網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)課件

第八章網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)本章主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)服務(wù)WebService和SOA二層和三層交換技術(shù)網(wǎng)格技術(shù)Internet的各種接入技術(shù)Web2.0技術(shù)與概念多網(wǎng)融合技術(shù)§8.1網(wǎng)絡(luò)服務(wù)WebService從應(yīng)用角度看，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以看成是一個(gè)整機(jī)。SOA（Service-OrientedArchitecture)，即面向服務(wù)的架構(gòu)就是在應(yīng)用角度提出了解決這個(gè)大機(jī)器之復(fù)雜性所采用的設(shè)計(jì)原則。Web服務(wù)是一種實(shí)現(xiàn)SOA的技術(shù)架構(gòu)，是建立在開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和獨(dú)立于平臺(tái)的協(xié)議基礎(chǔ)之上的分布計(jì)算單元，它描述了一組可以在網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的XML消息傳遞訪問(wèn)的操作。它使用SOAP(SimpleObjectAccessProtocol，簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議)協(xié)議在服務(wù)提供者與服務(wù)使用者之間進(jìn)行通信；通過(guò)WSDL（WebServiceDescriptionLanguage）協(xié)議定義服務(wù)接口；使用UDDI(universaldescription，discoveryandintegration，統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成)協(xié)議進(jìn)行注冊(cè)和查找。WebServices是一種基于服務(wù)組建的開(kāi)放軟件平臺(tái)，是面向服務(wù)的Internet應(yīng)用，它可以在網(wǎng)絡(luò)中被描述、發(fā)布、查找以及調(diào)用。SOA體系構(gòu)架概述SOA是一種架構(gòu)模型，它可以根據(jù)需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。SOA的關(guān)鍵是“服務(wù)”的概念，W3C將服務(wù)定義為：“服務(wù)提供者完成一組工作，為服務(wù)使用者交付所需的最終結(jié)果。最終結(jié)果通常會(huì)使使用者的狀態(tài)發(fā)生變化，但也可能使提供者的狀態(tài)改變，或者雙方都產(chǎn)生變化”。SOA的含義SOA是指為了解決在Internet環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，通過(guò)連接能完成特定任務(wù)的獨(dú)立功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)。這個(gè)定義有下面兩點(diǎn)含義：1)軟件系統(tǒng)架構(gòu)：SOA不是一種語(yǔ)言，也不是一種具體的技術(shù)而是一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)，它嘗試給出在特定環(huán)境下推薦采用的一種架構(gòu)，從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，它更像一種模式(Pattern)。2)SOA的使用范圍：需求決定同時(shí)也限制功能。SOA最主要的應(yīng)用場(chǎng)合在于解決在Internet環(huán)境下的不同商業(yè)應(yīng)用之間的業(yè)務(wù)集成問(wèn)題。SOA的三大基本特征1.獨(dú)立的功能實(shí)體SOA非常強(qiáng)調(diào)架構(gòu)中提供服務(wù)的功能實(shí)體的完全獨(dú)立自主的能力.SOA架構(gòu)中非常強(qiáng)調(diào)實(shí)體自我管理和恢復(fù)能力。2.大數(shù)據(jù)量低頻率訪問(wèn)SOA系統(tǒng)推薦采用大數(shù)據(jù)量的方式一次性進(jìn)行信息交換。3.基于文本的消息傳遞Internet中大量異構(gòu)系統(tǒng)的存在決定了SOA系統(tǒng)必須采用基于文本而非二進(jìn)制的消息傳遞方式。HTTP協(xié)議：一個(gè)典型的SOA實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議滿(mǎn)足SOA的特點(diǎn)：獨(dú)立的功能實(shí)體：作為服務(wù)器端的Web服務(wù)器是絕對(duì)不會(huì)因?yàn)榭蛻?hù)端的狀況變化而改變。大數(shù)據(jù)量低頻率訪問(wèn)：對(duì)于一個(gè)HTTP請(qǐng)求來(lái)說(shuō)，客戶(hù)端與服務(wù)器之間訪問(wèn)的邊界非常簡(jiǎn)單：就是一個(gè)請(qǐng)求，一個(gè)響應(yīng)，沒(méi)有任何其它的信息往返?；谖谋镜南鬟f：所有內(nèi)容都是以格式化的文本方式傳遞。服務(wù)組件層：由那些負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)功能和保持公開(kāi)服務(wù)QOS的服務(wù)組件構(gòu)成，是企業(yè)和業(yè)務(wù)單元級(jí)支持的企業(yè)資源的受管理和控制集合，通?；谌萜骷夹g(shù)，例如實(shí)現(xiàn)組件、負(fù)載均衡、高可用性和工作量管理等應(yīng)用服務(wù)器。

服務(wù)層：這一層提供業(yè)務(wù)選擇，來(lái)支持和公開(kāi)服務(wù)。服務(wù)可以被發(fā)現(xiàn)或者靜態(tài)綁定，被調(diào)用或者被編排到合成的服務(wù)中。業(yè)務(wù)流程層：通過(guò)配合、編排，服務(wù)被綁定成一個(gè)流程，從而作為單獨(dú)的應(yīng)用程序共同作用。§8.2交換技術(shù)二層交換技術(shù)三層交換技術(shù)第四層交換技術(shù)二層交換技術(shù)二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備具體的工作流程如下：（1）當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的；（2）再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口；（3）如表中有與這目的MAC地址對(duì)應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上；（4）如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機(jī)器對(duì)源機(jī)器回應(yīng)時(shí)，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個(gè)端口對(duì)應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對(duì)所有端口進(jìn)行廣播了。三層交換技術(shù)一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備，是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī)，但它是二者的有機(jī)結(jié)合。三層交換原理：假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的站點(diǎn)A、B通過(guò)第三層交換機(jī)進(jìn)行通信，發(fā)送站點(diǎn)A在開(kāi)始發(fā)送時(shí)，把自己的IP地址與B站的IP地址比較，判斷B站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，則進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，發(fā)送站A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址其實(shí)是三層交換機(jī)的三層交換模塊。當(dāng)發(fā)送站A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí)，如果三層交換模塊在以前的通信過(guò)程中已經(jīng)知道B站的MAC地址，則向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址。否則三層交換模塊根據(jù)路由信息向B站廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，B站得到此ARP請(qǐng)求后向三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A，同時(shí)將B站的MAC地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中?；谲浖娜龑咏粨Q機(jī)技術(shù)技術(shù)較簡(jiǎn)單，但速度較慢，不適合作為主干。采用CPU用軟件的方式查找路由表第四層交換技術(shù)第四層交換機(jī)是采用第四層交換技術(shù)而開(kāi)發(fā)出來(lái)的交換機(jī)產(chǎn)品，它工作于OSI／RM模型的第四層，即傳輸層，直接面對(duì)具體應(yīng)用。第四層交換機(jī)支持的協(xié)議是各種各樣的，如HTTP，、SSL等。在第四層交換中為每個(gè)供搜尋使用的服務(wù)器組設(shè)立虛IP地址（VIP），每組服務(wù)器支持某種應(yīng)用。在域名服務(wù)器（DNS）中存儲(chǔ)的每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器地址是VIP，而不是真實(shí)的服務(wù)器地址。當(dāng)某用戶(hù)申請(qǐng)應(yīng)用時(shí)，一個(gè)帶有目標(biāo)服務(wù)器組的VIP連接請(qǐng)求（例如一個(gè)TCPSYN包）發(fā)給服務(wù)器交換機(jī)。服務(wù)器交換機(jī)在組中選取最好的服務(wù)器，將終端地址中的VIP用實(shí)際服務(wù)器的IP取代，并將連接請(qǐng)求傳給服務(wù)器。這樣，同一區(qū)間所有的包由服務(wù)器交換機(jī)進(jìn)行映射，在用戶(hù)和同一服務(wù)器間進(jìn)行傳輸?！?.3網(wǎng)格技術(shù)（grid）網(wǎng)格是科學(xué)家針對(duì)當(dāng)今的一些科學(xué)難題于90年代初提出的新概念。它將分布在不同地理位置的計(jì)算資源包括CPU、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等，通過(guò)高速的互聯(lián)網(wǎng)組成充分共享的資源集成，從而提供一種高性能計(jì)算、管理及服務(wù)的資源能力。人們用這些資源就像用電源一樣，不必計(jì)較這些資源的來(lái)源和負(fù)載情況。通過(guò)網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，位于日內(nèi)瓦的西歐高能物理研究中心工作人員，在網(wǎng)上操作，就可以把任務(wù)交給位于法國(guó)里昂的計(jì)算機(jī)集群上去完成，而不必花許多錢(qián)去建立一個(gè)巨大的計(jì)算機(jī)集群。開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)OGSA是GlobalGridForum4的重要標(biāo)準(zhǔn)建議,是目前最新也最有影響力的一種網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，被稱(chēng)為是下一代的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。OGSA的目的就是要將Grid的一些功能，更確切地說(shuō)是Globus的一些功能融合到WebService這個(gè)框架中。OGSA是面向服務(wù)的結(jié)構(gòu)，將所有事務(wù)都表示成一個(gè)Grid服務(wù)，計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)、程序、數(shù)據(jù)等都是服務(wù)，所有的服務(wù)都聯(lián)系對(duì)應(yīng)的接口。網(wǎng)格核心技術(shù)高性能調(diào)度技術(shù)：在網(wǎng)格系統(tǒng)中，大量的應(yīng)用共享網(wǎng)格的各種資源，如何使得這些應(yīng)用獲得最大的性能，這就是調(diào)度所要解決的問(wèn)題。資源管理技術(shù)：資源管理的關(guān)鍵問(wèn)題是為用戶(hù)有效地分配資源。網(wǎng)格安全技術(shù)：網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境對(duì)安全的要求比Internet的安全要求更為復(fù)雜?！?.4Internet的各種接入方式①基于傳統(tǒng)電信網(wǎng)的有線接入；ADSL接入ISDN接入②基于有線電視網(wǎng)（CableModem）接入；③以太網(wǎng)接入；④無(wú)線接入技術(shù)；⑤光纖接入技術(shù)PPPoE協(xié)議棧（a）以態(tài)網(wǎng)上的PPPoE協(xié)議棧(b)ATM網(wǎng)上的PPPoE協(xié)議棧圖8-6PPPoE協(xié)議棧ADSL接入技術(shù)DSL（數(shù)字用戶(hù)線路，DigitalSubscriberLine）是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸技術(shù)，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RADSL等，一般稱(chēng)之為xDSL。它們主要的區(qū)別就是體現(xiàn)在信號(hào)傳輸速度和距離的不同以及上行速率和下行速率對(duì)稱(chēng)性的不同這兩個(gè)方面。其中ADSL（非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)路）是最具前景及競(jìng)爭(zhēng)力的一種。電話銅線理論上有接近2MHz的帶寬，ADSL使用了其高頻帶作為數(shù)據(jù)通道在電話線上產(chǎn)生了三個(gè)信息通道一個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)電話服務(wù)的通道，一個(gè)速率為32Kbps-1.0Mbps的上行通道，一個(gè)速率為512bps-8Mbps的下行通道，這三個(gè)通道可以同時(shí)工作。ADSL采用了多種復(fù)用技術(shù)和調(diào)制技術(shù)。ADSL一般采用頻分多路復(fù)用或回波消除技術(shù)。ADSL是目前國(guó)際上用來(lái)對(duì)現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行寬帶改造的一種通信方式。是接入技術(shù)中最常用的一種，由美國(guó)Bellcore在1989年首先提出。ADSL是一種通過(guò)現(xiàn)有普通電話線為家庭、辦公室提供寬帶數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的技術(shù)。ISDN專(zhuān)線接入技術(shù)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（IntegratedServiceDigitalNetwork），簡(jiǎn)稱(chēng)ISDN。是通過(guò)對(duì)電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字化改造而發(fā)展起來(lái)的，提供端到端的數(shù)字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、傳真、可視圖文等。ISDN能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)-網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口將各種不同的終端接入到ISDN網(wǎng)絡(luò)中，使一對(duì)普通的用戶(hù)線最多可連接8個(gè)終端，并為多個(gè)終端提供多種通信的綜合服務(wù)。基于有線電視網(wǎng)（CableModem）接入技術(shù)CATV是一種電視電纜技術(shù)。CATV（CableTelevision）即有線電視網(wǎng)，是由廣電部門(mén)規(guī)劃設(shè)計(jì)的用來(lái)傳輸電視信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，其覆蓋面廣，用戶(hù)多。但有線電視網(wǎng)是單向的，只有下行信道。HFC（HybridFiberCoax：混合光纖同軸電纜網(wǎng)）。是在CATV網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，除可以提供原CATV網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)外，還能提供數(shù)據(jù)和其他交互型業(yè)務(wù)。CableModem（電纜調(diào)制解調(diào)器）是一種通過(guò)有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)接入的裝置。速度范圍為500K～10Mb/s，甚至更高。光纖接入技術(shù)所謂光纖接入網(wǎng)（OAN：OpticalAccessNetwork）就是指采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端模塊與用戶(hù)之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。光纖接入的特點(diǎn)：（1）帶寬寬（2）網(wǎng)絡(luò)的可升級(jí)性能好（3）雙向傳輸（4）接入簡(jiǎn)單、費(fèi)用少無(wú)線接入技術(shù)無(wú)線接入技術(shù)是指在終端用戶(hù)和交換端局間的接入網(wǎng)，全部或部分采用無(wú)線傳輸方式，為用戶(hù)提供固定或移動(dòng)接入服務(wù)的技術(shù)。無(wú)線接入的實(shí)現(xiàn)主要基于以下幾種類(lèi)型的技術(shù)：（1）蜂窩技術(shù)（2）數(shù)字無(wú)繩技術(shù)（3）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波技術(shù)（4）衛(wèi)星技術(shù)（5）藍(lán)牙技術(shù)以太網(wǎng)接入技術(shù)基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)由局側(cè)設(shè)備和用戶(hù)側(cè)設(shè)備組成。局側(cè)設(shè)備一般位于小區(qū)內(nèi)，用戶(hù)側(cè)設(shè)備一般位于居民樓內(nèi)。局側(cè)設(shè)備提供與IP骨干網(wǎng)的接口，用戶(hù)側(cè)設(shè)備提供與用戶(hù)終端計(jì)算機(jī)相接的10/100BASE-T接口。局側(cè)設(shè)備具有匯聚用戶(hù)側(cè)設(shè)備網(wǎng)管信息的功能。web2.0技術(shù)與概念Web2.0就是在web1.0所提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)從信息接受者轉(zhuǎn)變成為信息制造者和傳播者，從受眾轉(zhuǎn)向主體，從單個(gè)個(gè)體轉(zhuǎn)向社團(tuán)的新型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式與理念。Web2.0成型的核心應(yīng)用元素包括：1.Blog——博客/網(wǎng)志2.RSS——站點(diǎn)摘要3.WIKI——百科全書(shū)4.網(wǎng)摘——網(wǎng)頁(yè)書(shū)簽5.SNS——社會(huì)網(wǎng)絡(luò)6.P2P——對(duì)等聯(lián)網(wǎng)7.IM——即時(shí)通訊8.播客§8.5多網(wǎng)融合技術(shù)多網(wǎng)融合有兩層含義：（1）在數(shù)據(jù)傳輸方面。以前分別基于PSTN電話網(wǎng)上的語(yǔ)音數(shù)據(jù)和基于有線電視同軸電纜上的視頻數(shù)據(jù)，以及基于IP的信息數(shù)據(jù)，都被整合在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，這個(gè)物理媒介就是融合網(wǎng)絡(luò)。它統(tǒng)一了在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)亩喾N數(shù)據(jù)。（2）在應(yīng)用層面。把以前各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用全部整合到一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上，從而實(shí)現(xiàn)在應(yīng)用上的大統(tǒng)一。IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）IMS最初是3GPP組織制定的3G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前已被ITU－T和ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)）認(rèn)可，納入NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）的核心標(biāo)準(zhǔn)框架，并被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來(lái)FMC（固定/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合）的重要技術(shù)基礎(chǔ)。各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織一致認(rèn)為IMS具備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的融合能力。IMS提出了全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用SIP協(xié)議進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性管理、多媒體會(huì)話信令和載體業(yè)務(wù)傳輸，實(shí)現(xiàn)端到端的IP業(yè)務(wù)。IMS到目前為止有R5、R6和R7三個(gè)版本。IMS體系結(jié)構(gòu)最底層為承載層，用于提供IMSSIP會(huì)話的接入和傳輸，承載網(wǎng)必須是基于分組交換的。主要的承載層設(shè)備有SGSN(GPRS業(yè)務(wù)支撐節(jié)點(diǎn))、GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS業(yè)務(wù)支撐節(jié)點(diǎn))以及MGW(媒體網(wǎng)關(guān))。其中SGSN和GGSN可以重復(fù)利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不需要硬件升級(jí)，僅通過(guò)相關(guān)配置就可以支持IM