與計算機網絡相關的論文范文特輯
與計算機網絡相關的論文范文特輯
計算機網絡的論文如何下手呢?下面是小編為你整理整合的關于計算機網絡的一些論文范文，歡迎閱讀瀏覽，希望對你有幫助。
基于分組技術的下一代光傳送網
網絡的IP化、扁平化不可逆轉,整個網絡最終會成為IP OVER Optical的架構。運營商現有復雜的光網絡結構能很好實現TDM業務的傳輸和調度,但如何解決分組業務傳輸,實現大顆粒IP業務的調度,提高網絡的智能性和可生存性,是現有網絡面臨的問題。基于分組技術的光傳送網將很好解決IP業務傳送問題,本文將著重討論基于分組技術的下一代光傳送網架構。
通信網發展趨勢漫談
根據信息產業部發表的相關數據,在2003年10日,我國的移動電話用戶和固定電話用戶分別達到25695.8萬戶和25513.89萬戶,移動電話用戶數首次超過固定電話用戶數。
根據中國互聯網絡信息中心(CNNIC)發布的“第十六次中國互聯網絡發展狀況統計報告”,至2005年6月30日,我國上網用戶總數突破1億,達到1.03億戶,其中寬帶上網的人數增長迅猛,首次超過了網民的一半,達到5500萬,增長率為23.8%。寬帶用戶首次超過了撥號上網用戶人數。
2003年,中國運營商的長途傳輸骨干網,數據業務的傳送容量已經超過語音業務。電信業務中,除電話外,已經全部IP化。電話業務中,長途電話70%已經IP化,企業網業務幾乎全IP化。2005年,根據設備供應商的發貨數據,企業IP通信系統的發貨量第一次超過了傳統語音系統的發貨量。
由此可見,在信息技術快速發展的今天,為了滿足人們對信息的需求,無線化、寬帶化、分組化成為全球通信網絡的發展主題。
新業務對網絡發展的需求
新業務是推動網絡發展的源動力。根據這些新業務的表現形式,可分為VOIP業務、IPTV業務、3G業務、存儲業務以及3D網絡游戲、可視電話、遠程醫療、遠程教育、視頻會議等其它新業務。這些新業務,都是以分組交換為特征。由于IP業務本身的不確定性和不可預見性,對網絡的智能性要求也越來越高;由于新業務在實時性方面的需求,對網絡的時延抖動、丟包率等提出了更高的QOS需求。表1為新業務在網絡中端到端性能指標。
基于分組技術的下一代光傳送網
承載上述以分組交換為特征的新業務網絡就是IP承載網。通常,大家都會考慮全部采用路由器技術去實現對該網絡的承載,但是從網絡需要的保護倒換時間,端口的利用率,設備的性價比等諸多方面考慮,采用基于分組技術的下一代光傳送網仍然具有其自身優勢。
淺談計算機網絡協議棧實驗平臺的設計與實現
計算機網絡原理課程是計算機專業主干課程之一，在專業教學體系中占有非常重要的地位。計算機網絡原理課程中，最重要的是對于協議棧的理解和掌握。目前，計算機網絡原理課程均設置有實驗環節，實驗內容主要包括4 方面：①通過數據嗅探軟件sniffer/winshark/Ethereal 等分析數據鏈路層、網絡層和傳輸層協議;②利用網絡仿真器如NS2 分析網絡協議及其性能[1-2];③協議開發，即利用套接字編程進行應用層協議開發;④網絡設備配置實驗，包括交換機、路由器、服務器等的配置，這些實驗都涉及協議。通過前兩類分析網絡協議的實驗，學生可以觀察協議的內部原理、數據包的格式等基本理論知識，但是此類實驗屬于驗證性實驗，會令學生對于協議的具體應用仍然模糊，無法達到培養和鍛煉學生設計新協議和獨立設計開發協議能力的目標。通過套接字編程實驗，學生可以開發新的應用層協議，但是仍然缺乏對底層協議的認知和運用。網絡設備配置實驗也有類似的問題。
目前，計算機網絡原理實驗課程存在的主要問題是實驗的片段性和隔離性導致學生對知識點掌握得不完整、不系統，不能形成有機的整體，不能將針對協議的學習成果應用于具體的協議棧設計，缺少對協議棧開發方法的整體理解。
基于上述問題，為了更好地培養學生綜合運用理論知識分析問題和解決問題的實踐能力，筆者結合華中科技大學文華學院計算機網絡實驗教學的現狀，構建基于MSP430 的計算機網絡協議棧實驗平臺，設計一套實驗方案，期望學生通過在實驗平臺上的操作，加深對協議棧的理解，提高分析協議棧的能力和實踐動手能力。
1 實驗平臺設計概述
嵌入式實驗平臺的硬件部分主要由MSP430和CS8900 網絡接口芯片組成。平臺采用的微控制器是德州儀器公司(TI)的MSP430F149。這是功耗極低的Flash 型16 位RISC指令集單片機，采用Crystal 公司的CS8900 作為太網接口芯片。CS8900 功耗低，控制簡單，可以直接和微控制器相連，通過微控制器的I/O 口對CS8900 進行控制。為擴展路由協議驗證模塊，實驗平臺的MSP430F149 與兩片CS8900 連接。
2 實驗內容設計
2.1 實驗1 ：Ethereal 數據包嗅探
對協議棧的學習和開發都離不開數據包嗅探軟件，Ethereal 是目前比較流行的協議分析軟件。計算機網絡原理課程的第一個實驗是要求學生掌握Ethereal 軟件的用法，通過包嗅探軟件熟悉和掌握數據包的格式，為后續的復雜實驗打好基礎。這部分實驗可以在PC 機上完成。
實驗內容包括：①掌握Ethereal 軟件的使用方法;②掌握通過數據包嗅探進行協議分析的方法;③截獲典型數據包進行協議分析;④掌握一些經典協議(PPP 協議、ARP 協議、ICMP 協議、Telnet 協議、TCP 協議和Smtp 協議)并閱讀相應的RFC 文檔。
2.2 實驗2 ： 網絡層IP 協議、ARP 協議、ICMP 協議的實現
在網絡層實現IP 分組封裝，ARP 協議的實現是數據最終能夠到達目的地的保證;設計完成部分ICMP 協議;通過在接入段運行Ping 命令驗證實驗結果的正確性。
2.3 實驗3 ：傳輸層TCP 協議的實現
根據TCP 有限狀態機實現TCP 協議可不考慮復雜的通信環境，忽略發送窗口、接受窗口、擁塞控制部分的實現。
2.4 Http 和Smtp 協議的實現
用HTML 寫一個簡單的Web 頁面，嵌入到實驗平臺，在平臺上實現Http 協議，以便局域網內其他終端可以通過Http 協議訪問實驗平臺。
在實驗平臺上實現Smtp 協議，使實驗平臺在啟動時或在某個事件驅動下完成向某個郵箱自動發送郵件的過程。
3 實驗平臺擴展
3.1 簡單IPv6 協議
隨著嵌入式技術研究的深入發展，許多小型智能電子設備如智能家電、智能儀表等也接入到互聯網中，導致IPv4 地址空間明顯不足，而IPv6 協議解決了IPv4 公共地址空間耗盡的問題。IPv6 協議使得移動電話、PDA、汽車、儀表甚至個人都可以獲得多個公共IP 地址，并且IPv6 具有無狀態地址自動配置、內置安全性強、服務質量高等諸多優點，是嵌入式設備進行網絡互聯的較好選擇。實驗平臺可以實現簡單的IPv6協議棧，幫助學生理解IPv6 協議與IPv4 協議的異同。
1)IPv6 協議棧的實現。
IPv6 協議棧的實現主要包括IPv6 模塊和ICMPv6 模塊。
由于實驗平臺資源有限，目前不考慮IPv6協議與IPv4 協議的兼容問題，不支持IPv6 擴展報頭，不支持分片;測試運行在本地局域網，不涉及路由器;忽略MTU 探測決定路徑上的最大傳輸單元;將報文大小設定為小于以太網最大傳輸單元，避免報文分片。
ICMPv6 模塊具有IPv4 的ICMP 常用功能，可回送請求報文和回送應答報文，可在應用層進行ping6 操作，測試網絡的連通性和IPv6 地址解析的正確性。IPv6 中的鄰節點發現過程是用一系列的報文和步驟確定鄰節點之間關系的過程。鄰節點發現取代了IPv4 中使用的ARP 報文、ICMP路由器發現和ICMP 重定向報文。鄰節點發現報文使用ICMPv6 的報文結構。
實驗平臺的鄰節點發現模塊支持地址解析，省略了重復性探測和路由功能。程序設計在保證實現IPv6 協議棧基本功能的基礎上盡量減少代碼復雜度，只考慮運行時的一般情況，忽略特殊情況需要的額外開銷。實現該協議棧的重要內容之一是正確處理數據流程，實驗平臺數據處理流程如下。
當網絡上有終端(主機)要訪問嵌入式設備時，主機在適當的接口上發送多播幀，即IPv6主機發送多播鄰節點，請求報文發現鏈路上IPv6節點的鏈路層地址。鄰節點請求報文的多播地址是從目標IP 地址得到的。
這時必須正確設置網絡接口芯片CS8900 地址濾波寄存器的值，以保證主機發送的多播鄰節點請求報文可以通過地址濾波器;實驗平臺收到鄰節點請求報文后，根據鄰節點請求報文的信息，向報文發送方主機發送一個單播鄰節點公告報文，地址解析完畢;然后，實驗平臺根據TCP 狀態機的狀態完成相應處理過程，接收數據時，從網絡接口芯片緩沖區讀取數據，依次提取：①以太網幀頭信息用于保存發送方MAC 地址;② IPv6 頭信息提取IPv6 報文頭中下一個頭部的值。如果不是ICMPv6 和TCP 中的任何一個，就發送ICMPv6 目的不可達報文;如果是ICMPv6，就進一步判斷;如果是REQUES 報文，就發送REPLY 報文;如果是鄰居請求報文，則發送鄰居宣告報文。因為實驗平臺的TCP/IP 連接是由主機發起的，所以嵌入式設備不會接收到鄰居宣告報文。
實驗平臺采用TCP 方式發送數據。嵌入式設備不主動向主機發送數據，而是根據主機的請求傳送數據，根據主機發送的請求數據包得到目的地址相關信息，將發送的數據包送入發送緩沖區，添加以太網幀頭部、IPv6 數據報報頭、TCP報文段首部等信息，更改相關標志位，將數據送入鏈路層。網絡接口芯片負責將數據發送到網絡。
2)IPv6 協議棧的測試。
由于HTML 不支持使用文字形式的IPv6 地址格式作為URL(通用地址)，因此需要一臺運行Windows 2000 Server 的計算機作為DNS 服務器，在DNS 服務器中添加實驗平臺IPv6 地址的AAAA 記錄;同時需要正確配置測試局域網中主機的掩碼，網關以及DNS 服務器。
測試在本地局域網進行，除上述DNS 服務器外，其他主機運行Windows XP 或Windows2000 操作系統。每臺計算機都配置IPv4 地址、安裝IPv6 協議棧并配置IPv6 的鏈路本地地址。將嵌入式系統連入該網絡，啟動系統，系統的IPv6 地址通過程序寫入其RAM 中，我們就可以通過該局域網內的一個網絡終端訪問嵌入式系統的主頁。例如，在一臺計算機輸入ping6 嵌入式設備IPv6 地址，如果網絡沒有問題就可以返回信息。在Http 的URL 中輸入嵌入式設備對應的域名，就可以看到其主頁，這說明上述實驗環境可以使IPv6 協議棧得到較好的測試。
3.2 RIP 和OSPF 路由協議的實現
為了在實驗平臺上驗證RIP 和OSPF 路由協議，我們在實驗平臺上設計2 個網絡接口。由于實驗平臺資源有限且路由協議實現復雜，我們僅搭建規模較小的網絡拓撲。實驗平臺不設置接收緩沖區，不采用隨機早期檢測，僅實現RIP 路由協議和OSPF 路由協議。
4 結語
計算機網絡協議分析與開發實驗一直是計算機網絡實驗教學中的難點，如何讓學生通過實驗掌握協議分析與開發的精髓，具備協議分析與開發實踐能力，是此類實驗應重點關注的內容。基于msp430 的計算機網絡協議棧實驗平臺可以開展專業相關的各種實驗，還可擴展進行IPv6 協議和RIP、OSPF 路由協議實驗。學生通過實驗可以重演TCP/IP 協議棧，也可獨立設計并開發類TCP/IP 的網絡協議，對學生協議分析、設計和開發能力的提高有很大幫助。
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