計算機三級網(wǎng)絡技術8

1、第8章網(wǎng)絡應用技術三級網(wǎng)絡技術18.1 組播技術 28.1.1 IP組播的概念與特點 單播單播的特點是一對一地傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)出的信息包只能傳送到一個接收方。服務器針對每個客戶機不同的請求發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，容易實現(xiàn)個性化服務，如網(wǎng)絡瀏覽。若發(fā)送方同時給多個接收方傳輸相同的數(shù)據(jù)包，發(fā)送方必須發(fā)送多份的相同數(shù)據(jù)包。當客戶機數(shù)量大、單機流量也大時，服務器將不堪重負，發(fā)生延遲長、網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象。 38.1.1 IP組播的概念與特點（續(xù)）廣播廣播的特點是路由器和交換機將同一個信息包無條件地發(fā)往每一條分支路徑，由接收方自行決定接下來還是將其丟棄。服務器不用向每個用戶單獨發(fā)送數(shù)據(jù)，流量負載低，如有線電視網(wǎng)

2、。但這種方式對于路由器而言，有多少分支就要重復發(fā)送多少次，而不論這些主機是否樂于接收該數(shù)據(jù)包，無法針對每個用戶的要求和時間及時提供個性化服務。 48.1.1 IP組播的概念與特點（續(xù)）組播組播是一種允許一個或者多個發(fā)送方發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多個接收方的網(wǎng)絡傳輸方式，它采用組播地址，只向需要數(shù)據(jù)包的主機和網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)包。采用這種方式，需要相同數(shù)據(jù)流的客戶端可以加入相同的組，共享一條數(shù)據(jù)流，節(jié)省了服務器的負載，提高了網(wǎng)絡傳輸速率，如視頻點播和視頻會議。與單播協(xié)議相比，組播協(xié)議可根據(jù)接收者的需要對數(shù)據(jù)流進行復制轉發(fā)，服務器端的服務總帶寬不受客戶機接入帶寬的限制，但組播協(xié)議沒有糾錯機制，發(fā)生丟包、錯包后難

3、以彌補。 58.1.1 IP組播的概念與特點（續(xù)）IP組播的特點使用組地址。在組播網(wǎng)中，每個組播組擁有唯一的組播地址（D類IP地址），組播數(shù)據(jù)包可以送到標識目的主機的組地址，而不必關心有哪些成員，對組成員中主機的數(shù)目和位置也沒有限制。動態(tài)的組地址。組播組中的成員是動態(tài)的，一個主機可以參加某個特定的組，也可以在任意時間退出該組。底層硬件支持。Internet中的有些網(wǎng)絡可能是以太網(wǎng)，這些以太網(wǎng)本身就具有硬件組播能力。68.1.2 組播技術基礎 Ipv4地址有5類，其中A、B、C三種類型地址為單播地址，E類地址為保留地址，IP組播使用的是D類IP地址。D類型IP地址的最高位規(guī)定為1110，其余28

4、位作為組播地址。組播地址的范圍是224.0.0.0239.255.255.255，并不是所有的D類地址都可以分配給用戶。IANA（Internet號碼指派管理局）控制著IP組播地址的分配。 7組播相關協(xié)議 根據(jù)協(xié)議的作用范圍，組播協(xié)議分為組播組管理協(xié)議和組播路由協(xié)議。組播管理協(xié)議是主機和路由器之間的協(xié)議，又包括Internet組管理協(xié)議（IGMP）和Cisco專用的組管理協(xié)議（CGMP）；組播路由協(xié)議是路由器與路由器之間的協(xié)議，又分為域內組播路由協(xié)議以及域間組播路由協(xié)議。 8IP組播組管理協(xié)議 IGMP協(xié)議運行于主機和主機直接連接的組播路由器之間，其功能是：一方面通過該協(xié)議，主機通知本地路由器

5、希望加入并接收某個特定組播組的消息；另一方面，路由器通過IGMP協(xié)議周期性地查詢局域網(wǎng)內某個已知組的成員是否處于活動狀態(tài)，實現(xiàn)所連接網(wǎng)絡組成員關系的收集與維護。 IGMP協(xié)議的發(fā)展經過了IGMPv1、IGMPv2和IGMPv3，目前通用的是IGMPv3。IGMPv1定義了基本的組成員查詢和報告過程；IGMPv2在IGMPv1的基本上添加了組成員快速離開的機制；IGMPv3中增加的主要功能是成員可以指定接收或指定不接收某些組播源的報文。 9IP組播路由協(xié)議 組播路由協(xié)議是IP組播協(xié)議體系中最核心的功能。組播路由由源地址、組地址、入接口列表和出接口列表4部分組成。 組播路由協(xié)議分為域內組播路由協(xié)議

6、以及域間組播路由協(xié)議。域內組播路由協(xié)議又分為密集模型和稀疏模型。 網(wǎng)絡上使用較多的域內組播協(xié)議有DVMRP、MOSPF協(xié)議和PIM協(xié)議。 用于域間組播路由的協(xié)議主要有多協(xié)議邊界網(wǎng)關協(xié)議（MBGP）和組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議（MSDP）。 108.2 P2P網(wǎng)絡 118.2.1 P2P網(wǎng)絡的概念 Peer to Peer ，對等網(wǎng) 計算機都處于對等地位 整個網(wǎng)絡一般不依賴于專用的集中服務器 P2P網(wǎng)絡的特點主要表現(xiàn)在如下3個方面：P2P網(wǎng)絡以擴大互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡資源共享的范圍與深度，使信息共享達到最大化為目標，是一種“非集中式”的網(wǎng)絡結構。P2P網(wǎng)絡不依賴于互聯(lián)網(wǎng)域名服務，具有適應網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化的獨立路由尋址

7、能力。P2P網(wǎng)絡的“非集中式”共享網(wǎng)絡資源與服務，與互聯(lián)網(wǎng)中已有的“集中式”共享網(wǎng)絡資源的結構是共存互補的。 128.2.2 P2P網(wǎng)絡的基本結構 目前P2P網(wǎng)絡主要有4種結構：集中目錄式結構。分布式非結構化P2P網(wǎng)絡結構。分布式結構化P2P網(wǎng)絡結構?；旌鲜絇2P網(wǎng)絡結構13集中式拓撲結構的P2P網(wǎng)絡 網(wǎng)上提供的所有資料都分別存放在客戶機上，服務器只保留索引信息，并且服務器與對等實體以及對等實體之間都具有交互能力。 Napster是一種典型的代表軟件 要求服務器要持續(xù)運轉 14分布式非結構化拓撲結構的P2P網(wǎng)絡 采用隨機圖的組織方式形成一個松散的網(wǎng)絡 有較好的容錯能力，支持復雜結構 多采用洪泛

8、方式查詢和定位資源 可擴展性差。 15分布式結構化拓撲結構的P2P網(wǎng)絡 絡采用基于分布式散列表（DHT）的分布式發(fā)現(xiàn)和路由算法 DHT是由廣域范圍的大量結點共同維護的巨大散列表 DHT的結點是動態(tài)的，且數(shù)量巨大，非中心化和自組織成為兩個重要的設計目標。 DHT類結構能夠自適應結點的動態(tài)加入和退出，有著良好的可擴展性、健壯性、結點ID分配的均勻性和自組織能力。 DHT的維護機制較為復雜，尤其是結點的頻繁加入和退出造成的網(wǎng)絡波動會極大地增加DHT的維護代價。 16混合式結構的P2P網(wǎng)絡 在分布式模式的基礎上，將用戶結點按能力進行分類，包括用戶結點、搜索結點和索引結點，使某些結點擔任特殊的任務 17

9、8.2.3 P2P網(wǎng)絡的應用 分布式科學計算文件共享協(xié)同工作分布式搜索引擎流媒體直播188.3 即時通信系統(tǒng) 198.3.1 即時通信系統(tǒng)概述 定義即時通信（IM）是一種基于Internet的通信服務，它提供近實時的信息交換和用戶狀態(tài)跟蹤。RFC 2778文件描述了即時通信息系統(tǒng)的功能，正式為通信系統(tǒng)勾勒出了模型框架。在RFC 2778中，即時消息系統(tǒng)被定義為：允許用戶相互訂閱并獲取彼此的狀態(tài)變更信息，以便用戶間相互收發(fā)短信。功能除了提供實時消息交換和狀態(tài)跟蹤服務外，即時通信系統(tǒng)一般還包括以下附加功能：音頻/視頻聊天、應用共享、文件傳輸、文件共享、游戲邀請、遠程助理、白板。應用軟件目前，使用較

10、多的IM軟件有QQ、網(wǎng)易泡泡、新浪UC、MSN Messenger和Yahoo Messenger等。 208.3.2 即時通信系統(tǒng)的基礎通信模式 P2P通信模式 218.3.2 即時通信系統(tǒng)的基礎通信模式（續(xù)）中轉通信模式 228.3.3 即時通信系統(tǒng)的通信協(xié)議 基于SIP協(xié)議框架的SIMPLE協(xié)議集SIMPLE協(xié)議集是對SIP協(xié)議的擴展基于JABBER協(xié)議框架的XMPP協(xié)議集XMPP協(xié)議集是基于XML語言定義描述的IM協(xié)議。 231SIP協(xié)議 會話初始化協(xié)議IETF在1999年提出的一個在IP網(wǎng)絡上實現(xiàn)實時通信的應用層的控制協(xié)議。會話可以使不同的數(shù)據(jù)：文本數(shù)據(jù)，數(shù)字化的音頻、視頻數(shù)據(jù)，游戲

11、等應用的數(shù)據(jù)。按邏輯功能區(qū)分，SIP系統(tǒng)由用戶代理、代理服務器、重定向服務器和注冊服務器4種元素組成。 SIP消息包括從客戶機到服務器的請求消息和從服務器到客戶機的響應消息。SIP消息由一個起始行、消息頭、一個標志消息頭結束的空行以及作為可選項的消息體組成。 242SIMPLE 對SIP協(xié)議的擴展 支持IM服務 增加了MESSAGE、SUBSCRIBE和NOTIFY方法 新增了一些邏輯實體，包括呈現(xiàn)用戶代理（PUA）、呈現(xiàn)代理（PA）、呈現(xiàn)服務器（PS）和申請者。 253XMPP 由4個RFC文檔組成：稱為核心協(xié)議的RFC 3920負責即時通信的RFC 3921負責XMPP與CPIM映射的RF

12、C 3922負責安全的RFC 3923 XMPP系統(tǒng)框架主要有用戶客戶端、XMPP服務器和XMPP協(xié)議網(wǎng)管3種實體。 采用了客戶機/服務器的系統(tǒng)構架 XML是XMPP系統(tǒng)構架的核心部分 268.4 IPTV 278.4.1 IPTV系統(tǒng) 定義IPTV為互聯(lián)網(wǎng)電視，簡稱網(wǎng)絡電視。它利用寬帶網(wǎng)的基礎設施，以家用電視機或計算機作為主要終端設備，集Internet、多媒體和通信等多種技術于一體，通過Internet協(xié)議向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內的多種交互式數(shù)字媒體服務。使用方式用戶在家中可以有兩種方式享受IPTV服務：計算機方式網(wǎng)絡機頂盒+普通電視機方式特點IPTV的主要特點在于交互性和實時性，由

13、于使用的是TCP/IP協(xié)議，IPTV可以非常容易地將電視服務和Internet瀏覽、電子郵件收發(fā)以及在線娛樂、教育、商務功能結合起來。 288.4.1 IPTV系統(tǒng)（續(xù)）IPTV提供的服務種類主要包括電視類服務、通信類服務以及各種增值服務。電視類服務是指與電視有關的服務，如視頻點播、直播電視和時移電視等。通信類服務主要是指基于IP的語音業(yè)務、即時通信服務和電視短信等。增值業(yè)務則是指電視購物、互動廣告和在線游戲等。在諸多業(yè)務中，視頻點播、直播電視和時移電視是3個基本業(yè)務。視頻點播簡稱VOD ，包括5個主要部分：節(jié)目制作中心、專業(yè)視頻服務器、視頻節(jié)目庫、VOD管理服務器和客戶端播放設備。網(wǎng)上直播系

14、統(tǒng)包括節(jié)目源、數(shù)據(jù)捕獲和編碼、媒體播放服務器和用戶幾個部分。RealNetworks公司是網(wǎng)上流式視/音頻解決方案的提供者 。時移電視和直播電視的基本原理相同，主要的差別在于傳輸方式的差異。 298.4.2 IPTV系統(tǒng)的關鍵技術 IPTV的基本技術形態(tài)可以概括為：視頻數(shù)字化、傳輸IP化和播放流媒體化，它包括音/視頻編解碼技術、音/視頻服務器與存儲陣列技術、IP單播與組播技術、IP QoS技術、IP信令技術、內容分送網(wǎng)絡技術、流媒體傳輸技術、數(shù)字版權管理技術、IP機頂盒與EPG技術以及用戶管理與收費系統(tǒng)技術。 308.5 VoIP 31定義VoIP俗稱IP電話，是利用IP網(wǎng)絡實現(xiàn)語音通信的一種

15、先進通信手段，它利用電話網(wǎng)關服務器之類的設備將電話語音數(shù)字化，將數(shù)據(jù)壓縮后打包成數(shù)據(jù)包，通過IP網(wǎng)絡傳輸?shù)侥康牡兀荒康牡厥盏竭@一串數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)重組、解壓縮后再還原成聲音。 328.5.1 VoIP實現(xiàn)方法 PC-to-PC通話雙方要通過計算機登錄到網(wǎng)絡上，還要有全雙工聲卡、話筒等設備，并安裝相同的電話軟件。代表產品有Internet Phone。 PC-to-Phone作為主叫方的計算機必須上網(wǎng)，被叫方使用普通電話即可。主叫方的呼叫信號通過Internet到達服務器后，自動轉接到被叫方的電話上，建立鏈路后，雙方可以像普通電話一樣交談。 Phone -to-Phone這種方式的產品種類較多，

16、大致可以分為3種類型： 雙方通過電話各配置一個類似調制解調器的設備，通話雙方通過它登錄到Internet上，用戶不必直接操作計算機。兩端都沒有計算機和電話連接，而是通過稱為“橋接器”的設備進行通話。利用IP電話網(wǎng)關服務器進行通話。338.5.2 VoIP系統(tǒng)組成 終端設備是一個IP電話客戶端，可以是軟件，也可以是硬件。 網(wǎng)關是通過IP網(wǎng)絡提供語音通信的關鍵設備，是IP網(wǎng)絡和PSTN網(wǎng)絡之間的接口設備。IP電話網(wǎng)關的基本功能包括：號碼查詢、建立通信連接、信號調制、信號壓縮和解壓、路由尋址。 多點控制單元利用IP網(wǎng)絡實現(xiàn)多點通信，使得IP電話能夠支持諸如網(wǎng)絡會議這樣的多點應用。 網(wǎng)守中央控制實體，

17、負責用戶的注冊和管理等 348.5.3 Skype 一款Internet即時語音通信軟件融合了當前的兩大熱門技術：VoIP技術和P2P技術具有網(wǎng)絡電話、實時傳信、網(wǎng)站瀏覽、語音視訊、檔案傳輸、搜尋用戶等功能特點 高清晰音質高度保密性免費多方通話跨平臺性能采用混合式網(wǎng)絡拓撲結構 ，結點按照不同的能力分為普通結點和超級結點 。358.6 網(wǎng)絡搜索技術 368.6.1 網(wǎng)絡搜索引擎 定義幫助Internet用戶查詢信息的軟件系統(tǒng)，它以一定的策略在Web上搜索和發(fā)現(xiàn)信息，對信息進行理解、提取、組織和處理后，為用戶提供Web信息查詢服務。從使用者的角度看，搜索引擎提供了一個網(wǎng)頁界面，讓其通過瀏覽器提交一

18、個詞語或者短語，然后很快返回一個可能和用戶輸入內容相關的信息列表。這個列表中的每一個條目都代表一篇網(wǎng)頁，每個條目至少包括標題、URL和摘要3個元素。 378.6.2 搜索引擎的原理和組成 全文搜索引擎一般由搜索器、索引器、檢索器和用戶接口4個部分組成。搜索器：從Internet上自動搜索網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)。索引器：將搜索到的數(shù)據(jù)自動建立索引并將之存放在索引數(shù)據(jù)庫中。檢索器：根據(jù)用戶的查詢需求快速地在索引庫中檢索出文檔。用戶接口：是一個用于輸入用戶查詢、顯示查詢結構的頁面生成系統(tǒng)。 目錄導航式搜索引擎的信息搜索由人工完成，搜索引擎的標引專家依靠手工來搜尋不斷出現(xiàn)的新網(wǎng)站，給每個網(wǎng)站一個標題和大概的描述，將其放入相應的類目體系中。目錄導航式搜索引擎的索引數(shù)據(jù)庫存入每個網(wǎng)站的標題、描述、類目，超文本鏈接組成倒排文檔。 388.6.3 Google和百度搜索引擎 Google在1998年由美國的Larry Page和Sergey B