a发送报头之前，还如前所述修改报头(参见上文，其中报头700被修改成报头702)。而有效负载通过多播推送到包括代理Y 308a的整个群组。
处理从步骤812进行到步骤814。
在步骤814中，针对请求/响应对的历史记录在代理X处被添加/更新。
请注意，在某些情况下，内容服务器不会提供Etag值，并且可能不接受HTTP报头请求。在这种情况下，可以代替地使用所请求的内容的URL，尽管如果使用相同的URL来引用更改的内容会导致出现问题，如例如HTTP直播流传输(HLS)清单可能发生的情况。另选地，一种效率较低但更可靠的方法是让代理X始终向内容服务器发送HTTP GET请求(而不是使用HTTP报头请求)，并从返回的有效负载得出其自己的内容标识符(例如哈希值)。
图9是示出代理Y 308a从客户端设备接收HTTP GET请求的处理以及代理Y 308a如何使用缓存的有效负载来帮助生成响应的流程图。
在步骤900中，代理Y 308a通过单播从客户端设备接收对内容段的HTTP GET请求。
在步骤902中，代理Y 308a进行检查以确定请求是否满足预定匹配模式。如上文关于步骤502所述，包含匹配模式的请求将在多播辅助下进行处理，并因此在步骤904中转发到代理X。
然而，如果请求不包含匹配模式，则处理继续而不尝试多播辅助并进行到步骤903。在步骤903中，将接收到的HTTP GET请求通过单播直接发送到内容服务器。来自内容服务器的响应也通过单播发送，并且在接收到该响应之后，代理Y 308a通过单播将其发送到客户端设备。
相反，在步骤904中，HTTP GET请求由代理308a发送到代理X 306，并获得响应。然后在步骤906中，代理Y 308a检查以查看响应是否包含“X-Content-Id”属性，该属性指示接收到的响应经过多播辅助，具有该响应中传送的客户端特定分量和单独传送的共用分量。
如果响应不包含“X-Content-Id”属性，则该响应没有经过多播辅助(因此该响应没有被拆分成客户端特定分量和共用分量)，因此整个响应通过单播直接发送到客户端设备。
然而，如果响应确实包含“X-Content-Id”属性(报头现在将类似于例如702)，则处理进行到步骤908，在步骤908中，进行检查以确定代理Y 308a是否已经接收到由等于来自响应的“X-Content-Id”的内容标识符标识的对应的共用分量。代理Y 308a通过检查其缓存来进行该操作，缓存是共用分量存储的地方，其中内容标识符作为密钥。如果不存在具有相同“X-Content-Id”的缓存项，则处理进行到步骤903，在步骤903中，通过单播将接收到的HTTP GET请求直接发送到内容服务器。来自内容服务器的响应也通过单播发送，并且在接收到该响应之后，代理Y 308a通过单播将其发送到客户端设备。
如果存在具有相同“X-Content-Id”的缓存项，则处理进行到步骤910，在步骤910中，通过使用X-Content-Id作为链接对应报头分量和有效负载分量的密钥，响应报头与有效负载重组。(在步骤812中由代理X)对HTTP响应报头所做的改变也被撤销。因此，由代理Y生成包括报头(参见704)和承载所请求的内容的有效负载的新响应，并且在步骤912中，该新响应通过单播发送到客户端设备304a。
这个新响应在客户端设备304a看来与由内容服务器304发送到代理X的响应相同，即使响应所采用的路径被针对相应客户端特定分量和共用分量在单播和多播上分开。
一般而言，在本文中应注意，尽管以上描述了本发明的示例，但是在不脱离本发明的如所附权利要求所限定的范围的情况下，可以对所描述的示例进行多种变型和修改。本领域技术人员将认识到对所描述的示例的修改。

Claims (10)

1.一种在包括多个客户端设备的网络中向客户端设备传送内容的方法，所述方法包括：
i)从所述多个客户端设备中的一个客户端设备向内容服务器发送对内容的请求；
ii)在第一网络节点从所述内容服务器接收对所述请求的响应；
iii)由所述第一网络节点将所述响应分成第一分量和第二分量，其中，所述第一分量包括适用于请求所述内容的所述客户端设备的客户端特定数据，并且其中，所述第二分量包括适用于所述多个客户端设备的共用数据；
iv)由所述第一网络节点通过单播网络向第二网络节点发送所述第一分量，并通过多播网络向所述第二网络节点发送所述第二分量；
v)在所述第二网络节点接收所述第一分量和所述第二分量；
vi)由所述第二网络节点通过组合所述第一分量和所述第二分量来重新生成所述响应；以及
vii)向发出请求的客户端设备发送所重新生成的响应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，组合所述第一分量和所述第二分量的步骤使用在所述第一分量和所述第二分量二者中找到的共用标识符。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述请求包括HTTP GET请求。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二分量包括所请求的内容。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过多播网络发送到第二网络节点的所述第二分量还被发送到一个或更多个其它网络节点。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二网络节点和一个或更多个其它网络节点形成群组，并且所述第二分量包括适用于所述群组的数据。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述对内容的请求是通过单播网络发送到所述内容服务器的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述内容是媒体内容。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述媒体内容包括视频序列。
10.一种用于在网络中向客户端设备传送内容的系统，所述网络包括多个客户端设备、第一代理服务器、第二代理服务器和内容服务器，其中：
所述第一代理服务器被适配成从所述内容服务器接收对内容的请求的响应，并将所述响应分成第一分量和第二分量，其中，所述第一分量包括适用于请求所述内容的所述客户端设备的客户端特定数据，并且其中，所述第二分量包括适用于所述多个客户端设备的共用数据；
所述第一代理服务器还被适配成通过单播网络向所述第二代理服务器发送所述第一分量，并通过多播网络向所述第二代理服务器发送所述第二分量；并且
所述第二代理服务器被适配成接收所述第一分量和所述第二分量，并通过组合所述第一分量和所述第二分量来重新生成所述响应，并向发出请求的客户端设备发送所重新生成的响应。
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