《多媒体应用设计师教程（第2版）》依据2018年审定通过的多媒体应用设计师考试大纲编写，涵盖多媒体应用设计师（中级）岗位所要求的主要知识及应用技术。通过本考试的考生可以获得由人力资源和社会保障部、工业和信息化部认可的职业资格证书，本考试为中级资格认证。 

本书根据2018年出版的多媒体应用设计师考试大纲编写，对多媒体应用设计师岗位所要求的主要知识及应用技术进行了阐述。
　　本书主要内容包括多媒体应用基础知识和多媒体应用设计技术两个部分。多媒体应用基础知识包括多媒体技术基础、多媒体信息传输技术、多媒体应用的新技术等；多媒体应用设计技术包括多媒体应用的策划与设计、多媒体素材的制作和集成、多媒体应用场景的技术应用和实现等。本书旨在帮助考生夯实基础，以期在考试中真正做到举一反三，取得好成绩。

前  言　　计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试由国家人力资源和社会保障部、工业和信息化部领导下的专业技术资格考试，其主要的政策文件是由原人事部和信息产业部联合颁发的《计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试暂行规定和实施办法》（国人部发﹝2003﹞39号），计算机软件资格考试纳入全国专业技术人员职业资格证书制度的统一规划，并且计算机类专业技术人员的职称一律采用以考代评的方式，取消了学历和资历的限制。考试合格即可获聘助理工程师、工程师或高级工程师职务。　　多媒体应用设计师考试是软考中级考试的一种，凡是通过多媒体应用设计师考试者，即可认定为计算机技术与软件专业中级工程师职称，由用人单位直接聘任，享受中级工程师待遇。多媒体应用设计师是具备多媒体技术基础、多媒体信息处理技术、多媒体应用的策划与设计、多媒体素材的制作与集成、多媒体应用系统的设计与实现、多媒体应用场景的技术应用与实现、标准化基础与知识产权保护、专业英语基础讲解能力的综合性人才，目前也是社会上紧缺的技术性人才。从全国打造文化创意产业的目标来审视，多媒体应用设计师也成为动漫设计、视觉设计、软件和计算机服务等发展的另一瓶颈。　　多媒体技术飞速发展对多媒体应用设计师考试提出了新要求，根据2018年全国计算机专业技术资格考试办公室出版的多媒体应用设计师考试大纲中的说明，多媒体应用设计师考试主要面向网页设计与制作、多媒体产品设计与制作两类职业岗位群，对于网页设计与制作、UI界面设计与制作、多媒体产品设计与制作、交互设计、用户体验设计等相关工作岗位的从业人员有价值，本书促使这些从业人员通过考试，实现工作资质和业务水平的提升。同时，本书适用广泛，对于经验丰富的CTO而言，提供案例参考，帮助其开展工作与技术培训；对于计算机及相关专业的学生而言，以考促学，使其迅速融入全真环境，获取实践经验，拓宽学习思路，构建自己的知识体系；对于计算机及相关专业教师而言，开阔视野，成为教学与工作的参考书。　　本书根据2018年出版的多媒体应用设计师考试大纲编写，突显多媒体应用设计师“技艺融通”的特点，对多媒体应用设计师岗位所要求的主要知识及应用技术进行了阐述。本书主要内容包括多媒体应用基础知识和多媒体应用设计技术两个部分。多媒体应用基础知识包括多媒体技术基础、多媒体信息传输技术、多媒体应用的新技术等，多媒体应用设计技术包括多媒体应用的策划与设计、多媒体素材的制作和集成、多媒体应用场景的技术应用和实现等。　　本书在编写过程中，阅读、参考了大量国内外相关专家的书籍、博客、资料或相关课件，并从中获得了灵感和启示，引用了多家数字科技有限公司及相关专业网站的资料，由于时间紧、任务重，未能在注释或参考文献中一一列出，在此特向这些参考文献的作者致歉并表示由衷的感谢！由于多媒体技术发展日新月异，加之编者水平所限，书中难免有错漏之处，衷心希望广大读者以及相关专家批评指导，使本书在修订中日臻完善。书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。愿此书能为多媒体应用设计师考试的考生提供指引。　　在本书出版之际，要特别感谢工业和信息化部盛老师、彭老师的关心和支持！感谢清华大学出版社柴老师、杨老师在本书的出版过程中给予的大力指导与帮助！　　　　李振华　　2018年6月 

第3章  多媒体信息传输技术3.1  多媒体通信技术　　多媒体通信技术是多媒体技术与通信技术的有机结合，突破了计算机、通信、电视等传统产业间相对独立发展的界限，是计算机、通信和电视领域的一次革命。多媒体通信技术是针对多媒体信息的特点，即集成性、大数据量、交互性、动态性和编码方式多样等，特别为之考虑的一种网络通信。其中，集成性问题主要由多媒体通信过程中的同步技术加以解决，大数据量问题主要由多媒体压缩技术进行解决，编码方式多样主要是由各种具体编码技术予以解决。动态性可以理解为音频和视频信息传输的连续性要求，动态性是多媒体通信中关注的关键问题。多媒体通信技术的出现向人们提供了全新的信息服务。　　多媒体通信是在传统的计算机网络通信的基础上，针对多媒体信息的特点，在TCP/IP协议的基础上，开发了一些特殊的多媒体通信协议，如资源预留协议、实时传输协议、实时传播控制协议和实时流协议等，以满足多媒体通信的服务质量要求。3.1.1  多媒体通信的服务质量　　服务质量（QoS）指的是网络服务的“良好”程度。由于不同的应用对网络性能的要求不同，对网络所提供服务质量的期望也不同。这种期望可以使用一系列指标来进行描述。对于不同的应用系统，QoS指标的定义方法可能是不同的。但是，常见的指标包括吞吐量、差错率、端到端延迟和延迟抖动等。吞吐量指的是在一定的时间段内网络传输的数据总量；差错率指的是在一段时间段内网络传输的错误数据量占全部数据量的比例；端到端延迟指的是单位数据从传送端到接收端的平均时间；延迟抖动指的是同一个数据流中不同信息所呈现的端到端延迟的不同。　　对于多媒体通信而言，尤其是含有声音和视频等连接信号的多媒体传输来说，端到端延迟和延迟抖动是两个特别关键的指标。就多媒体应用来说，特别是对于交互式多媒体应用来说，对延迟有严格的限制，不能超过人所能容忍的极限，否则将会严重影响服务质量。同样，延迟抖动也必须维持在严格的界限内，否则将会严重影响人对语音和图像信息的识别。一种常见的视频通信的QoS质量级别如表3.1所示。表3.1  视频通信的QoS质量QoS级别帧速/FPS分辨率/%主观评价损害程度5     25～30     65～100　　　很好　　细微     续表QoS级别帧速/FPS分辨率/%主观评价损害程度4     15～24     50～64　　　较好　　可察觉3     6～14     35～49　　　一般　　可忍受2     3～5     20～34　　　较差　　很难忍受1     1～2     1～9　　　差　　不可忍受　　3.1.2  多媒体通信的服务质量类型　　根据服务质量的实现方式，服务质量可以分为如下3种类型。　　1. 确定型服务质量　　确定型服务质量指的是在数据传输过程中，网络提供强制的服务质量保证，否则可能会造成严重的后果。这类服务一般用于硬实时应用，如远程医疗系统中的核磁共振扫描照片数据必须采用实时无差错的传输，否则会造成诊断灾难。　　2. 统计型服务质量　　统计型服务质量指的是在数据传输过程中，网络提供一定的服务质量保证，允许服务质量的波动并且不会造成不良的后果。这类服务一般用于软实时应用，如视频点播系统。　　3. 尽力型服务质量　　尽力型服务质量指的是网络不根据任何服务质量保证，网络性能随着负载的增加而明显下降。由于受到带宽的限制，现有Internet上的多媒体应用多数使用尽力型服务质量。3.1.3  多媒体通信协议　　随着计算机网路技术的发展，人们已经不满足于传统的网络浏览、数据文件传输和传统的电子邮件等文本信息服务，而越来越使用多媒体信息服务，如视频点播、视频会议、语音电话和视频电话等。因此需要设计特别针对多媒体的通信协议以满足大数据量且对交互性和实时性要求较高的通信服务。　　1. TCP/IP协议　　多媒体通信协议的设计必须基于已有的计算机网络通信的标准协议。计算机网络中的工业标准协议是传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），即TCP/IP协议。　　TCP/IP协议实际上是一个协议栈，即多个协议的集合，TCP/IP是对这些协议的统一称呼。TCP/IP协议分为四层，分别是数据链路层、网络层、传输层和应用层。数据链路层向用户提供透明可靠的传输服务，具有数据链路维护和差错控制等功能。网络层完成发送点到目标点的数据传输，具有网络路由功能。传输层提供发送点到目标点的数据交换功能，具有传输通路维护和差错控制等功能。应用层提供各种面向终用户的服务。数据链路层中的两个重要协议是地址解析协议（ARP）和反向地址解析协议（RARP）。地址解析协议ARP完成IP地址到物理地址的转换；反向地址解析协议RARP完成物理地址到IP地址的转换。网络层的重要协议是网际协议IP，该协议实现网络中的路由功能，即寻找发送点到目标点的路径。传输层的两个重要协议是传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。传输控制协议TCP是一种面向连接的、可靠的传输通信协议；用户数据报协议UDP是一种非连接的、不可靠的传输通信协议。应用层的常见协议包括超文本传输协议HTTP、文件传输协议FTP、简单网络管理协议SNMP和简单邮件传输协议SMTP。其中，超文本传输协议HTTP实现以超文本形式传输内容。文件传输协议实现各种文件的远程传送。简单网络管理协议SNMP实现管理IP网络中各种节点，如服务器、计算机、交换机和路由器等。简单邮件传输协议SMTP实现以接力方式高效地传输邮件。　　多媒体通信协议是在TCP/IP协议的基础上，针对多媒体的大数据量、动态性等特点而特别设计的一些适应多媒体通信特点的协议。　　多媒体通信的关键协议包括实时传输协议RTP、实时传输控制协议RTCP、资源预留协议RSVP和实时流协议RTSP。其中，实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP工作相当于TCP/IP协议的传输层；实时流协议RTSP工作相当于TCP/IP协议的应用层；资源预留协议RSVP工作相当于TCP/IP协议的网络层。　　当前，为流行的多媒体通信协议栈是H.32X和SIP。H.32X是国际电信联盟（ITU）定义的多媒体通信系列标准，如表3.2所示。该系列标准定义了在现有通信网络上进行视频会议的规范。其中，H.320定义了在窄带综合业务数据网（N-ISDN）上进行多媒体通信的标准；H.321定义了宽带综合业务数据网（B-ISDN）上进行多媒体通信的标准；H.322定义了在有服务质量保证的局域网（LAN）上进行多媒体通信的标准；H.324定义了在公共交换电话网（PSTN）上进行多媒体通信的标准；H.323定义了在现有IP网络上进行多媒体通信的标准。会话启动协议（SIP）用于创建、修改和终结一个或多个参与者参加的多媒体会话。表3.2  H.32X协议项目　　　ISDN会议　　　H.320　　　LAN会议　　　H.323     PSTN会议     H.324批准年份　　　1990年　　　1996年     1996年视频　　　H.261　　　H.263　　　H.261　　　H.263     H.261     H.263音频　　　G.711　　　G.722　　　G.728　　　G.711　　　G.722　　　G.723　　　G.728　　　G.729     G.723多路复用　　　H.221　　　H.225.0     H.223数据　　　T.120　　　T.120     T.120用户接口　　　I.400　　　TCP/IP     V.34 modem　　2. 资源预留协议　　资源预留协议（RSVP）要求预留一定的网络资源，保证业务数据流能够有足够的带宽，从而能够克服网络的拥塞和丢包，提高服务质量。它是一种基于接收方的资源预留协议。　　RSVP工作的基本步骤如下所述。　　（1）发送方发出多媒体特征信息，经过路由器转送到接收方。　　（2）接收方根据收到的多媒体特征信息以及本地所需要的服务质量QoS计算所需要的带 宽资源，并将该带宽资源以预留信息的方式回送给发送方。　　（3）预留信息经过的各个路由器进行预留资源操作。　　（4）发送方在接收到预留信息后，开始发送多媒体业务数据。　　3. 实时传输协议　　实时传输协议（RTP）基于TCP/IP协议栈中的用户数据报协议（UDP）。UDP协议提供高效不可靠的无连接数据报服务，而TCP是一种可靠的传输控制协议。RTP基于UDP而非TCP，其原因主要有两个：① TCP是一个面向连接的传输控制协议，其在多播的环境中很难进行扩充。多播指的是由一个信号源同时向多个接收端传送数据。与之对应的是单播，即一个信号源只给一个接收端发送数据。② 多媒体数据传输过程中，可靠性不是重要的，实时性才是重要的。这是由于用户苛刻的响应时间造成的。显然，TCP协议中为了保证传输的可靠性而采用的重传超时数据报的做法在实时应用中是不合适的。　　既然UDP协议无法保证到达数据的顺序，RTP协议中需要一些特殊的机制来保证数据包的有序性。RTP通过引入如下参数来保证到达数据包的有序，这些参数被封装在RTP数据包的包头中，如表3.3所示。　　（1）有效载荷类型。有效载荷类型指出该媒体的数据类型以及相应的编码方式，如PCM音频信息、H.261视频信息、H.263视频信息和MPEG1视频信息等。　　（2）时间戳。时间戳用于记录当前数据包的前8个字节被读取的时间，由发送者进行设置。利用时间戳，接受者可以按正确的时间顺序播放视频或音频信息，也有助于进行视频和音频的同步。表3.3  RTP数据包的包头位    元内    容　　　　　　0～31                 标识信息　　　　　　32～63                 时间戳　　　　　　64～95                 同步源标识符　　　　　　96～96 （CC×32）?1                 提供源标识符　　　　（3）同步源（SSRC）标识符。同步源标识符用来标识RTP信息包流的起源，在RTP会话或者期间的每个信息包流都有一个清楚的SSRC。SSRC不是发送端的IP地址，而是在新的信息包流开始时源端随机分配的一个号码。　　（4）提供源（CSRC）标识符。提供源标识符识别该数据包中的有效载荷的贡献源。用来标志对一个RTP混合器产生的新包有贡献的所有RTP包的源。由混合器将这些有贡献的SSRC标识符插入表中。　　4. 实时传输控制协议　　实时传输控制协议（RTCP）通过向多媒体信息的发送反馈数据传输质量信息来监控服务质量QoS的变化。实时传输控制协议也提供必要的同步信息以保证多数据流的同步。　　当从一个发送端向多个接收端发送数据时，每个参与者周期性地向所有其他参与者发送RTCP控制信息包。RTCP用来监视服务质量和传送有关与会者的信息。　　设计RTCP协议的主要功能是为应用程序提供会话质量或者广播性能质量信息。每个RTCP信息包不封装任何业务数据，而是封装发送端或接收端的统计报表。这些信息包括发送的数据包数目、丢失的数据包数目以及数据包的延迟和抖动等信息，这些反馈信息对发送端、接收端和网络管理者都是非常必要的。发送端可以根据反馈信息来修改传输速率，接收端可以根据反馈信息判断问题是本地的、区域性的还是全球性的，网络管理员也可以使用RTCP信息包中的信息来评估网络应用于多播的性能。　　5. 实时流协议　　实时流协议（RTSP）是一个应用层的协议，实际是为满足流媒体服务而开发的，这些服务通常包括视频点播、视频会议和视频监控等。流媒体服务的一大贡献是支持“边下载边播放”。　　实时流协议是以客户机/服务器的方式进行工作的，实现对多媒体播放的控制，使用户在播放从因特网下载的实时数据时能够进行控制，如暂停/继续、后退、前进、开始和结束等。基于实时流协议的一个完整的流媒体服务实现过程如下所述。首先，客户端请求服务器建立连接，服务器响应并允许建立连接；当客户端执行播放功能时，服务器响应播放，开始传输多媒体数据；这些多媒体数据主要分为业务数据和质量数据，业务数据指的是真正的多媒体实际数据，如声音数据和视频数据，该部分数据由实时传输协议进行传输，质量数据指的是网络性能统计数据，该部分数据由实时传输控制协议进行传输。然后再多媒体播放过程中，客户端可以请求暂停播放，也可以请求恢复播放，还可以请求结束播放，服务器均可根据请求予以响应。3.1.4  多媒体通信技术的应用　　现代化社会人的工作方式的特点是具有群体性、交互性、分布性及协作性。传统的电信业务电话、传真等通信方式已不能适应社会的需要，为了提供更具有人性化的交流环境，把通信手段从语音为主转向视频为主是一个很自然的要求。多媒体通信者认为可以把它分成两类：一类是对称的全双工的多媒体通信，如分布式多媒体信息系统、视频会议系统及计算机支持的协同工作系统；另一类是非对称全双工的多媒体通信系统，如交互式电视系统（ITV）、点播电视系统（VOD）、远程教育系统、远程医疗诊断系统及远程图书馆。　　对于多媒体通信要解决两个关键技术：多媒体数据压缩和高速数据通信问题。尤其是实用化效果较好，应用比较广泛的视频会议系统要解决视频会议系统的国际标准问题。标准化是产业化成功的前提，这样用户可以把不同厂家的不同产品连接在一起，彼此间相互通信。　　ITU-T（国际通信联盟标准化委员会）制定的 H.320协议标准是ISDN视频会议市场占主导地位的标准，现在ITU-T委员会正在把这套标准扩大到包括多点呼叫标准（T.120）、计算机图形标准以及模拟电路视频会议适用的低速率电路标准（H.324）。Intel公司与150个计算机和通信公司成立一个个人会议工作小组（PCWG），于1994年制定了一个个人会议标准（Personal Conferencing Specification，PCS），其目的是保证基于文本的会议可以在各种操作系统、硬件平台和传输媒体中互操作。视频会议系统可分为两类：点对点视频会议系统和多点视频会议系统。　　点对点视频会议系统有：可视电话、台式机—台式机视频会议及会议室—会议室视频会议。多点视频会议系统，允许三个或三个以下不同地点的参加者一起参加讨论，多点会议系统的关键技术是多点控制器（MCU），它能自动地交换数据，把正确音频和视频信号发送给每个与会者，多点控制器可以被放置在视频会议网络的任何一个点上，它通过编码和解码器接收所有的数字信号，并自动地把数据发送到合适的地点。3.2  计算机网络基础3.2.1  计算机网络概述　　根据《光明日报》曾对互联网的调查表明：互联网已经成为基本生活需求，重要程度犹如空气、食物、水一般。调查一显示：互联网是生活中的一项基本资源，是生活的每日供给，是连接外界的新途径。调查二显示：互联网重要性堪比爱情和友谊，全球受访的大学生中有五分之二表示，互联网比约会、朋友聚会或听音乐更加重要。调查三显示：社交网络对日常生活的影响力大，出现了微信、Facebook等社交软件强交互、在线消息干扰或打断工作与学习、工作与生活之间的界限越来越模糊等现象。调查四显示：使用移动设备访问信息越来越流行，移动设备逐渐成为重要的日常使用设备。　　计算机从诞生到现在已经有60多年的历史了。随着时代的发展，面对浩瀚的信息与知识，仅仅依靠单个计算机“孤军奋战”已经难以发挥更大的作用了。于是，人们开始意识到计算机网络的重要性。计算机网络是现代通信技术与计算机技术相机和的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理位置的计算机与专用外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的计算机应用系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。人们组建计算机网络的目的是为了实现计算机之间的资源共享，因此，网络提供资源的多少决定了一个网络的存在价值。计算机网络的规模有大有小，大的可以覆盖全球，小的可以仅有一间办公室中的两台或几台计算机构成。通常，网络规模越大，包含计算机越多，它所提供的网络资源就越丰富，其价值也就越高。从定义中可以看出计算机网络设计三个方面的问题：，至少有两台计算机互联；第二，通信设备与线路介质；第三，网络软件，是指通信协议和网络操作系统。　　计算机网络已经从远程终端联机阶段、计算机网络阶段、计算机网络互联阶段、国际互联网与信息高速公路阶段一路飞驰。计算机网络的应用正在改变着人们的工作与生活方式，正在进一步引起世界范围内产业结构的变化，促进全球信息产业的发展。人们已经看到：计算机越普及、应用范围越广，就越需要互联起来构成网络。在信息技术高速发展的今天，计算机就是网络，网络就是计算机的概念已经被人们所接受，计算机应用正在进入一个全新的网络时代。3.2.2  计算机网络的分类　　计算机网络的种类很多，通常是按照规模大小和延伸范围来分类的，根据不同的分类原则，可以得到不同类型的计算机网络。按照网络覆盖的范围大小不同，计算机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）；按照网络的拓扑结构来划分，计算机网络可以分为环型网、星型网、总线型网等；按照通信传输介质来划分，可以分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、微波网、卫星网、红外线网等；按照信号频带占用方式来划分，又可以分为基带网和宽带网。　　（1）局域网：是指在较小的地理范围内（一般小于10km）由计算机、通信线路（一般为双绞线）和网络连接设备（一般为集线器和交换机）组成的网络。　　（2）城域网：是指在一个城市范围内（一般小于1000km）由计算机、通信线路（包括有线介质和无线介质）和网络连接设备（一般为集线器、交换机和路由器等）组成的网络。　　（3）广域网：比城域网范围大，由多个局域网或城域网组成的网络。目前，已经不能明确区分广域网和城域网，或者也可以说城域网的概念越来越模糊了。因为在实际应用中，已经很少有封闭在一个城市内的独立网络。因特网是世界上的广域网。3.2.3  计算机网络的构成　　对于计算机网络系统的组成可以从不同角度来认识，一般而言，计算机网络有三个主要组成部分：① 若干个主机，它们各为用户提供服务；② 一个通信子网，它主要由结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成；③ 一系列协议。为了便于分析，按照数据通信和数据处理的功能，一般从逻辑上将网络分为通信子网和资源子网两个部分。　　为了便于理解，可以和计算机系统一样，将一个完整的计算机网络系统的组成分为网络硬件系统和网络软件系统两大部分。这其中网络硬件系统是整个计算机网络系统的物质基础，它是网络运行的实体，对网络的性能起着决定性的作用；而网络软件系统则是整个计算机网络系统的灵魂，它是支持网络的运行、提高效益和开发网络资源的工具。　　1. 计算机网络硬件系统　　计算机网络硬件系统一般是指计算机设备、传输介质和网络连接设备。目前，网络连接设备有很多，功能不一，也很复杂。　　　　1）计算机　　网络中的计算机，根据其作用不同，可以分为服务器和工作站两种。服务器的主要功能是通过网络操作系统控制和协调网络各工作站的运行，处理和响应各工作站同时发来的各种网络操作要求，提供网络服务。服务器具有较强的计算功能和信息资源，它为网络中的用户提供共享资源并负责管理网络资源、提供网络应用服务等，是网络系统的重要组成部分。工作站是网络各用户的工作场所，通常是一台计算机或终端。工作站通过插在其中的网络接口板（网卡）经传输介质与网络服务器相连。工作站保持原有计算机的功能，作为独立的个人计算机为用户提供服务，同时也可以按照被授予的一定权限访问服务器。各工作站之间可以互相通信，也可以共享网络资源。有的网络工作站本身不具备计算功能，只能提供操作网络的界面，如联网的终端机。　　根据提供的应用类型，网络服务器可以分为：文件服务器、应用程序服务器、通信服务器3大类。通常一个网络至少有一个文件服务器，网络操作系统及其实用程序和共享硬件资源都安装在文件服务器上。文件服务器，顾名思义主要为网络提供硬盘共享、文件共享、打印机共享等功能，工作站需要共享数据时，便从文件服务器中去取过来，即文件服务器主要负责共享信息的管理、接收和发送。当某一网络工作站要对共享数据进行操作时，具体控制该操作的不仅是工作站上的处理器，还应有网络服务器上的处理器，即网络中有多个处理器为一个事务进行处理，这种能执行用户应用程序的服务器就是应用程序服务器。　　按照网络服务器的设计思想分类，一般把服务器分为三种类型。一种是入门级服务器，有时也称为PC服务器；一种是工作组级服务器，在中小企业的业务部门里使用，有时也称为部门级或工作组级服务器。还有一种就是企业级服务器，一般担当企业的整体网络部署。　　2）网络传输介质　　网络传输介质是数据传输系统中发送装置与接收装置之间的物理媒体，是网络通信的物理基础之一。网络传输介质可分为两类：一类是有线的物理材质，另一类是无线的非物理材质。　　有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤电缆等。无线传输介质主要有红外线、无线电波、微波和卫星等。各种传输介质都有其各自的特点，适用于某种特定类型的网络。常用的是双绞线电缆；同轴电缆也很常用，但是主要用于原来的局域网中；光纤电缆通常用于连接要求高速访问的计算机，以及在不同楼层和建筑物之间连接网络。无线网络介质是通过空气或大气来传输信号的，它利用空间电磁波（无线电、微波、红外线等）实现站点之间的通信。在计算机网络中，无线传输介质可以扩展有线网的限制，并且可以提供移动通信。由于无线连接可以不受地理位置的限制，所以很多人认为，无线通信是未来网络连接中很重要也很流行的方式。但是使用无线传输介质时有一个非常重要的限制，那就是同一传输介质的其他信号、太阳黑子的运动、电离层变化和其他大气干扰都会对通信信号形成干扰，从而产生很多问题。　　3）网络接口卡　　网络接口卡（NIC）又称网络适配卡，简称网卡，它是计算机与通信介质的接口，是构成网络的基本部件。网卡的主要功能是实现网络数据格式与计算机数据格式的转换、网络数据的接收与发送等。在接受网络通信介质上传送的信息时，网卡把传来的信息按照网络上信号编码要求交给主机处理；在主机向网络发送信息时，网卡把发送的信息按照网络传送的要求用网络编码信号发送出去。　　4）传输与交换设备　　传输与交换设备是数据在通信子网中进行传输时专门从事信息传输工作的设备。数据与交换设备的主要任务是实现数据有效地在通信子网中从一个网段传到下一个网段，直到目的地。常用的传输与交换设备主要有：调制解调器、多路复用器、集中器、交换机等。调制解调器是早期计算机网络通信中极为重要和不可或缺的设备，主要进行信号变换，同时具有调制和解调两种功能。多路复用器可将信息群只用一个发射机和接收机进行长距离的传输。多路复用器通常有两种类型：频分多路复用器FDM和时分多路复用器TDM，前者多用于连续信号传输，而后者多用于时间离散的数字信号的传输。集中器对各终端发来的信息进行组织，不工作的终端不占用信道。按照集中有无字符级的缓冲能力来分类，集中器可以分为保持转发式和线路交换式两种。交换机是一种能够提高网络性能、改进网络可管性、降低管理成本的组网基础设备。交换机可将大型的网络划分为比较小的网段，将工作小组同其他工作小组在本地的流量隔离开来，从而提高了总体带宽。　　5）网络互连设备　　网络互连由互连设备来实现，不同的互连设备所解决的问题和所属的层次是不同的。下面主要介绍中继器、集线器、网桥、路由器、网关等设备。中继器可以“延长”网络的距离，在网络数据传输中起到放大信号的作用。数据经过中继器，不需要进行数据包的转换。中继器连接的两个网络在逻辑上是同一个网络。集线器是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。集线器主要是以优化网络布线结构，简化网络管理为目标而设计的。集线器是对网络进行集中管理的小单元，像大树的主干一样，它是各个分支的汇集点。通常集线器又可以分为无源集线器、有源集线器和智能集线器。有源集线器只是把相近的多段媒体集中到一起，对它们所传输的信号不作任何处理，而且对它所集中的传输媒体，只允许扩展到有效传输距离的一半。有源集线器把相近的多段媒体集中到一起，而且对它们所传输的信号进行整形、放大和转发，并可以扩展传输媒体长度。智能集线器在具备有源集线器功能的同时，还具有网络管理和路径选择功能。网桥又称桥接器，它是数据链路层上局域网之间的互连设备。网桥同中继器不同，网桥处理的是一个完整的帧，并使用和计算机相同的接口设备。网桥的功能就是在互联局域网之间存储、转发帧和实现数据链路层上的协议转发。网桥可以分为内桥、外桥和原创桥三类。路由器是网络层的中继系统，它是实现不同类型网络互连的重要设备。路由器在网络层实现包的存储和转发，从而把众多的网络连接成一个大型网络。网关是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品，它不能完全归为一种网络硬件。常见的网关有：电子邮件网关、因特网网关、局域网网关等。　　2. 计算机网络软件系统　　计算机网络软件系统一般指系统级的网络操作系统、网络通信协议和应用级的提供网络服务功能的专用软件。　　1）网络操作系统　　网络操作系统是用于管理网络的软、硬件资源，提供简单网络管理的系统软件。常见的网络操作系统有UNIX、NetWare、Windows NT、Linux等。UNIX是一种强大的分时操作系统，以前在大型机和小型机上使用，现在已向PC过渡。UNIX支持TCP/IP协议、安全性、可靠性强，缺点是操作使用复杂。NetWare是Novell公司开发的早期局域网操作系统，使用IPX/SPX协议，也支持TCP/IP协议，安全性、可靠性较强，其优点是具有NDS目录服务，缺点是操作使用较复杂。Windows系列的网络操作系统是微软公司为PC机做服务器而设计的，操作简单方便，缺点是安全性、可靠性较差，适用于中小型网络。Linux是一个免费的网络操作系统，源代码完全开放，是UNIX的一个分支，内核基本和UNIX一样，具有Windows NT的界面，操作较简单，缺点是应用程序较少。　　2）网络通信协议　　网络通信协议是网络两种计算机交换信息时的约定，它规定了计算机在网络中互通信息的规则。因特网采用的协议是TCP/IP，该协议也是目前应用广泛的协议，其他常见的协议还有Novell公司的IPX/SPX等。　　3）通信软件　　通信软件用于管理各个计算机之间的信息传输，如实现传输层功能的网络驱动程序等。通信软件的目的就是使用户能够在不必详细了解通信控制规程的情况下，很容易地就能控制自己的应用程序，与多个站进行通信，并对大量的通信数据进行加工和管理。　　4）设备驱动软件　　设备驱动软件是一种控制特定设备的硬件级程序。设备驱动软件可以看成是一个硬件的小型操作系统，每个驱动程序都包括确保特定设备相应功能所需的逻辑和数据。设备驱动的软件通常以固件形式存在于它所操作的设备中。如网卡为主计算机的操作系统提供一个接口。　　5）工具软件　　工具软件是网络中不可缺少的软件。如网页制作中离不开网页制作工具软件。网络工具软件的共同特点是：它们不是为用户提供在网络环境中直接使用的软件，而是一种为软件开发人员提供开发网络应用软件的工具。　　6）网络应用软件　　网络应用软件是在网络环境下，直接面向用户的应用软件。如因特网中用户常用的Web浏览器等。3.2.4  计算机网络协议　　1．OSI体系结构　　1）协议的概念　　1969年12月，美国国防部高级计划研究署的分组交换网ARPANET投入运行，从此计算机网络的发展进入了一个新的纪元。为了解决ARPANET只有4个结点，在4台计算机之间进行数据通信仅有传送数据的通路不够的问题，而开始了计算机网络协议的设计。换句话说，计算机网络协议就是通信的计算机双方必须共同遵从的一组约定。例如怎样建立连接，怎样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能互相通信和交流。　　通常网络协议由三个要素组成。它们是语法、语义和同步。语法，即控制信息或数据的结构和格式。语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。同步，即事件实现顺序的详细说明。　　2）开放系统互连参考模型系统结构　　ARPANET的实践经验表明，对于非常复杂的计算机网络而言，其结构好是采用层次型的。根据这一特点，国际标准化组织ISO推出了开放系统互连参考模型（ISO，OSI RM）。该模型定义了不同计算机互连的标准，设计和描述计算机网络通信的基本框架。开放系统互连参考模型的系统结构就是层次式的，共分七层，见表3.4。表3.4  OSI RM层  序  号英 文 缩 写英 文 名 称中 文 名 称7         A　Application Layer     应用层6         P　Presentation Layer     表示层5         S　Session Layer     会话层4         T　Transport Layer     传输层3         N　Network Layer     网络层2         DL　Data Link Layer     数据链路层1         PL　Physical Layer     物理层　　　　在该模型中层与层之间进行对等通信，且这种通信只是逻辑上的，真正的通信都是在底层——物理层实现的，每一层要完成相应的功能，下一层为上一层提供服务，从而把复杂的通信过程分成了多个独立的、比较容易解决的子问题。　　3）开放系统互连参考模型各层的功能　　（1）物理层。物理层是OSI分层结构体系中重要、基础的一层，它建立在传输媒介基础上，实现设备之间的物理接口。物理层只是接收和发送一串比特流，不考虑信息的意义和信息的结构。　　它包括对连接到网络上的设备描述其各种机械的、电气的和功能的规定，还定义电位的高低、变化的间隔、电缆的类型、连接器的特性等。物理层的数据单位是位。　　物理层的功能是实现实体之间的按位传输，保证按位传输的准确性，并向数据链路层提供一个透明的位流传输。在数据终端设备、数据通信和交换设备等设备之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。　　（2）数据链路层。数据链路层实现实体间数据的可靠传送。通过物理层建立起来的链路，将具有一定意义和结构的信息正确地在实体之间进行传输，同时为其上面的网络层提供有效的服务。在数据链路层中对物理链路上产生的差错进行检测和校正，采用差错控制技术保证数据通信的准确性；数据链路层还提供流量控制服务，以保证发送方不致因为速度快而导致接收方来不及正确接收数据。数据链路层的数据单位是帧。　　数据链路层的功能是实现系统实体间二进制信息块的正确传输。为网络层提供可靠无错误的数据信息。在数据链路层中，需要解决的问题包括：信息模式、操作模式、差错控制、流量控制、信息交换过程控制和通信控制规程。　　（3）网络层。网络层也称通信子网层，是高层协议与低层协议之间的界面层，用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。网络层的主要任务是提供路由，为信息包的传送选择一条路径。网络层还具有拥塞控制、信息包顺序控制及网络记账等功能。在网络层交换的数据单元是包。　　网络层的功能是向传输层提供服务，同时接受来自数据链路层的服务。其主要功能是实现整个网络系统内连接，为传输层提供整个网络范围内两个终端用户之间数据传输的通路。它涉及整个网络范围内所有结点、通信双方终端结点和中间结点几方面的相互关系。所以网络层的任务就是提供建立、保持和释放通信连接手段，包括交换方式、路径选择、流量控制、阻塞与死锁等。　　（4）传输层。传输层建立在网络层和会话层之间，实际上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。传输层不仅是一个单独的结构层，它还是整个分层体系协议的核心，没有传输层整个分层协议就没有意义。　　传输层获得下层提供的服务包括：发送和接收顺序正确的数据块分组序列，并用其构成传输层数据；获得网络层地址，包括虚拟信道和逻辑信道。　　传输层向上层提供的服务包括：无差错的有序的报文收发；提供传输连接；进行流量控制。　　传输层的功能是从会话层接收数据，根据需要把数据切成较小的数据片，并把数据传送给网络层，确保数据片正确到达网络层，从而实现两层间数据的透明传送。　　（5）会话层。会话层用于建立、管理以及终止两个应用系统之间的会话。它是用户连接到网络的接口。它的基本任务是负责两主机间的原始报文的传输。　　会话层为表示层提供服务，同时接受传输层的服务。为实现在表示层实体之间传送数据，会话连接必须被映射到传输连接上。　　会话层的功能包括：会话层连接到传输层的映射、会话连接的流量控制、数据传输、会话连接回复与释放、会话连接管理、差错控制。　　会话层提供给表示层的服务包括：数据交换、隔离服务、交互管理、会话连接同步和异常报告。　　会话层重要的特征是数据交换。与传输连接相似，一个会话分为建立链路、数据交换和释放链路三个阶段。　　（6）表示层。表示层向上对应用层服务，向下接受来自会话层的服务。表示层是为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务，它关心的只是发出信息的语法语义。表示层要完成某种特定的功能，主要有不同数据编码格式的转换，提供数据压缩、解压缩服务，对数据行加密、解密。　　表示层为应用层提供的服务包括：语法选择、语法转换等。语法选择是提供一种初始语法和以后修改这种选择的手段。语法转换涉及代码转换和字符集的转换、数据格式的修改以及对数据结构操作的适配。　　（7）应用层。网络应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。其中包括了若干个独立的、用户通用的服务协议模块。网络应用层是OSI的层，为网络用户之间的通信提供专用的程序。应用层的内容主要取决于用户的各自需要，这一层涉及的主要问题是：分布数据库、分布计算技术、网络操作系统和分布操作系统、远程文件传输、电子邮件、终端电话及远程作业登录与控制等。在OSI的七个层次中，应用层是复杂的，所包含的应用层协议也多。　　2．TCP/IP协议　　1）TCP/IP协议概述　　协议是互相通信的计算机双方必须共同遵守的一组约定。TCP/IP协议就是这样的约定，它规定了计算机之间互相通信的方法。TCP/IP协议是为了使接入因特网的异种网络、不同设备之间能够进行正常的数据通信，而预先制订的一簇大家共同遵守的格式和约定。该协议是美国国防部高级研究计划署为建立ARPANET开发的，在这个协议集中，两个知名的协议就是传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），故而整个协议集被称为TCP/IP协议。之所以说TCP/IP协议是一个协议簇，是因为TCP/IP协议包括了TCP、UDP、IP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP等许多协议，对因特网中主机的寻址方式、主机的命名方式、信息的传输规则，以及各种各样的服务功能均做了详细约定，这些约定一起被称为TCP/IP协议。　　2）TCP/IP协议结构　　TCP/IP协议和开放系统互连参考模型一样，是一个分层结构。协议的分层使得各层的任务和目的十分明确，这样有利于软件编写和通信控制。TCP/IP协议分为四层，由下往上分别是：网络接口层、网际层、传输层和应用层。　　上层是应用层，就是和用户打交道的部分，用户在应用层上进行操作，如收发电子邮件、文件传输等。也就是说，用户必须通过应用层才能表达他的意愿，从而达到目的。其中简单网络管理协议SNMP就是一个典型的应用层协议。　　下面的是传输层，它的主要功能是：对应用层传递过来的用户信息进行分段处理，然后在各段信息中加入一些附加的说明，如说明各段的顺序等，保证对方收到可靠的信息。该层有两个协议，一个是传输控制协议（TCP），另一个是用户数据包协议（UDP），SNMP就是基于UDP协议的一个应用协议。　　接着是网络层，它将传输层形成的一段一段的信息打成IP数据包，在报头中填入地址信息，然后选择好发送的路径。本层的网际协议（IP）和传输层的 （TCP）是TCP/IP体系中两个重要的协议。与IP协议配套使用的还有三个协议：地址解析协议（ARP）、逆向地址解析协议（RARP）、因特网控制报文协议（ICMP）。ARP和RARP在这一层的下面，IP经常要使用这两个协议。ICMP在这一层的上部，它要使用IP协议。　　底层是网络接口层，也称链路层，其功能是接收和发送IP数据包，负责与网络中的传输媒介打交道。　　TCP/IP本质上采用的是分组交换技术，其基本意思是把信息分割成一个个不超过一定大小的信息包传送出去。分组交换技术的优点是：一方面可以避免单个用户长时间占用网络线路，另一方面是在传输出错时不必全部重新传送，只需将出错的包重新传输就可以了。　　3．IP地址　　因特网采用了一种通用的地址格式，为因特网中的每一个网络和几乎每一台主机都分配了一个地址，这就使人们实实在在地感受到它是一个整体。　　1）IP地址概述　　接入因特网的计算机与接入电话网的电话相似，每台计算机或路由器都有一个由授权机构分配的号码，称它为IP地址。IP地址也是采用分层结构的。IP地址由网络号和主机号两个部分组成。其中网络号从来标识一个逻辑网络，主机号用来标识网络中的一台主机。一台主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址是全网的。如果一台主机有两个或多个IP地址，则该主机属于两个或多个逻辑网络，一般用作路由器。　　在标识IP地址时，将32位二进制码分为4个字节，每个字节转换成相应的十进制，字节之间用“.”来分隔。IP地址的这种标识法叫作“点分十进制表示法”，显然这比全是1和0的二进制码容易记忆。　　2）IP地址的分类　　IP地址也是采用分层结构。IP地址由网络号和主机号两个部分组成。其中网络号（net-id）用来标识一个逻辑网络，主机号（host-id）用来标识网络中的一台主机。网络号相同的主机可以直接互相访问，网络号不同的主机需通过路由器才可以互相访问。TCP/IP协议规定，根据网络规模的大小将IP地址分为五类（A、B、C、D、E）。　　（1）A类地址。A类IP地址的二进制位数的位为0，它的字节用作表示网络号，后面三个字节表示网络中的主机号。A类IP地址主要为大型网络而设计，它提供的网络地址字段的长度仅仅为7个二进制位。主机地址字段的长度达到24个二进制位，其格式为：nnn.hhh.hhh.hhh（000.hhh.hhh.hhh……127.hhh.hhh.hhh）　　其中n表示net-id，即网络号；h表示host-id，即主机号。127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示主机本身，用于本地机器上的测试和进程间通信。　　A类IP地址一般用于表示大型网络，十进制表示的个字节在1～126，即多可以表示126（即27?2）个网络号，每一网络中多可以有16777214（即224?2）个主机号。　　（2）B类地址。B类IP地址的二进制位数的前两位为10，它的二字节表示网络号，三四字节表示网络中的主机号。B类IP地址为网络地址字段提供的长度为14个二进制位，主机地址字段的长度为16个二进制位，这种分配方式在网络地址和主机地址之间提供了一种很好的组合，其格式为：nnn.nnn.hhh.hhh（128.001.hhh.hhh……191.254.hhh.hhh）　　B类IP地址多可以表示16382（即214?2）个网络号，每一网络中多可以有66534（即216?2）个主机号。　　（3）C类地址。C类IP地址的二进制位数的三位为110，它的、二、三字节表示网络号，第四字节表示网络中的主机号。C类IP地址为网络地址字段提供的长度为21个二进制位，主机地址字段的长度为8个二进制位，这种分配方式在很大程度上限制了同一网络中所能容纳的主机数目，其格式为：nnn.nnn.nnn.hhh（192.000.001. hhh……223.255.254.hhh）　　C类IP地址多可以表示2097152（即221?2）个网络号，每一网络中多可以有254（即28?2）个主机号。　　（4）D类地址。D类IP地址的二进制位数的前四个的二进制位按顺序分别设置为 1110，在RFC1112中规定，将其留作IP多路复用组使用。　　（5）E类地址。E类IP地址按IP协议规定是留作将来使用的，其中四个的二进制位按顺序分别设置为1111。　　4. 域名　　1）域名概述　　IP地址是全球通用地址，但对于一般用户来说，IP地址太抽象了，而且因为它是用数字表示的，不容易记住。因此TCP/IP为方便人们记忆，为网上的服务器取了一个有意义又容易记忆的名字，这个名字就叫作域名。但是由于在因特网上真正区分机器的还是IP地址，所以当使用者输入域名后，浏览器必须要先去一台有域名和IP地址相互对应的数据库的主机中去查询这台计算机的IP地址，而这台被查询的主机就成为域名服务器，简称DNS。　　2）域名的结构。一台主机的主机名由它所属各级域的域名和分配给该主机的名字共同构成。书写的时候，按照由小到大的顺序，域名放在右边，分配给主机的名字放在左边，各级名字之间用“.”隔开。　　在域名系统中，常见的域名是以组织模式划分的。例如，www.ibm.com这个域名，因为它的域名是com，可以推知它是一家公司的网站地址。除了组织模式域名之外，其他域名对应于地理模式，如域名cn表示为中国的网站地址。常见的域名及其含义如表3.5所示。表3.5  常见的域名组织模式域名含    义地理模式域名含    义　　　　com　商业组织         cn　　　中国内地　　　　edu　教育机构         hk　　　中国香港          续表组织模式域名含    义地理模式域名含    义　　　　gov　政府部门         mo　　　中国澳门　　　　mil　军事部门         tw　　　中国台湾　　　　net　主要网络支持中心         us　　　美国　　　　org　上述以外的组织         uk　　　英国　　　　int　国际组织         jp　　　日本　　　　域名的管理权被分配给指定的管理机构，各管理机构对其管理的域继续进行划分，即划分为二级域并将二级域名的管理权授予其下属的管理机构，如此层层细分，就形成了层次状的域名结构。　　5．IPv6　　1）IPv6概述　　IPv4（IP version 4）标准是20世纪70年代末期制定完成的。20世纪90年代初期，WWW的应用导致因特网爆炸式发展，随着因特网应用类型日趋复杂，终端形式特别是移动终端的多样化，全球独立IP地址的提供已经开始面临沉重的压力。Ipv4的不足主要体现在：有限的地址空间、路由选择效率不高、缺乏服务质量保证、地址分配不便等。IPNG工作组提出了下一代IP网络协议IPv6（IP version 6）。IPv6继承了IPv4的端到端和尽力而为的基本思想，其设计目标就是要解决IPv4存在的问题，并取代IPv4成为下一代互联网主导协议。IPv6主要的特征有：128位地址空间、改进的路由结构、实现IP层网络安全、无状态自动配置等。IPv6高效的互联网引擎引人注目的是，IPv6增加了许多新的特征，其中包括：服务质量保证、自动配置、支持移动性、多点寻址、安全性等。另外IPv6在移动IP等方面也有明显改进。　　基于以上改进和新的特征，IPv6为互联网换上了一个便捷、高效的引擎，不仅可以解决IPv4目前的地址短缺难题，而且可以使国际互联网摆脱日益复杂、难以管理和控制的局面，变得更加稳定、可靠、高效和安全。　　截至2016年10月底，亚太、欧洲、拉美、北美等地区IPv4地址池已经完全耗尽。2017年11月26日中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。该计划明确了推进IPv6部署的重要意义，提出了部署的总体要求和主要目标，并从互联网应用、网络和应用基础设施、网络安全和关键前沿技术角度，安排了实施步骤。根据该计划，要用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，成为全球下一代互联网发展的重要主导力量。　　2）IPv6数据包的格式　　IPv6数据包有一个40字节的基本，其后可允许有零个或多个扩展，再后面是数据。每个IPv6数据包都是从基本开始。IPv6基本的很多字段可以和IPv4中的字段直接对应。* 版本。该字段占4bit，它说明了IP协议的版本，对IPv6而言，该字段值是0110，也就是十进制数的6。* 优先级。该字段占4bit，优先级字段使源站能够指明数据包的流类型。首先，IPv6把流分成两大类，即可进行拥塞控制的和不可进行拥塞控制的。每一类又分为8个优先级。优先级的值越大，表明该分组越重要。对于可以进行拥塞控制的业务，其优先级为0～7。当发生拥塞时，这类数据包的传输速率可以放慢。对于不可进行拥塞控制的业务，其优先级为8～15。* 流标号。该字段占24bit，所谓流就是因特网上从一个特定源站到一个特定目的站（单播或多播）的一系列数据包。所有属于同一个流的数据包都具有同样的流标号。源站在建立流时是在224?1个流标号中随机选择一个流标号。流标号0保留作为指出没有采用流标号。源站随机地选择流标号并不会在计算机之间产生冲突，因为路由器在将一个特定的流与一个数据包相关联时，使用的是数据包的源地址和流标号的组合。　　从一个源站发出的具有相同非零流标号的所有数据包，都必须具有相同的源地址和目的地址，以及相同的逐跳选项（如此存在）和路由选择（若此存在）。这样做的好处是当路由器处理数据包时，只要查一下流标号即可，而不必查看数据包中的其他内容。任何一个流标号都不具有特定的意义，源站应将它希望各路由器对其数据包进行的特殊处理写明在数据包的扩展中。* 净负荷长度。该字段占16bit，此字段指明除自身的长度外，IPV6数据包所载的字节数。可见一个IPv6数据包可容纳64KB长的数据。由于IPv6的长度是固定的，因此没有必要像IPv4那样指明数据包的总长度（与数据部分之和）。* 下一个。该字段占8bit，标识紧接着IPv6的扩展的类型。这个字段表明在基本后面紧接着的一个的类型。* 跳数限制。该字段占8bit，此字段用来防止数据包在网络中无限期地存在。源站在每个数据包发出时即设定某个跳数限制。每一个路由器在转发数据包时，要先将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据包丢弃。这相当于IPv4中的初始寿命字段，但比IPv4中的计算时间间隔要简单些。* 源站IP地址。该字段占128bit，是数据包的发送站的IP地址。* 目的站IP地址。该字段占128bit，是此数据包的接收站的IP地址。　　3）IPv6的地址表示　　一般来讲，一个IPv6数据包的目的地址可以是单播、多播、任播三种基本类型地址之一。单播就是传统的点对点通信。多播就是一点对多点的通信，数据包交付到一组计算机中的每一个。IPv6没有采用广播的术语，而是将广播看作多播的一个特例。任播是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但是数据包在交付时只交付给其中的一个，通常是距离近的一个。　　为了使地址的表示简洁些，IPv6使用冒号十六进制记法，它把每个16bit用相应的十六进制表示，各组之间用冒号分隔。冒号十六进制记法允许零压缩，即一连串连续的零可以用一对冒号所取代。例如：FF05:0:0:0:0:0:0B3可以定为：FF05::B3。　　在任一地址中，只能使用一次零压缩。3.2.5  计算机网络接入技术　　前面讲述的同轴电缆、双绞线、光纤等传输媒体通常用于构建局域网，但终端远程接入局域网、局域网与局域网远程互联或局域网接入广域网，必须借助公共传输网络。公共传输网络的内部结构和工作机制用户不必关心，用户只需了解公共传输网络提供的接口，如何实现和公共传输网络之间的连接，并通过公共传输网络实现远程端点之间的报文交换。掌握各种公共传输网络的特性，了解公共传输网络和用户网络之间的互联技术是十分重要的。　　目前，提供公共传输网络服务的单位主要是电信部门，随着电信营运市场的开放，用户可能有较多的选择余地来选择公共传输网络的服务提供者。　　公共传输网络基本可以分成两类：电路交换网络和分组交换网络。　　电路交换网络的特点是，远程端点之间通过呼叫建立连接，在连接建立期间，电路由呼叫方和被呼叫方专用。经呼叫建立的连接属于物理层链路，只提供物理层承载服务，在两个端点之间传输二进制比特流，分组交换网络提供虚电路和数据包服务。对于虚电路有永久虚电路和交换虚电路两种，永久虚电路由公共传输网络提供者设置，这种虚电路经设置后，长期存在。交换虚电路需要两个远程端点通过呼叫控制协议建立，在完成当前数据传输后就拆除。虚电路和电路交换的区别在于：虚电路只给出了两个远程端点之间的传输通路，并没有把通路上的带宽固定分配给通路两端的用户，其他用户的信息流可以共享传输通路上物理链路的带宽。数据包服务不需要经过虚电路建立过程就可实现报文传送，由于没有在报文的发送端和接收端之间建立传输通路，报文中必须携带源和目的端点地址，而且公共传输网络的中间结点，必须能够根据报文的目的端点地址选择合适的路径转发报文。当然，呼叫控制协议在建立虚电路时，也必须根据用户设备地址来确定传输通路的两个端点。由于分组交换网络提供的不是物理层的承载服务，所以必须把要求传输的数据信息封装在分组交换网络要求的帧或报文格式的数据字段中才能传输。　　1. 公共交换电话网（PSTN）　　公共交换电话网络是基于标准电话线路的电路交换服务，这是一种普遍的传输服务，往往用来作为连接远程端点的连接方法，比较典型的应用有：远程端点和本地LAN之间互联、远程用户拨号上网和用作专用线路的备份线路。　　由于模拟电话线路是针对话音频率（30～4000Hz）优化设计的，使得通过模拟线路传 输数据的速率被限制在33.4kb/s以内。而且模拟电话线路的质量有好有坏，许多地方的模拟电话线路的通信质量无法得到保证，线路噪声的存在也将直接影响数据传输速率。　　2. 窄带综合业务数字网（N-ISDN）　　当网络的传输系统和交换系统都采用数字技术时，就称为综合数字网（IDN）。虽然综合数字网与模拟通信网相比是一个不小的进步，但为各种业务分别建网仍不可行，于是人们就设法使各种不同的业务信息经过数字化后，都在一个网络中传输。这就是综合业务数字网ISDN。由于后来又出现了宽带综合业务数字网 B-ISDN，ITU-T就把这种由ISDN发展而来的，提供端到端的数字连接，支持声音和非声音广泛服务的网络定义为窄带综合业务数字网N-ISDN。　　在ITU-T定义的N-ISDN标准化组合中，规定有两类接口标准：基本速率接口和—次群速率接口。　　基本速率接口提供2B D=144kb/s的数字通道（每个B通道为64kb/s，D通道为 16kb/s），其中2个B通道是承载通道，用于完成两端之间数据传输。D通道是控制通道， 用于在用户和ISDN交换结点之间传输呼叫控制协议报文。　　—次群速率接口有两种速率标准，一种是30B D=1984kb/s（D通道为64kb/s），加上帧同步和监控信号后，其传输速率为2048kb/s，恰好与欧洲和我国采用的E1系统的传输速率相对应；另一种是23B D=1536kb/s，加上帧同步和监控信号后，其传输速率为1544kb/s， 恰好与美国和日本采用的T1系统的传输速率相对应。　　ISDN用户端和ISDN交换结点之间的连接也采用普通双绞线，因此当用户要求把模拟电话线路改成综合业务数字网（ISDN）线路时，不用重新铺设用户线路。虽然模拟拨号服务和ISDN服务都属于电路交换服务，但两者还是存在很大差距。由于ISDN直接在端到端之间提供数字通道，不但传输速率高，而且可以通过数字通道传输语音、数据和图像信息。由于传输数字信号，信号整形和再生不会引入噪声，这将使ISDN线路的传输质量远远高于普通模拟电话线路。　　3. 宽带结合业务数字网（B-ISDN）　　随着信息技术的飞速发展，一方面数据传输的速率已经越来越快，另一方面各种新的业务不断涌现。N-ISDN已很难适应用户的宽带需求。因此在N-ISDN还未大面积推广使用时，宽带综合业务数字网B-ISDN就出现了。B-ISDN与N-ISDN的主要区别是：　　（1）B-ISDN使用一种快速分组交换，叫异步传输模式（ATM），而N-ISDN使用的是电路交换，只是在传送信令的D信道使用分组交换。　　（2）B-ISDN的用户环路和干线都采用光纤，而N-ISDN是以目前正在使用的PSTN为基础，其用户环路采用双绞线（铜线）。　　（3）B-ISDN采用了虚通路的概念，其传输速率只受用户网络接口的物理比特率的限 制，而N-ISDN的各通路是预先设置的，如一个B通道是64kb/s，当用户不需这么高带宽时，它不能降低，当用户带宽不够时，它又不能升高。　　（4）B-ISDN的传输速率可达百兆每秒甚至千兆比特每秒，而N-ISDN的传输速率多只能为两兆比特每秒。　　由于B-ISDN的交换方式是异步传输模式ATM，而ATM的物理基础主要是采用了同步数字系列（SDH）标准的光纤传输网络。所以B-ISDN与SDH的几种标准速率是相同的。　　4．X.25分组交换网　　X.25是CCITT制订的在公用数据网上供分组型终端使用的，数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的接口建议。　　简单地说，X.25只是一个以虚电路服务为基础的对公用分组交换网接口的规格说明。它动态地对用户传输的信息流分配带宽，能够有效地解决突发性、大信息流的传输问题，分组交换网络同时可以对传输的信息进行加密和有效的差错控制。虽然各种错误检测和相互之间的确认应答浪费了一些带宽，增加了报文传输延迟，但对早期可靠性较差的物理传输线路来说，不失为一种提高报文传输可靠性的有效手段。　　但随着光纤越来越普遍地作为传输媒体，传输出错的概率越来越小，在这种情况下，重复地在链路层和网络层实施差错控制，不仅显得冗余，而且浪费带宽，增加报文传输延迟。　　由于X.25分组交换网络是在早期低速、高出错率的物理链路基础上发展起来的，其特性已不适应目前高速远程连接的要求，因此一般只用于要求传输费用少，而远程传输速 率要求又不高的广域网使用环境。虽然现在它已经逐步被性能更好的网络取代，但这个著名的标准在推动分组交换网的发展中做出了巨大贡献。　　5．数字数据网（DDN）　　DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路，向用户提供端到端的中高速率、高质量的数字专用电路，全程实现数字信号透明传输的数据传输网。　　DDN网通常由4个部分组成，分别是：　　（1）本地传输系统。主要包括用户设备、用户环路（用户线和用户接入单元）。根据接入DDN的方式（结点机）的不同，用户接入单元可以是频带型或基带型数据传输设备，也可以是多路复用器。如在远程局域网互联时，通常使用基带Modem和路由器。　　（2）复用与交叉连接系统。DDN的复用方式可采用频分多路复用（FDM）或时分多路复用（TDM）。目前多采用TDM。交叉连接是指节点内部对复用数字码流通过交叉连接矩阵，以64kb/s为单元进行设定的交叉连接。　　（3）局间传输与同步系统。局间利用高速数字中继传送信息，通常设置迂回路由，以提高系统的可靠性。　　（4）网络管理系统。DDN分为干线网和本地网，为便于管理，干线网又分为几个等级。各级通常均要设置网管中心，以对网络进行配置、监控、计费、管理与维护。　　DDN H前仍然是许多单位用于实现WAN连接的手段，尤其对于要求持续、稳定、可靠、安全的信息流传输的应用环境更是如此。但对于突发性信息流传输，专用线路或者处于过载状态，或者带宽利用率只达到20%～30%时，其经济性稍差一些。　　6．帧中继（FR）　　帧中继是为了克服传统X.25的缺点，提高其性能而发展出来的一种高速分组交换与传输技术。在一个典型的X.25网络中，分组在传输过程中在每个结点都要进行繁杂的差错检表，而每次差错检査都需要将分组全部接收后才能完成。帧中继则是一种减少结点处理时间的技术。帧中继认为帧的传送基本上不会出错，因此每个节点只要一知道帧的目的地址，也就是只要接收到帧的前6个字节，就立即转发，大大减少了帧在每一个结点的时延，比传统X.25的处理时间少一个数量级。　　帧中继网存在的问题是，一旦出现差错如何处理。按上述方法，只有整个帧被完全接收下来后，节点才能检测到差错，但当节点检测出差错时，该帧的大部分已经转发到下一个结点了。解决这一问题的方法很简单，当检测到有误码的帧后，立即发送终止这次传输的指令，即使帧到达目的节点了，也采用丢弃出错帧的方法。因此，仅当帧中继网络本身的误码率非常低时，帧中继技术才能发挥效能。　　帧中继的设计目标主要是针对局域网之间的互联，它以面向连接的方式，合理的数据 传输速率和低廉的价格提供数据通信服务。帧中继的主要思想是“虚拟租用线路”。租用 DDN专线与虚拟租用线路是不同的。租用DDN专线期间用户不可能一直以传输速率在线路上传送数据，线路利用率不高；由于帧中继采用帧作为数据传送单元，网络的带宽根据用户帧传输的需要，可以采用统计复用的方式动态分配，这样可以充分地利用网络资源，提高了中继带宽的利用率，尤其是对突发信息的适应性比较强。因此，帧中继的虚拟租用线路利用率高，用户费用低（约为DDN的50%）。　　目前，我国已建立了公用帧中继网ChinaFRN，在现有的DDN、宽带网上构架和提供帧中继数据传输业务（FRDTS）。　　7. 异步传输模式（ATM）　　电路交换的实时性好，分组交换的灵活性好，B-SDN采用了一种结合这两种交换方式优点的交换技术，即ATM。　　ATM和帧中继都采用了“当正在接收一个帧时，就转发此帧”的快速分组交换技术。那二者有什么区别呢？可以这样理解，快速分组交换技术在实现上有两种方式，它是根据网络中传送的帧长是可变的还是固定的来划分的，当帧长可变时就是帧中继（Frame Relay），当帧长固定（53B）时就是信元中继（Cell Relay）即ATM。二者的差别是信元中继更适合高速交换，数据传输速率更快。因此，信元中继通常使用在网络中间的核心部分，而帧中继主要使用在网络边界，即在如何接入网络。　　8. 甚小天线地球站（VSAT）　　VSAT即“甚小孔径终端”的意思，意思是“甚小天线地球站”，是20世纪80年代中期开发的一种卫星通信系统。VSAT由于源于传统卫星通信系统，所以也称为卫星小数据站或个人地球站，这里的“小”指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为0.3～1.4m。VSAT具有灵活性强，可靠性高，成本低，使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。VSAT系统由—个主站及众多分散设置在各个用户所在地的远端VSAT组成，可不借助任何地面线路，不受地形、距离和地面通信条件限制，主站和VSAT间可直接进行高达2Mb/s的数据通信。特别适用于有较大信息量和所辖边远分支机构较多的部门使用，VSAT系统也可提供电话、传真、计算机信息等多种通信业务。该系统由288颗近地轨道卫星构成，每颗星上由路由器通过光通信与相邻卫星连接构成空中互联网。地面服务商接入网关站（双向64Mb/s）和一般移动用户（下行64Mb/s，上行2Mb/s）直接与卫星连接接入。　　借助VSAT用户数据终端可直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网，完成数据传递、文件交换或远程处理，从而摆脱了本地区的地面中继问题，在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区，使用VSAT作为计算机网络接入手段是一种很好的选择。　　按照VSAT支持的主要业务类型不同，可分为：以话音业务为主的VSAT系统、以数据业务为主的VSAT系统、以综合业务为主的VSAT系统。　　从VSAT网采用的网络结构来看，也可分为3类：星型结构的VSAT系统、网形结构的VSAT系统、星型和网状混合结构的VSAT系统。　　9．数字用户线（xDSL）　　数字用户线xDSL就是利用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。字母x表示DSL的前缀可以是多种不同的字母，常见的有非对称数字用户线（ADSL）、高速数字用户线（HDSL）、单对数字用户线（SDSL）和甚高速数字用户线（VDSL）。　　xDSL技术的特点是使用电信部门已经铺设的双绞线作为传输线路提供高带宽传输速率（从64kb/s到52Mb/s）。数字用户线也是点对点的专用线路，用户独占线路的带宽。HDSL和SDSL提供对称带宽传输，即双向传输带宽相同，而ADSL和VDSL提供非对称带宽传输，用户向接入设备传输的带宽远远低于接入设备向用户传输的带宽。数字用户线的主要用途是作为接入线路，把用户网络连接到公共交换网络，如因特网、帧中继、X.25等，目前人们更多地把xDSL作为家庭接入ATM网的接入线路。　　10. 宽带网接入　　宽带网实际上的名称叫作“IP城域网”。从技术上讲，它是在城市范围内以多种传统媒介为基础，采用TCP/IP协议，通过路由器组网，实现1P数据包的路由和交换传输。也可以这样来理解，IP城域网实际就是一个规模足够大的高速局域网，只不过这个局域网大到可以覆盖整个城市，网内用户连接的不是普通孤立的局域网，而是真正的因特网。每个用户都使用合法的IP地址，是真正的因特网用户。网络到用户桌面的带宽远远超过PSTN、ISDN所提供的带宽。　　IP城域网的接入方式目前一般分为LAN接入（网线）和FTTX接入（光纤）。LAN接入是指从城域网的结点经过交换器和集线器将网线直接拉到用户的家里。它的优势在于LAN技术成熟，网线及中间设备的价格比较便宜。FTTX接入是指光纤直接拉到用户的家里，即光纤到户（FTTH）或光纤到桌面（FTTD）。　　11．HFC和Cable Modem　　HFC网是指光纤同轴电缆混合网，它是一种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的“后1千米”采用同轴电缆。常见的也就是有线电视网络，它比较合理有效地利用了当前的成熟技术，融数字与模拟传输为一体，能够同时提供较高质量和较多频道的传统模拟电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，还可以逐步开展交互式数字视频应用。HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术，但是重要的组成部分也就是同轴电缆到用户计算机这一段使用了另外的一种独立技术，这就是Cable Modem。　　 HFC有线电视上网的优点就是可以充分利用现有的有线电视网络，不需要再单独架设线路，并且速度比较快，但是它的缺点就是HFC网络结构是树型的，Cable Modem上行10Mb/s下行38Mb/s的信道带宽是整个社区用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的带宽就会急剧下降，而且共享型网络拓扑结构致命的缺陷就是它的安全性（整个社区属于一个网段），数据传送基于广播机制，同—个社区的所有用户都可以接收到他人的数据包。　　12．本地多点分配接入系统（LMDS）　　本地多点分配接入系统LMDS是20世纪90年代发展起来的一种宽带无线点对多点接入技术。能够在3～5km的范围内以点对多点的形式进行广播信号传送。在某些国家和地区也称之为本地多点通信系统LMCS。所谓“本地”是指：网络的有效距离是单个基站所能够覆盖的范围。LMDS因为受工作频率和电波传播特性的限制，单个基站在城市环境中所覆盖的半径通常小于5km；“多点”是指信号从基站到用户端是以点对多点的广播方式传送的，而信号从用户端到基站则是以点对点的方式传送；“分配”是指基站将发出的信号（包括话音、数据及视频业务）分别分配至各个用户。　　LMDS是一种利用高容量点对多点的毫米波微波传输技术。它几乎可以提供任何种类的业务，支持双向话音、数据及视频图像业务，能够实现64kb/s～2Mb/s，甚至高达 155Mb/s的用户接入速率，具有很高的可靠性，被称为是一种“无线光纤”技术。　　13. 无源光网络（PON）　　PON是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，在光分支点不需要结点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。PON包括ATM-PON（APON，基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，基于以太网的无源光网络）两种。　　APON的主要特点是对实时业务的支持较好，并能够以较低成本提供服务质量保证。EPON融合了PON和以太网数据产品的优点，形成了许多独有的优势，它不仅能够综合现有的有线电视、数据和语音业务，还能兼容其他业务，如数字电视、VoIP、电视会议、VOD等，实现综合业务接入。3.3  Internet技术基础3.3.1  Internet的概述　　Internet，中文正式译名为因特网，又叫作国际互联网。它是由那些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的全球网络。一旦连接到它的任何一个节点上，就意味着计算机已经连入Internet网上了。Internet目前的用户已经遍及全球，有超过几亿人在使用Internet，并且它的用户数还在以等比级数上升。　　Internet的起源主要可分为以下几个阶段。　　（1）Internet的雏形阶段。1969年，美国国防部高级研究计划局开始建立一个命名为ARPANET的网络。当时建立这个网络的目的是出于军事需要，计划建立一个计算机网络，当网络中的一部分被破坏时，其余网络部分会很快建立起新的联系。人们普遍认为这就是Internet的雏形。　　（2）Internet的发展阶段。美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）在1985开始建立计算机网络NSFNET。NSF规划建立了15个超级计算机中心及国家教育科研网，用于支持科研和教育的全国性规模的NSFNET，并以此作为基础，实现同其他网络的连接。NSFNET成为Internet上主要用于科研和教育的主干部分，代替了ARPANET的骨干地位。1989年MILNET（由ARPANET分离出来）实现和NSFNET连接后，就开始采用Internet这个名称。自此以后，其他部门的计算机网络相继并入Internet，ARPANET就宣告解散了。　　（3）Internet的商业化阶段。20世纪90年代初，商业机构开始进入Internet，使Internet开始了商业化的新进程，成为Internet大发展的强大推动力。1995年，NSFNET停止运作，Internet已彻底商业化了。3.3.2  因特网接入的方法　　中国是第71个加入因特网的网络，1994年5月，以“中科院一北大一清华”为核心的“中国国家计算机网络设施”（NCFC，也称中关村网）与因特网联通。随后，我国陆续建造了基于TCP/IP技术的并可以和因特网互联的4个全国范围的公用计算机网络，它们分别是：中国公用计算机互联网CHINANET，中国金桥信息网CHINAGBN，中国教育科研计算机网CERNET，以及中国科技网CSTNET，其中前两个是经营性网络，而后两个是公益性网络。随后几年又陆续建成了中国联通互联网、中国网通公用互联网、宽带中国、中国国际经济贸易互联网、中国移动互联网等。　　如果用户想使用因特网提供的服务，首先必须将自己的计算机接入因特网，然后才能访问因特网中提供的各种服务与信息资源。　　1. 通过公共交换电话网（PSTN）接入因特网　　所谓通过公共交换电话网接入因特网，是指用户计算机使用调制解调器通过普通电话与因特网服务提供商（ISP）相连接，再通过ISP接入因特网。　　用户的计算机与ISP的远程接入服务器（RAS）均通过调制解调器与电话网相连。用户在访问因特网时，通过拨号方式与ISP的RAS建立连接，通过ISP的路由器访问因特网。在用户端，既可以将一台计算机直接通过调制解调器与电话网相连，也可以利用代理服务器将一个局域网间接通过调制解调器与电话网相连。由于电话线支持的传输速率有限，目前较好线路的传输速率可以达到50kb/s左右，一般线路只能达到30～40kb/s，而较差线路的传输速率会更低。因此，这种方式只适合于个人或小型企业使用。　　电话拨号线路除受速率的限制外，另一个特点就是需要通过拨号建立连接，由于技术本身的原因，在大量信息的传输过程中，连接有时会断开。　　2. 通过综合业务数字网（ISDN）接入因特网　　近年来，ISDN线路在国内发展十分迅速，通过它上网也不失为一种好的选择。这里指的是采用了基本速率接口（BRI）2B D的N-ISDN，在各用户终端之间实现以64kb/s速率为基础的端到端的透明传输，上网传输速率可达128kb/s，提供端到端的数字连接，用来承载包括话音和非话音在内的各种通信业务，可同时支持上网、打电话、传真等多种业务，俗称一    线通。　　就目前来说，ISDN的市场是上网。普通电话线上网的速率大多为40kb/s左右，多也不过56kb/s，而ISDN为64kb/s，可到128kb/s；模拟电话线只能传送模拟话音信号，只能提供单一的电话业务。而ISDN实现了用户线的数字化，可同时支持多种业务。ISDN可同时接入多个设备，但不能像模拟电话一样把电话机直接接到电话线上，而需要先接入一个被称为网络终端（NT）的设备（该设备是局端设备，一般由电信局提供），再接入电话机、传真机以及上网用的适配卡等。　　非ISDN标准终端、普通话机可以通过终端适配器（TA）、网络终端接入ISDN网络。标准ISDN终端、数字话机或G4传真机等其他标准ISDN用户终端设备通过网络终端接入ISDN网络。　　3. 通过非对称数字用户环路（ADSL）接入因特网　　ADSL非对称数字用户线是xDSL家族中的一员。DSL（数字用户环路）是以普通铜质电话线为传输介质的系列传输技术，它包括普通DSL、HDSL（对称DSL）、ADSL（不对称DSL）、VDSL（甚高比特率DSL），SDSL（单线制DSL）、CDSL（Consumer DSL）等。　　ADSL调制解调技术的主要特点在于：ADSL技术利用现有电话铜线为基础，几乎能为所有家庭和企业提供各种服务，用户能以比普通Modem高100多倍的速率通过数据网络或因特网进行交互式通信或取得其他相关服务。在这种交互式通信中，ADSL的下行线路可提供比上行线路更高的带宽，即上下行带宽不相等，且一般都在1∶10左右。如果线路的上行速率是640kb/s，则下行线路就有6.4Mb/s的高速传输速率。这也就是ADSL为什么叫非对称数字用户环路的原因，其非对称性特点尤其适合于开展上网业务。同时，ADSL采用频分复用技术，可将电话语音和数据流一起传输，用户只须加装一个ADSL用户端设备，通过分流器（话音与数据分离器）与电话并联，便可在一条普通电话线上同时通话和上网且互不干扰。因此，使用了ADSL接入方式，等于在不改变原有通话方式的情况下，另外增加了一条高速上网专线。可见，ADSL技术与拨号上网调制技术有很大的区别。　　调制技术是ADSL的关键所在。在ADSL调制技术中，一般均使用高速数字信号处理技术和性能更佳的传输码型，用以获得传输中的高速率和远距离。ADSL能够在现有的铜线环路，即普通电话线上提供达8Mb/s的下行速率和640kb/s的上行速率，传输距离达3～5km，是目前几种主要的宽带网络接入方式之一。其优势在于可以充分利用现有的电话线网络，在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高带宽服务。由于不需要重新布线，所以降低了成本，进而减少了用户上网的费用。　　ADSL的接入方式主要有两种：　　（1）专线入网方式：用户拥有固定的静态IP地址，24小时在线。　　（2）虚拟拨号入网方式：并非是真正的电话拨号，而是用户输入账号、密码，通过身份验证，获得一个动态的IP地址，可以掌握上网的主动性。　　中央交换局端模块包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路复合系统（DSLAM），处于中心位置的ADSL Modem被称为ATU-c。远端模块由用户ADSL Modem和滤波器组成，用户端ADSL Modem通常被称为ATU-R。　　ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装两部分。在局端方面，由ISP在用户原有的电话线中串接ADSL局端设备；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL Modem之间用一条两芯电话线连上，ADSL Modem与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装，再将TCP/IP协议中的 IP、DNS和网关参数项设置好，便完成了安装工作。　　4. 通过局域网接入因特网　　所谓“通过局域网接入因特网”，是指用户通过局域网，局域网使用路由器通过数据通信网与ISP相连接，再通过ISP接入因特网。　　数据通信网有很多种类型，例如DDN、ISDN、X.25、帧中继与ATM网等，它们均由电信部门运营与管理。目前，国内数据通信网的经营者主要有中国电信与中国联通。采用这种接入方式时，用户花费在租用线路上的费用比较昂贵，用户端通常是有一定规模的局域网，例如一个企业网或校园网。3.4  例题与分析　　参照多媒体应用设计师考试历年真题中本部分的考试频率，在此从以下两个方面作分析    总结。* 纵向分析：多媒体信息传输技术部分考查的重点主要是IP地址与域名、路由技术、VLAN技术、防火墙技术、身份认证技术、网络安全策略、加解密技术、VPN等。该部分的试题主要为理解和应用层面的内容。* 横向分析：软考采用的是模块化命题模式，在同年同级别考试网络工程师考试的试题中可以发现相同或相似试题的出现。因此，横向总结、归纳中级级别考试试题中出现的计算机网络通信与信息安全部分的内容，将帮助考生全面、系统地把握考核的知       识点。例题3.1　　TCP/IP在多个层引入了安全机制，其中TLS协议位于 （1） 。　　（1）A．数据链路层     B．网络层     C．传输层     D．应用层例题3.1分析　　本题考查TLS安全协议的基本知识。　　传输层安全协议TLS用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成：TLS记录协议和TLS握手协议。较低的层为TLS记录协议，位于某个可靠的传输协议（例如TCP）上面。例题3.1答案　　（1）C 例题3.2　　确定网络的层次结构及各层采用的协议，是网络设计中 （2） 阶段的主要任务。　　（2）A．网络需求分析       B．网络体系结构设计       　　　　C．网络设备选型       D．网络安全性设计例题3.2分析　　本题考查网络方案设计的基本内容。　　网络方案设计主要包括网络需求分析、网络系统结构设计、网络安全性设计、网络设备选型等设计规划过程。　　在网络需求分析阶段的主要任务是了解企业用户的现状，弄清用户的目的，掌握资金投入的额度，了解企业用户环境，确定企业用户的数据流管理架构。在网络体系结构设计阶段的主要任务是确定网络的层次结构及各层采用的协议。在网络安全性设计阶段的主要任务是完成可靠性与容错设计、网络安全体系的设计。在网络设备选型阶段的主要任务是根据体系结构、安全性要求，结合经济可行性等确定网络设备的选型。例题3.2答案　　（2）B例题3.3　　Linux中一种常用的引导工具是 （2） ，而测试与IP地址为165.113.1.170的网关是否连通的命令是ping 165.113.1.170。　　（3）A．reboot B．lilo C．gone D．restart例题3.3分析　　本题考查网络操作系统Linux的基础知识。　　lilo是Linux的引导工具，而且为所有主流Linux发行商所采用。例题3.3答案　　（3）B   例题3.4　　下列说法错误的是 （4） 。　　（4）A．IPv4存在局限性，因而人们开发了IPv6          　　　　B．IPv6在协议格式、地址表示方面和IPv4相同       　　　　C．IPv6采用了128位地址长度            　　　　D．IPv6沿用了IPv4的核心思想例题3.4分析　　本题考查IPv6的基础知识。　　　　IPv6是由国际互联网标准化组织IETF设计的用于替代现行版本IPv4的下一代互联网核心协议，对过渡、路由、网管、传输、安全等已有比较成熟的标准。IPv6继承了IPv4的端到端和尽力而为的基本思想，其设计目标就是要解决IPv4存在的问题，并取代IPv4成为下一代互联网主导协议。IPv6主要的特征有：128位地址空间、改进的路由结构、实现IP层网络安全、无状态自动配置等。IPv6高效的互联网引擎引人注目的是，IPv6增加了许多新的特征，其中包括：服务质量保证、自动配置、支持移动性、多点寻址、安全性等。另外IPv6在移动IP等方面也有明显改进。例题3.4答案　　（4）B