物联网体系结构.ppt

1、第2章 物联网体系结构,2.1 物联网体系结构,统一标准体系结构建立的重要性 有效集成新的设备、软件和服务到现有的物联网中。 建立不同网络融合的桥梁。 使未来物联网的设计和应用更加高效。,可与其他组织和应用领域的关系者共享系统数据。 可使用共享数据提供更多的目标应用。,1、面向服务的体系架构（service-oriented architecture ，SOA） 是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。 是一种粗粒度、松耦合服务架构。 松耦合系统的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐

2、地发生改变时，它能够继续存在。 服务请求者不需要知道服务提供者实现的技术细节，例如程序语言、底层平台等等。,我们最熟悉的HTTP协议就是一个非常典型的SOA架构设计 。 1) 客户端，通常是通过浏览器，向服务器端以文本的方式发送一个请求，索取一个Web页面； 2) 服务器端接收到这个请求之后，根据请求的内容进行处理并且返回一个符合HTML语法的文本； 3) 客户端接收到服务器端的响应文本后调用本地的程序，通常还是浏览器，把返回的HTML文本的内容展现出来。,物联网使用SOA的优势,可以使物联网上的各项服务之间通过简单、精确定义的接口进行通信，可以不涉及底层编程接口和通信模型，使用户在不触及复杂

3、的物联网本身的情况下，就能够真正实现随时、随地的与任何人、任何物进行有效的感知、互联与协调控制。,IOT体系架构设计的要点 模块化可重复使用，对不同的环境都适用。 可扩展性不仅可以适用当前的环境，而且能够少量修改后为将来使用。 互操作性支持相互异构的信息能够相互访问。,IOT的体系架构将包含以下内容： 从各种物联网的应用中总结出的元件、组件、模块和功能的共性与区别。 构建出的分层结构、接口、数据类型、连接关系等。 在物联网领域中需要统一的和已经存在的标准。 物联网的共性要求和经营理念。 不同应用的共同点。 现在通用物联网架构和未来通用的物联网架构。 根据开发者的兴趣提供设计、分析与裁剪物联网设

4、计的扩展。,物联网感知层,网络连接统一IP协议 关注IP v6,IT和应用统一架构 关注云计算,RFID读写,M2M终端,传感器网,摄像监控,定位授时,物联网网络层,接入网络,核心网络,业务支撑 平台,物联网应用层,行业应用平台,行业应用系统,物联网是一个以应用为导向，分工日渐清晰的产业，IPv6和云计算是核心基础架构发展方向,智能家居,智能城管,智能交通,智能电力,智能医疗,行业应用导向，完整解决方案交付,产业链各环节定位，通用产品提供,物联网的体系结构,2.2 感知层,物联网在传统网络的基础上，从原有网络用户终端向“下”延伸和扩展，扩大通信的对象范围，即通信不仅仅局限于人与人之间的通信，还

5、扩展到人与现实世界的各种物体之间的通信。,感知层是IOT的基础，解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题。 主要通过各类信息采集、执行设备和识别设备，采用多种网络通信技术、信息处理技术、物化安全可信技术、中间件及网关技术等。实现物理空间与信息空间的感知互动。,感知层处于三层架构的最底层，是物联网发展和应用的基础，具有物联网全面感知的核心能力。作为物联网的最基本一层，感知层具有十分重要的作用。,感知层由具有感知、识别、控制和执行等能力的多种设备组成，一般包括数据采集、数据短距离传输与数据编码两部分 此处的短距离传输技术，尤指像蓝牙、ZigBee这类传输距离小于100m，速率低于1Mbit/s的

6、中低速无线短距离传输技术。数据编码关键技术为RFID、条形码等。,2.2.1、感知现实物理世界,感知层通过RFID、WSNs、GPS、M2M、二维码等采集到人们所需要的现实物理世界的信息，通过处理后获得人们所需要的信息与知识。 如实时的监测城区干、支路道路的车速、车流量等信息，判断各条道路的交通畅通、拥堵情况等。,1、传感器与环境感知,传感器（Transducer/Sensor）是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用量的器件和装置。 传感器就是把非电量转换成电量的装置。如可以将物理量、化学量、生物量等转换成电量。,传感器的基本构造,传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路（信号转换电

7、路）组成，如图1-1所示。,敏感元件(sensing element)： 直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。 转换元件(transduction element)： 将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。 测量电路(measuring circuit)： 将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。,ZigBee节点的构成,1、数据处理模块,对于数据处理模块的设计，主要考虑如下五个方面的问题：,(1) 节能设计 (2) 处理

8、速度的选择 (3) 低成本 (4) 小体积 (5) 安全性,2、存储单元 随机存储器（RAM），只读存储器（ROM）。 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪存（FLASH）等。 3、传感器模块 4、电源模块,5、无线通信模块,无线通信模块由无线射频电路和天线组成，目前采用的传输介质主要包括无线电、空气、红外、激光和超声波等，它是传感器节点中最主要的耗能模块，是传感器节点的设计重点。 传感器网络应用的无线通信技术通常包括IEEE 802.11b、IEEE 802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、RFID等，还有很多芯片双方通信的协议由用户自己定义，这些芯片一般工作在ISM免

9、费频段。,传感器网络的常用无线通信技术,目前市场上支持ZigBee协议的芯片制造商有Chipcon公司和Freescale半导体公司。Chipcon公司的CC2420芯片应用较多，该公司还提供ZigBee协议的完整开发套件。Freescale半导体公司提供ZigBee的2.4GHz无线传输芯片包括MC13191、MC13192、MC13193，该公司也提供配套的开发套件。,电源能量有限 大部分环境下更换电池难,关键之一 如何节省电源、最大化网络的使用寿命？ 低功耗设计问题是第一项关键技术！,WSNs节点目前存在以下几种约束,通信能力有限 节点通信覆盖范围只有几十到几百米,关键之二 如何在有限的

10、通信能力条件下, 完成探测数据的传输？,计算与存储能力有限 节点体积小，处理器和存储器性能有限，不允许进行复杂算法的运算。,关键之三 协同的完成复杂的计算。,自组织的动态网络 传感器网络没有基站 节点失效、新节点加入，导致网络拓扑结构的动态性，需要自动愈合。,关键之四 高效多跳自组织的网络路由也是ZigBee有待解决的关键技术！,传感器网络是以数据为中心的网络 用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器硬件,关键之五 如何建立以数据为中心的传感器网络？ 数据融合协议也成了ZigBee技术有待解决的关键技术之一！,网络攻击无处不在 传感器节点的物理操纵 传感信息的窃听 拒绝服务攻击 私有信息的泄露 ,

11、关键之六 安全性是传感网络设计的重要问题。,与其他的无线通信相比，WSNs具有以下几种特征。 （1）能量有效性 （2）时延要求 （3）公平性 （4）灵活性与可扩展性,由于WSNs的特殊性，因此在设计WSNs时要考虑以下几个特性。 （1）面向应用 （2）大规模 （3）自组织 （4）以数据为中心 （5）网内处理,2、射频标签与识别,条形码、二维码、RFID等。,RFID：阅读器+标签。利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现的无需接触信息传递，已达到识别目标的技术。 标签：有源标签，无源标签，半无源标签。 标签：只读型、读写型、一次可写型。,电感耦合方式RFID的工作原理,RIFD工作方式

12、,电感耦合,阅读器,应答器,电感耦合方式的电路结构,信息,RFID技术的工作原理： 电子标签进入读写器产生的磁场后，读写器发出射频信号 。 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签） 。 读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。,电感耦合方式RFID的工作原理,RIFD工作方式,负载调制,负载调制的原理示意图,电感耦合方式RFID的工作原理,1、阅读器为有源工作，应答器无源工作； 2、L1、C1；L2、C2 均工作在射频源VS的谐振频率； 3、应答器L2的磁场变化产生电压整流后供阅读器使用； 4

13、、应答器向阅读器的数据传输采用内部的二进制数据编码信号控制开关S，使得负载电阻R2被接通或者断开，通过耦合使L1产生变化的电压，经调制、解码即可； 5、阅读器向应答器的数据传输，是通过数字调制的方式实现的，多采用ASK（幅频监控）的方式；,RFID,按照供电方式：无源、半无源与有源应答器 无源应答器：不附有电池 ，从阅读器发出射频能量中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应答器多为无源应答器。 半无源应答器 ：内装有电池，起辅助作用，对维持数据的电路供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助支持，用于传输通信的射频能量源自阅读器。 有源应答器：工作电源完全由内部电池供给，同时内部电池能量也部分地

14、转换为应答器与阅读器通信所需的射频能量。,按照封装方式：黏贴式、卡式、扣式等。,RFID技术目前在物流系统中被广泛的采用，通过在商品供应链全过程中使用RFID技术，从商品的生产完成到零售商在到最终用户，商品在整个供应链上的分布情况以及商品本身的信息，都完全可以实时、准确地反映在企业的信息系统中。,RFID应用的关键性问题 防冲突，共享信道的竞争，多个标签同时回应阅读器的查询时。标签的的计算与存储能力，传统的防冲突技术无法直接应用。 安全性，目前涉及到的安全问题多达14种之多 提高远距离通信的能力与成本，在复杂环境下提高定位精度。,2.2.2 执行反馈决策,物联网被称为第三次的信息技术革命 物联

15、网的三个基本特征： 全面感知、可靠传送、智能处理。,物联网的本质概括起来主要体现在三个方面： 一是具备互联网的特征，即对需要加入网络的物体一定要能够实现互联互通的互联网络； 二是加入的物体具有识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（M2M）的功能； 三是整个网络具备智能化的特征，即整个网络系统应该能够自我反馈与智能控制的特点。,通过“云计算机”融合构建一个全空间的无线网络,人体基本生理特征的监测，车流量监测、智能控制红绿灯等。,2.3 网络层,网络层主要负责将感知互动层收集的各类信息，通过各种公共网络或专用网络的基础设施，高效、可靠、安全的传输到用户或者应用服务层，以

16、实现人与物、物与物的互联互动。,在物联网中，要求网络层能够把感知层感知到的数据无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，它解决的是感知层所获得的数据在一定范围内，尤其是远距离地传输问题。,网络层的关键技术,互联网、电信网、广播电视网、移动通信网、车辆网、电力网等。 由于各类网络在建设初期并未考虑与其他网络的互联互通以及综合业务发展的需求，因此目前普遍存在着网络基础建设的重复建设问题。 未来的发展是多网的协同与融合。,互联网与NGI（Next-Generation Internet ）,互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机

17、终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。 核心TCP/IP协议,IP地址,IP地址及其表示方法: 现在使用的IPv4，32位，但不好记忆 IP地址=网络号(netid)+主机号(hostid) 发展的初期，人们用IP地址的前8位来定义所在的网络，后24位用来定义该主机在当地网络中的地址。由于这种方案可以表示的网络数太少，而每个网络中可以连入的主机又非常多，后改A类、B类和C类等地址。,IP数据包,IP数据报的格式如图所示。普通的IP首部长为20个字节，除非含有选项字段。,IP数据包,1IP数据报首部的

18、固定部分中的各字段 （1）版本:目前的协议版本号是4, IPv4 （2）首部长度:度量单位是32位 （3）服务类型：对IP数据报的处理方式 （4）总长度：包头长度+数据包长度 （5）标识：切片 （6）标志：切片 （7）片偏移：切片,IP数据包,（8）生存时间：防止IP数据包永远留在Internet上 （9）协议：数据报的上层协议或处理协议 图3-15表示IP层需要根据这个协议字段的值将所收到的数据交付到正确的地方。,IP数据包,常用网际协议编号,IP数据包,（10）首部检验和：检验数据包的首部，不包括数据部分。 （11）源地址：返回 （12）目的地址：目标,IP数据包的分片与重组,2IP数据包

19、首部的可变部分 IP首部的可变部分就是一个选项字段。选项字段用来支持排错、测量以及安全等措施。 IP首部的可变部分有两个选项是关于源站路由选择的，即不严格的源站路由选择和严格的源站路由选择。,IPv4的不足与缺点,TCP/IP的工程师和设计人员早在80年代初期就意识到了升级的需求，原因: 地址空间的局限性： IP地址快不够了。 性能：源自几十年前的设计不完善。 安全性：原来只交给网络层以上负责。 配置：IPv4节点的配置比较复杂，不可“即插即用” ，主机移动性差。,IP地址空间危机,IP地址为32位长，具有多于40亿的地址。由网络号和主机号组成。 现在把网络号交给了每个网络的管理者，从而不再需

20、要中央授权机构为每台主机指派地址。好处是到网络外的数据依据网络地址进行选路，在数据到达目的主机所连接的路由器之前无需要了解主机地址。,IP地址空间危机,这种安排一方面虽有好处，但也导致了地址危机的产生。在美国各大学拥有1-2个A类地址，而中国B类地址也不多。缺点是：浪费！麻烦！,IP性能问题,IP刚设计开始时，其主要目的在于为在异种网络间进行数据的可靠、健壮和高效传输探索最佳机制。在很大程度上IP实现了此目标，但这并不意味着IP不能改进。 改进中考虑了最大传输单元、最大包长度、IP头的设计、校验和的使用、IP选项的应用等议题。,IP安全性问题,运行初期，连入Internet的都是研究与开发的机

21、构，研究人员互相间了解。更重要的是，很久以来人们认为安全性议题在网络协议栈的低层并不重要，安全性的责任仍交给应用层，但对于目前开放网络显然不适应。 现在IPv6的设计者们已在其中加入了安全性选项来强力支持IP的安全性。,2.4 IPv6数据包结构,IPv6所引进的主要变化如下： 更大的地址空间。 简化了首部格式。 灵活的协议 允许对网络资源的预分配 允许协议继续演变和增加新的功能,2.3.2 电信网与NGN （next-generation network ）,电信网(telecommunication network)是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系，是人类实现远距离通信的

22、重要基础设施，利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统，传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其它信号。 电信网由终端设备、传输链路和交换设备三要素构成 。,电信网可划分为用户驻地网和公用电信网。,分为:电话网、电报网、用户电报网、数据通信网，传真通信网、图像通信网、有线电视网等 。 模拟数字转化,NGN是一个基于分组交换的网络，能够提供包括电信业务在内的多种业务，使用多种宽带、支持服务质量（QOS）的传输技术，实现业务相关功能和底层传输相关技术的分离。并且支持普遍的移动性，实现用户的泛在接入和用户业务的一致性。,移动通信网,移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。无线接入网主要为移动

23、终端提供接入网络服务，核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。 移动通信网为人与人之间通信、人与网络之间的通信、物与物之间的通信提供服务。 在移动通信网中，当前比较热门的接入技术有3G、Wi-Fi和WiMAX。,2.3.3广播电视网与NGB(Next Generation Broadcasting Network ),NGB是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。,NGB的业务从内容来分，大体可以分为五类：业务类、信息类、娱乐类、

24、应用类、消息类。 NGB网络体系是基于已有的有线电视网络架构，包括骨干网、城域网和接入网。NGB网络核心传输带宽将超过每秒1千千兆比特、保证每户接入带宽超过每秒60兆比特，具有可信的服务保障和可管可控网络。,NGB的核心技术3TNet是指T比特的路由、T比特的交换和T比特的传输。 3TNet重点解决了NGB体系的网络架构技术、多业务承载技术以及网络管理技术等问题。,2.3.4 三网融合与多网融合,三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，三大网络通过技术改造，其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广

25、播电视等多种服务。,2010年1月13日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。 第一批三网融合试点：北京市、辽宁省大连市、黑龙江省哈尔滨市、上海市、江苏省南京市、浙江省杭州市、福建省厦门市、山东省青岛市、湖北省武汉市、湖南省长株潭地区、广东省深圳市、四川绵阳市 。,三网融合的优势 1信息服务将由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务。 2有利于极大地减少基础建设投入，并简化网络管理，降低维护成本。 3 将使网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。 4 三网融合是业务的整合，它不仅继

26、承了原有的话音、数据和视频业务，而且通过网络的整合，衍生出了更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，极大地拓展了业务提供的范围。 5 、三网融合打破了电信运营商和广电运营商在视频传输领域长期的恶性竞争状态，各大运营商将在一口锅里抢饭吃，看电视、上网、打电话资费可能打包下调。,2.3.5 传感网与电信网的融合,传感网与电信网的融合，就是指传感网通过网关与电信网相连，利用电信网对传感网及其提供的业务进行监控、管理及完成业务的承载与合作实施，并通过电信网扩展传感网所提供的业务。,2.4 应用层,应用层主要是将物联网技术与行业专业系统相结合，感知数据处理封装，以服务的方式提

27、供给用户，实现广泛的物物互联的应用解决方案。 大方向：智慧地球，感知中国；,2.4.1 业务模式和流程,1、业务模式 （1）业务订制模式 用户需要自己查询、确定业务的类型和内容 。主要包括业务订制与业务退订。 个人用户：订制气象服务信息、交通拥堵服务信息等。 企业用户：包括智能电网、工业控制等。,（2）公共服务模式 通常是由政府或非赢利组织建立公共服务的业务平台，在业务平台之上定义业务类型、业务规则、业务内容、业务受众等。 特点： 无须订制：公共服务的业务平台会自动将有效业务受众与相关业务进行关联，推送业务信息。 无须付费：业务受众无须向所享有的公共服务支付服用。 公共安全系统、环境监测系统等

28、。,（3）灾害应急模式 自然灾害的复杂度，牵涉面广泛，这为灾害应急模式下的物联网系统的设计提出了更高的要求。 通信业务层面，能够实现将语音、数据和视频等融合于一体的通信能力，为指挥中心和事故现场之间提供反映现场真实情况的宽带音视频通信手段。,在通信建立层面，必须支持无线和移动通信方式。 在信息感知互动层面，必须实现对应急事件的多元信息采集和报送，与应急联动综合数据库和模型库的各类信息融合，形成较完备的事件态势图。 地震、泥石流、水灾、火灾等。,2、业务描述语言 （1）XML（extensible markup language）可扩展标记语言 ，用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，可以用

29、来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。 与数据库等不同的是XML仅仅是存储数据,一般不具备数据索引、排序、查找、相关一致性等。,超文本标记语言，即HTML（Hypertext Markup Language），是用于描述网页文档的一种标记语言 。 XML与HTML都来自SGML（标准通用标记语言） XML与HTML的设计区别是：XML的核心是数据，其重点是数据的内容。而HTML 被设计用来显示数据，其重点是数据的显示。 XML和HTML语法区别：HTML的标记不是所有的都需要成对出现，XML则要求所有的标记必须成对出现；HTML标记不区分大小写，XML则 大

30、小敏感,即区分大小写。,简单示例, 静夜思 床前明月光， 疑是地上霜。 举头望明月， 低头思故乡。 ,（2）统一建模语言（UML是 Unified Modeling Language的缩写）是用来对软件密集系统进行可视化建模的一种语言。UML为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化、和编制文档的一种标准语言。,（3）BPEL全称为Business Process Execution Language,即业务流程执行语言，是一种使用XML编写的编程语言。用于自动化业务流程，也曾经被称作WSBPEL和 BPEL4WS。广泛使用于Web服务相关的项目开发中，优点为具有可移植性和有效保护了投资。,3、

31、业务流程 从业务流程开发者角度看，设计和规划业务流程时，需要考虑如下的关键问题： 定义业务流程的组件和服务。 为组件和服务分配活动职责。 确定组件和服务之间所需的交互。 确定业务流程组件与服务的网络地理位置。 确定组件之间的通信机制。 决定如何协调组件和服务的活动。 定期评估业务流程，判断它是否符合需求。,SOA面向服务的体系架构（service-oriented architecture ） 是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。,SOA中定义的服务层和扩展阶段的关系可以分为以下3个阶段。 第一阶段只有基本服务。可以分为基本数据服

32、务和基本逻辑服务两类。 第二阶段在基本服务之上增加了组合服务。 第三阶段在第二阶段基础上增加了流程服务。,IOT的产业链还未成熟，但其业务流程也应包含以下3个层次。 业务流程的建立： 业务流程的优化： 业务流程的重组:,4.4.2 服务资源 1、标识 通常情况下标识具有唯一性，但也可能存在一个自然体拥有几个唯一的标识。 标识管理中心的设立： 分配唯一标识符。 关联标识符和他们应该标识的对象。,（1）GUID即Globally Unique Identifier（全球唯一标识符） 也称作 UUID(Universally Unique IDentifier) 。 GUID是一个通过特定算法产生的

33、二进制长度为128位的数字标识符，用于指示产品的唯一性。GUID 主要用于在拥有多个节点、多台计算机的网络或系统中，分配必须具有唯一性的标识符。 包括48位的MAC地址与80位的时间戳。 MAC地址：第一部分（24位）标识了网卡制造商，它的标识是有IEEE注册的，其余由制造商分配。,2、地址 地址包含了网络拓扑信息，用于标识一个设备在网络中的位置。 在OSI模型中第二层采用的是MAC地址，第三层采用的是IP地址。为了保证设备的唯一性，IEEE提出将48位的MAC地址扩展为64位的EUI-64地址。 EUI-64中公司 ID 仍然是 24 位长度，但扩展 ID 是 40 位。,IP地址的分类,I

34、P地址及其表示方法: 现在使用的IPv4，32位，但不好记忆 IP地址=网络号(netid)+主机号(hostid) 发展的初期，人们用IP地址的前8位来定义所在的网络，后24位用来定义该主机在当地网络中的地址。由于这种方案可以表示的网络数太少，而每个网络中可以连入的主机又非常多，后改A类、B类和C类等地址。,IP地址的分类,IP地址的表示,各类IP地址的特点,特殊IP地址,特殊IP地址,4本网特定主机地址(Netid=全0，Hostid=特定主机号) 在本网内部主机之间通信时，可以用网络地址全为“0”的IP地址。这包括两种情况：一是可能主机想进行本网内主机之间的通信，但又不知道本网的网络地址

35、；二是为了简单起见，在本网络内通信时只给出目标主机的主机号。 5. 回送地址(Netid=127，Hostid=任意值) A类地址中，网络地址为127的地址是一个保留地址，用于网络软件测试或本机进程间通信。发送到这种地址的数据报不输出到线路上，而是立即被返回，又当作输入数据报在本机内部进行处理，所以将这种地址称为回送(Look Back)地址。在任何网络上不可能出现网络地址为127的数据报在传输，它一般只用来对本机协议的正确性进行测试。,3、存储资源 （1）磁盘 计算机的外部存储器中也采用了类似磁带的装置，比较常用的一种叫磁盘，俗称硬盘，将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里，这样做的目的是为

36、了防止磁盘表面划伤，导致数据丢失。,1956年：IBM向客户交付第一台磁盘驱动器RAMAC 305，可存储5MB数据,（2）光盘 光盘以光信息做为存储物的载体。用来存储数据的一种物品。分不可擦写光盘，如CD-ROM，DVD-ROM等；和可擦写光盘，如DVD-RAM等。,光盘是属于内存储器还是外存储器呢？通常所说的内部存储器就是内存，而外部存储器都是可以电脑中拆卸下来的。常见的外部存储器有硬盘、光盘、U盘。 缺硬盘可否启动，缺内存可否启动。,4、计算能力 计算是分析、处理数据的基本操作。 一是，研究超级计算机，二是，新型计算机。,超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普

37、通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。,2010年6月最新数据 Top1 美洲豹 美国橡树岭国家实验室 （美国） Top2 曙光星云深圳国家超级计算机中心（中国） Top3 走鹃洛斯阿拉莫斯国家实验室 （美国） Top4 海妖 美国田纳西大学国家计算科学研究院（美国） Top5 尤金德国尤利希超级计算机中心所 （德国） Top6 Pleiades超级计算机 先进超级计算设备的艾姆斯研究中心 （美国） Top7 天河 天津国家超级计算机中心（中国） 截止到2012年

38、6月，目前世界上运算速度最快的超级计算机是，由IBM为美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室研发的Sequoia，它每秒能完成1.6亿亿次运算 。,（2）新型计算机 生物计算机、量子计算机和光子计算机。,生物计算机又称仿生计算机，是以生物芯片取代在半导体硅片上集成效以万计的晶体管制成的计算机。它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。,量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算

39、、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。,光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。它由激光器、光学反射镜、透镜、滤波器等光学元件和设备构成，靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行信息处理，以光子代替电子，光运算代替电运算。光的并行、高速，天然地决定了光子计算机的并行处理能力很强，具有超高运算速度。,4.4.3 服务质量,1、通信为中心的服务质量 （1）时延 时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个

40、端所需要的时间。它包括了发送时延，传播时延，处理时延，排队时延等。,1）发送时间：发送方用于构造分组并将分组转交给发送方的MAC层的时间。主要取决于时间同步程序的操作系统调用时间和处理器负载等。 TDMA,CSMA,FDMA,CDMA. 2）访问时间：分组到达MAC层后，获取信道发送权的时间。主要取决于共享信道的竞争，当前的负载等。,3）传送时间：发送分组的时间，主要取决于报文的长度等。 4）传播时间：分组离开发送方后，并将分组传输到接收方之间的无线传输时间。主要取决于传输介质、传输距离等。 5）接收时间:接收端接收到分组，并将分组传送到MAC层所需的时间。 6）接受时间：处理接收到分组的时间。主要受到操作系统的影响。,(2)公平性 带宽资源有限，因此公平性是衡量网络通信质量的重要指标，可以有以下几种理解。 保证网络内的每一个节点都能够绝对公平地获得信道带宽资源。 保证网络内的每一个节点都能够有均等