高级计算机网络

内容提要11.
1概述11.
2无线应用协议11.
3无线应用环境11.
4移动计算机网络11.
5移动主体11.
1概述摩托罗拉、诺基亚、爱立信和Phone.
com(原称UnwiredPlanet)公司联合其他厂商于1997年成立了WAP(WirelessApplicationProtocol)论坛[3,4],共同设计和开发无线应用协议.
WAP将Internet技术和无线网络技术相结合,旨在通过定义一个开放的全球无线应用框架和网络协议标准,将Internet上的应用和服务引入移动电话等无线终端.

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2无线应用协议无线应用协议(WirelessApplicationProtocol,WAP)是在数字移动电话、因特网或其他个人数字助理机(PDA)、计算机应用之间进行通讯的开放全球标准.
它是由一系列协议组成,用来标准化无线通信设备,可用于Internet访问,包括收发电子邮件,访问WAP网站上的页面等等.
WAP将移动网络和Internet以及公司的局域网紧密地联系起来,提供一种与网络类型、运行商和终端设备都独立的移动增值业务.
将分组同时发往所有目的地称做广播(broadcasting).

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2无线应用协议WAP最大的成就在于它首次定义了一个开放的标准化的结构以及一系列的标准以实现Internet的无线接入访问,它与人们接入Internet的方式非常相似,主要包括三部分:客户、网关和WWW服务器,其中WWW服务器就是我们目前常用的.
网关与服务器之间通过HTTP1.
1协议进行通信,这就意味着服务的提供者几乎可以不改动信息的内容,只要增加网关设备,就可以向移动用户提供信息.

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2无线应用协议WAP的协议栈与Internet的协议栈非常相似,最大的区别是它对Internet的协议比如HTTP进行了优化,以便能适应移动通信系统低带宽、大时延的特点.
WAP结构为移动通信设备的应用开发提供了一个可扩展可升级的环境.
这是通过整个协议站的层次化设计达到的.
该结构的每一层都可被上层及其它的业务和应用访问.
WAP分层结构使其它的业务和应用可以通过一系列定义好的接口使用协议栈(见图11.
1).
外部的应用可以直接地访问会话层、事务层、安全层和传输层.

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2无线应用协议无线应用环境(WAE)WAE是为了满足在无线通信网络上开发应用和服务而制定的工业标准及规范,它为无线设备指定了一个应用框架,该框架扩展和使用了WAP技术及Internet技术,以一种有效和有用的方式,在各种不同的无线平台上建立一个可互操作的通用应用环境,使网络经营者和服务提供者可在上面建立应用与服务.

无线应用环境(WAE)内容生成器WAE使用现有WWW环境中的HTTP源服务器充当内容生成器,定义了WML(一种基于HTML和HDML的轻量化无线标记语言)和WMLScript(一种基于JavaScript的轻量化脚本语言)两种标准的内容格式,包括它们的详细语法和语义.

----标准内容编码考虑到无线通信环境的低带宽和高延迟,为了提高带宽利用率和系统效率,WAE定义了WML的压缩编码(XML文档的致密二进制表示形式WBXML)、WMLScript的字节码(WMLScript函数的致密二进制表示形式),以及其他内容如图像等的编码格式.

无线应用环境(WAE)-WAE用户代理是在无线终端上用于解释和执行内容的软件.
包括WML用户代理、WTA用户代理和对应于其他应用的其他用户代理.

----无线电话应用(WTA)是一组对电话呼叫和特征控制机制所做的特定扩展,向内容创建者和最终用户提供高级移动网络服务.

无线会话协议(WSP)WSP向WAP应用层提供两种会话服务的统一接口,还特别针对低带宽和高时延的承载网络进行了优化,这两种会话服务是:操作在事务处理层协议WTP之上的面向连接的服务、操作在数据报协议WDP之上的无连接服务.

无线会话协议(WSP)(1)在压缩编码下的HTTP/1.
1的功能和语义,包括可扩展的请求/响应方法、复合型对象以及内容类型的协商等;----(2)生存期较长的会话;----(3)会话的挂起、恢复和迁移;----(4)支持对数据的"推"操作,包括可靠的"推"操作和不可靠的"推"操作;----(5)对协议特征的协商.
无线事务协议(WTP)WTP运行在数据报服务之上,提供适合于移动终端和无线网络的有效的基于交互式事务型应用(请求/响应型)的运输服务.
WTP针对移动终端受限的计算环境和无线网络受限的通信环境做了优化,并且还特别兼顾了Web浏览等交互式事务型应用(具有非对称性、数据传输的单向性、持续时间短、传输无线事务协议(WTP)-WTP无显式的连接建立和拆除过程是面向报文的,它定义了三类基本的报文传输服务:不可靠的0类数据报服务、无结果报文的可靠的1类服务和有结果报文的可靠的2类服务,它们分别应用于不可靠的"推"、可靠的"推"和基本的请求/响应型应用.
WTP通过唯一的事务标识符、确认和重传机制以及重复删除等手段来保证事务的可靠性,还提供了可选的用户确认功能(用于提供比传统定义更强形式的确认服务)以及分段重组和选择重传功能(用于提高协议的无线传输效率).

无线运输层安全(WTLS)-WTLS工作在数据报运输协议之上,它保留了运输服务的接口,由于安全功能是可选的,因此,WTLS是运行在无线事务层和无线数据报层之间的一个可选协议.
WTLS基于工业标准运输层安全协议(TLS,其原称为安全套接层SSL),并针对窄带通信信道做了优化和扩展.
无线运输层安全(WTLS)-WTLS提供的安全功能包括:----数据完整性保证在移动终端与应用服务器之间传送的数据不被篡改;----保密性保证在移动终端与应用服务器之间传送数据的隐私性,不能被接收到数据流的中间方所理解;----鉴别实现移动终端与应用服务器之间的鉴别;----对拒绝服务的保护WTLS能检测并丢弃重播的或验证失败的数据.
----WTLS除提供TLS功能外,还增加了一些新的特性,如对数据报的支持、优化的握手过程和动态的密钥更新等.

无线数据报协议(WDP)无线数据报协议(WDP)共享树方法中使用一个中央多播路由器,有时候又称为核心路由器.
需要进行多播的源结点将他们所要传递的信息包都传给这个核心路由器,然后由这个核心路由器通过一棵共享树将信息包一个一个的传给组中的每一个接收结点.
每个组中只要建立一棵共享树就可以了,而不是象在SRSPT中需要为组中的每个源结点建立一棵树.
与SRSPT算法相比,共享树对路由器和网络带宽(bandwidth)的需求更小.
在CBT和PIM协议中使用共享树的思想来传递信息包.

无线数据报协议(WDP)-WDP能在单个WDP载体服务上支持来自高层的多个同时发生的通信实例,它使用端口号标识高层实体,如WTP、WSP或特定的应用,通过复用低层承载网络元素,WDP可实现对移动设备有限资源的有效操作.

----无线控制报文协议(WCMP)规范了WDP数据报的错误报告机制,它模仿Internet控制报文协议(ICMP),由WDP结点和无线数据网关报告处理数据报时出现的错误,也用于诊断和信息报告.

----对于支持IP的承载服务,WDP必须是UDP,WCMP也必须是ICMP.
WAP应用模型-是基于WWW的客户/服务器结构,客户方通过浏览器向服务器请求以标准格式表示的内容.
该模型还针对无线和移动环境的特点在内容格式、通信协议等方面进行了优化和扩展.
在该模型下,我们可以利用现有的大量应用开发工具,如Web服务器、XML工具等.
为实现从移动终端到网络服务器之间的通信,WAP定义了一系列标准组元WAP应用模型标准的命名模型使用WWW标准的URL来标识源服务器上的WAP内容和在一个设备上的本地资源,如呼叫控制功能;----内容的类型对每个WAP内容都定义了一个与WWW一致的特定类型,使WAP用户代理能够依据其类型而正确处理;----标准的内容格式WAP内容格式基于WWW的定义,包括显示标记、日历信息、电子商务卡片对象、图像和脚本语言等;----标准的通信协议WAP通信协议将来自无线终端的浏览器的请求传送至Web服务器.
WAP应用模型WAP使用代理机制来连接无线与有线部分,以保证无线终端能够浏览十分广泛的WAP内容和应用.
WAP代理能完成下列功能:----协议网关将来自WAP协议栈(WSP、WTP、WTLS和WDP)的请求翻译到WWW协议栈(HTTP和TCP/IP);----内容编/解码器在WAP内容的普通格式与紧缩二进制格式之间转换,以减少在无线网络上传送的数据量.

WAP应用模型11.
3无线应用环境无线应用环境(WAE)是为了满足在无线通信网络上开发应用及服务的需求而制定的工业标准和规范.
它为各种无线设备指定了一个应用框架,该框架扩展并使用了WAP技术和Internet技术,为无线运营商和内容提供商提供了在无线环境中快速创建和部署服务的能力,使用户通过移动终端设备即可访问Internet上的大量信息.

内容生成器-内容生成器位于源服务器上,可以响应移动终端上的用户代理发出的请求,并创建相应的具有标准内容格式的应用(WML或WMLScript文档).

WAE并未定义内容生成器,现有WWW环境中的HTTP源服务器(Web服务器)可以充当内容生成器.
但WAE中定义了WML和WMLScript这两种语言标准的内容格式,源服务器上存放或生成的内容必须是这两种格式的.

WAE用户代理用户代理是在移动终端上用于解释和执行内容的软件.
WAE中的用户代理包括WML用户代理和WTA(无线电话应用)用户代理,当然也可以有对应于其他应用的其他用户代理.

----WML用户代理是基本的用户代理,支持WML和WMLScript,可以向WAP网关发出请求,接收WAP网关发送过来的内容(WBXML或WMLScript字节码),正确解释、执行并显示.

----为使无线用户可以访问WTA服务,在无线终端上需支持WTA库和接口,WTA用户代理得到来自WTA服务器的事件处理内容(WML或WMLScript的编码格式)后,正确解释并调用相应的库,以执行相应操作.

无线电话应用-WTA是一组对电话呼叫和特征控制机制所做的特定扩展,向内容创建者和最终用户提供高级移动网络服务.
WTA以一套库和接口的形式对外提供服务,定义了以下三类WTA服务:----通用网络服务是指独立于网络类型的服务,对于所有网络都通用,如呼叫的建立和响应等;----特定网络服务是面向特定种类网络的服务,是通用网络服务的扩展,只有那些运行于WTA用户代理中的内容才可以访问这两种服务;----公共服务没有任何访问限制,其他用户代理(如WML用户代理)也可以访问公共服务.
WAE内容格式WAE定义了标准的内容格式,使WAP应用具有良好的开放性、可互操作性和可移植性.
WAE中最常用和最重要的是WML和WMLScript,以及它们的二进制编码形式WBXML和WMLScript字节码.

WML编码器的实现基于事件的解析方式即通过判断元素的开始和结束符,直接生成相应的输出内容.
基于树的解析方式整个过程可以分解为两个步骤,相应的实现也可以分为前端和后端两个部件.

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4移动计算机网络物理层物理层的作用是对传输线路进行数字化.
移动计算机网络使用的物理媒体通常是无线电波.
由于种种条件的制约,他常常使用某些特定的频段.
在移动计算机网络中通常使用的频段主要有:微波中的ISM(工业/科学/医药)频段,由于可以避开授权问题,因此短距离无线通讯越来越多的使用它.

红外和毫米波,广泛应用于短距离通信,但他的缺点是不能穿透固体物质.

调频广播中的副载波,这一技术基本用于数字广播,以及在宽广的区域上给不同的局部地区传递信息.
现在主要用于双向无线系统和无线数据广播.

物理层1.
FDMA:将发送的信息调制到移动通信系统频带内的不同载频上,这些载频在频率轴上分开排列、互不重叠,发往和来自临近信道的干扰用带通滤波器限制.
模拟的FM蜂窝系统都使用FDMA.
2.

TDMA:信道在时间上被划分为一连串的周期性时隙,各移动计算机占用不同的时隙发射信号,利用定时选通来接受突发信号并限制邻近信道的干扰.
GSM网通常使用FDMA和TDMA的综合.
3.

SDMA:利用定向天线使无线波束覆盖到不同的区域,增强所需方向上的信号和减轻干扰方向的信号,但他对天线的要求比较高,增加了设备的数量,增加了切换次数,加重了交换机的负担.
CDMA:每个用户具有特定的地址码,用于发射信号的扩展频谱调制,从而实现在公共信道上传递信息.

数据链路层数据链路层由媒体访问控制(MAC)和逻辑链路子层(LLC)组成.
媒体访问控制(MAC)位于链路层的底部,基于共享信道的各种网络都有MAC子层.
MAC子层可提供广播、组波、点对点通信服务,是无连接的数据报服务.
数据链路层中与媒体访问无关的部分称为逻辑链路子层(LLC),他位于MAC的上面,可提供可靠的、面向连接的服务.
在广播信道的网络中,由于MAC子层实现了多址连接,各点对点之间通讯所需的路由选择功能已完成,因此可以没有网络层.

网络层在网络层中,最重要的是要实现动态寻址和移动的透明性.
移动计算机一般可以分为两类:离线式移动和在线式移动.
离线式移动在移动时不能连接网络.
当其停止移动并进入一个新网时才能通信.
这时他的地址已经改变,需要解决动态寻址问题.
在线式移动计算机在移动过程中也要进行通信,需要解决移动透明性问题,要由无线计算机网络支持,并要有移动管理和切换功能.

传输层传输层协议主要有TCP、UDP,TCP提供面向连接的服务,UDP提供无连接服务.
TCP原来是针对有线网络设计的,他不能适应无线移动环境的高误码率、切换延迟等特点.
因此移动计算机网络需要对TCP进行修订和优化.
但TCP是用户计算机中使用的协议,移动网络TCP修改后必须能和固定计算机原有TCP兼容,这就使得对TCP的修改受到很多限制.
通过在基站中引入TCP功能,可使端对端性能明显提高,不过这可能改变TCP语义.

应用层由于应用的多样性,应用层是非常复杂的.
移动网络在安全性、费用、速率适配、可靠性等方面要求更复杂,其应用层因此也就要提供更加复杂的服务.
由于篇幅有限,本文并不对应用层的具体协议进行探讨,只对移动网络与固定有线网络相比在应用中的额外需求做一些概要性的分析.

与一般有线网络相比,移动网络的安全性要求更高.
在移动计算机网络中,需要保密的信息主要包括:信令、用户数据、位置和身份号等.
应该减少这一部分在空中传播的机会,当必须在空中传播时,应进行严格加密.