农村流动电影的放映工作，这几年的发展有目共睹，为了解决广大农村朋友的看电影难题而提供的可持续发展服务，今天让我一起探讨一下农村流动放映的可持续发展历程！
１前言
农村公益电影放映“２１３１工程”的实施，有效解决了广大农村观众看电影难的问题，基本满足了广大农村观众日益增长的精神文化需求。国家“互联网＋”战略的实施，为进一步提升农村电影服务质量，实现观众从看到电影向看好电影的转变提供了机遇。农村数字院线网络看片室系统通过将中心节目库中的影片，通过互联网网络直播技术，固定时间段播放影片，将影片推送至各院线，供院线相关人员在线进行预先观看，实现影片的异地实时同步播放，切实解决院线人员有效订片的难题，不仅可以为影片的订购提供依据，还能为农村流动电影多元化放映提供更加优质的服务，进一步做好农村电影流动放映的可持续发展工作。本文从系统视频的编码和封装方式、系统加密传输方式、系统安全性设计等方面进行了详细的分析与研究，通过选择有效的技术手段，保证了影片传输的高可用性及影片在线传输、播放过程中的安全性，为实现农村流动放映在线选片提供了技术支撑。
２网络看片室系统视频的编码和封装
对流媒体传输来说，编解码方式的选择是核心环节，编码方式选择的正确与否，将直接对整个流媒体传输起到至关重要的作用。高清视频网络传输一般有四种视频编解码方式，分别为ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４、Ｈ．２６４、Ｈ．２６５。ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４在带宽方面有一定的要求，适合在带宽较充足的条件下使用。而最新的Ｈ．２６５编码方式对硬件要求较高，且编码效率较低，目前尚未作为主流方式进行应用。Ｈ．２６４引入了包括４＊４整数变换、空域内的帧内预测、１／４像素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间预测技术等，在提高算法的复杂度的条件下，带来了更高的压缩比，在相同的重建图像质量下，Ｈ．２６４比ＭＰＥＧ－４减少５０％的码率，可以在不足１Ｍｂｐｓ的带宽下实现高清晰度的要求。鉴于全国各地农村院线当地网络环境的不确定性的实际情况，结合Ｈ．２６４能够在更低带宽下提供更优质的视频服务，并可以达到系统实时转码要求的特性，能够最大程度的保证院线终端的用户体验，降低传输成本，故Ｈ．２６４是本系统编解码方式的最优选择。封装不仅可以使多媒体内容同步播放变得简单，还可以为多媒体内容提供索引。
当下，应用在流媒体直播传输中主要的封装格式有两种，一种是用于ＲＴＭＰ协议的ＦＬＶ格式，一种是用于ＨＬＳ协议的ＭＰＥＧ２－ＴＳ格式。由于ＲＴＭＰ协议是Ａｄｏｂｅ的私有协议，未完全公开，ＨＬＳ协议相比ＲＴＭＰ协议具有在后期对视频进行加密处理上更便捷、对终端播放的支持上更广泛以及对服务器的要求更低等优势，故选择ＭＰＥＧ２－ＴＳ格式作为本系统的封装格式。这种封装格式是将流媒体切分成ＴＳ片段，再通过ｍ３ｕ列表文件将这些ＴＳ片段集合后，供用户终端接收播放。这种处理方式的优势主要有：第一，方便将内容分发到各个节点服务器进行缓存，始终保持让用户访问距离最近的节点，获取视频内容。第二，有效减少视频播放前加载的等待时间。播放器加载一个较大视频文件的头部信息可能需要几十秒甚至更长时间，这不仅浪费带宽和硬件资源，更会让用户感受到非常糟糕的访问体验。而将视频切分成片段后，转码软件会把每段视频的大小、时长写到ｘｍｌ列表里面，由于列表文件往往很小，播放器就能在很短的时间内读取到视频信息，立即开始播放。第三，视频切片处理可以使一个完整的视频被分割成Ｎ个不规则命名的片段，增加了盗取者获取整个视频文件的难度，达到了一定的防下载目的，在一定程度上提高了影片内容的安全性。此外，ＨＬＳ协议还支持自适应码率流播，可以根据网络状况自动选择不同码率的视频流，这就可以有效保障视频在不同网络环境下的流畅播放。
３网络看片室系统视频的加密传输方式
对称加密的特点是加解密速度快，但安全性不高；非对称加密的特点是加解密速度慢，但安全性高。由于影片节目本身的数据量相对较大，而加密密钥的数据量很小，故采用先对影片数据进行ＡＥＳ１２８位对称加密，再通过１０２４位ＲＳＡ（非对称算法）的方式对加密影片数据的密钥进行二次加密，这种利用对称和非对称的混合型加密方式，即保证了影片数据加解密的速度，又实现了对密钥传输的安全性，使电影节目内容得到有效保护。
４网络看片室系统安全性设计与研究
４．１用户认证：账户认证与ＵＳＢＫｅｙ相结合的认证方式目前普遍的互联网视频直播都是在非登录的状态下即可在线观看，一些有限制要求的情况下也只是要求通过账户登录的方式进行认证。本项目鉴于安全性方面的考虑，仅仅进行账户登录的方式是不够的，必须采用账户认证与ＵＳＢＫｅｙ相结合的认证方式，要求在通过用户名／密码对用户进行登录认证的同时，确认识别到与该用户ＩＤ相匹配的ＵＳＢＫｅｙ才能确保用户完成登录认证。为确保安全和服务范围，系统还可对用户设置在指定ＩＰ区域进行认证观看，该用户在其他区域认证不予通过，这些都充分体现了本系统对用户认证要求的高标准。
４．２影片分级权限控制分级权限控制：根据用户ＩＤ进行分级控制。针对每部影片对用户进行权限等级划分，根据用户ＩＤ进行分级控制，建立用户分组，针对不同分组设置不同的收看权限，进一步精准地保证了影片的可播放范围，进一步提高了影片播放的安全性。
４．３终端播放：特定的播放器＋ＵＳＢＫｅｙ模式要求通过安装特定的播放器，并插入授权的ＵＳＢＫｅｙ才能进行影片播放。每个ＵＳＢＫｅｙ会自带唯一ＵｓｅｒＩＤ用于获取播放权限和解密密钥，同时播放过程必须保持ＵＳＢ插入状态，如果拔出则停止播放。ＵＳＢＫｅｙ内置智能卡芯片，实现数据解密算法，解密运算在ＵＳＢＫｅｙ内进行，保证用户密钥不会出现在计算机内存中。
４．４影片排片定时删除功能影片根据管理系统中的排片管理制定的相应排片计划，播放前上传到ＣＤＮ网络存储服务器，并在播放完成后自动删除，最大限度地保障影片的安全性。
５系统实现
５．１系统框架整个系统如图４所示，由ＣＭＳ影片后台管理系统、转码加密系统、ＣＤＮ分发和终端播放系统四部分组成。视频文件通过管理端上传到ＣＭＳ影片后台管理系统，并通过转码加密系统进行分发前的转码加密处理，处理后的影片通过ＣＤＮ网络进行分发，客户端通过ＰＣ播放应用进行解密及播放，当ＰＣ端播放应用请求播放一段视频时，会用ＳＤＫ中嵌入的密钥进行解密、解扰，终端即可实现对视频的实时观看。
５．２系统组成
５．２．１ＣＭＳ影片后台管理系统系统包括：统计管理、ＵＳＢＫｅｙ管理、影片管理、排片管理、公告管理、反馈管理、用户管理、日志管理、设备管理。实现了影片的编辑、授权、制定播放计划、发布公告、接收用户反馈等功能，并可以通过系统对ＵＳＢＫｅｙ、统计数据报表、设备信息、日志信息等进行实时管理。
５．２．２转码加密系统由于影片源文件均为较大码率视频，不适合在线进行传输，故需要对视频文件进行码率及格式的调整，通过上文分析，系统采用通过Ｈ．２６４编码方式转码输出５００Ｋ或８００Ｋ码率的节目文件，以ＭＰＥＧ２－ＴＳ格式进行封装，并采用对称和非对称的混合型加密方式对影片进行传输前的加密处理工作。
５．２．３ＣＤＮ分发本系统面向的对象终端是遍布在全国范围的３００多家农村数字院线，为了保证影片的实时播放效果，采用ＣＤＮ网络分发的方式进行传输，将加密后的文件上传至ＣＤＮ网络的核心服务器上，利用全局负载技术将用户的访问指向距离最近节点的缓存服务器上，由缓存服务器直接响应用户请求，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度，保证影片可以流畅地进行实时播放。
５．２．４终端播放系统ＰＣ端安装并使用指定的视频播放器，并插入具有权限控制的ＵＳＢＫｅｙ，根据排片计划按时进行影片播放。６总结本系统利用互联网技术，通过“互联网＋”模式建立了从节目管理、节目推送、加密、加扰及指定终端接收、播放的视频在线实时播放体系，通过选择技术手段保证了影片版权及影片在线传输、播放过程中的安全性，为实现农村流动放映在线选片提供了技术支撑，为农村流动电影的多元化放映、农村电影流动放映的可持续发展开创了新思路。
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《2018年农村流动放映可持续发展深度剖析》
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