從《計算機網(wǎng)絡(luò)》課程 談 起

1、從計算機網(wǎng)絡(luò)課程 談 起 姓名:韓 斌 學(xué)號:200712130 0 我們知道,21 世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化,網(wǎng)絡(luò)化和信息 化,它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代.要實現(xiàn)信息化就必須依靠完 善的網(wǎng)絡(luò),因為網(wǎng)絡(luò)可以非常迅速地傳遞信息.因此網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)成 為信息社會的命脈和發(fā)展知識經(jīng)濟的重要基礎(chǔ), 網(wǎng)絡(luò)對社會的很多方 面以及對社會經(jīng)濟的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了不可估量的影響. 近年來逐漸發(fā)展的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)具有了新的性質(zhì), 更強的 功能和性能.雖然傳統(tǒng)的計算機與通信系統(tǒng),作為一種相對獨立的系 統(tǒng)與它們結(jié)臺形成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍將有一段并行發(fā)展的階段, 但 隨著社會信息化的進程,人們對綜合信息功能需求的

2、增長,計算機, 通信系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進一步溶合的趨勢已相當(dāng)明顯.首先,計 算機動能正在越來越多的溶人到計算機網(wǎng)絡(luò)之中. 不聯(lián)網(wǎng)的計算機應(yīng) 用將越來越少.現(xiàn)在,通信系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也正沿著兩條基本 路徑進一步溶合. 通信系統(tǒng)與通信技術(shù)發(fā)展對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展產(chǎn)生了深 遠的影響.帶寬是通信系統(tǒng)提供信息傳輸服務(wù)的一項重要性能指標(biāo), 也是通信系統(tǒng)的一種重要資源,通信信道的帶寬越寬,對于一路信號 就可以提供更高的傳輸速率, 對于多路復(fù)用的多路信號就可以提供更 大的容量,并且也有利于不同類型信號傳輸?shù)木C合利用.沿著這個方 向,以光纖為基礎(chǔ),研制了各種高速的傳輸和交換技術(shù).睡著信息化 的發(fā)展,以

3、無線微波,衛(wèi)星通信為基礎(chǔ)的全球,個人,移動通信系統(tǒng) 逐漸流行又進一步推動了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展. 計算機網(wǎng)絡(luò)低層的開放性為吸收各種通信技術(shù)和融合各種通信 子網(wǎng)敞開了大門.以O(shè)SI 為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),向進一步開 放方向發(fā)展,在面向通信的低層, 在網(wǎng)絡(luò)層的統(tǒng)一管理下是一種可支持多種數(shù)據(jù)鏈路和物理層協(xié) 議的開放體系結(jié)構(gòu), 它在發(fā)展過程中不斷把各種流行通信網(wǎng)絡(luò)的各種 通信規(guī)程吸收進來作為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的低層協(xié)議, 也即成為 1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系中七層終議棧的有機組成部分.例如IEEE的802.x 系列巳披OSI吸收稱為IS08802.x,可使計算機網(wǎng)絡(luò)與各種拓撲結(jié)構(gòu) 的,有線或無線的局域通信

4、子網(wǎng)聯(lián)接.CCITT 的x.25也被吸收進來, 以把分組交換網(wǎng)PSDN作為計算機網(wǎng)絡(luò)的通信子網(wǎng)使用, HDLC通信規(guī)程 和CCITT的V系列接口標(biāo)準(zhǔn)則被作為點一點的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議支持與 PSDN等電路交換網(wǎng)或點至點專線通信信道聯(lián)接.當(dāng)前,一些更先進的 通信系統(tǒng)和通信規(guī)程如FDDI,ISDN,BISDN 和ATM 等也正在被研究如 何與OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)合. 計算機與通信結(jié)合也推動通信系統(tǒng)向計算機網(wǎng)絡(luò)方向演變. 傳統(tǒng) 通信系統(tǒng)向計算機網(wǎng)絡(luò)方向演變的過程,我們可從以下幾個方面分 析: (1)計算技術(shù)和計算機引入基本傳輸技術(shù)產(chǎn)生傳統(tǒng)通信系統(tǒng)數(shù)字 化的變革,如數(shù)字程控交換機,數(shù)字多路復(fù)用設(shè)備和數(shù)字交叉聯(lián)接

5、設(shè) 備等促進了通信結(jié)點的智能化.數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展,不僅提高了通 信系統(tǒng)本身信息傳輸?shù)馁|(zhì)量, 而且為通信系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進一 步溶合奠定了基礎(chǔ). (2)計算機聯(lián)網(wǎng)的需求.推動了通信系統(tǒng)從傳統(tǒng)的電信,圖象傳 輸業(yè)務(wù),產(chǎn)生了一個重要分支 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng).數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以 傳輸計算機的二進制編碼數(shù)據(jù)信息為其主要設(shè)計目標(biāo), 不僅其內(nèi)部結(jié) 構(gòu)而且其用戶終端都更依賴于計算機,因此常被稱為計算機通信網(wǎng), 它實際上已成為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可缺少的組成部分, 而數(shù)據(jù)通信系 統(tǒng)如果離開與計算機和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)合, 也就失去了其存在的 主要意義.所以,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展也是通信系統(tǒng)與計算機 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進一步溶

6、臺的重要一環(huán). 總而言之,計算機網(wǎng)絡(luò)和通信已經(jīng)互相融入,漸成不可區(qū)分的一 體,將會有更廣闊的發(fā)展前景. 說到計算機網(wǎng)絡(luò)與通信的結(jié)合, 不得不提到近來發(fā)展迅速地以移 2 動平臺為終端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),其首要談到的就是移動IP技術(shù). 如何讓人們能夠隨時,隨地訪問Internet,是當(dāng)前Internet技術(shù) 研究的一個熱點,也是下一代真正的個人通信技術(shù)的目標(biāo).無線接入 中的移動IP技術(shù)使得人們一直夢想的無處不在的多媒體全球網(wǎng)絡(luò)連 接成為可能,它適應(yīng)了普遍計算時代的需求.現(xiàn)有的移動通信采用的 是電路交換方式,用戶通話時一直占用固定的帶寬資源.這種通信方 式適合話音業(yè)務(wù),但對IP類型的業(yè)務(wù)則不是最適合的.為適

7、應(yīng)快速增 長的數(shù)據(jù)型業(yè)務(wù)需求,現(xiàn)有的電路交換的移動通信網(wǎng)絡(luò)必須進行改 造,人們需要的是一個以包交換為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò),這種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)正是移動IP未來的結(jié)構(gòu). 移動IP不是移動通信技術(shù)和因特網(wǎng)技術(shù)的 簡單疊加,也不是無線話音和無線數(shù)據(jù)的簡單疊加,它是移動通信和 IP的深層融合,也是對現(xiàn)有移動通信方式的深刻變革.它將真正實現(xiàn) 話音和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)融合, 移動IP的目標(biāo)是將無線話音和無線數(shù)據(jù)綜合 到一個技術(shù)平臺上傳輸,這一平臺就是IP協(xié)議.未來的移動網(wǎng)絡(luò)將實 現(xiàn)全包交換,包括話音和數(shù)據(jù)都由IP包來承載,話音和數(shù)據(jù)的隔閡將 消失.在IMT-2000中已明確規(guī)定,第三代移動通信系統(tǒng)必須支持移動 IP分組業(yè)

8、務(wù).而IETF(Internet工程任務(wù)組)也正在擴展因特網(wǎng)協(xié)議, 開發(fā)一套用于移動IP的技術(shù)規(guī)范,目前已制訂完成了RFC2002(IP移 動性支持) ,RFC2003(IP內(nèi)的IP封裝) ,RFC2004(IP內(nèi)的最小封裝) , RFC2290 (用于PPP IPCP的移動IPv4配置選項) 其他協(xié)議正在制訂中. , 移動通信的IP化進程將分為三個階段:首先是移動業(yè)務(wù)的IP化;之后 是移動網(wǎng)絡(luò)的分組化演進; 最后是在第三代移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)全IP 化. 移動IP技術(shù)的基本通信流程如下: (1)遠程通信實體通過標(biāo)準(zhǔn)IP 路由機制,向移動結(jié)點發(fā)出一個IP數(shù)據(jù)包; (2)移動結(jié)點的歸屬代理 截獲該

9、數(shù)據(jù)包, 將該包的目標(biāo)地址與自己移動綁定表中移動結(jié)點的歸 屬地址比較,若與其中任一地址相同,繼續(xù)下一步,否則丟棄; (3) 3 歸屬代理用封裝機制將該數(shù)據(jù)包封裝, 采用隧道操作發(fā)給移動結(jié)點的 轉(zhuǎn)發(fā)地址; (4)移動結(jié)點的拜訪地代理收到該包后,去其包封裝,采 用空中信道發(fā)給移動結(jié)點; (5)移動結(jié)點收到數(shù)據(jù)后,用標(biāo)準(zhǔn)IP路由 機制與遠程通信實體建立連接. 在移動IP協(xié)議中,每個移動節(jié)點在"歸屬鏈路"上都有一個唯一 的"歸屬地址" .與移動節(jié)點通信的節(jié)點稱為"通信節(jié)點" ,通信節(jié)點 可以是移動的,也可以是靜止的.與移動節(jié)點通信時,通信節(jié)點

10、總是 把數(shù)據(jù)包發(fā)送到移動節(jié)點的歸屬地址, 而不考慮移動節(jié)點的當(dāng)前位置 情況.在歸屬鏈路上,每個移動節(jié)點必須有一個"歸屬代理" ,用于 維護自己的當(dāng)前位置信息.這個位置由"轉(zhuǎn)交地址"確定,移動節(jié)點 的歸屬地址與當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址的聯(lián)合稱為"移動綁定" (簡稱"綁定". ) 每當(dāng)移動節(jié)點得到新的轉(zhuǎn)交地址時,必須生成新的綁定,向歸屬代理 注冊,以使歸屬代理及時了解移動節(jié)點的當(dāng)前位置信息.一個歸屬代 理可同時為多個移動節(jié)點提供服務(wù).當(dāng)移動節(jié)點連接在歸屬鏈路上 (即鏈路的網(wǎng)絡(luò)前綴與移動節(jié)點位置地址的網(wǎng)絡(luò)前綴相等)時,移動 節(jié)點就和

11、固定節(jié)點或路由器一樣工作,不必運用任何其它移動IP功 能;當(dāng)移動節(jié)點連接在外埠鏈路上時,通常使用"代理發(fā)現(xiàn)"協(xié)議發(fā) 現(xiàn)一個"外埠代理" ,然后將此外埠代理的IP地址作為自己的轉(zhuǎn)交地 址,并通過注冊規(guī)程通知歸屬代理.當(dāng)有發(fā)往移動節(jié)點歸屬地址的數(shù) 據(jù)包時,歸屬代理便截取該包,并根據(jù)注冊的轉(zhuǎn)交地址,通過隧道將 數(shù)據(jù)包傳送給移動節(jié)點; 由移動節(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)包則可直接選路到目 的節(jié)點上,無需隧道技術(shù). 隨著移動IP技術(shù)的發(fā)展, 我們已經(jīng)可以看到未來移動通信終端將 會集成更多的功能, 逐漸向能夠滿足用戶多角度使用需求的個人掌上 電腦發(fā)展,不僅僅滿足于移動通信和個人事

12、務(wù)的處理,更多的是滿足 用戶對圖片,視頻等的網(wǎng)絡(luò)需求,那么即將推出的就是下一代的移動 通信技術(shù),即是所謂的4G技術(shù).與3G相比,4G移動通信系統(tǒng)的技術(shù)有 4 許多超越之處,其特點主要有: (1)高速率.對于大范圍高速移動用戶(250km/h),數(shù)據(jù)速率為2Mb/s; 對于中速移動用戶(60km/h),數(shù)據(jù)速率為20Mb/s;對于低速移動用戶 (室內(nèi)或步行者),數(shù)據(jù)速率為100Mb/s. (2)以數(shù)字寬帶技術(shù)為主.在4G移動通信系統(tǒng)中,信號以毫米波為主 要傳輸波段,蜂窩小區(qū)也會相應(yīng)小很多,很大程度上提高用戶容量, 但同時也會引起系列技術(shù)上的難題. (3)良好的兼容性.4G移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)全球統(tǒng)一

13、的標(biāo)準(zhǔn),讓所有移 動通信運營商的用戶享受共同的4G服務(wù), 真正實現(xiàn)一部手機在全球的 任何地點都能進行通信. (4)較強的靈活性.4G移動通信系統(tǒng)采用智能技術(shù)使其能自適應(yīng)地進 行資源分配, 能對通信過程中不斷變化的業(yè)務(wù)流大小進行相應(yīng)處理而 滿足通信要求, 采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán) 境進行信號的正常發(fā)送與接收,有很強的智能性,適應(yīng)性和靈活性. (5)多類型用戶共存.4G移動通信系統(tǒng)能根據(jù)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)和變化的信 道條件進行自適應(yīng)處理, 使低速與高速的用戶以及各種各樣的用戶設(shè) 備能夠共存與互通,從而滿足系統(tǒng)多類型用戶的需求. (6)多種業(yè)務(wù)的融合.4G移動通信系統(tǒng)支持更豐富的移動業(yè)

14、務(wù),包括 高清晰度圖像業(yè)務(wù),會議電視,虛擬現(xiàn)實業(yè)務(wù)等,使用戶在任何地方 都可以獲得任何所需的信息服務(wù).將個人通信,信息系統(tǒng),廣播和娛 樂等行業(yè)結(jié)合成一個整體,更加安全,方便地向用戶提供更廣泛的服 務(wù)與應(yīng)用. (7)先進的技術(shù)應(yīng)用.4G移動通信系統(tǒng)以幾項突破性技術(shù)為基礎(chǔ),如: OFDM多址接入方式,智能天線和空時編碼技術(shù),無線鏈路增強技術(shù), 軟件無線電技術(shù),高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù),高性能的收發(fā)信機和多用戶 檢測技術(shù)等. (8)高度自組織,自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò).4G移動通信系統(tǒng)是一個完全自治, 5 自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò),擁有對結(jié)構(gòu)的自我管理能力,以滿足用戶在業(yè)務(wù)和容 量方面不斷變化的需求. 4G業(yè)務(wù)的最關(guān)鍵的一項技術(shù)

15、就是基于IP的核心網(wǎng) .4G移動通信 系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個基于全IP的網(wǎng)絡(luò), 同已有的移動網(wǎng)絡(luò)相比具有根 本性的優(yōu)點,即:可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián).核心網(wǎng)獨立于各 種具體的無線接入方案,能提供端到端的IP業(yè)務(wù),能同已有的核心網(wǎng) 和PSTN兼容.核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu),能允許各種空中接口接入核心 網(wǎng);同時核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù),控制和傳輸?shù)确珠_.采用IP后,所采用的 無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)(CN)協(xié)議,鏈路層是分離獨立的.IP 與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容, 因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活 性,不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議. 接觸計算機互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有十多年, 可是這么多年一直是只知道如 何利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源滿足一些日常學(xué)習(xí),生活和娛樂的簡單需求, 而根本不明白其架構(gòu)是什么,更不要說其未來的發(fā)展前景了.通過對 這一學(xué)期計算機網(wǎng)絡(luò)這門課程的學(xué)習(xí),使我從其最簡單的架構(gòu)開 始深入的從理論