简介： 阿里云的 CDN 和视频云产品在直播平安场景下有宽泛的利用，阿里巴巴团体的淘宝、优酷等业务的直播正是基于这些产品底层能力，构建了弱小的直播平安体系。这个基于阿里巴巴团体本身业务实际打磨进去的架构设计，也被泛滥上云客户所采纳。本篇文章，阿里云产品架构师小流将与大家分享这些架构实际背地的一些思考，心愿对在寻找稳固、高效、经济的直播平安体系的开发者有所帮忙。
阿里云的 CDN 和视频云产品在直播平安场景下有宽泛的利用，阿里巴巴团体的淘宝、优酷等业务的直播正是基于这些产品底层能力，构建了弱小的直播平安体系。这个基于阿里巴巴团体本身业务实际打磨进去的架构设计，也被泛滥上云客户所采纳。本篇文章，阿里云产品架构师小流将与大家分享这些架构实际背地的一些思考，心愿对在寻找稳固、高效、经济的直播平安体系的开发者有所帮忙。
分享次要分三块：
首先，对系统架构做一个整体介绍，先理解零碎架构的全貌。
而后，把架构中的核心内容拆解进去，进行具体的解读。
最初，探讨这个架构的劣势。
整体零碎架构
2020 年 11 月 4 日，国家网信办正式公布《互联网直播服务治理规定》，对互联网直播服务提供者、互联网直播发布者和用户的相干行为作出标准，对一些不非法的直播行为做出了束缚。新规要求：互联网直播服务，要“先审后发、即时阻断”。该规定自 2020 年 12 月 1 日起实施。下图的架构设计，囊括了直播内容的产生、存储和生产的整个生命周期，每个阶段都有相应的措施，通过“防、控、封、堵”等多种形式，来确保直播平安。
第 1 块橙色局部是内容生产平安模块。这个模块次要是对内容生产者进行身份验证，以确保内容生产者的合法性，尽可能从源头上躲避非法发布者产生非法内容。是直播平安的第一道防线。
第 2 块是审核及管控模块，对应架构图中的黄色局部。这个模块是整个直播平安体系的外围，这个模块次要对内容生产后进行查看审核，并对非法内容的播放进行管控。
第 3 块是播放平安模块，对应架构图中浅蓝色局部。这个模块次要是对观众身份进行验证，以确保直播内容不被他人所用，保障内容的安全性，同时，无效解决盗链问题，确保资产平安，防止资损。
下面 3 个模块是传统直播平安体系必备的模块，次要解决内容的平安问题，符合了《互联网直播服务治理规定》中先审后发、即时阻断的要求。咱们在理论的业务运维中发现，直播基础架构与直播的品质和稳定性非亲非故，基础架构的平安也至关重要。因而，咱们把架构平安也纳入直播平安体系外面来。图中金色局部是架构平安模块，在这外面有一些非凡的设计，咱们前面会讲到。
各个模块具体解读
一、内容生产平安
咱们晓得，直播是一种实时性、互动性显著的互联网流传内容的模式。不同于传统的文字、图片、视频等流传模式，直播严密的将用户与直播内容交互在一起，用户自身也是内容生产的一份子。因而，很有必要对生产内容的用户进行严格管控，进行无效的身份验证。要对身份进行验证，最无效的伎俩就是进行鉴权。
鉴权有多种形式。通常是通过工夫戳管控有效期，通过加密算法验证身份合法性。传统计划的做法是：用户与平台协商一个密钥，将用户推流的 url、工夫戳、密钥等信息形成一个字符串，依照约定的算法将字符串转化成相应的鉴权信息；相干信息发送到 CDN 节点后，由 CDN 进行比对；如果工夫戳在约定范畴内，且鉴权值正确，则失常服务；反之，则回绝。这种计划，须要把密钥部署到 CDN。这样，除了平台外部以外，多了一个鉴权 key 泄露的危险。所以，在咱们设计的计划里，咱们举荐对内容平安有要求的用户，应用近程鉴权。
咱们看上边这个架构图。近程鉴权的计划里，用户在下发推流地址时，将依照加密规定生成的 url 下发到推流端。推流端申请到 CDN 节点，CDN 节点在收到推流申请时，依据约定，通过 http 等形式将相干的鉴权信息，比方：url 参数、UA、ClientIp 等等，透传给用户自有的近程鉴权服务器。鉴权服务依据透传的信息，验证合法性，并响应鉴权后果给到 CDN 节点。CDN 节点，依据回调的后果，进行解决。
当然，近程鉴权能够与传统的本地鉴权组合应用，先在本地做一层判断，再进行近程鉴权。这种做法，可无效解决推流 key 泄露导致的盗推，同时防止大量非法推流申请透传至近程鉴权服务器，将服务器打爆。
二、审核及管控平安
近些年来，因为视频业务暴发，对视频监管及审核提出了更高的要求，视频直播的辨认及审核规格要降级。审核规格的降级，往往意味着技术难度和老本的减少。如何在满足业务需要的状况下，抉择老本最优的智能审核计划，是每个直播平台面对的难题。个别状况，要做严格的审核，采纳 1s 一张的非关键帧的截图，是一个比拟稳当的做法。但非关键帧的截图，对截图服务的机器开销会比拟大，即客户的应用老本会比拟高。如果是大平台，流的数量十分大，全量走非关键帧截图，老本开销会十分大。因而，思考采纳差异化的截图策略，在老本和收益上，做到一个均衡，以期通过技术手段，在防止老本的节约的同时，最大水平上做到辨认不脱漏。比方：外围大主播，这类主播数量少，但重要性高，容易被人关注及攻打，走非关键帧截图；敏感高危类目走非关键帧截图；游戏直播和赛事直播走关键帧截图。这里说的非关键帧截图，是指强制 1s 一张截图；关键帧截图，是依据用户推流的 gop，每个 gop 截一张。
咱们来看整体的架构设计：平台主播推流到阿里云 CDN；阿里云 CDN，在收流后，回调客户截图决策服务；客户截图决策服务，基于历史主播评分、主播分类（比方高危、疑似、一般等）决策流的截图策略，并确定截图周期频率，下发到阿里云截图服务；阿里云截图服务，依据决策回调，对流进行截图；对于客户截图决策服务无奈决策的流，阿里云截图服务会依据流的属性剖析来主动决策（比方：在流刚入零碎时，进行平安的非关键帧截图，后续解析发现视频流的关键帧，合乎关键帧截图条件时，切换到关键帧截图）。客户审核服务实时拉取阿里云截图并审核，而后依据审核后果，实时进行解决。如果是高危的，调用阿里云流封禁接口，实时封禁主播推流，同时更新截图决策服务，标注主播违规标识，便于后续的截图决策。疑似的，更新截图决策服务，标注主播疑似违规标识，调整截图策略；一般的，则不做解决。
截图审核目前也有很多基于 AI 的智能审核能力，能够大量节俭人工审核的老本。阿里云也有相应的产品，能够做集成。
除了截图审核外，通过规范的录制服务，录制直播内容，并进行存储，联合截图审核，能够进行人工的二次审核及审核确认，审核后果，能够同步到决策服务，进行策略的干涉和更新。
三、播放平安
内容生产平安和内容审核管控是从内容的产生和治理角度去解决平安问题，这两个是直播内容平安的根底。然而在一些一旦犯错就会产生微小影响的场景下，须要有更严格的管控措施。这就要求咱们在播放侧，也须要有一些安全措施来加以保障。比方一些敏感内容或者大型流动的直播，这类内容的关注度超高，一旦内容审核有所脱漏，哪怕只是一帧画面，也会产生微小的舆论影响，造成播出事变。对于这种场景，举荐应用阿里云直播产品提早播放的能力，给审核以足够的工夫进行逐帧确认，确保播出平安。提早播放在日常一些须要确保时效性的场景下是不实用的，因此提早播放的能力须要能细化到对直播流粒度的治理。当然，有一些业务场景，比方局部用户须要实时，而局部用户须要提早，也能够采纳提早播放来满足。
播放平安还须要具备通过技术手段防止资损产生的能力。资损有两类，一类是盗链，即非法用户通过非法路径播放内容。盗链往往会造成直播内容泄密，导致失常业务受到影响，使得平台破费大量资源制作的内容产生的价值大打折扣。更可恶的是，盗链产生的流量费用，往往还须要平台承当。对于盗链，次要的管控措施，就是进行鉴权。根底的鉴权，比方 ua、referer、工夫戳、md5 等能解决掉一部分盗链问题，然而盗链和防盗链跟平安的攻防一样，有来有往，须要一直的更新或者降级防盗链能力，能力无效的遏制盗链。因而，咱们比拟举荐采纳近程鉴权的形式来做防盗链。拉流的近程鉴权和推流的近程鉴权相似，这里就不再开展了。无论是根底鉴权还是近程鉴权，都是在拉流接入时候验证身份，并不能做到十拿九稳。DRM 是另一种更高阶的防盗链技术，这种技术次要是对视频帧逐帧加密，在播放端再解密。DRM 的防盗链成果更好，但须要有比拟强的视频解决的技术能力。
另一类资损，是对不在播的内容做了谬误的资源位举荐，影响用户体验，造成举荐资源的节约。这类问题，次要是对热门主播的直播状态治理不精确造成的。咱们举荐的做法是将直播的业务下播和真正的 CDN 下播联合起来，通过 CDN 的关播回调，来确认是否直播下播，对于 CDN 已下播，但直播间未敞开的，则敞开直播间的相干逻辑。其做法是，当用户的直播管控核心收到业务关播信息，则查问 CDN 的关播信息，若 CDN 显示流还在线，则调用阿里云封禁服务，进行断流。另外，直播管控核心定时从 CDN 同步流在线状态，对于流已不在线，但业务关播仍显示在线的，超出预约工夫的，则敞开直播间相干逻辑。为了确认流状态更新的平安，防止接口泄露，被有心人利用，咱们也倡议回调做鉴权，只有通过鉴权的回调，能力采信，承受更新。
四、架构平安
下面三块内容，从全链路上都保障了直播内容的平安，但在日常运维中，还有稳定性的要求。只有在稳固有质量保证的直播平台上构建的直播内容安全措施，才是有意义的。同时，在有些场景下，比方大型流动，超高的关注度，流量洪峰的冲击，对稳定性有更高的要求。没有一个无效的架构来撑持，一旦有点打草惊蛇，往往会造成流动事变。咱们把这类场景衍生进去的需要，纳入到架构平安外面来。架构平安，实质是要保障日常经营和大型流动的推播稳固，尤其是在大型流动时，可能接受住流量洪峰，在故障时，有疾速调整和复原的能力。
在技术上，次要依赖全链路灾备来实现。首先是传输链路容灾：CDN 直播的推拉流是多层架构，CDN 外部传输具备故障主动切换的能力，当检测到某条传输链路有问题时，主动切换到另外的链路上，失效工夫秒级。其次是多核心容灾，阿里云的架构里，直播核心是所有解决直播视频的枢纽，一旦核心呈现问题，整个直播将受到微小的影响。阿里云的直播核心自身是高可用架构，基本上能够满足日常的稳定性要求。在高可用架构的根底上，采纳多核心融灾的计划，解决繁多直播核心故障造成大面积直播中断的问题。须要阐明的是，多核心容灾的老本较大，倡议在大型流动等非凡场景下再启用。
除了上述传输层面的全链路容灾，咱们还举荐采纳主备合流的形式，来确保架构平安。其做法是，将传输融灾向下延长至推流端，推流方从不同区域或运营商推多路流至 CDN，CDN 在直播核心进行合流，抉择其中一路对外散发，当该路流出现异常时，可秒级切换至另一路流，这样能够做到用户切换无感知。
架构的劣势
下面具体介绍了整体的零碎架构，那么为什么要用这样的架构？这样的架构有什么劣势呢？咱们来看：
首先，从后面的介绍能够看到，整个架构的每一层，都有弱小的鉴权能力。咱们举荐的近程鉴权，长处尤其显著，因为 key 是直播业务方本人保存的，不须要给第三方商业 CDN 部署，鉴权算法也不须要同步给第三方，缩小了裸露的危险。近程鉴权能够依据业务状况及时调整，有更好的灵活性。也能够针对推流和播放，实现不同的策略，比方：推流用同步鉴权，保障核心内容平安；播放用异步鉴权，保障数据安全的同时，不影响播放秒开；重点流，鉴权服务能够自助设置非凡策略，多重保障。另外，阿里云直播 CDN 产品，具备业界当先的边缘编程能力，基于该能力，能够疾速实现鉴权的自定义。
其次，咱们举荐的审核管控架构，是经济且高效的计划。通过这个架构，能够做到老本与收益的均衡。管控粒度能够到具体的流，十分的精细化。当出现异常时，能够秒级对直播信号进行阻断，危险管制能够说是十分及时、空谷传声。截图审核、录制审核和提早播放等多种审核管控机制，逐层的筛选和管制，让非法内容无处藏身。
最初，咱们提供的整个直播基础架构，具备全链路的灾备能力，容灾能力强。阿里云边缘云具备国内当先的 CDN 能力，禁受了多年双 11、世界杯等大型流动的洗礼，在应答大流量突发上有丰盛的教训。欠缺的外部监控，能够在故障产生前提前排除隐患，秒级失效的故障切换能力，能够做到观众无感。基础架构稳固了，在流量洪峰来长期，更多是弹性资源的疾速补充，阿里云的资源储备在业界是首屈一指的，疾速的资源建设能力，能够从容应对任何的流量洪峰。
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