卫星IP数据广播工作原理漫谈.docx

卫星IP数据广播工作原理漫谈理论介绍 2008-03-10 23:02在去年(2007)，河南省政府免费为农村各中小学安装基于卫星IP广播传输的远程教育系统。不管怎么样自己是学计算机网络的，对计算机和网络有着多年的痴迷与学习。想把中国教育卫星宽带多媒体传输网介绍给大家，和各位老师分享一下。充分利用好宝贵的资源，为我们农村教育的发展献出一份绵薄之力。利用各种工具，待在机房，去了解卫星IP广播传输的原理。穿梭于各个网站，追根溯源，打破砂锅问到底，这是我的习惯。好了，下面我就浅谈下卫星IP广播传输器原理，抛砖引玉，与大家共同进步，文中如有不妥之处，劳烦大家斧正。卫星IP数据广播指的是基于DVB标准来传输因特网数据流，即采用互联网IP协议，以卫星传输为媒介，利用多播技术进行数据的单向推送式播出。所以，称之为卫星IP广播。可以这样简单理解：用卫星作为无线传输媒介，协议使用TCP/IP协议。计算机网络的传输介质有两大类：有线和无线。卫星微波属于无线传输介质。TCP/IP协议是当今应用最为广泛的网络协议。网络中数据有三种传播方式：单播（Unicast）、组播（以叫多播，multicast）和广播(broadcast)。单播：计算机之间可以一对一的传输数据。组播：一台设备发送数据，一组设备同时接收。广播：一台设备发送数据，在某一范围内的所有设备接收。组播和广播可以有效地利用网络中的带宽。卫星传输网络的相关术语：1.上行频率， 指发射站把信号发射到卫星上用的频率，由于信号是由地面向上发射，所以叫上行频率2.转发器 ， 指卫星上用于接收地面发射来的信号，并对该信号进行放大，再以另一个频率向地面进行发射的设备。3.下行频率：指卫星向地面发射信号所使用的频率4.符号率：卫星节目的符号率，指数据传输的速率，与信号的比特率及信道参数有关，单位为MB/S。5、PID PID码是英文Packet Identifier简称,是包识别码是卫星传送节目的编号。每个节目不同的PID码以便与其它节目相区别。中国教育卫星宽带多媒体传输网以前是用鑫诺一号卫星传输，现改为亚太六号传输。拓扑图大致如下：图一中国教育卫星宽带多媒体传输网拓扑图DVB标准介绍DVB:Digital Video Broadcasting。DVB是由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准。DVB项目是一个由300多个成员组成的工业组织，它是由欧洲电信标准化组织(ETSI)、欧洲电子标准化组织(CENELEC)和欧洲广播联盟(EBU)联合组成的联合专家组(JTC)发起的。DVB系统传输方式有如下几种：卫星(DVB-S及DVB-S2)、有线(DVB-C)、地面无线(DVB-T)、手持地面无线(DVB-H)。卫星IP数据广播采用了DVB-s传输方式。利用UDP协议进行组播。我们学校使用的四川九洲公司的接收设备和软件。其拓扑图在我的另一篇blog介绍过。在计算机插入了接收卡利用软件进行，其它控制软件在安装时产生了系统码，系统码需要授权注册，资源发布布方利用这个系统码进行验证和授权。卫星IP数据广播工作原理漫谈协议分析 2008-03-11 17:43对于卫星IP数据广播的原理了解了不少。我们清楚地知道了以下几点：使用多播方式传输数据；基于TCP/IP协议，其中运输层为UDP协议。由于使用多播技术，只能是无连接的UDP；计算机上接收的数据为IP数据包;接收端（计算机）只能接收多播IP数据包，不能上传何数据，即只有下载（下行），不能上传（上行）。为证实以结论，我使用了OmniPeek抓包软件，进行协议分析。由于使用了多播（组播），简单介绍一下多播。组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议。组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入了IGMP Snooping、CGMP等二层组播协议。IGMP建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息。域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转发。域间组播路由协议在各自治域间发布具有组播能力的路由信息以及组播源信息，以使组播数据在域间进行转发。组播IP地址用于标识一个IP组播组。IANA把D类地址空间分配给IP组播，其范围是从到55。组播地址的分类：保留 - 55用户组播地址 - 55本地管理组 - 55 （用于私人组播领域，类似私有IP地址）IP 组播地址到 MAC 地址的映射：IANA 将 MAC 地址范围 01:00:5E:00:00:00 01:00:5E:7F:FF:FF 分配给组播使用，这就要求将28位的 IP 组播地址空间映射到 23 位的 MAC 地址空间中，具体的映射方法是将组播地址中的低 23 位放入 MAC 地址的低 23 位，由于 IP 组播地址的后 28 位中只有 23 位被映射到 MAC 地址，这样会有 32 个 IP 组播地址映射到同一 MAC 地址上。有关实验分析的环境：使用我校由河南省农村中小学远程教育工程免费配置的设备。OS:Windows XP Home Edition；卫星IP数据接收卡：四川九洲；控制及接收软件：远教IP数据接收系统v2.54、九州控制系统（电视接收软件）。图图一使用的软件第一个实验：把接收卡的Ip设置为0/24。关闭“九州控制系统”，我校接收远程资源的计算机在启动时自动运行“九州控制系统”。把它关闭。只运行“远教IP数据接收系统v2.54”，运行后开始搜索卫星信号：图二远教IP数据接收系统v2.54一直在搜索卫星信号，但搜索不到卫星信号，接收状态显示为红色。表示没有卫星信号。运行OmniPeek 5抓数据包，如下图图三由抓取的数据看出：接收卡一直在发送IGMP协议，目的地址是2。偶尔也发送一个广播数据包。目的地址2表示向所有的IGMP路由器发送数据包,应该是请求加入到某一个多播组. 查看接收卡的状态图四接收卡的状态显示没有发送也没有接收任何数据包。以上操作中，我不理解：OmniPeek显示有接收卡在不停地发送IGMP数据包，偶尔也发送广播数据包。但是在Windows下查看接收卡状态时，却显示没有接收和发送任何数据。远教IP数据接收系统一直搜索不到卫星信号。第二个实验：运行“九州控制系统”，在状态栏内显示可以接收IP视频数据（即以IP数据包的方式接收中国教育电视台的三套节目），如下图：图五状态栏内画红色方框内是可以接收IP视频数据的标志查看卫星接收卡的状态（不打开任何电视节目）：图六 由上图观察可以看到，接收卡收到了大量的UDP数据包。以上表明，卫星接收卡收到了卫星广播的大量IP数据包。运行OmniPeek抓取数据包：图七可以到OmniPeek抓取了大量的多播IP数据包，源地址为/14网段，是私有IP地址网段。我个人判断：那些源地址应该是发送数据（上传数据）的服务的IP地址。由于整个网张是相当于一个独立的内部网，保留的私有IP完全可行，且可以提高安全性、节省资金。目的地址全部是多播地址。协议为UPD及RTP。RTP即Real Time Protocol是流媒体协议。用来在TCP/IP网络上传实时的流媒体音视频文件，层于TCP/IP协议簇中的应用层协议。查看一个组播数据包的详细内容：图八 源地址（发送数据的地址）是单播地址，表示一台设备（一般指计算机），目的地址是组播地址（二层Mac地址和三层IP地址。在“九州控制系统”上单击“停止开始IP”按钮停止IP，状态栏红色方框内也相应发生了相应变化提示。图九停止IP后，“远教IP数据接收系统”没有信号。单击开始IP后，“远教IP数据接收系统”有了信号。“九州控制系统”可以IP数据包的方式接收教育三套节，也可以传统的方式接收教育三套节目。做完第二个操作后，得出如下结论：卫星IP数据广播只能单向地IP数据传输，卫星广播的所有数据，接收卡都可以接收者到(大概十几秒内收50MB数据），接收端只可以选择自己需要的广播的数据，把它保存在计算机中。没有选择的数据，被接收卡丢弃了。由于系统没有被授权，还没有可以下载的资源。没有在下载资源时抓取数据包进行分析。更一近步的学习，会在以后的使用中与朋友分享。分享到搜狐微博上一篇：个人PC安全解决方案之G Data Internet Security 2008 下一篇：卫星IP数据广播工作原理漫谈理论介绍 分享| 评论(0)| 阅读(8) | 固定链接| 发表于 17:43 提示：“固定链接”为您显示此篇文章的固定不变链接，如果您有还有疑问请点击帮助链接地址：http:/senyablog.blog