第12讲-多媒体通信协议

RSVP 协议
RSVP是一种基于网络资源保留的多媒体通信协议， 它在无连接协议上提供端到端的实时传输服务，为 特定的多媒体流提供端到端的QoS协商和控制功能， 以减小网络传输延迟。RSVP的工作机理如图。
RSVP工作原理
通过目的地址、传输层协议类型和目的端口号的 组合来标识一个会话。RSVP消息可以使用原始IP数 据报发送，也可使用UDP数据报发送。
第12讲
多媒体通信协议
内容提要
TCP/IP 协议 IP v6 协议 IGMP协议 RSVP 协议 STⅡ 协议 RTP 协议 RTCP 协议 RTSP协议
网络传输协议是在网路基础结构上提供面向连接 或无连接的数据传输服务，以支持各种网络应用。
TCP/IP 协议
• TCP／IP作为Internet的核心协议，在Internet上的多媒体 应用都是以TCP／IP为基础。然而TCP／IP本身并没有考虑支 持多媒体通信的问题．没有提供多媒体通信所必须的同步控 制机制和QoS保证能力。 • 从体系结构来看，TCP／IP是1S0／OSI七层参考模型的简化， 它只分为四层：应用层,传送层，网际层和物理网络接口层。
网络接口：TCP／IP协议不包含物理层和数据链 路层协议，只定义了与各种物理网络之间的网络接口 规范。 IP地址与各种网络物理地址转换问题由网际 层的地址解析协议提供专门功能来解决。
网际层：提供基于数据报方式的数据传输、路由 选择以及网络互连等服务的功能。包含四个协议中IP 是主协议，ICMP、ARP和RARP是辅助协议，以增强网 际层的网络控制和地址解析能力。
– 数据格式：简化了报头格式；增加了扩展包头 –路由选择：基于地址前缀概念来实现，很方便地 建立层次化的路由选择关系，服务提供者可以根 据网络规模来汇聚IP地址，充分利用IP地址空间。
– 安全机制：数据报安全认证和数据加密传输。
– 移动性：IETF提出了支持移动主机在Internet 上进行无缝漫游的动态IP技术。在移动IP业务中， 移动主机需要两个地址：基地地址和转交地址。 – 共存技术：双栈技术、隧道技术、转换技术
20.0.0.0
30.0.0.0 40.0.0.0
0
1 2 路由表B
PA1
PA1 PA1 网络地址 30.0.0.0 40.0.0.0 路由表A 距离 0 0 1 2 方向 PC0 PC1 PC0 PC0
网络地址
20.0.0.0 30.0.0.0
距离
0 0
方向
PB0 PB1
30.0.0.0 10.0.0.0
路由选择 ——要求路由器根据路由选择协议
（算法）确定到达目的地网络最佳的路径，并将 信息存储在路由表中。数据包转发时，路由器根 据路由表决定传递路径。 路由选择算法： 距离矢量路由选择算法 链路状态路由选择算法 两种算法的比较：
• 获得拓扑信息的方式不同
• 确定最佳路径的原则不同
IPv6 协议
• IPv6 协议作为下一代IP协议，支持多媒体 通信。在地址空间、路由协议、安全性、移 动性以及支持QoS支持方面做了较大的改进， 与IPv4兼容：
– 地址空间： 128位的地址空间允许更多的主机 被寻址，允许地址上有更多的层次；改进的 多站点寻址方案允许将多站点路由限制在指 定的范围内；组块头新定义的“流标志字 段”，允许鉴别属于同一数据流的所有组块。 – 地址格式：单播、多播和任播。 – QoS支持：报头中的优先级和流标识字段提供 QoS支持机制。
IP地址：它是一种在网际层用来标识主机的逻辑地址。每一 台主机都要预先分配一个惟一的32位地址作为该主机的标识， 称为IP地址。在Internet中，IP地址是全局地址，必须由相 应的管理机构统一分配。IP地址通常由网络标识(Net)和主机 标识(Host)两部分组成。
– IP地址格式：IP地址有二进制格式和十进制格式两种。二 进制的IP地址共有32位。例10000011，01101011，00000011， 00011000——十进制ＩP地址是131．107．3．24 （每八位 组用一个十进制数表示，用“．”进行分隔）。地址分为A、 B、C、D、E 五类。
10.0.0.0
40.0.0.0
1
1
PB0
PB1
IP协议——IP(Internet Protocol )是TCP／IP协议集的核 心协议之一，它提供了无连接的数据报传输的互连网路由服 务。 ARP和RARP协议——地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)，在网际层提供从IP地址到物理地址映射服务的协 议，逆向地址解析协议RARP(Reverse ARP) 提供从物理地址 到IP地址映射服务。 ICMP协议——ICMP协议(Internetwork Control Message Protocol)提供差错报告服务，它作为IP协议的一部分，必须 包含在每一个IP实现中。
用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol) ,提供一种 面向进程的无连接传输服务，不确认报文是否到达，不对报 文排序，不进行流控制，因此UDP报文可能会出现丢失、重复 及失序等现象。与TCP相同的是，UDP协议也是通过端口号支 持多路复用功能，多个ULP可以通过端口号共享单一UDP实体。 由于UDP是一种简单的协议机制，通信开销很小，效率比较高， 适合多媒体通信。
IP首部 IGMP报文
封装了IGMP报文的IP数据报
• 用户使用无连接协议来传输数据流的各个数据报，在通 过中间节点（即路由器）转发时可能会产生两个问题： – 由于数据报转发路径不同导致有些数据报可能会延迟到 达； – 由于数据报在中间节点排队等待的转发时间不确定，并 且中间节点发生拥塞时，将会采取丢包策略来疏导交通， 而导致端到端通信的传输延迟和延迟抖动。 • 解决方法：端点和中间节点要密切合作，基于无连接协 议，为特定的效据流建立固定的传输路径，并为其保留 系统资源，将传输延迟限制在指定的范围内，从而保证 了端到端多媒体通信的服务质量。IETF提出了基于上述 方法的RSVP(Resource Reservation Protocol)协议和 STⅡ(Internet Stream Protocol version 2)协议。
STⅡ协议
• ST II协议(Internet Stream Protocol Version2)
– 是由IETF提出的一种面向连接的网络层协议， 代表了Internet早期开发的多媒体通信协议和 方法，主要用于支持多媒体通信。 – 两个组成协议：流控制报文协议（SCMP）和 流协议（ST） – 要求发送方、路由器和接收方必须协同工作， 在传输路径上的各路由器都必须支持STⅡ协 议。
实现RSVP的关键技术：路由器对RSVP的支持能力， 包括路由器的QoS编码方案、资源调度策略、可提 供的RSVP连接数量等。 目前，支持RSVP应用开发接口和工具：WinSock v2、RSVP Proshare、RSVP Announce等。
RSVP会话与ATM虚路径概念相吻合，意味着RSVP 可以改变目前LAN—ATM体系结构中不支持QoS的状 况，使采用LAN—ATM体系结构的企业网或园区网能 够充分支持多媒体应用。
主机地址
应用范 围
第8～31位，表示范 大型网络 围0.0.0.0～ 127.255.255.255， 即16 387 064个主机 第16～31位，表示范 网管中心 围128.0.0.0～ 191.255.255.255， 即64 576个主机地址 第24～31位，表示范 校园网或 围192.0.0.0～ 企业网 223.255.255.255， 即 254 个主机地址
• 收敛速度不同
路由表A 网络地址 10.0.0.0 距离 0 方向 PA0
20.0.0.0
0
路由表B
PA1
网络地址 20.0.0.0 30.0.0.0
距离 0 0 路由表C
方向 PB0 PB1
网络地址 30.0.0.0 40.0.0.0
距离 0 0
方向 PC0 PC1
路由表A
网络地址 10.0.0.0 距离 0 方向 PA0
– IP数据格式：基本传输单元是IP数据包，在网络中传输时 要封装到网络帧中。
– MTU（最大数据单元）: 物理网络中可以传输的最大数据。
数据包头
数据包数据区
帧头
帧数据区
数据包封装图
版本
包头长 服务类 度 型
标识 标志 协议
总长度
片偏移 包头校验和
生存时间
源IP地址
目的IP地址 选项 数据 … IP数据包格式 填充
在有子网的IP地址中，其子网号是用主机号字段的前几位 表示的，所占的位数与子网的数量相对应，如1位可表示2个子 网，2位可表示4个子网；3位可表示8个子网……
如果一个IP网络无子网，则屏蔽码中的NET字段各位全为1， HOST字段各位全为0；如果有子网，则屏蔽码中的NET字段各 位全为1 、HOST字段中的子网号各位全为1，而主机号各位全 为0。
版本
流量类别 净负荷长度
流标签 下一包头 跳数限制
源IP地址
目的IP地址
IPv6数据包格式
因特网组管理协议（IGMP）
• IGMP：Internet Group Management Protocol，支持组 播协议 • IP的D类地址为组播地址，224.0.0.0-230.255.255.255, 一个地址代表一个组播组，只用作目的地址。 • IGMP报文封装在IP数据报中，由报头中的协议字段 “2”指示。
通过建立连接为特定的媒体流保留资源，提供 QoS保证，定义了GS和CLS两个QoS类,主要用于支持 Internet视频会议之类的多媒体应用。
资源保留方案由接收方根据发送方所通告网络资 源状况确定，每个接收方可以选择不同的资源保留 策略、其保留方案可以是异构的。并且加入或退出 多播组也是由接收方控制的，因此具有较好的伸缩 性和灵活性。
例：①IP地址为202.114.80.5、屏蔽码为255.255.255.0，表 示在该IP网络(网络号为202.114.80 )中无子网，标识的是该 IP网络中的第5号主机。 ②IP地址为202.114.80.5、屏蔽码为255.255.255.224(224为 二进制的“11100000”)，表示在该IP网络中最多有8个子网， 每个子网可配置32台主机。此IP地址标识的是该IP网络0号子 网中的第5号主机。
传送层：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(Transmission Control Protocol) ,主要 功能是在高层协议ULP(Upper Level Protocol)之间提供面向 连接的传输服务，来提供一种可靠的进程间通信机制。一次 数据传输分为三个阶段：建立连接、数据传输和终止连接。
M：类别号；NET：网络号;Host:主机号。根据三个字段的位数 不同类别也不同。经常使用是A、B、C三类IP地址，见表。
– IP地址屏蔽码
屏蔽码主要用于说明在一个IP网络中是否有子网以及子网数 量级，但它不能确切给出具体子网数，也不说明具体酌子网号。
屏蔽码作用是屏蔽掉IP地址中的主机号，保留其网络号和子 网号，以便于路由器寻址。
源自文库
– （与RSVP类似） ST II在无连接协议上为特定的 数据流建立固定的传输路径，并为其保留系统资 源，将传输延迟限制在指定范围内，从而保证端 到端多媒体服务的质量； – （与RSVP不同） ST II 协议是面向发送 方的，由发送方规定QoS和接收组。优点 是发送方总知道谁是接收者，并控制接收 组新成员的加入；缺点是增加流量负担， 并且由于QoS是发送方规定的，对接收者而 言意味着不能根据需要选择QoS，缺乏灵活 性。
类别号（M）网络地址
A类地 占1位，即 第1～7位 第0位为‘0’ 即表示126个网络 址 地址 B类地 占2位，即 第2～15位 址 第0，1位为 即表示16 256个 ‘10’ 网络地址 C类地 占3位，即 址 第0 ，1 ，2 位为‘110’ 第3～23位 即表示2 064 512 个网络地址