龔辰杰

摘要：C/S和B/S結(jié)構(gòu)是遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的兩種主要網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，基于這兩種結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)部署中存在受限問題，使用VPN技術(shù)能夠解決網(wǎng)絡(luò)受限“瓶頸”，在公共網(wǎng)絡(luò)上建立“虛擬局域網(wǎng)”，從而視頻監(jiān)控前端與監(jiān)控端能夠在網(wǎng)絡(luò)中任意部署，結(jié)合3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)”的視頻監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：VPN；視頻監(jiān)控；傳輸模式

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）07-1529-03

隨著社會(huì)的進(jìn)步，視頻監(jiān)控越來越被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之經(jīng)歷了模擬時(shí)代、半數(shù)字時(shí)代以及全數(shù)字時(shí)代等三個(gè)時(shí)代。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控由于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的限制不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的“隨時(shí)隨地”地進(jìn)行視頻監(jiān)控的需求。3G網(wǎng)絡(luò)融合了移動(dòng)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的應(yīng)用和不斷演進(jìn)，為遠(yuǎn)程移動(dòng)視頻監(jiān)控應(yīng)用提供了廣闊的空間。在全數(shù)字時(shí)代，視頻從前端圖像采集設(shè)備輸出數(shù)字信號(hào)，以網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，基于國際通用的TCP/IP協(xié)議，能夠通過局域網(wǎng)、無線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，采用開放式架構(gòu)，基于嵌入式等技術(shù)，靈活性大大提高，監(jiān)控的場景可以實(shí)現(xiàn)任意組合、任意調(diào)度。在技術(shù)和需求的推動(dòng)下，遠(yuǎn)程移動(dòng)視頻監(jiān)控是視頻監(jiān)控領(lǐng)域的一種趨勢，它的發(fā)展和應(yīng)用將推動(dòng)視頻監(jiān)控向針對(duì)個(gè)人、家庭和中小企業(yè)等普通用戶群體的普及化方向發(fā)展。由于網(wǎng)絡(luò)地址資源的限制以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者出于安全等方面的考慮在網(wǎng)絡(luò)邊緣對(duì)端口的限制，網(wǎng)絡(luò)終端不是能夠接入網(wǎng)絡(luò)就能夠被網(wǎng)絡(luò)訪問。而視頻監(jiān)控前端作為提供視頻服務(wù)需要能夠接入網(wǎng)絡(luò)就能夠被訪問，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)真正意義的“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)”的視頻監(jiān)控，使用VPN技術(shù)能夠在公共網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建“虛擬局域網(wǎng)”，從而在保證一定安全性的情況下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程移動(dòng)視頻監(jiān)控。

1 視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)傳輸模式

視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常包括三個(gè)主要部分，監(jiān)控前端也即視頻采集端、傳輸網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控終端。人們需求的“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)”的視頻監(jiān)控是這樣的，監(jiān)控前端在任意網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，使用公共通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控終端在任意網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控。這里的任意網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是指，無線或者有線環(huán)境、固定環(huán)境或者移動(dòng)環(huán)境、公網(wǎng)環(huán)境或者接入的局域網(wǎng)環(huán)境；這里的監(jiān)控終端可以是PC、筆記本、智能手機(jī)或者其它智能終端設(shè)備?；诰W(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控有C/S和B/S兩種傳輸模式。

C/S模式的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，包括視頻服務(wù)端程序和客戶端程序，視頻服務(wù)端程序捕獲攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)，并對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼壓縮，之后通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將壓縮后的數(shù)據(jù)傳到客戶端?？蛻舳送ㄟ^TCP/IP協(xié)議訪問服務(wù)器，通過對(duì)視頻數(shù)據(jù)的接收、解碼以及顯示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

B/S模式的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，包括視頻服務(wù)端程序和客戶端瀏覽器，視頻服務(wù)端實(shí)現(xiàn)攝像頭實(shí)時(shí)視頻的捕獲等邏輯處理功能，通過部署在Web服務(wù)器中的視頻服務(wù)頁面來實(shí)現(xiàn)，客戶端不用開發(fā)專門的程序，而是使用通用的客戶端瀏覽器，使用HTTP協(xié)議請(qǐng)求服務(wù)端的實(shí)時(shí)視頻，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

C/S模式的客戶端處理能力強(qiáng)，在視頻處理方面有較優(yōu)勢，但是存在軟件分發(fā)問題，不利于維護(hù)；B/S模式能夠解決軟件分發(fā)問題，應(yīng)用較為廣泛，但是傳統(tǒng)的瀏覽器處理能力較弱。RIA具有比傳統(tǒng)HTML更豐富的客戶端，它比用HTML實(shí)現(xiàn)的接口更加健壯，反應(yīng)更加靈敏且更具有令人感興趣的可視化特性，RIA技術(shù)的出現(xiàn)，允許用戶在Internet上以一種更像使用Web一樣簡單的方式部署富客戶端程序。使用RIA技術(shù)開發(fā)應(yīng)用程序，既能夠解決應(yīng)用程序軟件分發(fā)問題，又能使客戶端瀏覽器具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，B/S模式下基于RIA技術(shù)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控將被廣泛應(yīng)用。

無論是C/S模式還是B/S模式，監(jiān)控端取得監(jiān)控前端的視頻服務(wù)都是通過網(wǎng)絡(luò)尋址來實(shí)現(xiàn)的，因此視頻服務(wù)端的IP地址對(duì)于監(jiān)控端來說應(yīng)該是透明的。

2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控應(yīng)用部署存在的問題

傳統(tǒng)的使用路由器接網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控前端設(shè)備的方法大多通過端口映射的方式，在路由器上面做一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控前端設(shè)備的端口映射設(shè)置，即可在公網(wǎng)上通過訪問路由器獲得的IP來訪問視頻監(jiān)控前端實(shí)時(shí)視頻。這種方式使用方便，但是受到下面問題的限制：

1）路由器獲得的IP地址是內(nèi)網(wǎng)地址，比如使用中國聯(lián)通的WCDMA網(wǎng)絡(luò)或中國移動(dòng)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，路由器得到的IP地址都是內(nèi)網(wǎng)地址。這樣從公網(wǎng)上就訪問不到無線路由器，也就無法訪問接入的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控前端設(shè)備。

2）路由器得到的IP地址雖是公網(wǎng)地址，但是由于運(yùn)營商做了訪問限制，從公網(wǎng)依然不能訪問到路由器。比如中國電信在深圳、上海等地的EVDO網(wǎng)絡(luò)，雖然撥號(hào)得到的IP地址是公網(wǎng)地址，但是由于做了訪問控制，從公網(wǎng)不能訪問到該IP，教育專網(wǎng)也是這種情況。

3）通過WiFi接入網(wǎng)絡(luò)的取得的是內(nèi)網(wǎng)地址，同樣無法被網(wǎng)絡(luò)用戶訪問到。

4）路由器得到的IP地址雖是公網(wǎng)地址，但是是動(dòng)態(tài)地址，每次得到的IP地址都是不一樣的。這種情況下可以通過動(dòng)態(tài)域名方法解決訪問問題，但是免費(fèi)的動(dòng)態(tài)域名不能保證穩(wěn)定可靠。

然而作為人們需求的視頻監(jiān)控，視頻監(jiān)控前端要能夠突破IP地址和端口的限制部署在任何可接入的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

3 基于VPN的實(shí)現(xiàn)

3.1VPN技術(shù)

虛擬專用網(wǎng)（VPN，Virtual Private Network）是一種利用公共網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建的私人專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。VPN技術(shù)利用隧道技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上建立VPN隧道，VPN客戶端與VPN服務(wù)器之間通過VPN隧道在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)“局域網(wǎng)”的功能。VPN技術(shù)突破了實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的限制為遠(yuǎn)程移動(dòng)視頻的應(yīng)用提供更廣闊的空間。

VPN的實(shí)現(xiàn)依賴于隧道協(xié)議，通過隧道協(xié)議，可以將一種協(xié)議用另一種協(xié)議或相同協(xié)議封裝，同時(shí)還可以提供加密、認(rèn)證等安全服務(wù)。VPN服務(wù)器和客戶端必須支持相同的隧道協(xié)議，以便建立VPN連接。目前最常用的隧道協(xié)議是PPTP、L2TP和IPSec。

PPTP（Point-to-Point Tunneling Protocol，點(diǎn)到點(diǎn)隧道協(xié)議）是一種虛擬專用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，屬于第二層的協(xié)議。PPTP將PPP（Point-to-Point Protocol）幀封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)中，通過IP網(wǎng)絡(luò)如Internet或企業(yè)專用Intranet等發(fā)送。PPTP協(xié)議的基本功能是在IP網(wǎng)絡(luò)中傳送采用PPP封裝的用戶數(shù)據(jù)包。PPTP客戶端負(fù)責(zé)接收用戶的原始數(shù)據(jù)，并將之封裝到PPP數(shù)據(jù)包，然后在PPTP客戶端和服務(wù)器之間建立PPTP隧道傳送該P(yáng)PP數(shù)據(jù)包。

利用VPN技術(shù)幾乎可以解決所有利用公共通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)連接的問題。在公共通信基礎(chǔ)設(shè)施上采用隧道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)終端設(shè)備的“局域網(wǎng)”連接。

3.2遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

VPN技術(shù)可以解決上面的問題，快速搭建、使用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。圖1所示為基于VPN的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，作為VPN網(wǎng)關(guān)的路由器必須具有公網(wǎng)IP地址，其他VPN客戶端路由器可以從任意接入Internet的網(wǎng)絡(luò)中接入，對(duì)IP地址沒有特殊要求，VPN客戶端是指具有VPN客戶端軟件功能的設(shè)備，包括PC、筆記本以及智能手機(jī)等智能終端設(shè)備。VPN客戶端與VPN網(wǎng)關(guān)即VPN服務(wù)器建立連接，視頻監(jiān)控端和視頻監(jiān)控服務(wù)端相當(dāng)于在一個(gè)虛擬的“局域網(wǎng)”內(nèi)，他們之間可以實(shí)現(xiàn)自由的通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。監(jiān)控前端和監(jiān)控端可以通過3G網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)甚至是任何能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)的局域網(wǎng)任意地接入，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程移動(dòng)視頻監(jiān)控，達(dá)到視頻監(jiān)控真正意義上的“隨時(shí)隨地”。

4 結(jié)束語

隨著3G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸普及，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，人們對(duì)“隨時(shí)隨地”地視頻監(jiān)控的需求日益增加，該文使用VPN技術(shù)解決了基于C/S和B/S模式的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控應(yīng)用部署存在的網(wǎng)絡(luò)受限問題，不用建立專有網(wǎng)絡(luò)，以較經(jīng)濟(jì)的方式使用公共網(wǎng)絡(luò)設(shè)施靈活地實(shí)現(xiàn)了“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)”的視頻監(jiān)控，能夠滿足個(gè)人、家庭以及中小企業(yè)等普通用戶群體對(duì)于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的需求。

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