毫米波通信技术

传输协议的选择依据数据传输方式而定。
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6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式续5
（3）网络层 网络层协议负责相邻计算机之间的通信。它将数据包封 装成Internet数据报，并运行必要的路由算法。四个网络 层协议是：网际协议 (IP)、地址解析协议 (ARP)、网际 控制报文协议(ICMP)和因特网组管理协议(IGMP)。 (a)IP主要负责在主机和网络之间为数据报进行寻址 和路由选择； (b) ARP获得同一物理网络中的硬件主机地址； (c)ICMP 发送消息，并报告有关数据报的传送错误； (d)IGMP 被 IP 主机用来向本地多路广播路由器报告 主机组成员。 12


因特网工程任务组（IETF）
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6.5 移动IP技术
异种网互联



异种网通信互联，目的是隐藏网络细节，向用户提供一 致的通信服务。异种网一般是指网络协议层次结构不同。 协议功能不同以及协议细节不同的网，因此异种网互联 也就是不同协议的转换。 具体实现异种网互联有两种方式： (1) 应用程序级互联：网络互联通过应用程序进行， 应用程序直接建立在物理网络上，没有中间协议。主要 问题在于应用程序直接面对物理网络硬件。新功能或新 硬件意味着要修改所有的应用程序。 (2) 网络级互联：系统中增加了若干中间层次（主要是 网络层），使应用程序不直接处理硬件连接。目标是建 立一个统一、协作、提供通用服务的通信系统。这是 TCP/IP的基本思路，是它的灵活性和通用性实质所在。 6

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6.5 移动IP技术
IP的协议体系结构
所谓“协议”是关于通信过程的规则或条约。 是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约 定数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、 检纠错方式以及控制字符定义等问题。通信双 方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。 它规定了

如何传输信号， 如何在信宿计算机上将数据包重新组成计算机信息 等等。
中国科学技术大学
毫米波通信技术
第六章、无线宽带信息交换技术 Part 2
刘发林
电子工程与信息科学系 2014年11月
研究生选修课 ESD5302
6.5 移动IP技术
移动IP产生背景
因特网飞速发展，已不可或缺，是人们获取信息的主 要手段。包括地面蜂窝移动通信技术、卫星移动通信 技术和无线局域网技术在内的移动通信技术这些年也 得到了巨大的发展，已经有效地解决了人们的“动中 通”问题。 移动用户希望随时随地接入因特网，从而产生了移动 IP技术。 因特网的应用目前还主要是固定接入，而移动通信主 要解决的还是话音通信问题。 如果能产生一种技术，它既能有效地解决移动通信的 数据通信问题 ( 如大量因特网用户接入 ) ，又能完全解 决因特网的无线(移动)接入问题，那将非常有用。 这种技术已经出现，它就是移动IP技术。
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6.5 移动IP技术
IP协议续1

现用的IP协议版本为1981年定义的第四版，即IPv4，其 数据包的格式如图6.28所示。在传输过程中从左到右， 从上到下，即最左位为MSB。
0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 12 3 4 5 67 8 9 0 12 3 45 678901 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 版本号 | IHL | 服务类型 | 总长度 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 标识符 |标志 | 分片偏移量 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 生存时间 | 协议 | 首部校验和 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 源地址 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 目的地址 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 选项 | 填充 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | 数据 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | …… | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

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6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式续2
图6.26 TCP/IP和OSI网络体系结构的对比

IP的结构模型与ISO的OSI模型略有不同，它采用4层结构模型
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6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式续3
IP协议分层并不严格对应 OSI 模型的相关协议层次。最 上面第4层为应用层，它支持用户，提供通信工具和相 关服务；往下第 3 层为传输层，负责传输控制，保证端 对端数据传输的完整性(TCP)；第2层为网络层，负责数 据传输，将数据发往目的地；最底层为网络接口层，负 责访问具体网络(如以太网、令牌网等)。 （1）应用层 TCP/IP体系中的最高层是应用层，应用程序通过该层访 问网络。 该层有许多标准的 TCP/IP工具与服务，比如 FTP（文件 传 输 ） 、 Telnet（ 远 程 登 录 ） 、 SNMP（ 简 单 网 络 管 理）、 SMTP（简单报文传送）、DNS（域名服务）、 E-Mail(电子邮件)、WWW浏览等。

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6.5 移动IP技术
IP协议

IP层协议在TCP/IP中起核心作用：

其一，采用无连接方式传递数据报（Datagram） ，上层应用 不用关心低层数据传输的细节，可以提高数据传输的效率； 其二，通过IP数据报和IP地址将各种物理网络技术统一起来， 达到屏蔽低层技术细节，向上提供一致性的目的。可以使物理 网络的多样性对上层透明。

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6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式续4
（2）传输层 传输层协议在计算机之间提供端到端的通信。 因特网中有两种广泛采用的传输协议：传输控制协议 (TCP)和用户数据报协议(UDP)。


TCP为应用程序提供可靠的、面向连接的端-端通信服务； 适合于一次传输大批数据的情况，并适用于要求得到响 应的应用程序。 UDP提供了没有可靠性保证的、无连接的通信服务，适 合于一次传输少量数据，数据的可靠传输由应用层负责。
图6.28 IP数据包格式
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6.5 移动IP技术
IP协议续2



各域说明： (1)版本号（Version）域：4比特，指出了IP数据包首部 的格式。它用来证实发送方、接收方和它们之间的所有 路由器都同意的数据报格式。IPv4域的值为4。 (2)IHL（因特网首部长度）域： 4 比特，表示以 32比特 (4字节)为计数单位的IP数据包首部的长度。其最小值为 5，即20字节。 (3) 服务类型域： 8 比特，包含 5 个子域，可用来对数据 包划分优先级别。 (4)总长度域：16比特，给出了以字节数为单位的整个IP 数据包的总长度，包括IP报头本身的长度。IP数据包的 最大长度为216，即65535个字节。 18


RFC 791定义的网际协议即IP协议 RFC 793定义的传输控制协议即TCP协议。

IP协议负责将数据从一处传往另一处，TCP负责数据的 流量控制，并保证传输的正确性。 7
6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式续1
TCP/IP体系结构已经成为当今网络协议的主流和事实上 的工业标准，得到了广泛的响应和支持。 TCP/IP是一个协议簇。 TCP/IP协议遵从一个四层概念模型：应用层、传输层、 因特网层、网络接口层。上层协议层需要低层的协议层 提供服务。 当任何一个计算机应用模块有网络通信的需求时，只要 按照标准的接口使用低层协议模块提供的网络服务即可。 图6.26给出了TCP/IP的网络体系结构及各协议所处的位 置。作为比较，图中也给出了OSI七层参考模型。
图6.27 TCP/IP模型中的两大边界
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6.5 移动IP技术
TCP/IP模型中的两大边界续1


(1) 协议地址边界 在TCP/IP的软件分层中，存在一个概念上的边界，将低 级(物理)地址和高级(IP协议)地址分开。该边界出现在 网络层与网络接口层之间。网络层及其以上各层软件均 使用IP地址，网络接口层则使用物理地址。 划分地址边界的思想与协议分层的思想是一致的，既屏 蔽物理细节又分而治之，使整个网络软件在地址问题上 显得简单而清晰，易于实现和理解。 (2) 操作系统边界 不同的TCP/IP实现，操作系统边界位置可能不同。影响 操作系统边界划分的最重要因素是效率问题，在操作系 统边界内部低层软件之间的数据传递效率明显高得多。
6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式续6
（4）网络接口层 这是TCP/IP网络模型的最低层，负责数据帧的发送和接 收。这一层从IP层接收IP数据报并通过网络发送之，或 者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。 IP支持广域网和本地网接口技术。它所支持的本地网技 术包括 LAN 技术（如 Ethernet、Token Ring）以及 MAN （Metropolitan Area Network）技术（如FDDI）。 TCP/IP还支持两种主要类型的广域网技术：串行线路和 分组交换网络。串行线路包括模拟电话线、数字线和租 用线。分组交换网络包括X.25、帧中继和ATM等。
6.5 移动IP技术
TCP/IP分层模式
IP泛指整个计算机网络，IP协议也是一个庞大的协议族。 围绕IP的4层分层结构模型，在应用层包括FTP、HTTP、 SNMP、DNS等，在底层的网络接口层包括了所有主要 接口技术如以太网、令牌网、ATM、SDH、帧中继等。 在地址解析方面有ARP、RARP协议，在差错控制方面 除了TCP外还有ICMP协议，在网络路由选择方面有 GGP、EGP、RIP、OSPF、BGP、IGMP、BOOTP等众 多的协议。 最为重要的是

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6.5 移动IP技术
IP技术的基本概念

研究IP技术，离不开具体的网络环境。Internet是一种 最典型的IP网络，它也是IP技术的一种最成功的应用。 基于Internet的新应用也不断涌现，如IP电话、IP传真、 视频会议、电子商务等。这些客观事实引起了人们， 特别是众多的电信专家和从业人员极大的兴趣。 从目前的情况来看，IP技术也是综合业务的最好方案。 因此，有人预言，一场融合了通信与计算机技术的信 息革命正在悄然兴起，当今的Internet就是这场革命的 先兆。 3
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6.5 移动IP技术
TCP/IP模型中的两大边界

在协议分层的概念结构中有两大重要边界：一个是协议 地址边界，将高级地址和低级地址分开；一个是操作系 统边界，将系统和应用程序分开。如图6.27所示
协议地址边界 TCP/IP协议模型 应用层 传输层 仅使用IP地址 仅使用物理地址 网络层 网络接口层 物理层 操作系统边界 操作系统之外软件 操作系统内部软件


6.5 移动IP技术
IP技术与Internet

Internet具有以下特点：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 由众多的计算机网络互联组成； 是一个世界性的网络； 主要采用TCP/IP协议； 采用分组交换技术； 由众多的路由器连接而成； 是一个信息资源网。
IP的标准化机构 Baidu Nhomakorabea 自愿、竞争、存在就是合理的
IP协议对应于OSI模型的第三层，即网络层，是一种不 太可靠的、无连接的投递机制。 IP提供了三个重要的定义：



1）定义了在整个计算机网络上数据传输所用的基本单元和传 输数据的确切格式； 2）IP软件完成路由选择的功能； 3）还包括了一组嵌入了不可靠分组投递思想的规则，这些规 则指明了主机和路由器应该如何处理分组、何时以及如何发出 错误信息以及在什么情况下可以放弃数据包。