从《计算机网络》课程 谈 起

从《计算机网络》课程谈起姓名:韩斌学号:200712130 0 我们知道,21世纪的一些重要特征就是数字化,网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代.要实现信息化就必须依靠完善的网络,因为网络可以非常迅速地传递信息.因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础, 网络对社会的很多方面以及对社会经济的发展已经产生了不可估量的影响. 近年来逐渐发展的计算机网络系统已经具有了新的性质, 更强的功能和性能.虽然传统的计算机与通信系统,作为一种相对独立的系统与它们结台形成的计算机网络系统仍将有一段并行发展的阶段, 但随着社会信息化的进程,人们对综合信息功能需求的增长,计算机, 通信系统与计算机网络系统进一步溶合的趋势已相当明显.首先,计算机动能正在越来越多的溶人到计算机网络之中. 不联网的计算机应用将越来越少.现在,通信系统与计算机网络系统也正沿着两条基本路径进一步溶合. 通信系统与通信技术发展对计算机网络系统结构发展产生了深远的影响.带宽是通信系统提供信息传输服务的一项重要性能指标, 也是通信系统的一种重要资源,通信信道的带宽越宽,对于一路信号就可以提供更高的传输速率, 对于多路复用的多路信号就可以提供更大的容量,并且也有利于不同类型信号传输的综合利用.沿着这个方向,以光纤为基础,研制了各种高速的传输和交换技术.睡着信息化的发展,以无线微波,卫星通信为基础的全球,个人,移动通信系统逐渐流行又进一步推动了计算机网络的发展. 计算机网络低层的开放性为吸收各种通信技术和融合各种通信子网敞开了大门.以OSI 为代表的计算机网络体系结构,向进一步开放方向发展,在面向通信的低层, 在网络层的统一管理下是一种可支持多种数据链路和物理层协议的开放体系结构, 它在发展过程中不断把各种流行通信网络的各种通信规程吸收进来作为计算机网络体系结构中的低层协议, 也即成为 1 计算机网络体系中七层终议栈的有机组成部分.例如IEEE的802.x 系列巳披OSI吸收称为IS08802.x,可使计算机网络与各种拓扑结构的,有线或无线的局域通信子网联接.CCITT 的x.25也被吸收进来, 以把分组交换网PSDN作为计算机网络的通信子网使用, HDLC通信规程和CCITT的V系列接口标准则被作为点一点的网络通信协议支持与 PSDN等电路交换网或点至点专线通信信道联接.当前,一些更先进的通信系统和通信规程如FDDI,ISDN,BISDN 和ATM 等也正在被研究如何与OSI网络体系结合. 计算机与通信结合也推动通信系统向计算机网络方向演变. 传统通信系统向计算机网络方向演变的过程,我们可从以下几个方面分析: (1)计算技术和计算机引入基本传输技术产生传统通信系统数字化的变革,如数字程控交换机,数字多路复用设备和数字交叉联接设备等促进了通信结点的智能化.数字通信技术的发展,不仅提高了通信系统本身信息传输的质量, 而且为通信系统与计算机网络系统进一步溶合奠定了基础. (2)计算机联网的需求.推动了通信系统从传统的电信,图象传输业务,产生了一个重要分支—— 数据通信系统.数据通信系统以传输计算机的二进制编码数据信息为其主要设计目标, 不仅其内部结构而且其用户终端都更依赖于计算机,因此常被称为计算机通信网, 它实际上已成为计算机网络系统不可缺少的组成部分, 而数据通信系统如果离开与计算机和计算机网络系统的结合, 也就失去了其存在的主要意义.所以,数据通信系统的产生和发展也是通信系统与计算机网络系统进一步溶台的重要一环. 总而言之,计算机网络和通信已经互相融入,渐成不可区分的一体,将会有更广阔的发展前景. 说到计算机网络与通信的结合, 不得不提到近来发展迅速地以移 2 动平台为终端的网络服务,其首要谈到的就是移动IP技术. 如何让人们能够随时,随地访问Internet,是当前Internet技术研究的一个热点,也是下一代真正的个人通信技术的目标.无线接入中的移动IP技术使得人们一直梦想的无处不在的多媒体全球网络连接成为可能,它适应了普遍计算时代的需求.现有的移动通信采用的是电路交换方式,用户通话时一直占用固定的带宽资源.这种通信方式适合话音业务,但对IP类型的业务则不是最适合的.为适应快速增长的数据型业务需求,现有的电路交换的移动通信网络必须进行改造,人们需要的是一个以包交换为基础的无线网络,这种新型网络结构正是移动IP未来的结构. 移动IP不是移动通信技术和因特网技术的简单叠加,也不是无线话音和无线数据的简单叠加,它是移动通信和 IP的深层融合,也是对现有移动通信方式的深刻变革.它将真正实现话音和数据的业务融合, 移动IP的目标是将无线话音和无线数据综合到一个技术平台上传输,这一平台就是IP协议.未来的移动网络将实现全包交换,包括话音和数据都由IP包来承载,话音和数据的隔阂将消失.在IMT-2000中已明确规定,第三代移动通信系统必须支持移动 IP分组业务.而IETF(Internet工程任务组)也正在扩展因特网协议, 开发一套用于移动IP的技术规范,目前已制订完成了RFC2002(IP移动性支持) ,RFC2003(IP内的IP封装) ,RFC2004(IP内的最小封装) , RFC2290 (用于PPP IPCP的移动IPv4配置选项) 其他协议正在制订中. , 移动通信的IP化进程将分为三个阶段:首先是移动业务的IP化;之后是移动网络的分组化演进; 最后是在第三代移动通信系统中实现全IP 化. 移动IP技术的基本通信流程如下: (1)远程通信实体通过标准IP 路由机制,向移动结点发出一个IP数据包; (2)移动结点的归属代理截获该数据包, 将该包的目标地址与自己移动绑定表中移动结点的归属地址比较,若与其中任一地址相同,继续下一步,否则丢弃; (3) 3 归属代理用封装机制将该数据包封装, 采用隧道操作发给移动结点的转发地址; (4)移动结点的拜访地代理收到该包后,去其包封装,采用空中信道发给移动结点; (5)移动结点收到数据后,用标准IP路由机制与远程通信实体建立连接. 在移动IP协议中,每个移动节点在"归属链路"上都有一个唯一的"归属地址" .与移动节点通信的节点称为"通信节点" ,通信节点可以是移动的,也可以是静止的.与移动节点通信时,通信节点总是把数据包发送到移动节点的归属地址, 而不考虑移动节点的当前位置情况.在归属链路上,每个移动节点必须有一个"归属代理" ,用于维护自己的当前位置信息.这个位置由"转交地址"确定,移动节点的归属地址与当前转交地址的联合称为"移动绑定" (简称"绑定". ) 每当移动节点得到新的转交地址时,必须生成新的绑定,向归属代理注册,以使归属代理及时了解移动节点的当前位置信息.一个归属代理可同时为多个移动节点提供服务.当移动节点连接在归属链路上 (即链路的网络前缀与移动节点位置地址的网络前缀相等)时,移动节点就和固定节点或路由器一样工作,不必运用任何其它移动IP功能;当移动节点连接在外埠链路上时,通常使用"代理发现"协议发现一个"外埠代理" ,然后将此外埠代理的IP地址作为自己的转交地址,并通过注册规程通知归属代理.当有发往移动节点归属地址的数据包时,归属代理便截取该包,并根据注册的转交地址,通过隧道将数据包传送给移动节点; 由移动节点发出的数据包则可直接选路到目的节点上,无需隧道技术. 随着移动IP技术的发展, 我们已经可以看到未来移动通信终端将会集成更多的功能, 逐渐向能够满足用户多角度使用需求的个人掌上电脑发展,不仅仅满足于移动通信和个人事务的处理,更多的是满足用户对图片,视频等的网络需求,那么即将推出的就是下一代的移动通信技术,即是所谓的4G技术.与3G相比,4G移动通信系统的技术有 4 许多超越之处,其特点主要有: (1)高速率.对于大范围高速移动用户(250km/h),数据速率为2Mb/s; 对于中速移动用户(60km/h),数据速率为20Mb/s;对于低速移动用户 (室内或步行者),数据速率为100Mb/s. (2)以数字宽带技术为主.在4G移动通信系统中,信号以毫米波为主要传输波段,蜂窝小区也会相应小很多,很大程度上提高用户容量, 但同时也会引起系列技术上的难题. (3)良好的兼容性.4G移动通信系统实现全球统一的标准,让所有移动通信运营商的用户享受共同的4G服务, 真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信. (4)较强的灵活性.4G移动通信系统采用智能技术使其能自适应地进行资源分配, 能对通信过程中不断变化的业务流大小进行相应处理而满足通信要求, 采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常发送与接收,有很强的智能性,适应性和灵活性. (5)多类型用户共存.4G移动通信系统能根据动态的网络和变化的信道条件进行自适应处理, 使低速与高速的用户以及各种各样的用户设备能够共存与互通,从而满足系统多类型用户的需求. (6)多种业务的融合.4G移动通信系统支持更丰富的移动业务,包括高清晰度图像业务,会议电视,虚拟现实业务等,使用户在任何地方都可以获得任何所需的信息服务.将个人通信,信息系统,广播和娱乐等行业结合成一个整体,更加安全,方便地向用户提供更广泛的服务与应用. (7)先进的技术应用.4G移动通信系统以几项突破性技术为基础,如: OFDM多址接入方式,智能天线和空时编码技术,无线链路增强技术, 软件无线电技术,高效的调制解调技术,高性能的收发信机和多用户检测技术等. (8)高度自组织,自适应的网络.4G移动通信系统是一个完全自治, 5 自适应的网络,拥有对结构的自我管理能力,以满足用户在业务和容量方面不断变化的需求. 4G业务的最关键的一项技术就是基于IP的核心网 .4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络, 同已有的移动网络相比具有根本性的优点,即:可以实现不同网络间的无缝互联.核心网独立于各种具体的无线接入方案,能提供端到端的IP业务,能同已有的核心网和PSTN兼容.核心网具有开放的结构,能允许各种空中接口接入核心网;同时核心网能把业务,控制和传输等分开.采用IP后,所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议,链路层是分离独立的.IP 与多种无线接入协议相兼容, 因此在设计核心网络时具有很大的灵活性,不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议. 接触计算机互联网已经有十多年, 可是这么多年一直是只知道如何利用现有的网络资源满足一些日常学习,生活和娱乐的简单需求, 而根本不明白其架构是什么,更不要说其未来的发展前景了.通过对这一学期《计算机网络》这门课程的学习,使我从其最简单的架构开始深入的从理论和气物理结构角度再次认识了计算机互联网. 最大的收获是对以前知道但是不明白的一些网络名词有了直观的认识, 比如 TCP,UDP,P2P等.虽然这么课程比较单调,很多都是纯理论和纯名词,但是从某种角度上来说,也算得上是工具书教程了,认真学习还是会有相当大的收获.相信通过这个课程的学习,让我在以后继续学习一些实际的计算机应用技术的时候, 能够更方便和直观的理解其理论性的原理问题,也即是降低了未来学习的理论上的困难.希望能有机会以这门课为基础,学习一些更加深入性的理论知识!