多媒体通信技术多媒体通信网络技术解析

第6章多媒体通信网络技术多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity6.3多媒体通信协议应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层(硬件接口)应用层TCPUDPIPARP网络接口ISO参考模型TCP/IP模型(硬件)使用IP地址使用物理地址Internet应用(SNPM/NFS)SRMUDP/Multicasting网络接口层IPv4/6RSVPTCP实时组播应用实时流应用RTP应用(SNPM/NFS)多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•TCP/IP协议族是一个具有分层结构的网络协议体系，分层的作用是将整个协议按功能分层，每层完成某些特定的功能，上下层之间通过层间接口提供服务和传递信息，从而简化了不同系统之间数据通信的实现，但同时也增加了信息传输的时延。TCP/IP协议不包含物理层和数据链路层协议,只定义了TCP/IP与各种物理网络之间的网络接口规范。(1)网络接口层多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity(2)IP层负责协调计算机之间的通信。IP是Internet的基础，目前通用的IP协议为IPv4，在NGN中使用的是IPv6。ICMP协议为IP层提供解决差错报告与控制机制的方法。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity主要功能是在站点间建立端到端的连接和事务处理,在进程之间提供可靠的和有效的传输服务。TCP/IP的传送层提供了两个主要的协议:传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)和用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。(3)传输层应用层向用户提供一种常用的应用程序。(4)应用层多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity6.3.1IPv6•IP协议是TCP/IP协议族中最主要的协议之一。IP协议的主要功能包括无连接数据报传送功能、数据报路由功能和选择差错控制功能。•IP协议提供的是不可靠的、无连接的传送服务无连接、“尽力而为”注重传输效率而非质量：不能保证QoS采用存储-转发机制：延时抖动IPv4不堪重负•地址资源行将枯竭•路由表越来越庞大•分配地址不方便多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•IPv6地址格式–IPv6的地址长度则为128个比特，并采用十六进制表示。这128个比特被分为8组，中间用“:”隔开，表示格式为X:X:X:X:X:X:X:X。每组16位，用十六进制表示，则为4位十六进制整数。例如：2001:fecd:ba23:cd1f:dcb1:1010:9234:C9B4。在十六进制中，A到F表示的是10到15。在IPv6地址中,允许出现连续的0,并可用“::”表示,但一个地址中只能出现“::”一次。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•IPv6地址分类–IPv6地址由一个格式前缀、一个子网号和一个接口号组成。–IPv6有三种类型地址：单播地址(unicast)、任意地址(anycast)和组播地址(multicast)，这与IPv4按类别划分A、B、C、D、E类地址不同。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•①单播地址–该地址标识某一单个接口，用于一对一的通信。例如一个接口将分组发给另一个接口，这两个接口都有唯一地址。包括以下四种类型：–可聚集全球单播地址（Aggregatableglobalunicastaddresses）–本地链路地址（Link-localaddresses）–本地站点地址（site-localaddresses）–特殊单播地址（Specialaddresses）多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•②任意地址–该地址标识属于不同节点的一组接口，用于一与多中的其中一个进行通信。它的一个可能的用法是当一个公司网络提供因特网访问时，网内所有提供因特网访问的路由器都配置相同的一个任意地址，每当一个数据包访问因特网时，它就会被发送到提供因特网访问的路由器中距离最近的一个路由器上。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•③组播地址–该地址标识属于不同节点的一组接口，用于点到多点的通信。发往组播地址的数据包将被传送到该地址标识的所有接口。IPv6协议不再定义广播地址，其功能可由组播地址替代，当所有地址都包含在组播地址内时就相当于广播,如图6-38所示。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversityIPv6编址多播单播任意播分配的地址被请求节点地址FF::/8FF02::1:FF00:0000/104本地链路地址可聚合全球地址本地站点地址FE80::/102001::/162002::/163FFE::/16FEC0::/10末指定的回环地址本地链路地址可聚合全球地址本地站点地址IPv4兼容地址::/128::/128FE80::/102001::/162002::/163FFE::/160:0:0:0:0:0::/96•IPv6寻址结构中的地址类型多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•数据格式–一个IPv6分组可以包含：IPv6基本包头、可选的扩展包头和净负荷。净负荷长度流标签跳数限制下一包头版本流量类别源地址目的地址多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•IPv6的基本包头与IPv4相比做了如下修改：–①去掉了IPv4中的包头长度、标识、标志、片偏移、包头校验和、选项六个字段–②增加了流标签字段–③将IPv4中的服务类型字段替换为流量类别字段–④修改了协议类型和生存时间字段内容多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•IPv6的特点由于目前因特网使用的协议都是IPv4，下面通过与IPv4的对比来概括一下IPv6的特点：–（1）简化了包头格式–（2）增加了扩展包头–（3）扩展了地址功能–（4）增加了安全性–（5）补充了QoS管理功能多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•IPv6与IPv4的共存技术（1）双栈技术–双栈技术支持在同一设备及网络中同时运用IPv4和IPv6。（2）隧道技术–隧道技术支持IPv6业务在IPv4网络中的传输。（3）转换技术–转换技术支持纯IPv6节点和纯IPv4节点间的互通多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity6.3.2组播路由选择协议与IGMP因特网组管理协议•三种类型的IP地址：单播地址、广播地址、组播地址，对应这三种类型的IP地址，在IP网中有三种传送包的方式：单播（Unicast）、广播（Broadcast）和组播（Multicast）•单播技术–一种单点到单点的数据传输模式–最常见的Internet通信方式：HTTP、FTP–缺点：多用户请求时，需要发送多个拷贝，网络利用率低多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•广播技术–一种一点到所有主机的数据传输模式–效率高–缺点：盲目性•组播技术–属于IP层，绑定于UDP服务中–一份数据发送给一组特定的用户–能够向多台主机发送数据包，同时能避免广播风暴的一种更好的解决办法。–需要专门的协议IGMP(因特网组管理协议)多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•IP组播地址的基本概念–组播地址•IP地址中的D类地址为组播地址，其范围从224.0.0.0到239.255.255.255。一个组播IP地址代表一个组播组，组播地址只能用作目的地地址，而不能出现在数据包的源地址中。–组播转发树•组播传输路径也称为组播转发树•最短路径树•共享树–组播路由算法•构造一个组播树使组播信息传送到组播组的各个成员，并且不会产生重复访问，这需要采用一定算法的。在IP组播中一个重要的算法就是反向路径转发RPF（reversepathforward）。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•播路由选择协议密集模式路由协议稀疏模式路由协议DVMRP(距离矢量组播路由协议)MOSPF(组播开放最短路径优先路由协议)PIM-DM(协议独立的组播-密集模式)PIM-SM(协议独立的组播-稀疏模式)CBT(有核树)多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•因特网组管理协议IGMP–参加组播的主机与路由器(能支持组播)之间交换组员信息的协议，它能够告知一个物理网络上的所有主机当前所处的组播组，组播路由器需要这些信息以便知道组播包应该向哪些接口转发。–一个组播组可以跨越多个网络，组播组中的主机可随时加入或离开组播组–IGMP报文被封装在IP数据报中，通过IP数据报进行传输–3个版本：v1,v2,v3多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity6.3.3实时传输协议RTP•多媒体通信的主要特点之一是实时性，TCP协议提供了高可靠的服务，但是同时又引入了高的传输时延并占用了网络带宽，因而不适于传送实时的音视频数据。•实时传输协议RTP能够支持基于IP网络的多媒体通信业务的实现，为实时数据的应用提供点到点或点到多点通信的传输服务。•RTP运行于UDP之上，利用了UDP协议的端口和校验和的功能。•RTP协议本身并不确保实时的传送报文和提供另外的服务质量保证，而是依赖下层服务提供。它既不确保报文的传送也不防止报文失序，同时也不认为下层网络是可靠地按序传送报文的。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•RTP协议用于传送具有实时性要求的数据，如音/视频数据。它与另一个协议密切相关，这个协议就是RTP的控制协议——实时传输控制协议RTCP（RTPControlProtocol），该协议用于监测实时传输的服务质量，并传递正在进行的会话中的参与者的信息。–RTP主要用于承载多媒体数据，并通过包头时间参数的配置使其具有实时的特征。–RTCP主要用于周期地传送RTCP包，监视RTP传输的服务质量。多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversity•RTP会话–一组用户之间通过RTP建立的连接称为RTP会话，“用户”为会话的参与者。–对每一参与者，该RTP会话由一对特定的传送层地址来标识，包括一个网络地址和一对端口号(分别给RTP和RTCP使用)–组播：IP地址相同，并使用同一对端口号–单播：使用各自IP地址，使用同一对端口号–多个媒体对应多个RTP会话多媒体通信技术：多媒体通信网络技术信息科学与工程学院宁波大学NingboUniversityPT:有效载荷类型,占7位,用于说明RTP报文中有效载荷的类型,如GSM音频、JPEG图像等。V:RTP协议的版本号,占2位,当前协议版本号为2P:填充标志,占1位,如果P=1,则在该报文的尾部将填充一个或多个额外的八位组,它们不是有效载荷的一部分。X:扩展标志,占1位,如果X=1,则在RTP报头后跟有一个扩展报头。CC:CSRC计数器,占4位,指示CSRC标识符的个数。M:标记,占1位,不同的有效载荷有不同的含义,对于视频,标记一帧的结束;