广播电视系统中计算机软硬件风险研究

张强

【摘要】 广播电视设备系统中计算机已经越来越重要，但是计算机带来的风险主要是软件问题，不同于硬件设备，对于计算机如何做到防止单一崩溃是广播电视系统需要重点防范的风险之一。本文从计算机的网络构架，操作以及病毒防范等方面对于风险和防范进行分析和研究。

【关键词】 单一崩溃 病毒 错时

一. 引言

在广播电视系统中，随着计算机技术的发展，计算机设备运用越来越广泛，从设备中计算机处理运算的应用，到整个完整计算机的使用，使目前广播电视系统已经越来越依赖于计算机设备，因此计算机的各种风险也随之存在于广播电视系统之中，并对广播电视系统的安全运行造成影响。

二. 计算机在广播电视系统中越来越重要

首先，分析计算机在系统中运行情况。一方面计算机设备的运用主要分为两种模式，一种是在设备中使用，如切换台，调音台内部都有操作系统来支持操作界面和对硬件处理进行控制，使用的操作系统有WINOWS，LINUX，VXWORKS，过去还有UNIX系统，今后可能会有安卓系统；一种是完全的计算机形式的设备，主要也是分为控制使用的计算机，和作为设备使用的计算机两种。作为控制使用的计算机和正常计算机基本是一致的，只是通过网络和串行控制转换来给系统内的其他设备，如切换，调音设备，字幕设备，硬盘播放等发送指令，进行自动控制。其执行单是从总编审核过从办公电脑传送过来的文件和时间表。另一种是基于计算机，但是加有视频，音频和输入输出接口以及专用大容量存储的定制计算机，如VZIRT，ORAD，大洋，新奥特等公司的图文设备是在计算机上加入视频接口和图形运算；AVID，OMENON的视频播出服务器和各种音频服务器也是基于服务器的带有接口和存储的硬件设备。可以看到无论是信号源还是信号处理系统都已经离不开计算机设备了。

另一方面，这些计算机设备都是需要连接网络的，主要是接受外部办公网发来的控制指令和播出文件的传输，以及设备运行状态和报警信息的返回。网络使用解决过去的手工控制播出的不准确性和随意性，以及录像机的磁带的故障风险，磁带可能会因为录像机的机械故障而卡住，也可能因为管理不善而磁粉脱落，造成记录信息丢失，或者磁带搞错或遗失。网络可以加强联动控制，使图文，台标等准确的播出，也可以准确记录播出的文件信息以及设备运行信息，并形成日志，这样有利于数据归纳和问题分析以及故障预防。

三. 计算机不同于传统的广播电视设备

由于计算机的使用造成对广播电视系统的风险影响是不同于传统的设备问题的。如我们所知，广播电视因为其公众性的影响力对安全的要求是很高的，在中国广播电视系统要求是有主备通路，避免单一崩溃点的。传统的系统设计会考虑线路的主备通路和设备主备，如信号通路一般有两个，一个信号源如摄像机，话筒会同时给两个线路分别传输信号，如电视台演播厅采用主备切换台，或者主切换备矩阵；电台直播间采用M+N的备份方式。而且对于信号的分配也是分别进行的，避免单一设备故障造成信号中断，比如输出信号必须分开两路到分别两个分配器，最好分配器是在分开两个处理机箱的，就是不能备份的自动倒换也是要求有断电旁通功能的，可以保证设备故障不会影响到信号。我们从设计图纸上就可以完全清楚视频，音频等信号的走向，设备的物理连接.对于视频和音频这些基带信号，包括编码调制后通过这些电缆传输的信号，都是单向传输的，点到点的连接和传输，因此是通过图纸作业可以基本明确系统设备和线路的风险。但是计算机的风险是于传统的单一崩溃点的认识不同的，如果是计算机的崩溃我们可以使用主备计算机进行设备备份，可是更多的情况下问题是出现与计算机的网络和来自与计算机的病毒，这些信号不是点对点得，是互相交叉的传输的，双向的，我们从图纸看到的只是电缆的走向，具体指令的走向是无法简单得从图纸上可以知道的，那么对于网络和病毒的问题在现有的广播电视系统中也是存在单一崩溃点的。当然我们设计系统时可以为防止网络崩溃而使用并行的两个网络交换设备，对于核心设备安装两个网络接口，防止因为某个网络接口故障造成系统瘫痪，但是我们无法防止单个网络崩溃引起相关所有连接计算机的连锁反应，如数据阻塞造成计算机死循环的问题，或者病毒通过网络影响到整个系统，对于这些计算机带来的风险目前系统设计上很少能进行分析和防范，更不用说就计算机在系统中的单一崩溃点在设计时进行避免了。

四. 计算机硬件风险分析

由于计算机的使用造成对广播电视系统的风险影响是不同于传统的设备问题的。如我们所知，广播电视因为其公众性的影响力对安全的要求是很高的，在中国系统要求是有主备通路，避免单一崩溃点的。传统的系统设计会考虑线路的主备通路和设备主备，如信号通路一般有两个，一个信号源如摄像机，话筒会同时给两个线路分别传输信号，如电视台演播厅采用主备切换台，或者主切换备矩阵；电台直播间采用M+N的备份方式。而且对于信号的分配也是分别进行的，避免单一设备故障造成信号中断，比如输出信号必须分开两路到分别两个分配器，最好分配器是在分开两个处理机箱的，就是不能备份的自动倒换也是要求有断电旁通功能的，可以保证设备故障不会影响到信号。但是计算机的风险是于传统的单一崩溃点的认识不同的，如果是计算机的崩溃我们可以使用主备计算机进行设备备份，但是更多的情况下问题是出现与计算机的网络和来自与计算机的病毒，那么对于网络和病毒的问题在现有的广播电视系统中是存在单一崩溃点的。当然我们设计系统时可以为防止网络崩溃而使用并行的两个网络交换设备，对于核心设备安装两个网络接口，防止因为某个网络接口故障造成系统瘫痪，但是我们无法防止单个网络崩溃引起相关所有连接计算机的连锁反应，如数据阻塞造成计算机死循环的问题，或者病毒通过网络影响到整个系统，对于这些计算机带来的风险目前系统设计上很少能进行分析和防范。

对于计算机在广播电视系统中的风险可以分为硬件和软件两个部分，硬件主要是计算机，网络接口，网络交换和存储设备的备份，这个备份一是要物理分离的两个通路，一是要防止存储设备过于集中，要分别存放。以一个新闻的网来说，如果所有的工作站都在一个交换机上，那么这个核心交换机崩溃或者故障就会使整个网络瘫痪，这样就需要分开两个交换机，如需要48个交换口的，就会采用2个48口交换机，各使用24口，两个交换机之间不连接，避免一个交换机的问题传递到另一个交换机。对于新闻播出来说，不仅是主备交换机，最好工作站是双网口的，主工作站的主网络口连接主交换机，备网络口连接备交换机，一般只采用主网络口工作。备工作站的主网络口连接备交换机，备网络口连接主交换机，一般是通过备通路在工作。最好对于应急的新闻采用备播工作站播放，连接另一个备用交换机，避免紧急新闻播放时对于主备工作站造成影响，从硬件通路最大可能杜绝问题的发生和影响。存储设备的分别保存对于新闻网络也是很敏感的，因为编辑好的片子需要上传到审片，播放工作站，但是如果传完本地就不保存了，就可能找不到原始素材。如果原始素材和成片不分开保存的存储设备，那么原始素材库一旦发生问题影响到整个的素材，就如同过去片库进水或者失火是一样的性质，因此需要分开保存。而且播放的片子一定要提前上传到主备播放工作站，要避免边播边传的情况，因为传送时牵涉到其他网络，一旦发生问题会影响播出，所以也要进行问题的防范。

五. 计算机软件风险分析

其次是软件方面，主要是分为病毒防范和合理使用管理的问题。合理使用是考虑到许多文件需要传输，如同一时间所有用户都在使用文件传输就会造成网络堵塞，这个对于硬盘播出是致命的。如新闻播出，在传统录像机时代，新闻只能线性记录顺序排列，但是如果所有新闻都是最好才完成编辑就很难保证播出安全，一般会事先串编好这些要播放的新闻，而且会有2盘一样的串编磁带，一是防止其中一盘磁带或者录像机问题，一是可以灵活调整编排。对于临时插播则会使用单独的磁带播放，一般会使用第三台录像机，不影响主备串编好的新闻的正常运行。那么在计算机硬盘播出中也是一样的问题，先制作好的新闻可以先传输到主备的硬盘播放，并进行检查，而且可以非线性的编排，不是顺序的记录的，而对于临近播出才到热播新闻可以采用第三台硬盘播放来进行，避免临时上传造成问题影响到硬盘播放设备，造成整个硬盘播放设备的瘫痪。对于播出系统一般也是将上传服务器和播出服务器分离的，但是文件从库中传输到上传服务器或者播出服务器时会是同步的，如果这个传输出现问题则主备服务器同时会受到影响。这个是文件不同于信号的地方，信号虽然是同一个信号源出来但是线路分开的，信号源出问题只是信号中断对于后续设备没有影响，而计算机文件和信息是对后续设备有影响力的，虽然网络分开，但是传输的内容是一样的，就是造成同时崩溃，因此对于同一文件要避免同时传输，那么如前面传输发生问题只是影响到主备中的一个设备，而不是同时受影响。这是同步传输带来的风险，如同一台录像机给两个设备，避免的方法是分别错时传输。错时的问题还在于控制，虽然我们可以主备控制，但是发送的指令是来自一个程序，一旦这个程序里有问题，同步的指令传输也会造成主备计算机同时进入崩溃或者死循环，因此也是最好错开指令的传输。另外，由于网络一直连接着没有中断，有些指令是发给某个设备的，但是因为另一个设备对于该指令有不同的应用会造成问题，当然编程者应该精确的设计程序，打开某个端口并在执行后关闭。在自动播出软件初期，往往因为图方便而一开始把所有端口打开，造成所有指令可以发给所有端口，而有的指令就是不同设备有不同涵义，因此造成设备突然自己执行某个动作或者复位了。另外网络交换设备连接很多计算机，这其中错误传输和命令的可能是存在的，应该在物理上进行隔断，在不需要传送时将网络断开而不是24小时的网络连接，如新闻播出前30分钟，主备串编的硬盘播放应该断开网络，只有应急播出的硬盘服务器可以连接。播出系统中也是一样，在临时节目调整时，不应该使用主备播放设备，而应该使用插播服务器。

软件防范的另一个问题是病毒，因为广播电视使用中的指令是根据需求来的，常见的病毒未必有影响，有影响的病毒使用防毒软件未必有作用反而病毒软件可能对于专门的程序来势本身就是一种病毒了，因此病毒的方法更为困难。但是我们分析病毒的特性可以知道，一般情况病毒触发有时间，定时和指令三种情况。时间就是当计算机的日期时间到达某个特定的时刻就会发生，对于这种情况计算机系统如果可以分开日期和时间就可以解决，比如主计算机和备计算机的时间就是错开几小时的，那么当主计算机病毒发作时，备计算机还没有启动，我们就有时间来处理这个问题。定时就是自动计数，当指令到达后计数到某个时间就会发作，那么主备设备的文件和指令传输是错开时间的，其计数启动时间也就不一致了，也可以防止主备计算机设备的同时病毒发作。对于指令发作，因为主备设备需要同时进行操作，所以是很难防范的，但是如果主备计算机采用不同的指令，如主控制采用不同的指令就可以避免，比如对于播放的指令，编程时有几种方法，一是同时打开主备的端口，发送播放指令如PLAY；一是打开主端口，发送指令PLAY，再关闭主端口，打开备的端口，发送指令PLAY。或者打开主备端口，发送PLAY使主设备播放，play使备设备播放再关闭主备端口；再或者打开主设备端口，发送PLAY使主设备播放，再关闭端口，打开备设备端口，发送play使备设备播放再关闭备端口，这样的不同处理安全的程度也是不一样的，这里的问题是所谓主备系统，软件是真的主备的版本还是主备设备一样的版本，或者只有一个主版本分别安装在主备设备上呢，这个同一软件的问题也是潜在的单一崩溃点的关键。因此软件上也是要确实是有主备的编写才可以最大可能避免一个错误指令造成系统的巨大危害问题。

六. 结论

计算机的发展是技术的革新，计算机和计算机网络将越来越多的应用于广播电视系统.网络的宽广使系统风险的不可预测性也在不断增加，广播电视系统的设计如仅仅停留在传统的设计思路上，将会遇到很大的问题，对于计算机技术运用带来的系统风险，一定要从计算机的特点入手避免单一崩溃点的存在，加强风险的分析和防范。广播电视系统要提高安全系数，避免单一崩溃点，更要注意计算机硬件和软件的风险问题.这个将会是今后系统安全的核心问题。

参考文献：

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[2] 左志宏； 计算机病毒抽象理论及描述语言研究；《电子科技大学》 2005年

[3] 崔哲海； 刍议计算机病毒特点及其传播危害； 计算机光盘软件与应用，2012年6月