【正文】 以 IP地址并不是標(biāo)識(shí)一臺(tái)機(jī)器，而是標(biāo)識(shí)一個(gè)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)連接。 表 IP地址。 IP協(xié)議充分體現(xiàn)了 TCP/IP技術(shù)的包容性，使 Inter互連異種網(wǎng)絡(luò)成為可能。因此， IP數(shù)據(jù)包要經(jīng)過(guò)封裝才能在物理網(wǎng)上傳送，如圖 。路由器之間通過(guò)網(wǎng)關(guān)協(xié)議不斷交換各自的路由信息，以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路徑的一致性。 IP協(xié)議的路由不需要一個(gè)完整的端到端的鏈路，只要知道接下去將由哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)報(bào)就可以了。如果匹配，則接受該數(shù)據(jù)報(bào)；如果不匹配， IP則要將數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭中的生存時(shí)間減 1。有理由相信， IP技術(shù)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)綜合的主要力量之一，它可以集成語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖像和視頻業(yè)務(wù)，最終可能成為新一代電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)選擇。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) IP電話 隨著通信技術(shù)朝著綜合化、數(shù)字化、智能化、寬帶化、個(gè)人化方向發(fā)展，在單一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多種綜合業(yè)務(wù)已經(jīng)成為電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)和必然趨勢(shì)。下面介紹 IP電話的基本概念及其關(guān)鍵技術(shù)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 IP電話 (PCPC) 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 IP電話 (PCPhone) 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 計(jì)算機(jī)方一般需要能接入國(guó)際互連網(wǎng) (Inter)的普通計(jì)算機(jī) (PC)，一臺(tái)調(diào)制解調(diào)器 (Modem)，計(jì)算機(jī)上同樣應(yīng)該裝有聲卡和送話器及揚(yáng)聲器，并且要安裝 IP電話的軟件。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 擁有電話機(jī)的一方可以不必安裝計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件與設(shè)備。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 IP電話 (PhonePhone) 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 普通電話客戶通過(guò)本地電話撥號(hào)上本地的互連網(wǎng)電話的網(wǎng)關(guān) (Gateway)，輸入賬號(hào)、密碼，確認(rèn)后鍵入被叫號(hào)碼，這樣本地與遠(yuǎn)端的網(wǎng)絡(luò)電話采用網(wǎng)關(guān)通過(guò) Inter網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，遠(yuǎn)端的 Inter網(wǎng)關(guān)通過(guò)當(dāng)?shù)氐碾娫捑W(wǎng)呼叫被叫用戶，從而完成普通電話客戶之間的電話通信。作為連接各種設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)， IP協(xié)議得到了廣泛應(yīng)用。但是由于 PSTN采取電路交換，鏈路一旦建立，無(wú)論雙方是否通話，其鏈路始終保持，直至鏈路被拆除。 IP網(wǎng)上的語(yǔ)音業(yè)務(wù) (Voice over IP)(也就是 IP電話業(yè)務(wù) )從 1995年興起到現(xiàn)在，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。當(dāng)然，受市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)也是 IP電話技術(shù)迅速發(fā)展的原因。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 2．影響 IP電話質(zhì)量的因素 雖然 IP電話還不能保證傳送質(zhì)量，但這并沒(méi)有影響 IP電話技術(shù)的迅速發(fā)展。時(shí)延是指從說(shuō)話人開始說(shuō)話到受話人聽(tīng)到所說(shuō)的內(nèi)容的時(shí)間。編 /解碼時(shí)延根據(jù)不同的算法，其值在 5～ 70 ms之間。話音質(zhì)量是指接收端合成話音的可懂度、自然度和清晰度。一旦丟失數(shù)據(jù)包，話音解碼算法將根據(jù)前后幀的信息“猜”丟失的數(shù)據(jù)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 那么是否可以改善 IP電話的整體服務(wù)質(zhì)量呢？回答是肯定的?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)會(huì)有比較好的協(xié)議支持實(shí)時(shí) IP電話技術(shù)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) (3) 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 (RTP)。 (4) 采用專用網(wǎng)方案。增加Inter的帶寬是提高 IP電話服務(wù)質(zhì)量的主要因素。作為 IP電話最大的時(shí)延是處理時(shí)延，特別是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生堵塞時(shí)，數(shù)據(jù)在 Inter上的處理時(shí)延是相當(dāng)可觀的。例如，在 IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸語(yǔ)音時(shí)，該時(shí)間標(biāo)記是由實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 (RTP)提供的；另外也可以采用損耗 (Loss)算法來(lái)處理時(shí)延以保證語(yǔ)音質(zhì)量。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 2) 帶寬限定的解決策略 正如前面所述， IP電話的語(yǔ)音傳輸機(jī)制是采用分組交換，當(dāng)分組達(dá)到某個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，分組根據(jù)當(dāng)前路由的擁擠情況來(lái)決定是及時(shí)被轉(zhuǎn)發(fā)還是被存儲(chǔ)。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)較好的策略是制定一個(gè)協(xié)議。 、 、 、 、 、 、 RTP、 RTCP等協(xié)議組成。 5. 試比較 TCP協(xié)議與 UDP協(xié)議的性能特點(diǎn)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 習(xí) 題 1. 什么是 DDN？它有何特點(diǎn)？ 2. ?DDN中用戶的接入方式有哪幾種？ 3. 什么是幀中繼？試比較電路交換、分組交換和幀中繼這三種方式的性能特點(diǎn)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 3) 嚴(yán)格采用 IP電話標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)現(xiàn) IP電話，必須考慮的一個(gè)重要因素是 IP電話的產(chǎn)品所遵循的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，否則如果開發(fā)出來(lái)的 IP電話產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)互連。盡管所需帶寬相對(duì)于普通電話的帶寬 64 kb/s來(lái)說(shuō)要小得多，但 Inter網(wǎng)絡(luò)仍然不是總能滿足。在恢復(fù)原始波形時(shí)，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)中的8位數(shù)并非同等重要，例如， D7比 D6重要， D6比 D5重要， D0最不重要。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 尤其重要的是，處理時(shí)延是產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)延的關(guān)鍵原因，抖動(dòng)時(shí)延將在發(fā)音之間產(chǎn)生隨機(jī)中斷。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 1) 語(yǔ)音時(shí)延的解決策略 在 IP電話中，產(chǎn)生時(shí)延的時(shí)延源有三種，分別是語(yǔ)音壓縮時(shí)延、分組傳輸時(shí)延和各種處理時(shí)延。這樣可以比較容易地觀察和控制服務(wù)質(zhì)量。但 UDP不返回信道和延時(shí)情況，信源無(wú)法知道傳送質(zhì)量，也無(wú)法調(diào)整話音編碼速率。根據(jù)可得到的信道帶寬自動(dòng)調(diào)節(jié)話音編碼速率是解決數(shù)據(jù)包被丟棄、造成話音質(zhì)量下降的比較好的方法。雖然 Inter不提供資源預(yù)約，但可以通過(guò)某種協(xié)議來(lái)保證一定的帶寬，如 RSVP協(xié)議，也可以對(duì)某些實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)采取優(yōu)先傳送措施 (IP層協(xié)議 )。 在 Inter這種不保證傳遞質(zhì)量的信道中，通常在話音質(zhì)量和時(shí)延之間存在著一個(gè)折衷。近幾年來(lái)，話音壓縮編碼技術(shù)有了很大的進(jìn)步，在中低速率 (4～ 16 kb/s)的情況下可以達(dá)到市話或長(zhǎng)途通信的質(zhì)量。緩存時(shí)延一般可由用戶自己設(shè)定，最長(zhǎng)可達(dá)幾百毫秒。此外，時(shí)延還會(huì)造成回波，時(shí)延越長(zhǎng)，所需的用于消除回波的計(jì)算機(jī)指令的時(shí)間就越多。首先讓我們看一下影響 IP電話質(zhì)量的幾個(gè)因素。同時(shí)，這種競(jìng)爭(zhēng)也促使了與 IP電話技術(shù)相關(guān)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷出現(xiàn)，如語(yǔ)音編碼技術(shù)、實(shí)時(shí)傳送協(xié)議 (RTP， Realtime Transport Protocol)、資源預(yù)約協(xié)議 (RSVP， Resource Reservation Protocol)、呼叫建立和控制協(xié)議等等，為這一技術(shù)的實(shí)用化提供了良好的條件。 IP電話采用了分組交換和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了話音、數(shù)據(jù)的綜合傳輸，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)成本大幅度降低，特別是對(duì)減少國(guó)際 /國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途通信費(fèi)用非常有效，用戶承受的通信費(fèi)用也大大減少，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) Inter采取的是分組交換方式，數(shù)據(jù)報(bào) (即信息分組 )以存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)理在 Inter節(jié)點(diǎn)間傳輸，數(shù)據(jù)報(bào)在路由上傳輸?shù)难訒r(shí)是不確定的，受 Inter當(dāng)前可利用的傳輸帶寬等因素的影響，因此不能提供可靠的實(shí)時(shí)傳輸。 IP電話是一種利用 Inter作為傳輸載體實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、普通電話與普通電話、計(jì)算機(jī)與普通電話之間進(jìn)行話音通信的技術(shù)。 這種通過(guò) Inter完成普通電話 — 普通電話的通話方式就是人們通常所講的 IP電話，也是目前發(fā)展得最快而且最有商用化前途的電話。但是，這種方式仍舊十分不方便，無(wú)法滿足公眾隨時(shí)需要的通話方式。 計(jì)算機(jī) (PC)方呼叫遠(yuǎn)端電話：先通過(guò) Inter登錄到網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行賬號(hào)確認(rèn)，提交被叫號(hào)碼，然后由網(wǎng)關(guān)完成呼叫。通話雙方是一些擁有電腦，并且可以上互連網(wǎng)的客戶，他們利用雙方的電腦與調(diào)制解調(diào)器，再安裝好聲卡及相關(guān)軟件，加上送話器和揚(yáng)聲器，雙方約定時(shí)間同時(shí)上網(wǎng)，然后進(jìn)行通話，如圖 。 Inter在電子商務(wù)、 IP電話、 IP傳真、 IP會(huì)議電視等領(lǐng)域不斷取得新的應(yīng)用。因此，高速寬帶IP網(wǎng)絡(luò)是解決 IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展問(wèn)題的前提。 IP業(yè)務(wù)量的持續(xù)快速增長(zhǎng)使得 IP協(xié)議逐漸成為一種占主導(dǎo)地位的通信協(xié)議， IP網(wǎng)絡(luò)在今后的數(shù)據(jù)通信乃至電信業(yè)中將占據(jù)重要地位。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 在 IP協(xié)議中，如何處理收到的數(shù)據(jù)報(bào)，分兩種情況：一是數(shù)據(jù)報(bào)已經(jīng)到達(dá)目的主機(jī)，主機(jī)對(duì)進(jìn)入的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行處理；二是數(shù)據(jù)報(bào)需要進(jìn)一步傳送，路由器 (網(wǎng)關(guān) )使用路由算法為數(shù)據(jù)報(bào)選擇路由。 互連網(wǎng)絡(luò)可以被看成由一組路由器經(jīng)點(diǎn)到點(diǎn)連接而形成的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 數(shù)據(jù)報(bào)封裝 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 5． IP數(shù)據(jù)包的路由選擇 路由選擇是 IP協(xié)議最主要的功能之一。 在 IP協(xié)議中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)報(bào)，即 IP數(shù)據(jù)報(bào)，它由報(bào)頭和數(shù)據(jù)兩部分組成。它的主要功能有無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)傳送、數(shù)據(jù)報(bào)路由選擇和差錯(cuò)控制。 IP地址由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)組成。如果一臺(tái)主機(jī)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，則要為其分配多個(gè) IP地址。 UDP是面向非連接的，所謂“面向非連接”，就是指在正式通信前不必與對(duì)方先建立連接，不管對(duì)方狀態(tài)就直接發(fā)送。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) TCP是面向連接的協(xié)議，也就是說(shuō)，在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對(duì)方建立可靠的連接。 (3) ?SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)：簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議，用于傳輸電子郵件。而接收端的 TCP/IP軟件通過(guò)剝?nèi)ヒ蕴W(wǎng)幀并將數(shù)據(jù)向上傳輸過(guò) TCP/IP棧來(lái)為處于接收狀態(tài)的應(yīng)用程序重新恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 OSI開放系統(tǒng)互連七層參考模型 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) TCP/IP是與 ISO/OSI模型等價(jià)的。最下面是物理層，它代表著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì) (即網(wǎng)絡(luò)電纜 )。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) TCP/IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)報(bào)， TCP協(xié)議負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，并給每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)加上報(bào)頭，報(bào)頭上有相應(yīng)的編號(hào)，以保證在數(shù)據(jù)接收端能將數(shù)據(jù)還原為原來(lái)的格式。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) TCP/IP TCP/IP協(xié)議 (Transmission Control Protocol/Inter Protocol)叫做傳輸控制 /網(wǎng)際協(xié)議，又叫網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，這個(gè)協(xié)議是 Inter國(guó)際互連網(wǎng)的基礎(chǔ)。實(shí)際上 IP網(wǎng)絡(luò)能夠高速發(fā)展的原因之一應(yīng)歸功于傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的普及。與之相比，因特網(wǎng) (Inter)由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、傳輸、交換(這里主要是指路由器、集線器 )和終端等幾部分組成，是遍及全球的互連網(wǎng)。圖中，R表示路由器， FR表示幀中繼交換機(jī)。 但若使用幀中繼技術(shù)，如圖 (b)所示，則在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中只需設(shè)立具有幀中繼交換機(jī)的節(jié)點(diǎn)，一共只需要 6條長(zhǎng)途專用線路和 6條本地線路。 在許多大機(jī)關(guān)、企業(yè)、部門中，其總部和各地分支機(jī)構(gòu)所建立的局域