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　　第八章 網(wǎng)絡應用技術(shù)

　　本單元概覽

　　一、組播技術(shù)。

　　二、P2P網(wǎng)絡。

　　三、即時通信系統(tǒng)。

　　四、IPTV。

　　五、VoIP。

　　六、網(wǎng)絡搜索技術(shù)。

　　一、組播技術(shù)

　　1、IP組播的概念和特點

　　單播：通常采用的傳播方式，基本特點是一對一傳輸數(shù)據(jù)。單播發(fā)送者發(fā)送的信息一次只能傳到一個接收方。

　　廣播：由路由器或交換機將同一個信息無條件地發(fā)送給每一條路徑中的節(jié)點，由接收者決定接收還是丟棄。(一對多)，發(fā)送方只發(fā)送一次，由路由器和交換機重復發(fā)送。

　　組播：允許一個或多個發(fā)送方發(fā)送單一數(shù)據(jù)報到多個接收方的網(wǎng)絡傳輸方式。無論組成員多少，只發(fā)送一次數(shù)據(jù)包，組播采用組播地址尋址，只向需要數(shù)據(jù)包的主機或網(wǎng)絡發(fā)送。(一對一組)

　　2、IP組播特點：

　　組播使用組地址：每個組播組擁有唯一的組播地址(D類地址)，組播數(shù)據(jù)包可以送到標識目的主機的組地址。

　　動態(tài)的組成員：組播成員是動態(tài)的，本地的組播路由器周期性的向本地網(wǎng)絡主機進行輪詢。

　　底層硬件支持的組播：Internet是由許多網(wǎng)絡互聯(lián)，其中有些網(wǎng)絡是以太網(wǎng)，以太網(wǎng)本身具有硬件組播能力。

　　3、組播技術(shù)基礎

　　(1)IP組播地址：A、B、C為單播地址，D為組播地址，E保留地址。 組播地址最高4位為1110+ 28位，范圍224.0.0.0至239.255.255.255。每一個組播地址標識為一個組播組。

　　(2)組播相關協(xié)議

　　組播協(xié)議分為主機和路由器之間的協(xié)議(IP組播管理協(xié)議);路由器和路由器之間的協(xié)議(IP組播路由協(xié)議)。

　　IP組播組管理協(xié)議：組管理協(xié)議(IGMP)在主機和與主機直連接接的路由器之間運行。實現(xiàn)雙向：主機通過IGMP通知本地路由希望加入特定組;另一方面，路由器通過IGMP周期查詢局域網(wǎng)內(nèi)某個已知組的成員是否處于活動狀態(tài)，實現(xiàn)組成員關系的收集與維護。包括IGMP和CGMP。

　　IP組播路由協(xié)議：組播路由協(xié)議分為域內(nèi)組播路由協(xié)議和域間組播路由協(xié)議。其中域內(nèi)組播路由分為密集模式和稀疏模式。域內(nèi)組播有MOSPF協(xié)議、DVMRP協(xié)議、PIM協(xié)議。

　　組播路由不同于單播路由，由源地址、組地址、入接口列表和出接口列表4部分組成。只有匹配源和組地址，且從入接口到達時，才算是完全匹配一條路由。組播要擴展到Internet，需要域間組播路由支持。

　　二、P2P網(wǎng)絡

　　1、P2P網(wǎng)絡的基本結(jié)構(gòu)

　　P2P(peer to peer)對等網(wǎng)絡，分為：以Napster為代表的集中目錄式結(jié)構(gòu)、以Gnutella為代表的分布式非結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)、以Pastry、Chord、Tapeatry、CAN為代表的分布式結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)、以eDonkey、Skype、PPLive、BitTorent為代表的混合式P2P網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

　　集中目錄式結(jié)構(gòu)：以一個中心服務器負責記錄共享信息以及回答各種查詢。網(wǎng)上的所有資料都分別存放在提供該資料的客戶機上，服務器只保留索引信息，此外服務器與對等實體以及對等實體間都具有交互能力。

　　分布式非結(jié)構(gòu)化P2P：采用隨機圖的組織方式形成一個松散的網(wǎng)絡，每個結(jié)點都具有相同的功能，即是服務器又是客戶機，結(jié)點也稱對等點。優(yōu)點是配制簡單，不需要服務器支持。缺點有可能漏掉網(wǎng)絡中的資源(原因沒有確定的拓撲)。

　　分布式結(jié)構(gòu)化P2P：為克服非結(jié)構(gòu)化的不足，構(gòu)造一個高度結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)。重點在于如何有效地查找信息�；诜植际缴⒘斜淼姆植际桨l(fā)現(xiàn)和路由算法。

　　混合式結(jié)構(gòu)的P2P：集中式有利于檢索，但中心化模式易受攻擊;分布式解決攻擊但又缺乏快速檢索，混合式結(jié)合他們的優(yōu)點，在分布模式的基礎上，將用戶按能力分類，使某些結(jié)點擔任特殊任務。

　　2、P2P網(wǎng)絡的應用

　　分布式科學計算：P2P技術(shù)使得眾多計算機的CPU資源聯(lián)合起來，服務于一個共同的計算。

　　文件共享：在Internet上任意兩臺計算機之間直接共享文檔、多媒體和其他文件。

　　協(xié)同工作：任意兩臺計算機課建立實時聯(lián)系，建立一個安全的、共享的虛擬空間，可實時、可交互進行協(xié)同工作。

　　分布式搜索引擎：使用戶深度搜索文檔，并無需通過Web服務器，也不受信息格式的限制，可達到傳統(tǒng)搜索無可比擬的深度。

　　流媒體直播：具有負載均衡、自適應、自組織和容錯能力強等優(yōu)點，將P2P技術(shù)用在流媒體直播中能解決傳統(tǒng)集中式服務服務器負載過重的問題。

　　三、即時通信系統(tǒng)

　　1、概述

　　即使通信：是基于Internet的通信服務，它提供近實時的信息交換和用戶狀態(tài)跟蹤。

　　即時消息系統(tǒng)：允許用戶相互訂閱并獲取彼此的狀態(tài)變更信息，以便用戶間互相收發(fā)短消息。

　　除實時消息交換和狀態(tài)跟蹤服務外：IM(即時通信)還提供一下附加功能：

　　音頻/視頻聊天：為通信雙方提供一個穩(wěn)定的直接連接，數(shù)據(jù)以UDP傳輸。

　　應用共享：使遠程用戶能夠訪問本地程序，還可邀請遠程用戶。

　　文件傳輸：通信雙方建立直接連接，傳輸結(jié)束后關閉此鏈接。

　　文件共享：允許遠程用戶瀏覽指定目錄并下載文件。

　　游戲邀請：邀請遠程執(zhí)行特定的外部程序，通常是游戲。

　　遠程助理：允許遠程控制另一主機。

　　白板：通過直接連接共享paint文檔，是應用共享的快捷方式。

　　2、即時通信的基礎通信模式

　　即時通信采用兩種通信模式：客戶機/服務器(消息發(fā)送利用服務器中轉(zhuǎn))、客戶機/客戶機模式(直接點對點模式)。

　　(1)P2P 通信模式

　　該模式在即時通信系統(tǒng)中體現(xiàn)為消息交換時不通過服務器進行處理。該過程也有兩種模式：

　　1)客戶端獲得好友消息的時候，服務器端已經(jīng)將每個好友的端口和遠程地址發(fā)送到了客戶端。

　　2)客戶端在試圖建立與好友之間的連接時，需要服務器端詢問好友的遠程地址和端口。

　　(2)中轉(zhuǎn)通信模式

　　在該模式中，一個客戶端與另一個客戶端進行消息交互時，其攜帶了被請求方的唯一的ID，由服務器根據(jù)包中的來源、目的地信息查詢通信地址表，并組織信息轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。

　　3、即時通信系統(tǒng)的通信協(xié)議

　　主要有兩個代表：基于SIP協(xié)議框架的SIMPLE協(xié)議集和基于JABBER協(xié)議框架的XMPP協(xié)議集。

　　(1)SIP協(xié)議

　　稱為會話初始化協(xié)議，所謂會話就是指用戶之間的數(shù)據(jù)交換。

　　SIP的基本組成：按邏輯功能區(qū)分，SIP系統(tǒng)由4種元素組成：

　　用戶代理：由用戶代理客戶機(負責發(fā)起呼叫)和用戶代理服務器(負責接收呼叫并做出響應)。

　　代理服務器：負責幾首用戶發(fā)來的請求，根據(jù)網(wǎng)絡策略將網(wǎng)絡請求發(fā)送給相應的服務器。

　　重定向服務器：規(guī)劃SIP呼叫路徑的服務器。

　　注冊服務器：接收和處理用戶端的注冊請求，完成用戶地址的注冊。

　　SIP消息：從客戶機到服務器的請求消息和從服務器到客戶機的響應消息。

　　(2)SIMPLE

　　是SIP協(xié)議的擴展，支持即時通信服務。SIMPLE協(xié)議簇所支持的IM會話不同于其他以SIP為基礎的多媒體會話，無需建立會話通道，IM消息直接通過SIMPLE 協(xié)議的message命令為載體傳輸，而且每個IM消息由單獨的message命令傳輸，彼此獨立。

　　(3)XMPP

　　基于XML的即時通信協(xié)議，XMPP標準協(xié)議由4個RFC文檔組成：核心協(xié)議的RFC 3920、負責即時通信的RFC 3921、負責XMPP與CPIM映射的RFC 3922和負責安全的RFC 3923。

　　XMPP的系統(tǒng)框架主要有：用戶客戶端、XMPP服務器和XMPP協(xié)議網(wǎng)關3種實體。

　　XMPP系統(tǒng)的特點：客戶機/服務器通信模式：所有客戶端發(fā)送給另一個客戶端的XMPP消息都必須經(jīng)過服務器端;分布式網(wǎng)絡：每個用戶都有自己的本地服務器，并從該服務器上接收消息，消息和在線信息在這些服務器之間傳輸;簡單的客戶端：XMPP將復雜性從客戶端轉(zhuǎn)移到服務器端;XML的數(shù)據(jù)格式：最重要的作用是系統(tǒng)底層的可擴展性，并能表述任何一種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

　　四、IPTV

　　1、IPTV系統(tǒng)

　　互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視，簡稱網(wǎng)絡電視。是利用寬帶網(wǎng)絡為用戶提供交互式多媒體服務業(yè)務，主要特點在于交互式和實時性。IPTV3個基本業(yè)務：視頻點播、直播電視和時移電視(采用視頻切片技術(shù))。

　　(1)視頻點播(VOD)

　　交互式電視點播系統(tǒng)，包括5個主要部分：節(jié)目制作中心、專業(yè)視頻服務器、視頻節(jié)目庫、VOD管理服務器和客戶端播放器。

　　(2)直播電視

　　是寬帶服務提供商提供給寬帶用戶的廣播電視增值業(yè)務的一種方式。IPTV通過組播技術(shù)直播電視的功能，借助IP網(wǎng)絡來承載電視信號。

　　(3)時移電視

　　電視的播放根據(jù)用戶需要隨意移動，此功能稱為時移電視業(yè)務�；就辈ル娨暎煌c在于主播電視利用組播技術(shù)，而時移電視利用存儲電視媒體文件，采用點播方式實現(xiàn)時移電視的功能。

　　2、IPTV的關鍵技術(shù)

　　基本技術(shù)可概括為視頻數(shù)字化、傳輸IP化、播放流媒體化。一般一個端到端的IPTV系統(tǒng)具有節(jié)目采集、存儲與服務、節(jié)目傳送、用戶終端設備和相關軟件5個功能部件。

　　關鍵技術(shù)包括：

　　媒體內(nèi)容分發(fā)技術(shù)是IPTV大規(guī)模應用的重要技術(shù)保障：內(nèi)容發(fā)布、內(nèi)容路由、內(nèi)容交換、性能管理、IP承載網(wǎng)。

　　數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必要技術(shù)條件：數(shù)據(jù)加密、版權(quán)保護、數(shù)字水印

　　IPTV運營支撐管理系統(tǒng)：媒體資產(chǎn)管理、客戶服務和業(yè)務管理、計費帳務系統(tǒng)、報表統(tǒng)計、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、系統(tǒng)管理接口。

　　五、VoIP

　　俗稱IP電話，是基于IP網(wǎng)絡的語音傳輸技術(shù)。

　　1、VoIP實現(xiàn)方法

　　PC-to-PC：兩臺計算機登錄到網(wǎng)絡上，具有全雙工聲卡，話筒等設備，安裝相同的電話軟件。

　　PC-to-Phone：主叫方的計算機必須上網(wǎng)，被叫方是普通電話即可。運行VoIP軟件時，預先登錄用戶名、口令及對方的電話號碼。

　　Phone-to-Phone：分為3種類型，雙方配置類似調(diào)制解調(diào)器的設備，通話雙方登錄到Internet上;兩端都沒有計算機與電話連接，通過“橋接器”的設備通話，把模擬數(shù)據(jù)的 音頻流轉(zhuǎn)換為分組數(shù)據(jù)，送入Internet傳輸;利用IP電話網(wǎng)關服務器通話,網(wǎng)關服務器一端與Internet相連，另一端與當?shù)氐腜STN相連。

　　2、VoIP系統(tǒng)的組成

　　有4個基本組件：終端設備(電話)、網(wǎng)關(通過網(wǎng)關實現(xiàn)PC-Phone、phone-phone的通信)、多點控制單元(利用IP網(wǎng)絡實現(xiàn)多點通信)和網(wǎng)守(負責用戶的注冊和管理等)。

　　六、網(wǎng)絡搜索技術(shù)

　　1、網(wǎng)絡搜索引擎

　　是一個在Internet查詢信息的軟件系統(tǒng)，以一定策略在Web上搜集和發(fā)現(xiàn)信息，對信息理解、提取、組織和處理后，為用戶提供Web信息查詢服務。根本要求：爭取不漏掉任何相關的信息;還要爭取最可能被關心的信息排在列表的前面。

　　2、搜索引擎的原理與組成

　　由搜索器、索引器、檢索器和用戶接口4部分組成。常見的搜索引擎有：GOOGLE,百度等。

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