IP協(xié)議傳送方式
物聯(lián)網(wǎng)作為Internet延伸與擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò),在其構(gòu)建的過程中,對IP協(xié)議進(jìn)行合理地引入是非常必要的。由于物聯(lián)網(wǎng)中的物品之間需要進(jìn)行信息通信,所以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅惩ㄊ亲顬榛镜那疤釛l件,IP地址缺乏成為制約企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵性因素之一,而IPv6協(xié)議的出現(xiàn)給這一問題的解決提供了途徑,這是因?yàn)镮Pv6有大量的地址空間。
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IP協(xié)議的優(yōu)勢在如下幾個方面上體現(xiàn):一是開放性。
IP協(xié)議由IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)負(fù)責(zé)規(guī)范,在這一前提下,使得IP協(xié)議具有了開放性的特點(diǎn),該特點(diǎn)為IP協(xié)議的應(yīng)用提供了廣闊的空間。二是輕量級。各種輕量級IP協(xié)議棧的發(fā)布,為IP協(xié)議的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),可支持多種不同的應(yīng)用場合。三是穩(wěn)定性。在全球范圍內(nèi)IP協(xié)議得到廣泛使用,這與其架構(gòu)本身所具備的穩(wěn)定性有著密不可分的關(guān)聯(lián)。四是可擴(kuò)展性。IPv6協(xié)議有著大量的地址空間,物聯(lián)網(wǎng)連接的所有設(shè)備都能夠分配到一個相應(yīng)的IP地址。同時,IP可以為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供通信,整個過程無需轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān),也不需要配置中間協(xié)議。正是因?yàn)镮P協(xié)議所具備的上述特點(diǎn)和優(yōu)勢,使其在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用,也奠定了不可動搖的地位目前,電視節(jié)目直播信號選擇通過IP傳輸方式來實(shí)現(xiàn),主要是依靠通信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)。直播信號經(jīng)過發(fā)送端編碼設(shè)備編碼后形成能在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流,并附加了接收端在通信網(wǎng)絡(luò)中所對應(yīng)的唯一IP地址,當(dāng)數(shù)據(jù)流到達(dá)接收端,再通過解碼設(shè)備解碼生成所需的視音頻信號。IP編解碼設(shè)備接入通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)已經(jīng)日趨成熟,接入網(wǎng)絡(luò)的方式也變得越來越豐富,既能通過有線網(wǎng)絡(luò)和無線WiFi接入,又可以使用移動數(shù)據(jù)4G網(wǎng)絡(luò)接入??梢哉f,只要有網(wǎng)絡(luò)覆蓋,就能實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目直播信號的IP傳輸。 [4] IP傳輸系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、安全高效以及傳輸成本低等特點(diǎn),既能很好地作為傳統(tǒng)電視直播信號傳輸方式的補(bǔ)充,又能在一定程度上降低節(jié)目制作的成本。同時,在我國通信技術(shù)不斷發(fā)展、通信基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善的背景下,電視直播信號基于IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)也會越來越成熟和完善。在傳送IP信息包時,一定會指明源地址與目的地址。源地址當(dāng)然只有一個,但是目的地址卻可能代表單一或多部設(shè)備。根據(jù)目的地址的不同,區(qū)分為3種傳送方式:單點(diǎn)傳送、廣播傳送以及多點(diǎn)傳送。 [2]
單點(diǎn)傳送單點(diǎn)傳送是一對一的傳遞模式。在此模式下,源端所發(fā)出的IP信息包,其IP報(bào)頭中的目的地址代表單一目的設(shè)備,因此只有該目的設(shè)備能收到此IP信息包。在互聯(lián)網(wǎng)上傳送的信息包,絕大多數(shù)都是單點(diǎn)傳送的IP信息包。廣播傳送廣播傳送是一對多的傳遞方式。在此方式下,源設(shè)備所發(fā)出的IP信息包,其IP報(bào)頭中的目的地址代表某一網(wǎng)絡(luò),而非單一設(shè)備,因此該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備都能收到、并處理此類IP廣播信息包。由于此特性,廣播信息包必須小心使用,否則稍有不慎,便會波及該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部設(shè)備。多點(diǎn)傳送多點(diǎn)傳送是一種介于單點(diǎn)傳送與廣播傳送之間的傳送方式模式。多點(diǎn)傳送也是屬于一對多的傳送方式,但是它與廣播傳送有很大的不同。廣播傳送必定會傳送至某一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備,但是多點(diǎn)傳送卻可以將信息包傳送給一群指定的設(shè)備。即多點(diǎn)傳送的IP信息包,其IP報(bào)頭中的目的地址代表的是一群選定的設(shè)備。凡是屬于這一群的設(shè)備都可收到此多點(diǎn)傳送信息包。設(shè)置多點(diǎn)傳送方式的原因是:假設(shè)我們要必須傳送一份數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)上10部指定的設(shè)備。如果使用單點(diǎn)傳送的方式,必須重復(fù)執(zhí)行10次傳送的操作才能達(dá)成目的,不僅沒有效率,且浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬。如果使用廣播傳送的方式,則指定網(wǎng)絡(luò)中的所有(例如20部)計(jì)算機(jī)都會收到、且必須處理這些廣播傳送信息包,換言之,將影響到其他不相干的計(jì)算機(jī)。這時候,如果使用多點(diǎn)傳送,便能避免單點(diǎn)傳送與廣播傳送的問題。 [2] 多點(diǎn)傳送非常適合傳送一些即時共享的信息給一群用戶,例如傳送即時股價、多媒體影音信息等。不過,雖然在同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)傳送沒有技術(shù)上的問題,但如果要通過互聯(lián)網(wǎng),則沿途的路由器必須都支持相關(guān)的協(xié)議才行,這也是多點(diǎn)傳送所面臨的瓶頸。
網(wǎng)際協(xié)議第4版(Internet Protocol version4,IPv4)是TCP/IP協(xié)議使用的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸機(jī)制。數(shù)據(jù)報(bào)是一個可變長分組,有兩部分組成:頭部和數(shù)據(jù)。頭部長度可由20~60個字節(jié)組成,該部分包含有與路由選擇和傳輸有關(guān)的重要信息。頭部各字段意義按順序如下: [3] (1)版本(4位):該字段定義IP協(xié)議版本,負(fù)責(zé)向處理機(jī)所運(yùn)行的IP軟件指明此IP數(shù)據(jù)報(bào)是哪個版本,所有字段都要按照此版本的協(xié)議來解釋。如果計(jì)算機(jī)使用其他版本,則丟棄數(shù)據(jù)報(bào)。 [3] (2)頭部長度(4位):該字段定義數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議頭長度,表示協(xié)議頭部具有32位字長的數(shù)量。協(xié)議頭最小值為5,最大值為15。 [3] (3)服務(wù)(8位):該字段定義上層協(xié)議對處理當(dāng)前數(shù)據(jù)報(bào)所期望的服務(wù)質(zhì)量,并對數(shù)據(jù)報(bào)按照重要性級別進(jìn)行分配。前3位成為優(yōu)先位,后面4位成為服務(wù)類型,最后1位沒有定義。這些8位字段用于分配優(yōu)先級、延遲、吞吐量以及可靠性。 [3] (4)總長度(16位):該字段定義整個IP數(shù)據(jù)報(bào)的字節(jié)長度,包括協(xié)議頭部和數(shù)據(jù)。其最大值為65535字節(jié)。以太網(wǎng)協(xié)議對能夠封裝在一個幀中的數(shù)據(jù)有最小值和最大值的限制(46~1500個字節(jié))。 [3] (5)標(biāo)識(16位):該字段包含一個整數(shù),用于識別當(dāng)前數(shù)據(jù)報(bào)。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)分段時,標(biāo)識字段的值被復(fù)制到所有的分段之中。該字段由發(fā)送端分配幫助接收端集中數(shù)據(jù)報(bào)分段。 [3] (6)標(biāo)記(3位):該字段由3位字段構(gòu)成,其中最低位(MF)控制分段,存在下一個分段置為1,否則置0代表該分段是最后一個分段。中間位(DF)指出數(shù)據(jù)報(bào)是否可進(jìn)行分段,如果為1則機(jī)器不能將該數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分段。第三位即最高位保留不使用,值為0。 [3] (7)分段偏移(13位):該字段指出分段數(shù)據(jù)在源數(shù)據(jù)報(bào)中的相對位置,支持目標(biāo)IP適當(dāng)重建源數(shù)據(jù)。 [3] (8)生存時間(8位):該字段是一種計(jì)數(shù)器,在丟棄數(shù)據(jù)報(bào)的每個點(diǎn)值依次減1直至減少為0。這樣確保數(shù)據(jù)報(bào)擁有有限的環(huán)路過程(即TTL),限制了數(shù)據(jù)報(bào)的壽命。 [3] (9)協(xié)議(8位):該字段指出在IP處理過程完成之后,有哪種上層協(xié)議接收導(dǎo)入數(shù)據(jù)報(bào)。這個字段的值對接收方的網(wǎng)絡(luò)層了解數(shù)據(jù)屬于哪個協(xié)議很有幫助。 [3] (10)頭部校驗(yàn)和(16位):該字段幫助確保IP協(xié)議頭的完整性。由于某些協(xié)議頭字段的改變,這就需要對每個點(diǎn)重新計(jì)算和檢驗(yàn)。計(jì)算過程是先將校驗(yàn)和字段置為0,然后將整個頭部每16位劃分為一部分,將個部分相加,再將計(jì)算結(jié)果取反碼,插入到校驗(yàn)和字段中。 [3] (11)源地址(32位):源主機(jī)IP地址,該字段在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)到目的主機(jī)傳輸期間必須保持不變。 [3] (12)目的地址(32位):目標(biāo)主機(jī)IP地址,該字段在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)到目的主機(jī)傳輸期間同樣必須保持不變。