第八章 网络应用技术.doc

第8章 网络应用技术8.1.1.1 IP组播的概念和特点(1） 单播、广播与组播 单播（Unicast）是现在通常所采用的传播方式，基本特点是一对一地传输数据。 广播（Broadcast）方式的特点是由路由器或交换机将同一个信息包无条件地发往每一条分支路径，由接收方自行决定是接收下来还是将其丢弃。 组播（Multicast）是一种允许一个或者多个发送方发送单一数据包到多个接收方的网络传输方式。原理是不论组成员的数量是多少，数据源只发一次数据包，并且组播采用组播地址寻址，只向需要数据包的主机和网络发送数据包。(2） IP组播的特点在Internet上进行组播就称为IP组播。IP组播具有几个明显的特点：组播使用地址；动态的组成员；底层硬件支持的组播。8.1.1.2 IP组播技术基础（1) IP组播地址IPv4的地址类型有5种，分别是A、B、C、D、E类型，其中A、B、C这三种类型地址为单播地址，D类型地址为组播地址，E类型地址为保留地址，供预留使用。作为组播地址的D类型地址的格式如下图8-1所示。其中最高位规定为1110，作为D类型地址的标识符，其余28位作为组播地址。每一个组播地址可以标识一个组播组。组播地址的范围为224.0.0.0239.255.255.255。（2) 组播的相关协议根据协议的作用范围，组播协议分为主机和路由器之间的协议，即组播组管理协议及路由器和路由器之间的协议。组管理协议包括Internet组管理协议（Internet Group Management Protocol,IGMP）和Cisco专用的组管理协议（CGMP）。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两类，域内组播路由协议又可以分为两种类型：密集模式和稀疏模式。网络上使用较多的域内组播路由协议有DVMRP、MOSPF和PIM。8.2.1.2 P2P网络的基本结构目前，P2P网络存在4种主要的结构类型，即以Napster为代表集中目录式结构，以Gnutella为代表的分布式非结构化P2P网络结构，以Pastry、Chord、Tapeatry、CAN为代表的分布式结构化P2P网络结构和以eDonkey、Skype、PPLive、BitTorent等为代表的混合式P2P网络结构。8.3.1.2 即时通信系统的基础通信模式即时通信（IM）系统一般采用两种通信模式，一种是客户机/服务器模式，即消息的发送和消息的接收必须通过服务器来中转。另一种是客户机/客户机模式，也就是直接点对点的模式。(1) P2P通信模式。P2P通信模式在消息交换时不通过服务器进行处理。(2) 中转通信模式。在中转通信模式中，当一个客户端与另一个客户端之间进行消息交互时，其携带了被请求一方的唯一标识（ID），由服务器根据数据包中包含的来源（From）、目的地（To）信息查询通信地址表，并将信息进行组织，然后再转发到目的地。8.3.1.3 即时通信系统的通信协议目前，IM通用的协议主要有两个代表：基于SIP协议框架的SIMPLE（SIP for Instant Messaging and Presence Leverage Extension）协议集以及基于JABBER协议框架的XMPP（Extensible Messaging and Presence Protocol）协议集。按逻辑功能区分，SIP系统由4种元素组成：用户代理、代理服务器、重定向服务器和注册服务器。(1) SIP的概述。SIP（Session Initiation Protocol）称为会话初始化协议，是IETF于1999年提出的一个在IP网络上实现实时通信的应用层的控制（信令）协议。(2) SIMPLE的概述。SIMPLE（Session Initiation Protocol Extension for Instant Messaging）协议族是由IETF的SMPLE工作组制定的。它通过对SIP协议进行扩展，使其支持IM服务。(3) XMPP的概述。XMPP是一种基于XML的即时通信协议，XMPP标准协议由4个RFC文档组成：称为核心协议的RFC 3920、负责即时通信的RFC 3921、负责XMPP与CPIM映射的RFC 3922和负责安全的RFC 3923。8.4.1.1 IPTV系统的概念IPTV（Internet Protocol Television，互联网协议电视，简称为网络电视）是一种利用宽带网的基础设施，以家用电视机（或计算机）作为主要终端设备，集Internet、多媒体和通信等多种技术于一体，通过Internet协议（IP），向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的崭新技术。IPTV的基本业务包括3个：视频点播、直播电视和时移电视。8.4.1.2 IPTV系统的关键技术IPTV的基本技术形态可以概括为视频数字化、传输IP化和播放流媒体化，它包括音/视频编解码技术、音/视频服务器与存储阵列技术、IP单播（Unicast）与组播（Multicast）技术、IP信令技术（如SIP技术）、IP QoS技术、内容分送网络（CDN）技术、流媒体传输技术、数字版权管理（DRM）技术、IP机顶盒与EPG技术，以及用户管理与收费系统技术等。（1）媒体内容分发技术。媒体内容分发（MCDN）技术是IPTV大规模应用的重要技术保障。（2）数字版权管理技术。数字版权管理（DRM）技术是IPTV实现产业化发展的必要技术条件之一，IPTV必须具备类似于电视条件接收（CA）的技术，实现有偿服务，并防止视频内容的非法使用。数字版权管理就是类似的授权和认证技术。DRM主要采用数据加密、版权保护、数字水印和签名技术。（3）IPTV运营支撑管理系统。IPTV运营支撑管理系统是IPTV实现的核心管理系统，通过运营支撑系统，可完成多项IPTV运营管理的工作。8.5.1.1 VoIP实现方法VoIP（Voice over IP）俗称IP电话，是利用IP网络实现语音通信的一种新的通信手段，是基于IP网络的语音传输技术。其主要有3种通信方式，具体说明如下。（1）PC-to-PC。这种方式要求通话双方的计算机均需登录到网络上，还要有全双工声卡、话筒等设备，并安装相同的电话软件。通话时两台计算机均要上网，登录到相应的网络服务器上，并运行网络通话软件。（2）PC-to-Phone。作为主叫方的计算机必须上网，被叫方使用普通电话即可。（3）Phone-to-Phone。这种方式产品的种类很多，实际性能差别也很大，可分为3种类型。 双方电话各配置一个类似调制解调器的设备，通话双方通过它登录到因特网上，首次通话前要注册，每次通话只需进行简单的操作便能像普通电话一样交谈。 两端都没有计算机与电话连接，而是通过称为桥接器的设备进行通话。 利用IP电话网关服务器进行通话。8.5.1.2 VoIP系统组成IP电话系统有4个基本组件：终端设备、网关、多点控制单元和网守。终端设备（Terminal）是一个IP电话客户终端，可以是软件，如Microsoft公司的Netmeeting、VocalTec公司的IPPhone；也可以是硬件，如专用的Internet Phone。网关是通过IP网络提供PC-to-Phone、Phone-to-PC、Phone-to-Phone语音通信的关键设备，是IP网络和PSTN网络之间的接口设备。多点控制单元（Multipoint Control Unit,MCU）的功能在于利用IP网络实现多点通信，使得IP电话能够支持诸如网络会议这样的多点应用。网守（Gatekeeper）主要负责用户的注册和管理等。8.5.1.3 SkypeSkype是一款非常流行的网络电话软件，它融合了当前热门的两大技术-VoIP技术和P2P技术，它主要具有网络电话、实时传信、语音视讯、网站浏览、档案传输、搜寻用户等功能，更有突破防火墙限制的通信技术。8.6.1.2 搜索引擎的原理与组成（1）全文搜索引擎功能模块的组成。现在的全文搜索引擎在外观、功能方面千差万别，但其一般是由搜索器、索引器、检索器和用户接口4个部分组成。（2）目录导航