多媒体通信技术第6章+多媒体通信协议+.ppt

1、第六章多媒体通信协议，6.1简介6.2 TCP/IP协议简介6.3 IP v6协议6.4 RSVP协议6.5 ST协议6.6 RTP协议，6.1简介对新协议的研究有两种观点：首先，采用全新的网络协议来充分支持多媒体通信，但是存在与大量现有网络应用兼容的问题，难以在实践中推广应用。第二，在原有传输协议的基础上增加新的协议，以弥补原有网络协议的缺陷。虽然这种方法在某些方面有一定的局限性，但它可以保护用户现有的大量投资，并且易于被广泛支持。这也是增强网络支持多媒体通信能力的主要方法。6.2 TCP/IP协议简介图6.2 TCP/IP协议集和分层结构6.2.1网络接口TCP/IP协议不包括物理层和数据

2、链路层协议，但仅定义了TCP/IP和各种物理网络之间的网络接口规范。这些物理网络包括各种广域网，如ARPANET、MILNET和X.25公共数据网络，以及各种局域网，如以太网、令牌环网和FDDI。互联网层的地址解析协议提供了特殊的功能来解决IP地址和各种网络物理地址之间的转换问题。互联网层包含四种协议：协议、ICMP协议、ARP协议和RARP协议。其中，IP是主要协议，其他三个协议是辅助协议，以增强网络层的网络控制和地址解析能力。互联网层的主要功能是基于数据报模式提供数据传输、路由和网络互联等服务。6.2.2.1 IP地址在互联网体系结构中，每台主机都应该预先分配一个唯一的32位地址作为主机的

3、标识，并且主机进行的所有通信都应该使用这个地址完成，这个地址称为IP地址。IP地址通常由两部分组成：网络标识(net)和主机标识(Host)，它可以标识互连网络中任何网络中的任何主机。IP地址是用于在互联网层识别主机的逻辑地址。当数据报在物理网络中传输时，必须将IP地址转换成相应的物理地址。该地址映射服务由互联网层的ARP提供。IP地址的格式和分类IP地址有两种类型：二进制格式和十进制格式。十进制格式是从二进制翻译过来的，用十进制表示，便于使用和掌握。二进制IP地址有32位。例如， 1000011，01101011，0000011，00011000。每个二进制八位数由一个十进制数表示，并用分隔

4、。上例中的十进制IP地址是131.107.3.24。IP地址分为五类：a、b、c、d和e.一般格式如图6.2所示。0 31，图6.2 IP地址格式，其中m是类别号，NET是网络号，HOST是主机号(互联网中的计算机都称为主机)。对于不同的类别，这三个字段中的位数是不同的，并且经常使用IP地址A、B和C。在a类地址中，m字段占用1位，即第0位为0，表示a类地址，第17位表示网络地址，第831位表示主机地址。它可以代表的范围是0.0.0.0127.255.255.255，也就是说，它可以代表126个网络地址和16 387 064个主机地址。a类地址通常用于大型网络。在B类地址中，M字段占用2位，即

5、第0位和第1位为“1 0”，表示它是B类地址；第215位代表网络地址；第1631位表示主机地址。它可以代表的范围是128.0.0.0191.255.255.255，也就是说，它可以代表16，256个网络地址和64，576个主机地址。b类地址通常用于不同地区的网络管理中心。在丙类地址中，M字段占3位，即0、1、2位为“1 1 0”，表示是丙类地址；第323位代表网络地址；第2431位表示主机地址。它代表的范围是192.0.0.0223.255.255.255，可以代表2 064 512个网络地址和254个主机地址。丙类地址通常用于校园网或企业网。此外，还有d类和e类IP地址。前者是多播地址，而后

6、者是实验性地址。在互联网中，IP地址是全局地址，而不是仲裁地址2.IP地址的掩码主要用来解释一个IP网络中是否有子网以及子网的顺序，但它不能给出确切的子网数量，也不能解释具体的子网数量。在具有子网的IP地址中，子网号由主机号字段的前几个数字表示，占用的数字对应于子网的数量。例如，一个数字可以代表两个子网；2位可以代表4个子网；3位可以代表8个子网。具体来说，如果一个IP网络没有子网，掩码中网络号字段的所有位都是1，主机号字段的所有位都是0；如果有子网，掩码代码中网络号字段的所有位都是1，主机号字段中子网号的所有位都是1，主机号的所有位都是0。例如，IP地址是202.114.80.5，掩码是25

7、5.255.255.0，这意味着在这个IP网络中没有子网(网络号是202.114.80)。该IP地址标识IP网络中的第5号主机。IP地址为202.114.80.5，掩码为255.255.255.224 (224为二进制“11100000”)，这意味着该IP网络中最多有8个子网，每个子网可以配置32台主机。此IP地址标识IP网络0号子网中的5号主机。掩码代码的功能是屏蔽IP地址中的主机号，并为路由器寻址保留其网络号和子网号。如果两台主机属于同一个子网，它们无需路由器就可以直接交换信息。如果两台主机不在同一个子网中，即子网号不同，它们将通过路由交换信息。6.2.2.2 ARP协议和RARP协议，1

8、。ARP协议当一台主机向另一台主机发送消息时，它只能在知道与另一台主机的IP地址对应的物理地址后才能在物理网络上传输。这个地址解析服务是由ARP协议提供的。应该注意的是，ARP只是用来解析对方的物理地址，而不是这台机器的物理地址。当一台主机需要解析另一台主机的物理地址时，通过包含目的主机的IP地址的ARP协议向网络广播ARP请求消息，以请求与该IP地址匹配的目的主机的物理地址。网络上的所有主机都可以接收到这个ARP请求消息，但是只有其IP地址与消息中的目的IP地址匹配的主机才会发回一个ARP响应消息来报告主机的物理地址。这样，发送主机就获得了目的主机的物理地址。在单个网络中，发送方的ARP请求

9、消息可以直接发送到网络中的任何主机。在互连网络中，发送到另一个网络中主机的数据报由IP路由器节点转发。因此，发送方必须首先获取IP路由器节点的物理地址，即向路由器节点发送一个ARP请求消息。如果主机在初始化后只有物理地址而没有IP地址，它可以通过RARP协议发送广播请求消息来请求自己的IP地址，RARP服务器负责响应该请求。这样，没有IP地址的主机可以通过RARP协议获得自己的IP地址。RARP协议主要用于无盘工作站获取自己的IP地址。网际协议是网际协议的核心协议之一，它提供无连接的数据报传输和网际路由服务。IP的主要任务是通过互联网传输数据报，所有的IP数据报都是相互独立的。主机上的IP层基

10、于数据链路层服务向传输层提供服务。IP从源传输层实体获取数据，并通过网络接口将其传输到目的主机的IP层。知识产权不能保证传输的可靠性。在主机资源不足的情况下，它可能会丢弃一些数据报，并且IP不会检查数据链路层丢弃的消息。，1。IP数据报格式，图6.3 IP数据报格式，IP数据报格式中每个字段的简要描述如下：版本： 4位，IP协议版本号，IP v4版本值4；IP报头长度(IHL): 4位，IP数据报报头长度(以32位为单位)；服务级别： 8位，用于指定优先级、传输速率、吞吐量和可靠性；消息长度为： 16位，包括报头和数据的总长度(以字节为单位)；标识： 16位，数据报的唯一标识，以便于数据报的分

11、段和重组；标记： 3位，无论数据报是否分段；段偏移： 13位，段偏移用64位表示；寿命为： 8位，这允许网络之间数据报传输的寿命；上层协议号： 8位，表示发送数据报的上层协议；报头校验和： 16位，仅用于校验报头的正确性；源IP地址： 32位，发送数据报的源主机的IP地址；目的IP地址： 32位，接收数据报的目的主机的IP地址；可选选项：长度可变，并提供可选服务，如时间戳、错误报告和特殊路由；填写可变长度：以确保IP报头以32位为边界对齐。2。数据报分段和重组(1)数据报分段，当数据报分段时，应在每个数据段上添加IP报头，形成IP数据报。与数据报分段相关的字段具有数据报的：标识和：唯一标识。分

12、段传输的IP数据报具有相同的标识符。消息长度：重新计算每个分段的IP数据报的消息长度。分段偏移量：每个分段的IP数据报应该指示其在原始数据报中的位置，该位置由64位的倍数表示。如果是没有分段的IP数据报，标志：为0；如果是分段的IP数据报，除了最后一个分段的IP数据报之外，该标志被设置为1。(2)数据报在互连网络中被重新加载，并且分段的IP数据报被独立传输，并且当通过中间路由器转发时，它们可以选择不同的路由。这样，到达目的主机的IP数据报的顺序不一定与发送的顺序一致。因此，目的主机上的IP协议必须根据相关字段(标识、长度、偏移量和标志等)将每个分段的IP数据报重组为完整的原始数据报。)，然后将

13、其提交给上层协议。在重新加载数据报时，除了相同的标识之外，所有的数据报应该具有相同的上层协议号、源IP地址和目的IP地址，并且它们都应该在一定的时间内到达。IP协议按照段偏移的顺序对满足上述条件的IP数据报进行排队，只保留第一个段的IP数据报头，而删除其他段的IP数据报头，从而组成一个完整的原始IP数据报，重新计算其报文长度，并填充IP数据报头的相应字段。最后，根据上层协议号将组装好的原始IP数据报提交给上层协议。路由选择是IP协议最重要的功能之一。在IP协议中，采用源路由策略，发送方指定发送路由。因此，每个主机和路由器(在TCP/IP中称为网关)都维护一个路由表，该路由表给出互连网络中每个网

14、络对应的路由器地址和路由器当前的繁忙程度。在路由表中，网络地址和路由器地址用IP地址表示，路由器地址指向下一台应该发送IP数据的路由器。繁忙程度由该路由器发送的数据报数量来衡量。当一个网络地址有多条路由时，IP协议总是选择繁忙程度最小的路由。为了提高路由查找的速度，路由表通常采用哈希结构。(1)数据报传输：当发送节点的IP协议接收到上层协议要求发送的数据报时，如果上层协议指定了发送路由，则按照指定的路由发送数据报；如果上层协议没有指定发送路由，IP协议将在路由表中搜索路由，并将IP数据报中的目的IP地址作为关键字。如果没有找到路由，则目的地不可达，并向上层协议报告错误消息。对于已确定的发送路由

15、，无论是上层协议指定的还是从路由表中找到的，如果路由是直接可达的(源主机和目的地址在同一个网络中)，IP数据报中的目的IP地址将被通告给网络接口程序；如果路由不能直接到达，则向网络接口程序通告路由表中相应的路由器IP地址。对于多路由场合，应公布最不繁忙的路由器地址。(2)数据报接收当节点是主机节点时，比较IP数据报中的目的IP地址是否与本地IP地址匹配。如果存在匹配，则将该IP数据报提交给相应的上层协议；否则，丢弃数据报。当节点是路由器节点时，数据报需要被转发，也就是说，数据报的目的地IP地址被用来从路由表中找到转发路由。如果找到一条路由，数据报将根据该路由转发，过程如上所述。否则，向发送数据

16、报的源主机发送ICMP消息，报告目的将无法达到。如果节点是配置了路由功能的主机，将首先执行。如果没有匹配，它是一个要转发的数据报，不能被丢弃，但要转移到执行。4。IP数据报选项在IP数据报的可选字段中提供了多个选项，如：源路由、记录路由和时间戳，主要用于控制和测试网络。选项处理作为IP协议的一个组成部分，在所有的IP协议实现中都是必不可少的。6.2.2.4 ICMP协议，1。ICMP消息格式，图6.5 ICMP消息格式，表6.1 ICMP消息类型，2。ICMP错误消息ICMP最基本的功能是提供错误报告传输机制。ICMP协议对错误处理没有严格的规定。事实上，在收到ICMP错误消息后，源主机需要联系应用程序来决定相应的错误处理方法。ICMP的错误报告采用路由器向源主机报告的方式，即当路由器发现IP数据报的错误时，使用ICMP消息向IP数据报的源主机报告其错误。同时，带有错误的IP数据报将被丢弃，并且不会被转发。(1)目的地不可达消息路由器的主要功能是为数据报选择路由并转发数据报。当从路由表中找不到与IP数据报的目的IP地址对应的路由时，将会出现不可达错误。此时，路由器应该向源主机发送一条无法到达的ICMP消息。目的地不可达的ICMP消息的类型是