《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)》課件第14章

第十四章

計算機網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)

14.1三網(wǎng)融合技術(shù)概14.2QOS簡介

14.3數(shù)據(jù)中心14.4第四層交換簡述14.5無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

本章小結(jié)

習(xí)題

14.1

三網(wǎng)融合技術(shù)概述

所謂“三網(wǎng)融合”，就是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)。“三網(wǎng)融合”是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，形成適應(yīng)性廣、容易維護、費用低的高速寬帶的多媒體基礎(chǔ)平臺。即電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)分別在向下一代電信網(wǎng)、下一代廣播電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和演進過程中，網(wǎng)絡(luò)的功能趨于一致、業(yè)務(wù)范圍趨于相同，都可以為用戶提供打電話、上網(wǎng)和看電視等多種服務(wù)。14.1.1三網(wǎng)合一的實現(xiàn)方式數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和全面采用，使電話、數(shù)據(jù)和圖像信號都可以通過統(tǒng)一的編碼進行傳輸和交換，所有業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中都將成為統(tǒng)一的“0”或“1”的比特流。

光通信技術(shù)的發(fā)展，為綜合傳送各種業(yè)務(wù)信息提供了必要的帶寬和傳輸高質(zhì)量，成為三網(wǎng)業(yè)務(wù)的理想平臺。

軟件技術(shù)的發(fā)展使得三大網(wǎng)絡(luò)及其終端都通過軟件變更，最終支持各種用戶所需的特性、功能和業(yè)務(wù)。

最重要的是統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議的普遍采用，將使得各種以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)都能在不同的網(wǎng)上實現(xiàn)互通。人類首次具有統(tǒng)一的為三大網(wǎng)都能接受的通信協(xié)議，從技術(shù)上為三網(wǎng)融合奠定了最堅實的基礎(chǔ)。三網(wǎng)合一光纖交換機是一種三網(wǎng)合一光線路終端(OLT)，它是一款集成了CATV光信號分配功能的高性能管理型二層三網(wǎng)合一光纖以太網(wǎng)交換機。它提供一個理想的低成本FTTH或FTTB三網(wǎng)合一(數(shù)據(jù)、語音和CATV)接入解決方案。

三網(wǎng)合一光纖交換機提供多種網(wǎng)絡(luò)管理方式，采用標準RS-232接口、Web瀏覽器、命令行界面(CLI)和基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺。系統(tǒng)管理員能輕松配置功能、監(jiān)控性能和排除交換機故障。

三網(wǎng)融合，在概念上從不同角度和層次上分析，可以涉及到技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、行業(yè)融合、終端融合及網(wǎng)絡(luò)融合。目前更主要的是應(yīng)用層次上互相使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。用IP優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)就是新一代電信網(wǎng)的基礎(chǔ)，是三網(wǎng)融合的結(jié)合點。三網(wǎng)合一的好處在于：(1)信息服務(wù)將由單一業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向文字、話音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)，例如通過手機視頻看到客戶貨物的大致情況，并立即決定派什么樣的車去提貨，發(fā)完貨以后，客戶也能隨時自主追蹤。

(2)有利于極大地減少基礎(chǔ)建設(shè)投入，并簡化網(wǎng)絡(luò)管理，降低維護成本。

(3)將使網(wǎng)絡(luò)從各自獨立的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)向綜合性網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，網(wǎng)絡(luò)性能得以提升，資源利用水平進一步提高。(4)三網(wǎng)融合是業(yè)務(wù)的整合，它不僅繼承了原有的話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，而且通過網(wǎng)絡(luò)的整合，衍生出了更加豐富的增值業(yè)務(wù)類型，如圖文電視、VoIP、視頻郵件和網(wǎng)絡(luò)游戲等，極大地拓展了業(yè)務(wù)提供的范圍。

(5)三網(wǎng)融合打破了電信運營商和廣電運營商在視頻傳輸領(lǐng)域長期的惡性競爭狀態(tài)，看電視、上網(wǎng)、打電話資費可能打包下調(diào)。

14.1.2三網(wǎng)融合的應(yīng)用與發(fā)展伴隨著第一批12個三網(wǎng)融合試點城市的確定，醞釀已久的三網(wǎng)融合正式進入實施階段，與此同時，寬帶化戰(zhàn)略也進入了發(fā)展快車道。在此背景下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場迎來了一輪新的發(fā)展期。截至2010年6月，全國寬帶用戶已突破1.15億戶，基礎(chǔ)電信企業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)用戶進一步趨向?qū)拵Щ?。國家政策方面的支持、寬帶用戶?shù)量穩(wěn)步的增加，既鞏固了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商對于市場的信心，同時也給予網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)廠商繼續(xù)發(fā)展的動力，進而促進了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場的可持續(xù)發(fā)展。1．在寬帶發(fā)展方面的作用寬帶作為國家信息化的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其重要性不言而喻，許多發(fā)達國家已經(jīng)將寬帶發(fā)展作為國家戰(zhàn)略的重要組成部分。我國寬帶發(fā)展面臨絕對數(shù)量大，人均帶寬不足的現(xiàn)狀，因而多城市開始一起加速寬帶化進程。推進寬帶化戰(zhàn)略的實施，一方面使廣大用戶得到更好的服務(wù)和用戶體驗，另一方面為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場的增長提供了直接動力。以“數(shù)字化北京”、上海的“城市光網(wǎng)”計劃、“信息廣州”等多個城市為代表的城市寬帶化進程已經(jīng)開始提速，目標在1～3年內(nèi)完成寬帶化改造。在提高帶寬的同時，提升光纖接入的覆蓋率，并且加快寬帶網(wǎng)絡(luò)鄉(xiāng)村普及率?，F(xiàn)階段的三網(wǎng)融合發(fā)展，對國家來講，促進信息和文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高國民經(jīng)濟和社會信息化水平，同時，也拉動國內(nèi)消費并形成新的經(jīng)濟增長點。對行業(yè)來講，推動資源整合和行業(yè)兼并重組，提升行業(yè)發(fā)展水平，并通過網(wǎng)絡(luò)管理，基本形成適度競爭的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)格局。按照中國工程院院士、三網(wǎng)融合試點方案評審項目專家組負責(zé)人鄔賀銓預(yù)計，三網(wǎng)融合未來三年可帶動投資和消費6880億元。其中，電信寬帶升級、廣電網(wǎng)絡(luò)改造等投資2490億元，可激發(fā)和釋放社會的信息服務(wù)與終端消費近4390億元。寬帶化戰(zhàn)略、三網(wǎng)融合將直接給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商和機頂盒設(shè)備商帶來發(fā)展契機。無論是傳統(tǒng)的電信系網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商，還是廣電系廠商均將直接受益。眾多的廠商在寬帶化戰(zhàn)略、三網(wǎng)融合中獲得了發(fā)展的機會，但是同時也必須面對未來的挑戰(zhàn)。從長遠來看，這必定會在行業(yè)內(nèi)興起一輪新的洗牌，規(guī)模小、成本高、實力差的企業(yè)將被逐步淘汰，而存留下來的電信系廠商和廣電系廠商將相互滲透，一起分享千億級的市場。伴隨著國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場平穩(wěn)增長，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用轉(zhuǎn)型，設(shè)備市場受業(yè)務(wù)拉動明顯，安全、融合成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品的關(guān)鍵詞。2009年運營商和政府市場需求的增長帶動了整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場的持續(xù)發(fā)展。下一步隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完成，移動互聯(lián)網(wǎng)、視頻等3G業(yè)務(wù)一方面會成為運營商發(fā)展3G業(yè)務(wù)的重要應(yīng)用，同時也會帶動未來三年網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在運營商市場的發(fā)展。同時在2009年國家又在政策層面上提出了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合等信息社會發(fā)展戰(zhàn)略，智能電網(wǎng)、智能交通、智能城市等概念的提出，國家推動城市寬帶化進程，必將為下一輪網(wǎng)絡(luò)建設(shè)拉開序幕，因此未來三年，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場將隨著網(wǎng)絡(luò)走入核心行業(yè)應(yīng)用而進入一個高增長周期。2．三網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢展望未來，在寬帶化戰(zhàn)略和三網(wǎng)融合的驅(qū)動下，在3G建設(shè)的帶動下，在新技術(shù)應(yīng)用的推動下，中國網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場將繼續(xù)保持增長的態(tài)勢。同時，在服務(wù)、產(chǎn)品與技術(shù)方面將體現(xiàn)出以下趨勢。(1)以思科為代表的眾多廠商更加關(guān)注于服務(wù)。(2)多業(yè)務(wù)、融合性、虛擬化是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品的發(fā)展方向。14.2QoS簡介

1．QoS的產(chǎn)生背景在因特網(wǎng)創(chuàng)建初期，沒有意識到QoS應(yīng)用的需要。因此，整個因特網(wǎng)運作如一個“竭盡全力”的系統(tǒng)。每段信息都有4個“服務(wù)類別”位和3個“優(yōu)先級”位，但是它們完全沒有派上用場。依發(fā)送和接收者看來，數(shù)據(jù)包從起點到終點的傳輸過程中會出現(xiàn)許多問題：

丟失數(shù)據(jù)包—當(dāng)數(shù)據(jù)包到達一個緩沖器(Buffer)已滿的路由器時，則代表此次的發(fā)送失敗，路由器會依網(wǎng)絡(luò)的狀況決定要丟棄一部份、不丟棄或者是丟棄所有的數(shù)據(jù)包，而且這不可能在預(yù)先就知道，接收端的應(yīng)用程序在這時必須請求重新傳送，而這可能造成總體傳輸嚴重的延遲。

延遲—或許需要很長時間才能將數(shù)據(jù)包傳送到終點，因為它會被漫長的隊列遲滯，或需要運用間接路由以避免阻塞；也許能找到快速、直接的路由?？傊?，延遲非常難以預(yù)料。

傳輸順序出錯—當(dāng)一群相關(guān)的數(shù)據(jù)包被路由經(jīng)過因特網(wǎng)時，不同的數(shù)據(jù)包可能選擇不同的路由器，這會導(dǎo)致每個數(shù)據(jù)包有不同的延遲時間。最后數(shù)據(jù)包到達目的地的順序會和數(shù)據(jù)包從發(fā)送端發(fā)送出去的順序不一致，這個問題必須要有特殊額外的協(xié)議負責(zé)刷新失序的數(shù)據(jù)包。

出錯—有時數(shù)據(jù)包在被運送的途中會發(fā)生跑錯路徑、被合并甚至是毀壞的情況，這時接收端必須要能偵測出這些情況，并將它們統(tǒng)統(tǒng)判別為已遺失的數(shù)據(jù)包，再請求發(fā)送端再送一份同樣的數(shù)據(jù)包。2．QoS技術(shù)簡介QoS是通過給定的虛連接描述傳輸質(zhì)量的ATM性能參數(shù)術(shù)語。這些參數(shù)包括：CTD、CDV、CER、CLR、CMR和SECBR、ALLserviceclasses、QosClasses、trafficcontract、trafficcontrol。

對于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，服務(wù)質(zhì)量包括傳輸?shù)膸挕魉偷臅r延、數(shù)據(jù)的丟包率等。在網(wǎng)絡(luò)中可以通過保證傳輸?shù)膸?、降低傳送的時延、降低數(shù)據(jù)的丟包率以及時延抖動等措施來提高服務(wù)質(zhì)量。

通常QoS提供以下三種服務(wù)模型：

Best-Effortservice(盡力而為服務(wù)模型)；

Integratedservice(綜合服務(wù)模型，簡稱Int-Serv)；

Differentiatedservice(區(qū)分服務(wù)模型，簡稱Diff-Serv)。(1)?Best-Effort服務(wù)模型。Best-Effort是一個單一的服務(wù)模型，也是最簡單的服務(wù)模型。對Best-Effort服務(wù)模型，網(wǎng)絡(luò)盡最大的可能性來發(fā)送報文。但對時延、可靠性等性能不提供任何保證。

Best-Effort服務(wù)模型是網(wǎng)絡(luò)的缺省服務(wù)模型，通過FIFO隊列來實現(xiàn)。它適用于絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如FTP、E-Mail等。

(2)

Int-Serv服務(wù)模型。Int-Serv是一個綜合服務(wù)模型，它可以滿足多種QoS需求。該模型使用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)，RSVP運行在從源端到目的端的每個設(shè)備上，可以監(jiān)視每個流，以防止其消耗資源過多。這種體系能夠明確區(qū)分并保證每一個業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)提供最細粒度化的服務(wù)質(zhì)量區(qū)分。

但是，Inter-Serv模型對設(shè)備的要求很高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流數(shù)量很大時，設(shè)備的存儲和處理能力會遇到很大的壓力。Inter-Serv模型可擴展性很差，難以在Internet核心網(wǎng)絡(luò)實施。(3)?Diff-Serv服務(wù)模型。Diff-Serv是一個多服務(wù)模型，它可以滿足不同的QoS需求。與Int-Serv不同，它不需要通知網(wǎng)絡(luò)為每個業(yè)務(wù)預(yù)留資源。區(qū)分服務(wù)實現(xiàn)簡單，擴展性較好。

3．QoS的分類分類是指具有QoS的網(wǎng)絡(luò)能夠識別哪種應(yīng)用產(chǎn)生哪種數(shù)據(jù)包。沒有分類，網(wǎng)絡(luò)就不能確定對特殊數(shù)據(jù)包要進行的處理。所有應(yīng)用都會在數(shù)據(jù)包上留下可以用來識別源應(yīng)用的標識。分類就是檢查這些標識，識別數(shù)據(jù)包是由哪個應(yīng)用產(chǎn)生的。以下是四種常見的分類方法：(1)協(xié)議。有些協(xié)議非?！敖≌劇?，只要它們存在就會導(dǎo)致業(yè)務(wù)延遲，因此根據(jù)協(xié)議對數(shù)據(jù)包進行識別和優(yōu)先級處理可以降低延遲。

(2)

TCP和UDP端口號碼。許多應(yīng)用都采用一些TCP或UDP端口進行通信，如HTTP采用TCP端口80。

(3)源IP地址。許多應(yīng)用都是通過其源IP地址進行識別的。由于服務(wù)器有時是專門針對單一應(yīng)用而配置的，如電子郵件服務(wù)器，所以分析數(shù)據(jù)包的源IP地址可以識別該數(shù)據(jù)包是由什么應(yīng)用產(chǎn)生的。

(4)物理端口號碼。與源IP地址類似，物理端口號碼可以指示哪個服務(wù)器正在發(fā)送數(shù)據(jù)。為了提供優(yōu)先級，交換機的每個端口必須有至少2個隊列。交換機通過其排隊機制確定下一步要服務(wù)的隊列。有以下兩種排隊方式。

(1)嚴格優(yōu)先隊列(SPQ)。這是一種最簡單的排隊方式，它首先為最高優(yōu)先級的隊列進行服務(wù)，直到該隊列為空，然后為下一個次高優(yōu)先級隊列服務(wù)，依此類推。

(2)加權(quán)循環(huán)(WRR)。這種方法為所有業(yè)務(wù)隊列服務(wù)，并且將優(yōu)先權(quán)分配給較高優(yōu)先級隊列。

4．QoS的應(yīng)用流量約定(SLA，ServiceLevelAgreement服務(wù)等級協(xié)議)給數(shù)據(jù)流設(shè)定優(yōu)先級，以此在網(wǎng)絡(luò)/協(xié)議層面上，根據(jù)相互商定的尺度，設(shè)定有保障的性能、通過量、延遲等界限。一些特定形式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流需要定義服務(wù)質(zhì)量，例如：

多媒體流要求有保障的通過量；

IP電話需要嚴格的抖動和延遲限制；

性命攸關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)，例如遠程外科手術(shù)要求有可靠保證的可用性(也稱作硬性QoS)。在Internet等計算機網(wǎng)絡(luò)上為用戶提供高質(zhì)量的QoS必須解決以下問題：

(1)

QoS的分類與定義。對QoS進行分類和定義的目的是使網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)不同類型的QoS進行管理和分配資源。

(2)準入控制和協(xié)商。即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中資源的使用情況，允許用戶進入網(wǎng)絡(luò)進行多媒體信息傳輸并協(xié)商其QoS。

(3)資源預(yù)約。為了給用戶提供滿意的QoS，必須對端系統(tǒng)、路由器以及傳輸帶寬等相應(yīng)的資源進行預(yù)約，以確保這些資源不被其他應(yīng)用所強用。

(4)資源調(diào)度與管理。對資源進行預(yù)約之后，是否能得到這些資源，還依賴于相應(yīng)的資源調(diào)度與管理系統(tǒng)。

QoS的關(guān)鍵指標主要包括可用性、吞吐量、時延、時延變化(包括抖動和漂移)和丟失。下面詳細敘述。

(1)可用性。是當(dāng)用戶需要時網(wǎng)絡(luò)即能工作的時間百分比。可用性主要是設(shè)備可靠性和網(wǎng)絡(luò)存活性相結(jié)合的結(jié)果。(2)吞吐量。是在一定時間段內(nèi)對網(wǎng)上流量(或帶寬)的度量。對IP網(wǎng)而言可以從幀中繼網(wǎng)借用一些概念。根據(jù)應(yīng)用和服務(wù)類型，服務(wù)水平協(xié)議(SLA)可以規(guī)定承諾信息速率(CIR)、突發(fā)信息速率(BIR)和最大突發(fā)信號長度。(3)時延。指一項服務(wù)從網(wǎng)絡(luò)入口到出口的平均經(jīng)過時間。許多服務(wù)，特別是話音和視像等實時服務(wù)都是高度不能容忍時延的。

(4)丟失。不管是比特丟失還是分組丟失，對分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響比對實時業(yè)務(wù)的影響都大。在通話期間，丟失一個比特或一個分組的信息往往用戶注意不到。5．現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)對于由QoS控制來實現(xiàn)QoS保證，國際上不同組織和團體提出了不同的控制機制和策略，比較著名的有：

(1)

ISO/OSI提出了基于ODP分布式環(huán)境的QoS控制，但至今仍只停留在只給出了用戶層的QoS參數(shù)說明和變成接口階段，具體實現(xiàn)QoS控制策略并未提出。(2)?ATM論壇提出了QoS控制的策略和實現(xiàn)，ATM控制是“連接預(yù)定”型(connectionandreservation)，它的核心內(nèi)容是在服務(wù)建立之前，通過接納控制和資源預(yù)留來提供服務(wù)的QoS保證，而在服務(wù)交互的過程中，用戶進程和網(wǎng)絡(luò)要嚴格按照約定的QoS實現(xiàn)服務(wù)QoS保證。(3)

IETF組織也已經(jīng)提出了多種服務(wù)模型和機制來滿足對QoS的需求，其中比較典型的有：RFC2115，RFC2117以及1998、1999年提出的RFC26xx系列中的綜合業(yè)務(wù)模型(Int-Serv)、差分業(yè)務(wù)模型(differentiatedservices)、多協(xié)議標簽MPLS技術(shù)(Multi-ProtocolLabelSwitching)、流量工程(trafficengineering)和QoS路由(QoS-basedrouting)等，均用于解決Internet網(wǎng)絡(luò)的QoS控制和管理。14.3數(shù)據(jù)中心

14.3.1數(shù)據(jù)中心的組成數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用來在Internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上加速信息的傳遞。采用Internet接入時，只需要一臺能上網(wǎng)的PC加數(shù)據(jù)中心軟件即可。一般公司是通過路由器上網(wǎng)的，此時需在路由器上做一些設(shè)置。也可直接把寬帶接入線接至PC中來實現(xiàn)，不需要ISP開通服務(wù)，但需根據(jù)獲取的外網(wǎng)IP地址及方式選擇采用合適的動態(tài)域名軟件。具體組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下：無線DDN系統(tǒng)分為監(jiān)測點和數(shù)據(jù)中心兩部分，監(jiān)測點采用GPRSDTU，可提供RS-232、RS485以及以太網(wǎng)接口，數(shù)據(jù)中心采用寬帶ADSL或?qū)＞€方式接入Internet，具體接入方式如下：

(1)監(jiān)測點接入方式。監(jiān)測點通過RS-232、RS485或以太網(wǎng)接口與GPRSDTU傳輸模塊連接，然后設(shè)置DTU相關(guān)參數(shù)，每一個GPRSDTU傳輸模塊裝入一個中國移動的數(shù)據(jù)SIM卡即可。(2)數(shù)據(jù)中心接入方式。數(shù)據(jù)中心接入主要分兩大類：

①Internet接入。數(shù)據(jù)中心采用寬帶ADSL接入方式，此種方式優(yōu)點是帶寬大、費用低。缺點是安全性較差、延時比專線接入稍大。采用局域網(wǎng)共享上網(wǎng)方式，此種方式基本同ADSL接入類似，但注意接入時需做端口映射。采用電話線撥號上網(wǎng)方式，此種方式接入帶寬較窄。所以只適合于點數(shù)較少，且數(shù)據(jù)量小的組網(wǎng)方式。②移動公司接入。數(shù)據(jù)中心采用無線網(wǎng)絡(luò)運營商(指中國移動)提供信道接入，在實際中可采用移動公司機房專線接入方式，此種方式帶寬大(一般為2M)，對延時、安全性都非常好，但租用此專線價格較貴。14.3.2世界數(shù)據(jù)中心世界數(shù)據(jù)中心(WorldDataCenter)是國際科學(xué)聯(lián)合會下設(shè)的科學(xué)數(shù)據(jù)組織，有40多個學(xué)科數(shù)據(jù)中心，分屬四個數(shù)據(jù)中心群：WDC-A美國、WDC-B前蘇聯(lián)、WDC-C歐洲和日本、WDC-D中國。

1988年，中國加入WDC，并建立世界數(shù)據(jù)中心中國中心(WorldDataCenterD)。WDC-D組織機構(gòu)包括：中國國家協(xié)調(diào)委員會、科學(xué)委員會、中國中心協(xié)調(diào)辦公室、科學(xué)委員會秘書處及九個學(xué)科數(shù)據(jù)中心。

14.4第四層交換簡述

14.4.1第四層交換的原理OSI模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責(zé)端對端通信，即在網(wǎng)絡(luò)源和目標系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)通信。在IP協(xié)議棧中這是TCP(一種傳輸協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)所在的協(xié)議層。在第四層中，TCP和UDP標題包含端口號(portnumber)，它們可以惟一區(qū)分每個數(shù)據(jù)包包含哪些應(yīng)用協(xié)議(例如HTTP、FTP等)。端點系統(tǒng)利用這種信息來區(qū)分包中的數(shù)據(jù)，尤其是端口號使一個接收端計算機系統(tǒng)能夠確定它所收到的IP包類型，并把它交給合適的高層軟件。端口號和設(shè)備IP地址的組合通常稱作“插口(socket)”。

1～255之間的端口號被保留，它們稱為“熟知”端口，也就是說，在所有主機TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)中，這些端口號是相同的。除了“熟知”端口外，標準UNIX服務(wù)分配在256～1024端口范圍，定制的應(yīng)用一般在1024以上分配端口號。分配端口號的最近清單可以在RFC1700“AssignedNumbers”上找到。TCP/UDP端口號提供的附加信息可以為網(wǎng)絡(luò)交換機所利用，這是第四層交換的基礎(chǔ)?！笆熘岸丝谔柵e例：具有第四層功能的交換機能夠起到與服務(wù)器相連接的“虛擬IP”(VIP)前端的作用。每臺服務(wù)器和支持單一或通用應(yīng)用的服務(wù)器組都配置一個VIP地址。這個VIP地址被發(fā)送出去并在域名系統(tǒng)上注冊。

在發(fā)出一個服務(wù)請求時，第四層交換機通過判定TCP開始，來識別一次會話的開始。然后它利用復(fù)雜的算法來確定處理這個請求的最佳服務(wù)器。一旦做出這種決定，交換機就將會話與一個具體的IP地址聯(lián)系在一起，并用該服務(wù)器真正的IP地址來代替服務(wù)器上的VIP地址。

第四層交換的主要作用是提高服務(wù)器和服務(wù)器群的可靠性和可擴展性。

如果服務(wù)器速度跟不上，即使是具有最快速交換的網(wǎng)絡(luò)也不能完全確保端到端的性能。可以想見高優(yōu)先權(quán)的業(yè)務(wù)在這種QoS使能的網(wǎng)絡(luò)中會因服務(wù)器中低優(yōu)先權(quán)的業(yè)務(wù)隊列而阻塞。在更糟的情況下，服務(wù)器甚至?xí)适аh(huán)處理業(yè)務(wù)的能力。

第四層交換使用第三層和第四層信息包的報頭信息，根據(jù)應(yīng)用區(qū)間識別業(yè)務(wù)流，將整個區(qū)間段的業(yè)務(wù)流分配到合適的應(yīng)用服務(wù)器進行處理。第四層交換也要求端到端QoS，提高第二層和第三層交換一包接一包QoS傳輸?shù)哪芰?。例如，來自高級別用戶的業(yè)務(wù)或重要應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流，可以分配給最快的I/O系統(tǒng)和CPU，而普通的業(yè)務(wù)就分配給性能較差的機器。

14.4.2第四層交換與第二層第三層交換的比較1．第二層交換局域網(wǎng)交換技術(shù)是作為對共享式局域網(wǎng)提供有效的網(wǎng)段劃分的解決方案而出現(xiàn)的，它可以使每個用戶盡可能地分享到最大帶寬。前文已經(jīng)提到，交換技術(shù)是在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的，因此交換機對數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)是建立在MAC地址—物理地址基礎(chǔ)之上的，對于IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，它是透明的，即交換機在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，不知道也無需知道信源機和信宿機的IP地址，只需其物理地址即MAC地址。交換機在操作過程當(dāng)中會不斷的收集資料去建立它本身的一個地址表，這個表相當(dāng)簡單，它說明了某個MAC地址是在哪個端口上被發(fā)現(xiàn)的，所以當(dāng)交換機收到一個TCP/IP封包時，它便會看一下該數(shù)據(jù)包的標簽部分的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以確認該從哪個端口把數(shù)據(jù)包發(fā)出去。

2．第三層交換假設(shè)主機A跟主機B以前曾通過交換機通信，中間的交換機如支持第三層交換的話，它便會把A和B的IP地址及他們的MAC地址記錄下來，當(dāng)其他主機如C要和A或B通信時，針對C所發(fā)出的尋址封包，第三層交換機會不假思索的送C一個回覆封包告訴它A或B的MAC地址，以后C當(dāng)然就會用A或B的MAC地址“直接”和它通信。因為通信雙方完全沒有通過路由器這樣的第三者，所以即使A、B和C屬不同的子網(wǎng)，它們間均可直接知道對方的MAC地址來通信，更重要的是，第三層交換機并沒有像其他交換器一樣把廣播封包擴散，第三層交換機之所以稱為三層交換器便是因為它們能看懂三層信息如IP地址、ARP等。因此，三層交換器便能洞悉某廣播封包目的何在，而在沒有把它擴散出去的情形下，滿足了發(fā)出該廣播封包的人的需要(不管它們在任何子網(wǎng)里)。如果認為第三層交換機就是路由器，那也應(yīng)稱作超高速反傳統(tǒng)路由器，因為第三層交換器沒做任何“拆打”數(shù)據(jù)封包的工作，所有路過它的封包都不會被修改并以交換的速度傳到目的地。3．第四層交換從操作方面來看，第四層交換是穩(wěn)固的，因為它將包控制在從源端到宿端的區(qū)間中。另一方面，路由器或第三層交換只針對單一的包進行處理，不清楚上一個包從哪來，也不知道下一個包的情況。它們只是檢測包報頭中的TCP端口數(shù)字，根據(jù)應(yīng)用建立優(yōu)先級隊列。路由器根據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)可用的節(jié)點決定包的路由，第四層則是在可用的服務(wù)器和性能基礎(chǔ)上先確定區(qū)間。

14.4.3第四層交換與服務(wù)器集群在第四層交換和服務(wù)器集群技術(shù)(如Microsoft的Wolfpack)之間有一些共同的功能。它們都能提供服務(wù)器負載平衡和故障防護功能，盡管許多集群技術(shù)的實現(xiàn)支持橫跨多個服務(wù)器的應(yīng)用程序的負載平衡。

14.4.4如何選用合適的第四層交換為了在企業(yè)網(wǎng)中行之有效，第四層交換必須提供與第三層線速路由器可比擬的性能。也就是說，第四層交換必須在所有端口以全介質(zhì)速度操作，即使在多個千兆以太網(wǎng)連接上亦如此。

依據(jù)所希望的容量平衡間隔尺寸，第四層交換機將應(yīng)用分配給服務(wù)器的算法有很多種，有簡單的檢測環(huán)路最近的連接、檢測環(huán)路時延或檢測服務(wù)器本身的閉環(huán)反饋。在所有的預(yù)測中，閉環(huán)反饋提供反映服務(wù)器現(xiàn)有業(yè)務(wù)量的最精確的檢測。應(yīng)注意的是，進行第四層交換的交換機需要有區(qū)分和存儲大量發(fā)送表項的能力。交換機在一個企業(yè)網(wǎng)的核心時尤其如此。許多第二/三層交換機傾向發(fā)送表的大小與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量成正比。

第四層交換機內(nèi)部有支持冗余拓撲結(jié)構(gòu)的功能。在具有雙鏈路的網(wǎng)卡容錯連接時，就可能建立從一個服務(wù)器到網(wǎng)卡、鏈路和服務(wù)器交換器的完全冗余系統(tǒng)14.4.5幾種第四層交換產(chǎn)品BerkeleyNetworks公司的exponeNTe4和AlteonNetworks公司的ACEswith180兩款第四層交換產(chǎn)品具有突出的性能和靈活性，能夠比第二層和第三層交換機做出更智能的轉(zhuǎn)發(fā)決定。由于把包頭查詢的代碼嵌入到交換機中的專用集成電路(ASIC)中去實現(xiàn)上述功能，因此幾乎不會造成任何延時。

Alteon的第四層交換技術(shù)能通過對服務(wù)器的性能和運行狀況的實時監(jiān)測，根據(jù)不同服務(wù)器的健康狀況，將來訪的數(shù)據(jù)流以經(jīng)濟高效的方式分配到合適的服務(wù)器上。Cabletron公司的SmartSwitchRouter和TorrentNetworkingTechnologies公司推出的IP9000GigabitRouter也是具有第四層交換功能的產(chǎn)品。其中SmartSwitchRouter可以實現(xiàn)骨干網(wǎng)從常規(guī)第三層交換向全面的第三、第四層交換功能的升級轉(zhuǎn)換，其獨特的廣域網(wǎng)集成能力以及基于第四層交換的訪問控制能力對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸安全、有序地進行發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

14.4.6第四層交換與單功能負載均衡產(chǎn)品目前一般的單功能負載均衡產(chǎn)品可以每秒連接400～800個接入。而同時具有第二層和第四層功能的新一代產(chǎn)品(使用定制的專用集成電路的基于硬件的負載均衡功能)的連接速度則超過了每秒10萬次接入。

第四層交換機在形式和功能上與專用負載均衡器完全不同。傳統(tǒng)基于硬件的負載均衡器是速度為45Mb/s的優(yōu)化的兩端口設(shè)備。而第四層交換機是設(shè)計用于高速Intranet應(yīng)用的，它支持100Mb/s或千兆位接口。

第四層交換除了負載均衡功能外還支持其他功能，如基于應(yīng)用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。第四層交換機采用多級排隊技術(shù)，可以根據(jù)應(yīng)用來標記傳輸流以及為傳輸流分配優(yōu)先級。此外，第四層交換機直接安放在服務(wù)器前端，它了解應(yīng)用會話內(nèi)容和用戶權(quán)限，因而成為了防止非授權(quán)訪問服務(wù)器的理想平臺。14.4.7第四層交換方案在第四層交換方案中，通過采用Alteon的第四層交換機來實現(xiàn)WebServer的負載均衡。

HTTP是Internet中最重要的一種應(yīng)用，目前Internet上廣泛使用的WebServer采用的是多進程技術(shù)，占用系統(tǒng)資源多，效率較低，一般一臺WebServer只能承受幾百個并發(fā)用戶。采用第四層交換機可以很好地解決WebServer的擴展性問題，提高WebServer系統(tǒng)的可靠性，并在WebServer之間合理分配負載。Alteon的第四層交換機監(jiān)測WebServer的可用性，包括物理連接、WebServer主機、HTTPServer本身的健康狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某臺WebServer不能提供Web服務(wù)時，交換機自動把Web請求分配到好的兩臺WebServer。Alteon第四層交換機還可以通過設(shè)置每臺WebServer能承受的最大會話數(shù)、設(shè)置溢出WebServer、備份WebServer等方法來進一步保證Web系統(tǒng)的可靠性。

WebServer在同一局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)負載均衡時采用多種負載均衡算法，包括LeastConnection、RoundRobin、MinMiss和Hash算法，以及對算法的加權(quán)等。14.5無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

14.5.1無線廣域網(wǎng)1．簡介無線廣域網(wǎng)(WirelessWideAreaNetwork，WWAN)代表移動聯(lián)通的無線網(wǎng)絡(luò)，傳輸距離小于15km，傳輸速率約3Mb/s，發(fā)展速度更快。WWAN是采用無線網(wǎng)絡(luò)把物理距離極為分散的局域網(wǎng)(LAN)連接起來的通信方式。WWAN連接地理范圍較大，常常是一個國家或是一個洲。其目的是為了讓分布較遠的各局域網(wǎng)互聯(lián)，它的結(jié)構(gòu)分為末端系統(tǒng)(兩端的用戶集合)和通信系統(tǒng)(中間鏈路)兩部分。

IEEE802.20是WWAN的重要標準。IEEE802.20是由IEEE802.16工作組于2002年3月提出的，并為此成立專門的工作小組，這個小組于2002年9月獨立為IEEE802.20工作組。802.20是為了實現(xiàn)高速移動環(huán)境下的高速率數(shù)據(jù)傳輸，以彌補IEEE802.1x協(xié)議族在移動性上的劣勢。802.20技術(shù)可以有效解決移動性與傳輸速率相互矛盾的問題，它是一種適用于高速移動環(huán)境下的寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口規(guī)范。

IEEE802.20標準在物理層技術(shù)上，以正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)為核心，充分挖掘時域、頻域和空間域的資源，大大提高了系統(tǒng)的頻譜效率。在設(shè)計理念上，基于分組數(shù)據(jù)的純IP架構(gòu)適應(yīng)突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能優(yōu)于3G技術(shù)，與3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相當(dāng)。在實現(xiàn)和部署成本上也具有較大的優(yōu)勢。IEEE802.20能夠滿足無線通信市場高移動性和高吞吐量的需求，具有性能好、效率高、成本低和部署靈活等特點。IEEE802.20在移動性上優(yōu)于IEEE802.11，在數(shù)據(jù)吞吐量上強于3G技術(shù)，其設(shè)計理念符合下一代無線通信技術(shù)的發(fā)展方向，因而是一種非常有前景的無線技術(shù)。目前，IEEE802.20系統(tǒng)技術(shù)標準仍有待完善，產(chǎn)品市場還沒有成熟，產(chǎn)業(yè)鏈有待完善，所以還很難判定它在未來市場中的位置。2．典型應(yīng)用室外無線網(wǎng)橋設(shè)備在各行各業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，例如，稅務(wù)系統(tǒng)采用無線網(wǎng)橋設(shè)備可實現(xiàn)各個稅務(wù)點、稅收部門和稅務(wù)局的無線聯(lián)網(wǎng)；電力系統(tǒng)采用無線網(wǎng)橋產(chǎn)品可以將分布于不同地區(qū)的各個變電站、電廠和電力局連接起來，實現(xiàn)信息交流和辦公自動化。教育系統(tǒng)可以通過無線接入設(shè)備在學(xué)生宿舍、圖書館和教學(xué)樓之間建立網(wǎng)絡(luò)連接。

無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以不受山川、河流、街道等復(fù)雜地形限制，并且具有靈活機動、周期短和建設(shè)成本低的優(yōu)勢，政府機構(gòu)和各類大型企業(yè)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)將分布于兩個或多個地區(qū)的建筑物或分支機構(gòu)連接起來。無線網(wǎng)絡(luò)特別適用于地形復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)布線成本高、分布較分散、施工困難的分支機構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)連接，可以較短的施工周期和較少的成本建立起可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。14.5.2無線局域網(wǎng)1．簡介作為局域網(wǎng)絡(luò)管理的主要工作之一，鋪設(shè)電纜或檢查電纜是否斷線這種耗時的工作很容易令人煩躁，也不容易在短時間內(nèi)找出斷線所在。再者，由于配合企業(yè)及應(yīng)用環(huán)境不斷的更新與發(fā)展，原有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須配合重新布局，需要重新安裝網(wǎng)絡(luò)線路，雖然電纜本身并不貴，可是請技術(shù)人員來配線的成本很高，尤其是老舊的大樓，配線工程費用就更高了。因此，架設(shè)無線局域網(wǎng)絡(luò)就成為最佳解決方案。無線局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：大樓之間：大樓之間建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的連接，取代專線，簡單又便宜。餐飲及零售：餐飲服務(wù)業(yè)可使用無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，直接從餐桌即可輸入并傳送客人點菜內(nèi)容至廚房、柜臺。零售商促銷時，可使用無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)置臨時收銀柜臺。醫(yī)療：使用附無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的手提式計算機取得實時信息，醫(yī)護人員可藉此避免對傷患救治的遲延、不必要的紙上作業(yè)、單據(jù)循環(huán)的遲延及誤診等，從而提升對傷患照顧的品質(zhì)。企業(yè)：當(dāng)企業(yè)內(nèi)的員工使用無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品時，在辦公室的任何一個角落，只要有無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，就能隨意地發(fā)電子郵件、分享檔案及上網(wǎng)瀏覽。倉儲管理：針對一般倉儲人員的盤點事宜，透過無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，能立即將最新的資料輸入計算機倉儲系統(tǒng)。貨柜集散場：一般貨柜集散場的橋式起重車，可在調(diào)動貨柜時，將實時信息傳回辦公室，以利于進行相關(guān)作業(yè)。監(jiān)視系統(tǒng)：一般處于遠方且需監(jiān)控的場所，由于布線困難，可通過無線網(wǎng)絡(luò)將遠方影像傳回主控站。展示會場：一般的電子展、計算機展等網(wǎng)絡(luò)需求極高，而且布線又會讓會場顯得凌亂，因此若能使用無線網(wǎng)絡(luò)，將是再好不過的選擇。2．無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(1)靈活性和移動性。在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)位置的限制，而無線局域網(wǎng)在無線信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)另一個最大的優(yōu)點在于其移動性，連接到無線局域網(wǎng)的用戶可以移動且能同時與網(wǎng)絡(luò)保持連接。(2)安裝便捷。無線局域網(wǎng)可以免去或最大程度地減少網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點設(shè)備，就可建立覆蓋整個區(qū)域的局域網(wǎng)絡(luò)。(3)易于進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整。對于有線網(wǎng)絡(luò)來說，辦公地點或網(wǎng)絡(luò)拓撲的改變通常意味著重新建網(wǎng)。重新布線是一個昂貴、費時、浪費和瑣碎的過程，無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。(4)故障定位容易。有線網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)物理故障，尤其是由于線路連接不良而造成的網(wǎng)絡(luò)中斷，往往很難查明，而且檢修線路需要付出很大的代價。無線網(wǎng)絡(luò)則很容易定位故障，只需更換故障設(shè)備即可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接。(5)易于擴展。無線局域網(wǎng)有多種配置方式，可以很快從只有幾個用戶的小型局域網(wǎng)擴展到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠提供節(jié)點間“漫游”等有線網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)的特性。由于無線局域網(wǎng)有以上諸多優(yōu)點，因此其發(fā)展十分迅速。最近幾年，無線局域網(wǎng)已經(jīng)在企業(yè)、醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等場合得到了廣泛的應(yīng)用。

3．無線局域網(wǎng)的不足之處無線局域網(wǎng)在給網(wǎng)絡(luò)用戶帶來便捷和實用的同時，也存在著一些缺陷，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)性能。無線局域網(wǎng)是依靠無線電波進行傳輸?shù)模@些電波通過無線發(fā)射裝置進行發(fā)射，而建筑物、車輛、樹木和其他障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸，所以會影響網(wǎng)絡(luò)的性能。(2)速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前，無線局域網(wǎng)的最大傳輸速率為54Mb/s，只適合于個人終端和小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。(3)安全性。本質(zhì)上無線電波不要求建立物理的連接通道，無線信號是發(fā)散的。從理論上講，很容易監(jiān)聽到無線電波廣播范圍內(nèi)的任何信號，造成通信信息泄漏。4．無線局域網(wǎng)硬件設(shè)備(1)無線網(wǎng)卡。無線網(wǎng)卡的作用和以太網(wǎng)中網(wǎng)卡的作用基本相同，它作為無線局域網(wǎng)的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)無線局域網(wǎng)各客戶機間的連接與通信。

(2)無線AP。AP是AccessPoint的簡稱，無線AP就是無線局域網(wǎng)的接入點、無線網(wǎng)關(guān)，它的作用類似于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器。

(3)無線天線。當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相距較遠時，隨著信號的減弱，傳輸速率會明顯下降以致無法實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的正常通信，此時就要借助于無線天線對所接收或發(fā)送的信號進行增強。14.5.3IEEE802.11相關(guān)信息順應(yīng)無線局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的強烈需求，電氣電子工程師學(xué)會(IEEE)于1990年11月成立了802.11委員會，開始制定無線局域網(wǎng)絡(luò)標準。

承襲IEEE802系列，802.11規(guī)范了無線局域網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)存取控制(MediumAccessControl，MAC)層及物理(Physical，PHY)層。此較特別的是由于實際無線傳輸?shù)姆绞讲煌?，IEEE802.11標準規(guī)定了物理層的三種實現(xiàn)方法，即跳頻擴頻(FHSS)、直接序列擴頻(DSSS)和紅外技術(shù)(IR)。其中前兩種射頻方式工作在不需授權(quán)的ISM2.4GHz頻段。第三項紅外線方式由于目前使用上沒有任何管制(除了安全上的規(guī)范)，因此也是自由使用的。

IEEE802.11MAC的基本存取方式稱為CSMA/CA，即帶有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)，不同于以太網(wǎng)絡(luò)所用的CSMA/CD，即帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問(CollisionDetection)。因為在無線傳輸中監(jiān)聽載波及沖突檢測都是不可靠的，感測載波有困難。14.5.4IrDAIrDA是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(InfraredDataAssociation)的簡稱，目前廣泛采用的IrDA紅外連接技術(shù)就是由該組織提出的。到目前為止，全球采用IrDA技術(shù)的設(shè)備超過了5000萬部。IrDA已經(jīng)制訂出物理介質(zhì)和協(xié)議層規(guī)格，2個支持IrDA標準的設(shè)備可以相互監(jiān)測對方并交換數(shù)據(jù)。初始的IrDA1.0標準制訂了一個串行、半雙工的同步系統(tǒng)，傳輸速率為2.4～115.2kb/s，最大傳輸距離為1m，發(fā)射角度為15～30°。最近IrDA擴展了其物理層規(guī)格使數(shù)據(jù)傳輸率提升到4Mb/s。1．IrDA協(xié)議分析IrDA數(shù)據(jù)協(xié)議由物理層、鏈路接入層和鏈路管理層三個基本層協(xié)議組成，另外，為滿足各層上的應(yīng)用需要，IrDA棧支持IrLAP、IrLMP、IrIAS、IrIAP、IrLPT、IrCOMM、IrOBEX和IrLAN等。(1)紅外串行物理層協(xié)議(IrPHY)。IrPHY定義了4Mb/s以下速率的半雙工連接標準。在IrDA物理層中，將數(shù)據(jù)通信按發(fā)送速率分為三類：SIR、MIR和FIR。串行紅外(SIR)的速率覆蓋了RS-232端口。通常支持的速率(9600b/s～115.2kb/s)。MIR可支持0.576Mb/s和1.152Mb/s的速率；高速紅外(FIR)通常用于4Mb/s的速率，有時也可用于高于SIR的所有速率。

4Mb/s連接使用4PPM編碼，1.152Mb/s連接使用歸零OOK編碼，編碼脈沖的占空比為0.25。115.2kb/s以及以下速率的連接使用占空比為0.1875的歸零OOK編碼。(2)紅外鏈路接入?yún)f(xié)議(IrLAP)。IrLAP定義了鏈路初始化、設(shè)備地址發(fā)現(xiàn)、建立連接(其中包括比特率的統(tǒng)一)、數(shù)據(jù)交換、切斷連接、鏈路關(guān)閉以及地址沖突解決等操作過程。它是從異步數(shù)據(jù)通信標準高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)協(xié)議演化而來的。IrLAP使用了HDLC中定義的標準幀類型，可用于點對點和點對多點的應(yīng)用。IrLAP的最大特點是：由一種協(xié)商機制來確定一個設(shè)備為主設(shè)備，其他設(shè)備為從設(shè)備。主設(shè)備探測它的可視范圍，尋找從設(shè)備，然后從那些響應(yīng)它的設(shè)備中選擇一個并試圖建立連接。在建立連接的過程中，兩個設(shè)備彼此協(xié)調(diào)，按照它們共同的最高通信能力確定最后的通信速率。以上所說的尋找和協(xié)調(diào)過程都是在9.6kb/s的波特率下進行的。(3)紅外鏈路管理協(xié)議(IrLMP)。IrLMP是IrLAP之上的一層鏈路管理協(xié)議，主要用于管理IrLAP所提供的鏈路連接中的鏈路功能和應(yīng)用程序以及評估設(shè)備上的服務(wù)，并管理數(shù)據(jù)速率、BOF的數(shù)量(幀的開始)及連接換向時間等參數(shù)的協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)的糾錯傳輸?shù)取?/p>

(4)

IrIAS，IrLPT，IrCOMM，IrOBEX，IrLAN是建立在IrLAP之上的應(yīng)用。2．IrDA建立連接通信IrDA建立連接通信分四個階段：第一階段：設(shè)備發(fā)現(xiàn)和地址解析。第二階段：連接建立。第三階段：信息交換和連接復(fù)位。第四階段：連接終止。14.5.5藍牙簡介藍牙是一種支持設(shè)備短距離通信(一般10m以內(nèi))的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。利用藍牙技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與Internet之間的通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段，其數(shù)據(jù)速率為1Mb/s，采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。1．起源藍牙這個名稱來自于第十世紀的一位丹麥國王HaraldBlatand，Blatand在英文里的意思可以被解釋為Bluetooth(藍牙)，因為國王喜歡吃藍莓，牙齦每天都是藍色的，所以叫藍牙。在行業(yè)協(xié)會籌備階段，需要一個極具有表現(xiàn)力的名字來命名這項高新技術(shù)。行業(yè)組織人員在經(jīng)過一夜關(guān)于歐洲歷史和未來無限技術(shù)發(fā)展的討論后，有些人認為用Blatand國王的名字命名再合適不過了。Blatand國王將現(xiàn)在的挪威、瑞典和丹麥統(tǒng)一起來；他口齒伶俐，善于交際，就如同這項即將面世的技術(shù)，技術(shù)將被定義為允許不同工業(yè)領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)工作，保持著個各系統(tǒng)領(lǐng)域之間的良好交流，例如計算機、手機和汽車行業(yè)之間的工作。藍牙的創(chuàng)始人是瑞典愛立信公司，愛立信早在1994年就已進行研發(fā)。1997年，愛立信與其他設(shè)備生產(chǎn)商聯(lián)系，并激發(fā)了他們對該項技術(shù)的濃厚興趣。1998年2月，5個跨國大公司，包括愛立信、諾基亞、IBM、東芝及Intel組成了一個特殊興趣小組(SIG)，他們共同的目標是建立一個全球性的小范圍無線通信技術(shù)，即現(xiàn)在的藍牙。而藍牙這個標志的設(shè)計取自HaraldBluetooth名字中的“H”和“B”兩個字母，用古北歐字母來表示，將這兩者結(jié)合起來，就成為了藍牙的logo(見圖14-1)。圖14-1藍牙標志的來歷2．藍牙技術(shù)優(yōu)勢Bluetooth無線技術(shù)供全球的成員公司免費使用。許多行業(yè)的制造商都積極地在其產(chǎn)品中實施此技術(shù)，以減少使用零亂的電線，實現(xiàn)無縫連接、流傳輸立體聲、傳輸數(shù)據(jù)或進行語音通信。Bluetooth技術(shù)在2.4GHz波段運行，該波段是一種無需申請許可證的工