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第八章网络应用技术
8.1组播技术IP组播技术的概念和特点单播特点是一对一的传输应用一•般网络浏览广播由路由器或者交换机将同一信息包无条件的发往每一个支路,由接收方决定是接受还是丢弃应用:有线电视网组播允许一个或者多个发送方发送单一信息包到多个接收方无论是多少个接收方,发送方只发送一次采取组播地址寻址网络中的路由器或交换机只向这个组内的主机复制转发数据应用视频会议或者视频点播IP组播:在Internet上组播就是IP组播特点工每隔组播组有个唯一的组播地址,D类2动态的组成员3底层硬件支持的组播,有些连接Internet的以太网本身就有组播能力组播技术基础D类地址,前儿位是1110,作为组播标识符其他28位是组播地址,每个组播地址对应一个组播网地址范围:
224.
0.
0.0-
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255.
255.255组播协议分为主机和路由器之间的协议和路由器和路由器之间的协议.主要是各种路由协议组管理协议主要包括Internet组管理协议(Internet GroupManagement 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利域间组播路由协议IGMP在终端和直接连接终端所在子网的组播路由器(MR)间运行终端通过局域网(LAN)和组播路由器相连通过IGMP申请加入或者退出某个组IGMPvl定义了基本的组成员查询和报告过程IGMPV2在IGMPvl基础上定义了快速离开的机制IGMPV3定义了可以指定接收或者不接受某些组播的报文目前用的是IGMPV
3.组播路由协议包括域内组播路由协议和域间组播路由协议域内组播路由协议分为密集模式和稀疏模式密集模式用洪泛(flooding)方式不适合大规模网络多采用距离矢量组播路由协议(DVMRP),开放最短路径优先的组播路由协议(MOSPF)以及协议独立组播-密集模式(PIM-DM)稀疏模式用的是基于核心的树(Core BasedTrees,CBT)和PIM-SM各类组播路由协议都需要获得网络的单播拓扑结构域间组播协议主要有多协议边界网关协议(MBGP)和组播源发现协议(MSDP)P2P网络P2P可以简单的定义为通过直接交换共享资源这些资源包括信息共享和交换,计算资源如CPU,存储资源如磁盘和缓存所有计算机处于对等地位整个网络一般不依赖于集中的服务器P2P指Peer ToPeer端到端或者称为对等网P2P的结构类型集中目录式结构、分布式非结构化p2P网络、分布式结构化p2P网络、混合式p2P网络结构集中目录式结构:形式上有个中心服务器,服务器只保留索引信息称为第一代p2P网络,服务器一点关闭整个网络就会关闭代表软件Napster和Maze分布式非结构化采用随机图的方式,对动态变化有较好容错能力这种结构支持复杂查询如多关键字查询和模糊查询代表Gnutella、Lime Wire、BearShareo缺点:采用洪泛方式查询和定位资源,无法保证找到资源的确定性,另外采用了TTL TimeTo Live网络直径不可控分布式结构化采用散列表函数Distributed HashTable,DHT网络节点按照一定方式非配一个唯一的节点标识符Node ID资源对象为资源标识符object ID.DHT维护较为复杂仅支持精确关键字查询代表Pastry、CAN、Chord、Tapestry混合式结构的集中式的容易被直接攻击,但有利于快速检索混合式集中了集中式和分布式两个优势分为三种节点用户节点、搜索节点、索引节点后面两个是很大进步目前采用的第三代p2p,用的是混合式代表:Skype、Kazaa、eDonkey、BitTorent PPLiveP2P网络的应用可以缓解服务器端压力1分布式科学计算SETI@hom就是世界上最著名的p2P分布式计算系统2文件共享3协同工作4分布式搜索引擎5流媒体直播中国最早的p2p直播是香港科技大学计算机系的Coolstreaming,,PPLive是华中科大和上海聚力传媒的产品即时通信系统1996年以色列Mirabils推出网络寻呼机ICQ ISeek You,标志着即时通信的诞生即时通信Instant Messaging,IM成为继电子邮件后的有一个主流通信方式目前国内的主要有OICQ QQ、网易泡泡、新浪UC国外的有MSN Message和Yahoo Message即时通信是一种实时的信息交换和用户状态跟踪通信模式一般是服务器/客户机模式,也有客户机/客户机模式一般用于大数据量业务1p2p模式2中转通信模式即时通信协议IM通用协议主要有两个代表基于SIP框架的SIMPLE SIPfor InstantMessaging andPresence LeverageExtension协议集合基于JABBER的XMPP ExtensibleMessaging andPresence Protocol协议集SIP协议SIP SessionInitiation Protocol会话初始化协议是IETF在1999年提出的Session指数据交换目前SIP已经公认是互联网进行全面集成通信的方式可以支持语音、视频、数据、E-mail、状态、IM、聊天、游戏SIP系统基本组成:用户代理UA,User Agent>代理服务器Proxy Server、重定向服务RedirectServer注册服务器Registrar用户代理可以分为用户代理客户机和用户代理服务器,两者存在于用户终端,按照是否保存状态分为有状态用户代理、有部分状态用户代理、无状态用户代理代理服务器可以分为无状态代理服务器和有状态代理服务器,无状态指一旦转发就忘记,前者更号前面几种可以共存于一个也可以分布在不同的物理实体中SIP服务器完全纯软件实现XMPP基于XML的即时通信协议,由四个RFC文档组成,核心的RFC3920,负责即时通信的RFC3921,负责XMPP和CMPP映射的RFC3922,负责安全的RFC
3923.XMPP很大程度上沿袭internet最成功的E-mail采用客户机/服务器模式,分为用户客户端,XMPP服务器,XMPP协议网关IPTV网络电视,基于宽带网的基础设施,以家用电脑或者数字电视为主要终端两种方式计算机方式和网络机顶盒+普通电视机方式将PC、电视、通信连接起来,将以通信为向导的服务和内容为向导的服务联系起来使用TCP/IP协议主要特点是交互性和实时性IPTV三个基本业务视频点播、直播电视、时移电视视频点播Video OnDemand,VOD也称交互式电视点播系统由节目制作中心、专业视频服务器核心、视频节目库带RAID功能的大磁盘组、VOD视频管理器终端进入视频点播系统的中转站,以浏览器的方式为用户提供登录、客户端播放设备PC或者电视+机顶盒直播电视LiveTV以组播方式实现电视直播,借助IP网络承载网络信号接收终端是机顶盒或者PCo系统组成节目源、数据捕获和编码、媒体播放服务器、用户RealSystem系统服务器端流播放引擎、内容制作和客户端播放服务器端分为Basic、Plus、Intranet.Professionalo客户端提供Basic和PlusBasic免费,Plus要:钱RealServer和RealPlay通信,一种是控制通道,使用TCP协议,另外一种是数据通道用UDP协议时移电视:与直播电视差不多,只是直播电视是组播,而时移电视是通过存储电视媒体文件,用点播方式在电视直播服务中,由于信息过大,采用视频切片的方式处理IPTV关键技术基本技术可以概括为视频数字化、传输IP化、播放流媒体化一个端到端得IPTV系统一般有节目采集、存储与服务、节目传送、用户终端设备和相关软件1媒体分发技术是IPTV一个技术保障2数字版权管理技术是必要条件主要采用数据加密、版权保护、数字水印、签名技术3IPTV运营管理系统是IPTV实现的和弦管理系统VoIP VoiceOver IPIP电话基于IP网络的语音传输技术通过电话网关服务器之类的设备将电话语音数字化,将数据压缩打包,通过IP网络传输到目的地,目的地再数据重组、解压缩还原成声音VoIP实现方法1PC-to-PC全双工声卡,话筒,电话软件,两台PC上网登录到服务器2PC-to-Phone主叫方需要登录到对方的IP电话网关服务器,一般需要付费,Net2Phone是个典型的代表3Phone-to-Phone a双方电话个配置一个类似调制解调器的设备,通过他登陆到internet.b通过桥连接c利用IP电话网关服务器,网关服务器一段与Internet连接一段与当地的PSTN连接,用户需要拨打某个特定的号码就可.以连接到网关服务器网关服务器需要的工作为将语音信号转化为数据报再根据电话号码IP寻址,然后被叫方的网关服务器再逆转换VoIP系统组成终端设备、网关、多点控制单元、网守终端设备IP电话客户终端,可以是软件如IPPhone或者是硬件如专用的Internet Phone网关是最关键的,是IP网络与电路交换网(如PSTN网)的接口一个网关可以实现PC-to-Phone或者Phone-to-PC,两个可以实现Phone-to-Phone多点控制单元实现多点通信如网络会议网守主要负责注册和管理网关是最重要的,功能有号码查询、信号调制、建立通信连接、信号压缩和解压、路由寻址网守是个中央控制实体,起管理作用一般用名为网守的服务器确定被叫号码的VoIP网关Skype Skype是Kazaa软件创始人Niklas推出的融合了VoIP和p2p技术编码方式为iLBC和Isac允许50-8000HZ的语音通过端口为80(HTTP)和443(HTTPS)监听Skype特点高清晰音质(可以听到人类能听到的所有声音,普通电话为300-3000HZ),高度保密性(加密算法为AES密钥长度为256b,密钥用2048位的RSA算法生成)、免费多方通话(最多5人)、跨平台性能网络搜索技术网络搜索引擎提供一个网页界面,通过浏览器提交一个词语很快返回一个可能与之有关的信息列表每个条FI代表一个网页每个条目至少有三个元素标题、URL(访问地址)、摘要搜索引擎面对的是查询词,因此需要争取不漏掉任何相关的信息同时应用环境为Web,要考虑大量并发用户查询的响应性能搜索引擎的原理和组成搜索器、索引器、检索器、用户接口搜索器自动搜集网页的信息索引器将这些信息建立索引并存在索引数据库中检索器根据用户的需求在索引库中检索用户接口输入查询、显示结果目录搜索引擎和网页搜索引擎的组成目录导航引擎信息搜索系统主要由人工完成在页面上表现为每个目录下存放着排列着的相关网站,因此称为目录导航目录导航引擎数据库存放着标题、描述、类目、URL目前有两种方式查询,一个是单击树状目录一层一层看,另外一个是关键字因此主要是简单的检索,也有公司开发网络机播人抓取网页,然后由计算机自动建立目录导航系统,如香港中文大学的悠游网搜索引擎运行模式以Google为例儿个分布的Crawler同时在Internet上爬行抓取信息URL服务器负责向这些Crawler提供URL的列表Crawler将找到的网页送入存储服务器,存储服务器将网页压缩后存入知识库每个网页有一个关联ID,即doc ID索引器从知识库中读取记录,每个文档就转化为一组词出现的状况,称为hitsHits记录了词、词在文档的位置、字体大小等信息索引器乂将这些hits分为一组barrels0索引器乂分析网页中的连接并将重要信息存在Anchors文档中URL分析器将相对的URL转化为绝对的URL,并生成Doc ID,进一步对Anchors编制索引,还产生Doc ID形成的数据库,这个连接数据库计算页面等级Google和百度搜索引擎Google和百度都属于机器人搜索引擎Google成立于1998年,美国斯坦福大学的两个博士创立的Google是由googol演变而来,代表1后面100个0,意味抓取所有网页主要技术1页面采集技术-分布式爬行系统通常一个URL服务器将URL列表供给网络爬行器(Google同时运行3个爬行器)还有维护自己的DNS缓冲2页面等级技术以Open DirectoryProject为基础给每个网页一个初始Page Rank值,在根据算法计算其Page Rank值3超文木匹配分析技术与第二个结合为了缩小范围Google用“+”表示强加的的搜索项,“一”删除不必要的不支持词干法检索和截词检索忽略HTTP等过于频繁的词语,不区分大小写,统一为小写百度1999年在硅谷成立,由北京大学的李彦宏利徐勇,百度来自于众里寻他千百度,表示对搜索的执着追求主要技术1智能型、可扩展搜索技术使用智能化的网络蜘蛛程序2超链分析技术百度的核心技术3智能化中文语言处理技术,较好的解决了单纯基于字和单纯基于词的缺点等等体贴的提示功能开发出关键字提示功能,自动纠错功能快照功能可以较好避免死循环和网页被删,可以用百度快照中的网页暂存专业的MP3搜索检索方式关键词为主要求完整准确支持一些等支持文档搜索和二次检索。