2021年與計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的論文范文特輯

精選word文檔下載可編輯基于分組技術(shù)的下一代光傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的IP化、扁平化不可逆轉(zhuǎn),整個網(wǎng)絡(luò)最終會成為IPOVEROptical的架構(gòu)。運營商現(xiàn)有復(fù)雜的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能很好實現(xiàn)TDM業(yè)務(wù)的傳輸和調(diào)度,但如何解決分組業(yè)務(wù)傳輸,實現(xiàn)大顆粒IP業(yè)務(wù)的調(diào)度,提高網(wǎng)絡(luò)的智能性和可生存性,是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)面臨的問題?；诜纸M技術(shù)的光傳送網(wǎng)將很好解決IP業(yè)務(wù)傳送問題,本文將著重討論基于分組技術(shù)的下一代光傳送網(wǎng)架構(gòu)。通信網(wǎng)發(fā)展趨勢漫談根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)表的相關(guān)數(shù)據(jù),在2003年10日,我國的移動電話用戶和固定電話用戶分別達(dá)到25698萬戶和255189萬戶,移動電話用戶數(shù)首次超過固定電話用戶數(shù)。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)發(fā)布的第十六次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告,至2005年6月30日,我國上網(wǎng)用戶總數(shù)突破1億,達(dá)到03億戶,其中寬帶上網(wǎng)的人數(shù)增長迅猛,首次超過了網(wǎng)民的一半,達(dá)到5500萬,增長率為28%。寬帶用戶首次超過了撥號上網(wǎng)用戶人數(shù)。2003年,中國運營商的長途傳輸骨干網(wǎng),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送容量已經(jīng)超過語音業(yè)務(wù)。電信業(yè)務(wù)中,除電話外,已經(jīng)全部IP化。電話業(yè)務(wù)中,長途電話70%已經(jīng)IP化,企業(yè)網(wǎng)業(yè)務(wù)幾乎全I(xiàn)P化。2005年,根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商的發(fā)貨數(shù)據(jù),企業(yè)IP通信系統(tǒng)的發(fā)貨量第一次超過了傳統(tǒng)語音系統(tǒng)的發(fā)貨量。由此可見,在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天,為了滿足人們對信息的需求,無線化、寬帶化、分組化成為全球通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主題。新業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求新業(yè)務(wù)是推動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的源動力。根據(jù)這些新業(yè)務(wù)的表現(xiàn)形式,可分為VOIP業(yè)務(wù)、IPTV業(yè)務(wù)、3G業(yè)務(wù)、存儲業(yè)務(wù)以及3D網(wǎng)絡(luò)游戲、可視電話、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、視頻會議等其它新業(yè)務(wù)。這些新業(yè)務(wù),都是以分組交換為特征。由于IP業(yè)務(wù)本身的不確定性和不可預(yù)見性,對網(wǎng)絡(luò)的智能性要求也越來越高;由于新業(yè)務(wù)在實時性方面的需求,對網(wǎng)絡(luò)的時延抖動、丟包率等提出了更高的QOS需求。表1為新業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中端到端性能指標(biāo)?；诜纸M技術(shù)的下一代光傳送網(wǎng)承載上述以分組交換為特征的新業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)就是IP承載網(wǎng)。通常,大家都會考慮全部采用路由器技術(shù)去實現(xiàn)對該網(wǎng)絡(luò)的承載,但是從網(wǎng)絡(luò)需要的保護倒換時間,端口的利用率,設(shè)備的性價比等諸多方面考慮,采用基于分組技術(shù)的下一代光傳送網(wǎng)仍然具有其自身優(yōu)勢。淺談計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實驗平臺的設(shè)計與實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程是計算機專業(yè)主干課程之一，在專業(yè)教學(xué)體系中占有非常重要的地位。計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程中，最重要的是對于協(xié)議棧的理解和掌握。目前，計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程均設(shè)置有實驗環(huán)節(jié)，實驗內(nèi)容主要包括4方面①通過數(shù)據(jù)嗅探軟件sniffer/winshark/Ethereal等分析數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議;②利用網(wǎng)絡(luò)仿真器如NS2分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其性能[1-2];③協(xié)議開發(fā)，即利用套接字編程進行應(yīng)用層協(xié)議開發(fā);④網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實驗，包括交換機、路由器、服務(wù)器等的配置，這些實驗都涉及協(xié)議。通過前兩類分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實驗，學(xué)生可以觀察協(xié)議的內(nèi)部原理、數(shù)據(jù)包的格式等基本理論知識，但是此類實驗屬于驗證性實驗，會令學(xué)生對于協(xié)議的具體應(yīng)用仍然模糊，無法達(dá)到培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生設(shè)計新協(xié)議和獨立設(shè)計開發(fā)協(xié)議能力的目標(biāo)。通過套接字編程實驗，學(xué)生可以開發(fā)新的應(yīng)用層協(xié)議，但是仍然缺乏對底層協(xié)議的認(rèn)知和運用。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實驗也有類似的問題。目前，計算機網(wǎng)絡(luò)原理實驗課程存在的主要問題是實驗的片段性和隔離性導(dǎo)致學(xué)生對知識點掌握得不完整、不系統(tǒng)，不能形成有機的整體，不能將針對協(xié)議的學(xué)習(xí)成果應(yīng)用于具體的協(xié)議棧設(shè)計，缺少對協(xié)議棧開發(fā)方法的整體理解?；谏鲜鰡栴}，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識分析問題和解決問題的實踐能力，筆者結(jié)合華中科技大學(xué)文華學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，構(gòu)建基于MSP430的計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實驗平臺，設(shè)計一套實驗方案，期望學(xué)生通過在實驗平臺上的操作，加深對協(xié)議棧的理解，提高分析協(xié)議棧的能力和實踐動手能力。1實驗平臺設(shè)計概述嵌入式實驗平臺的硬件部分主要由MSP430和CS8900網(wǎng)絡(luò)接口芯片組成。平臺采用的微控制器是德州儀器公司(TI)的MSP430F149。這是功耗極低的Flash型16位RISC指令集單片機，采用Crystal公司的CS8900作為太網(wǎng)接口芯片。CS8900功耗低，控制簡單，可以直接和微控制器相連，通過微控制器的I/O口對CS8900進行控制。為擴展路由協(xié)議驗證模塊，實驗平臺的MSP430F149與兩片CS8900連接。2實驗內(nèi)容設(shè)計1實驗1Ethereal數(shù)據(jù)包嗅探對協(xié)議棧的學(xué)習(xí)和開發(fā)都離不開數(shù)據(jù)包嗅探軟件，Ethereal是目前比較流行的協(xié)議分析軟件。計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程的第一個實驗是要求學(xué)生掌握Ethereal軟件的用法，通過包嗅探軟件熟悉和掌握數(shù)據(jù)包的格式，為后續(xù)的復(fù)雜實驗打好基礎(chǔ)。這部分實驗可以在PC機上完成。實驗內(nèi)容包括①掌握Ethereal軟件的使用方法;②掌握通過數(shù)據(jù)包嗅探進行協(xié)議分析的方法;③截獲典型數(shù)據(jù)包進行協(xié)議分析;④掌握一些經(jīng)典協(xié)議(PPP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議、Telnet協(xié)議、TCP協(xié)議和Smtp協(xié)議)并閱讀相應(yīng)的RFC文檔。2實驗2網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議的實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)IP分組封裝，ARP協(xié)議的實現(xiàn)是數(shù)據(jù)最終能夠到達(dá)目的地的保證;設(shè)計完成部分ICMP協(xié)議;通過在接入段運行Ping命令驗證實驗結(jié)果的正確性。3實驗3傳輸層TCP協(xié)議的實現(xiàn)根據(jù)TCP有限狀態(tài)機實現(xiàn)TCP協(xié)議可不考慮復(fù)雜的通信環(huán)境，忽略發(fā)送窗口、接受窗口、擁塞控制部分的實現(xiàn)。4Http和Smtp協(xié)議的實現(xiàn)用HTML寫一個簡單的Web頁面，嵌入到實驗平臺，在平臺上實現(xiàn)Http協(xié)議，以便局域網(wǎng)內(nèi)其他終端可以通過Http協(xié)議訪問實驗平臺。在實驗平臺上實現(xiàn)Smtp協(xié)議，使實驗平臺在啟動時或在某個事件驅(qū)動下完成向某個郵箱自動發(fā)送郵件的過程。3實驗平臺擴展1簡單IPv6協(xié)議隨著嵌入式技術(shù)研究的深入發(fā)展，許多小型智能電子設(shè)備如智能家電、智能儀表等也接入到互聯(lián)網(wǎng)中，導(dǎo)致IPv4地址空間明顯不足，而IPv6協(xié)議解決了IPv4公共地址空間耗盡的問題。IPv6協(xié)議使得移動電話、PDA、汽車、儀表甚至個人都可以獲得多個公共IP地址，并且IPv6具有無狀態(tài)地址自動配置、內(nèi)置安全性強、服務(wù)質(zhì)量高等諸多優(yōu)點，是嵌入式設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的較好選擇。實驗平臺可以實現(xiàn)簡單的IPv6協(xié)議棧，幫助學(xué)生理解IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議的異同。1)IPv6協(xié)議棧的實現(xiàn)。IPv6協(xié)議棧的實現(xiàn)主要包括IPv6模塊和ICMPv6模塊。由于實驗平臺資源有限，目前不考慮IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議的兼容問題，不支持IPv6擴展報頭，不支持分片;測試運行在本地局域網(wǎng)，不涉及路由器;忽略MTU探測決定路徑上的最大傳輸單元;將報文大小設(shè)定為小于以太網(wǎng)最大傳輸單元，避免報文分片。ICMPv6模塊具有IPv4的ICMP常用功能，可回送請求報文和回送應(yīng)答報文，可在應(yīng)用層進行ping6操作，測試網(wǎng)絡(luò)的連通性和IPv6地址解析的正確性。IPv6中的鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)過程是用一系列的報文和步驟確定鄰節(jié)點之間關(guān)系的過程。鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)取代了IPv4中使用的ARP報文、ICMP路由器發(fā)現(xiàn)和ICMP重定向報文。鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)報文使用ICMPv6的報文結(jié)構(gòu)。實驗平臺的鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)模塊支持地址解析，省略了重復(fù)性探測和路由功能。程序設(shè)計在保證實現(xiàn)IPv6協(xié)議?；竟δ艿幕A(chǔ)上盡量減少代碼復(fù)雜度，只考慮運行時的一般情況，忽略特殊情況需要的額外開銷。實現(xiàn)該協(xié)議棧的重要內(nèi)容之一是正確處理數(shù)據(jù)流程，實驗平臺數(shù)據(jù)處理流程如下。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上有終端(主機)要訪問嵌入式設(shè)備時，主機在適當(dāng)?shù)慕涌谏习l(fā)送多播幀，即IPv6主機發(fā)送多播鄰節(jié)點，請求報文發(fā)現(xiàn)鏈路上IPv6節(jié)點的鏈路層地址。鄰節(jié)點請求報文的多播地址是從目標(biāo)IP地址得到的。這時必須正確設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接口芯片CS8900地址濾波寄存器的值，以保證主機發(fā)送的多播鄰節(jié)點請求報文可以通過地址濾波器;實驗平臺收到鄰節(jié)點請求報文后，根據(jù)鄰節(jié)點請求報文的信息，向報文發(fā)送方主機發(fā)送一個單播鄰節(jié)點公告報文，地址解析完畢;然后，實驗平臺根據(jù)TCP狀態(tài)機的狀態(tài)完成相應(yīng)處理過程，接收數(shù)據(jù)時，從網(wǎng)絡(luò)接口芯片緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，依次提?、僖蕴W(wǎng)幀頭信息用于保存發(fā)送方MAC地址;②IPv6頭信息提取IPv6報文頭中下一個頭部的值。如果不是ICMPv6和TCP中的任何一個，就發(fā)送ICMPv6目的不可達(dá)報文;如果是ICMPv6，就進一步判斷;如果是REQUES報文，就發(fā)送REPLY報文;如果是鄰居請求報文，則發(fā)送鄰居宣告報文。因為實驗平臺的TCP/IP連接是由主機發(fā)起的，所以嵌入式設(shè)備不會接收到鄰居宣告報文。實驗平臺采用TCP方式發(fā)送數(shù)據(jù)。嵌入式設(shè)備不主動向主機發(fā)送數(shù)據(jù)，而是根據(jù)主機的請求傳送數(shù)據(jù)，根據(jù)主機發(fā)送的請求數(shù)據(jù)包得到目的地址相關(guān)信息，將發(fā)送的數(shù)據(jù)包送入發(fā)送緩沖區(qū)，添加以太網(wǎng)幀頭部、IPv6數(shù)據(jù)報報頭、TCP報文段首部等信息，更改相關(guān)標(biāo)志位，將數(shù)據(jù)送入鏈路層。網(wǎng)絡(luò)接口芯片負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。2)IPv6協(xié)議棧的測試。由于HTML不支持使用文字形式的IPv6地址格式作為URL(通用地址)，因此需要一臺運行Windows2000Server的計算機作為DNS服務(wù)器，在DNS服務(wù)器中添加實驗平臺IPv6地址的AAAA記錄;同時需要正確配置測試局域網(wǎng)中主機的掩碼，網(wǎng)關(guān)以及DNS服務(wù)器。測試在本地局域網(wǎng)進行，除上述DNS服務(wù)器外，其他主機運行WindowsXP或Windows2000操作系統(tǒng)。每臺計算機都配置IPv4地址、安裝IPv6協(xié)議棧并配置IPv6的鏈路本地地址。將嵌入式系統(tǒng)連入該網(wǎng)絡(luò)，啟動系統(tǒng)，系統(tǒng)的IPv6地址通過程序?qū)懭肫銻AM中，我們就可以通過該局域網(wǎng)內(nèi)的一個網(wǎng)絡(luò)終端訪問嵌入式系統(tǒng)的主頁。例如，在一臺計算機輸入ping6嵌入式設(shè)備IPv6地址，如果網(wǎng)絡(luò)沒有問題就可以返回信息。在Http的URL中輸入嵌入式設(shè)備對應(yīng)的域名，就可以看到其主頁，這說明上述實驗環(huán)境可以使IPv6協(xié)議棧得到較好的測試。2RIP和OSPF路由協(xié)議的實現(xiàn)為了在實驗平臺上驗證RIP和OSPF路由協(xié)議，我們在實驗平臺上設(shè)計2個網(wǎng)絡(luò)接口。由于實驗平臺資源有限且路由協(xié)議實現(xiàn)復(fù)雜，我們僅搭建規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。實驗平臺不設(shè)置接收緩沖區(qū)，不采用隨機早期檢測，僅實現(xiàn)RIP路由協(xié)