5.5 扩展知识和自学内容

 

5.5  扩展知识和自学内容

1．GSM、CDMA、GPRS和3G

GSM、CDMA、GPRS、3G都是移动通信中的术语，都与蜂窝移动通信有关。

（1）蜂窝移动通信。

蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在移动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。

蜂窝移动通信系统由通信终端、基站、通信交换中心组成，如图5-43所示。通信终端是进行通信的信源和信宿，包括手机、呼机、无绳电话等。基站是与通信终端进行联系的固定站点，包括收发设备和天线。通信交换中心与基站通过微波或有线信道进行连接，它的任务是进行移动通信的交换服务，通常也与固定电话交换局连接。通信系统中的各个基站相互之间保持一定距离，基站的有效服务区域既互相分隔，又有一定重叠，组成类似蜂窝的结构（如图5-44所示）。

                 

图5-43  蜂窝移动通信系统的组成                图5-44  基站有效区域组成蜂窝结构

（2）GSM。

GSM（Global System For Mobile Communication，全球移动通信系统）又称“全球通”。GSM采用的是数字调制技术和数据压缩技术，采用时分多址编码方式，所以用户只在某一时隙上选用载频且只能在特定时间片下收发信息。GSM是数字移动通信系统的先行者，传输速度为9.6Kbps，使用的波段有900MHz和1800MHz，需要使用SIM卡。

我国的GSM运营商有两个：中国移动通信集团公司和中国联通公司。GSM系统的优势在于其覆盖范围广，在我国基本实现了全国漫游。不仅如此，我国还与世界上50多个国家的70多家运营商发展了漫游业务，可以在全球143个国家和地区进行漫游。GSM系统的另一个优势就是手机品牌型号多，高、中、低档次齐全，用户能用到的和想到的功能基本上都具备了，而且售后服务较好，增值服务多，如手机炒股、转账、上网、交费等。GSM系统的不足是通话噪音相对较大，接通率不高，有时容易掉线。

（3）CDMA。

CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）是现代通信技术中用来实现信道共享的一种技术。采用CDMA技术的通信系统应用了“扩频通信”的原理。在发送端，将要传输的信息通过与速率很高的“伪随机码序列”进行调制，使其频谱展宽，这个过程叫做“扩频”，在接收端，用与发送端相同的码序列进行反扩展，将宽带信号恢复成窄带信号，这个过程叫做“解扩”，解扩后的信号，再经过普通解调恢复成原始发送的信息。可见这种多址技术需要非常严格的同步技术。

CDMA系统的优势在于通信技术先进，有很好的发展前景；绿色环保，CDMA系统的发射功率最高只有200mW，手机的辐射量只有GSM系统的千分之一，对环境影响小；通话质量可以和固定电话相媲美；通话不易被窃听，保密性强；上网速度快。

（4）GPRS。

GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网上浏览等。GSM手机用户如果使用了GPRS服务，就不仅可以用手机进行通话，还可以进行各种图文数据传递和上网。

GPRS系统的优势在于永远在线，只要一打开手机，就能与互联网自动接通。能快捷登陆，上网速度是WAP手机的5倍。传输速度高，其理论传输速率为171Kbps。语言、数据自由切换，上网打电话两不误。按信息流量计费，只有在数据传输时才计费。GPRS系统仅处于试商用阶段，而且只是一种过渡的中间技术，3G系统推广后可能面临淘汰。

（5）3G。

3G（Third Generation）指第三代移动通信技术。1G（First Generation）表示第一代移动通信技术，它采用模拟技术，目前已被淘汰。2G（Second Generation）表示第二代移动通信技术，采用电路交换技术和数字语音传输技术。目前广泛应用的GSM移动通信技术突破了2G技术对数据传输速率的制约，引入了分组交换技术，从而使数据传输速率有了质的突破，是一种介于2G与3G之间的过度技术，因此常被称为2.5G。

第三代移动通信一般是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够方便、快捷地处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为手机融入多媒体元素提供强大的支持。但为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在任何环境中能够分别支持至少2Mbps、384Kbps以及144Kbps的传输速率。2G网络提供的带宽是9.6Kbps，2.5G增加到56Kbps，3G将具有更宽的带宽，其传输速率将达到100Kbps～300Kbps，不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用。

我国正在积极筹备向3G过渡，采用的技术可能为具有自主知识产权的TDS-CDMA，正式标准目前还没有颁布。

2．局域网的体系结构

从网络的体系结构和协议的角度来看，由于局域网的覆盖范围有限，通信不存在路由问题，因而不涉及网络层，只需要考虑数据链路层和物理层，通常遵循IEEE（国际电气电子工程师协会）的局域网802标准。其参考模型与OSI参考模型的关系如图5-45所示。

由于局域网存在各种不同的种类，所使用的介质访问控制方式各不相同，为了使数据链路层的结构功能不至于过分复杂，IEEE802中将其分解为两个子层。逻辑链路控制子层（Logical Link Control，LLC）对各种不同类型的局域网都适用，它以复用的形式建立多点之间的数据通信链路，并包括寻址、差错控制、流量控制、顺序控制等功能，与网络的传输介质及拓扑结构无关。介质访问控制子层（Medium Access Control，MAC）与网络的传输介质及拓扑结构直接相关，主要的作用是访问控制以及信道资源分配。

目前在局域网中使用的IEEE802系列标准有很多，各自用于不同类型的局域网和网络中不同的控制层面。主要标准和相互关系如图5-46所示。

图5-45  OSI参考模型与局域网参考模型

图5-46  IEEE802系列各标准间的关系

IEEE802.3CSMA/CD局域网描述了以太网系统，它包括了标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和10Gbps以太网，相关的标准和特点如表5-2所示。

表5-2  IEEE802.3以太网标准及特点

3．IPv6

随着IP业务的迅速增长，IP网络上应用的不断增加，原有的IP网越来越力不从心。IP网络正在向下一代网络演进，其网络协议也应产生重大变化。目前使用的IP协议是IPv4（互联网协议第四版）。IPv4是20世纪70年代制定的协议，随着全球IP网络规模的不断扩大和用户数的迅速增长，IPv4协议已经不能适应发展的需要。早在20世纪90年代初，有关专家就预见到IP协议换代的必然性。IPv6是1992年提出的，主要起因是由于Web的出现导致了IP网的爆炸性发展，IP网用户迅速增加，IP地址空前紧张，由于IPv4只用32位二进制数来表示地址，地址空间很小，IP网将会因地址耗尽而无法继续发展，因而IPv6首先要解决的问题是扩大地址空间。IPv6采用128位二进制数来表示地址，具有许多优良的特性，尤其在IP地址量、安全性、服务质量、移动性等方面优势明显。采用IPv6的网络将比现有的网络更具扩展性、更安全，更容易为用户提供质量服务。

现在的IPv6协议是在1995年由Cisco公司的Steve Deering和Nokia公司Robert Hinden完成起草并定稿的，即RFC2460（RFC：路由信息协议）。在1998年IETF（互联网工程任务组）对RFC2460进行了较大的改进，形成了现有的RFC2460（1998版）。IPv6的其他标准也陆续由IETF的相关工作组制定出来，现已有100多项有关IPv6的RFC。

IPv6的128位地址空间有望带来大得常人无法想象的空间。那么究竟有多少个地址呢？它拥有2¹²⁸巨大的地址空间，大约是3.4′10³⁸个。如果说这过于抽象，不妨这么去想：IPv6在每平方米地球表面上提供的地址数多达6.6′10²³，即655 570 793 348 866 943 898 599个。和IPv4相同，因地址分层运用，实际可用的总数要小得多。但保守的估计每平方米也有1600个IP地址。IPv6的目标是：通过10¹²个网络连接10¹⁵台计算机。采用IPv6地址后，不仅每个人拥有一个IP地址，就连未来的电话、冰箱等每一台信息家电设备都能分到一个IP地址，一个人拥有100台计算机也并非梦想。

除了地址数量多得多外，IPv6还放弃了IPv4采用的熟悉的“点分四元组”格式（如193.10.10.154）。相反，IPv6采用十六进制符号，以冒号取代了圆点。FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210，或1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:123A，就是两个虚假的例子。

在每个4位一组的十六进制数中，如其高位为0，则可省略。例如将0800写成800，0008写成8，0000写成0。于是1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:123A可缩写成1080:0:0:0:8:800:200C:123A。为了进一步简化，规范中导入了重叠冒号的规则，即用重叠冒号置换地址中的连续16比特的0。例如，将上例中的连续3个0置换后，可以表示成如下的缩写形式。1080::8:800:200C:123A。重叠冒号的规则在一个地址中只能使用一次。例如，地址0:0:0:BA98:7654:0:0:0可缩写成::BA98:7654:0:0:0或0:0:0:BA98:7654::，但不能记成::BA98:7654::。

IPv6长度为128比特的地址，按照其传输类型分为3种。

① 单播地址（Unicast Address）：用来标识单一网络接口。目标地址是单播地址的数据包将发送给以这个地址标识的网络接口。

② 任播地址（Anycast Address）：用来标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。目标地址是任播地址的数据包将发送给其中路由意义上最近的一个网络接口。

③ 多播地址（Multicast Address）：用来标识一组网络接口的标识（通常属于不同的节点）。发送到多播地址的数据包将发送给本组中所有的网络接口。在IPv6中没有广播地址（Broadcast Address），用多播地址取代。

IPv6相对于现在的IPv4有如下特点：

① 扩展的寻址能力。

IPv6将IP地址长度从32位扩展到128位，支持更多级别的地址层次、更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置。通过在组播地址中增加一个“范围”域提高了多点传送路由的可扩展性。还定义了一种新的地址类型，称为“任意播地址”，用于发送包给一组节点中的任意一个。

② 简化的报头格式。

一些IPv4报头字段被删除或变为了可选项，以减少包处理中例行处理的消耗并限制IPv6报头消耗的带宽。

③ 对扩展报头和选项支持的改进。

IP报头选项编码方式的改变可以提高转发效率，使得对选项长度的限制更宽松，且提供了将来引入新的选项的更大的灵活性。

④ 标识流的能力。

增加了一种新的能力，使得标识属于发送方要求特别处理（如非默认的服务质量获“实时”服务）的特定通信“流”的包成为可能。

⑤ 认证和加密能力。

IPv6中指定了支持认证、数据完整性和（可选的）数据机密性的扩展功能。

4．Intranet

与Internet一样，Intranet也是一个合成词，Intra的意思是“内部的”，net是network的缩写，是指网络，合起来就是“内部网”。它采用Internet的技术，由于是企业内部的计算机网络，通常称为“内联网”，以示与“互联网”的区别。

随着现代企业的发展越来越集团化,企业的分布也越来越广，遍布全国各地甚至跨越国界的公司越来越多。这些集团化的公司需要及时了解各地的经营管理状况、制定符合各地不同情况的经营方向，公司内部人员更需要及时了解公司的策略变化、人事情况、业务发展情况，一些简单但又关键的文档，如通信录、产品技术规格和价格、公司规章制度等信息。通常的公司使用如员工手册、报价单、办公指南、销售指南一类的印刷品发放。这类印刷品的生产既昂贵又耗时，而且不能直接送到员工手中。另外，这些资料无法经常更新，很多公司在规章制度已经变动了的情况下也无法及时准确的通知下属员工执行新的规章。如何保证每个人都拥有最新最正确的版本？如何保证公司成员及时了解公司的策略和其他信息是否有改变?利用过去的技术，这些问题都难以解决。市场竞争激烈、变化快，企业必须经常进行调整和改变，而一些内部印发的资料甚至还未到员工手中就已过时了。浪费的不只是人力和物力，还浪费非常宝贵的时间，大大降低了企业的运行效率。解决这些问题的方法就是联网，建立企业的信息系统。

Intranet是企业网的一种，采用TCP/IP协议，是Internet技术在企业机构内部的实现。它能够以极少的成本和时间将一个企业内部的大量信息资源高效合理地传递到每个人。Intranet为企业提供了一种能充分利用通信线路、经济而有效地建立企业内联网的方案，应用Intranet，企业可以有效的进行财务管理、供应链管理、进销存管理、客户关系管理等。Intranet除了提供FTP、E-mail等功能外，还提供Web服务。在内联网中采用Web技术后，可以使企业定时和按需发布信息，使员工得到最新、最急需的信息，从而提高工作效率。

Intranet是Internet的延伸和发展，正是由于利用了Internet的先进技术，特别是TCP/IP协议，保留了Internet允许不同计算平台互通及易于上网的特性，使Intranet得以迅速发展。但Intranet在网络组织和管理上更胜一筹，它有效地避免了Internet所固有的可靠性差、无整体设计、网络结构不清晰以及缺乏统一管理和维护等缺点，使企业内部的秘密或敏感信息受到网络防火墙的安全保护。因此，同Internet相比，Intranet更安全、更可靠，更适合企业或组织机构加强信息管理与提高工作效率，被形象地称为：“建在企业防火墙里面的Internet”。

Intranet所提供的是一个相对封闭的网络环境。这个网络在企业内部是分层次开放的，内部有使用权限的人员访问Intranet可以不加限制，但对于外来人员进入网络，则有着严格的授权。因此，网络完全是根据企业的需要来控制的。在网络内部，所有信息和人员实行分类管理，通过设定访问权限来保证安全。比如，对普通员工访问受保护的文件（如人事、财务、销售信息等）进行授权及鉴别，保证只有经过授权的人员才能接触某些信息；对受限制的敏感信息进行加密和接入管理等。同时，Intranet又不是完全自我封闭的，它一方面要帮助企业内部人员有效地获取交流信息；另一方面也要对某些必要的外部人员，如合伙人、重要客户等部分开放，通过设立安全网关，允许某些类型的信息在Intranet与外界之间往来，而对于企业不希望公开的信息，则建立安全地带，避免此类信息被侵害。

与Internet相比，Intranet不仅是内部信息发布系统，而且是该机构内部业务运转系统。Intranet的解决方案应当具有严格的网络资源管理机制、网络安全保障机制，同时具有良好的开放性；它和数据库技术、多媒体技术以及开放式群件系统相互融合连接，形成一个能有效地解决信息系统内部信息的采集、共享、发布和交流的，易于维护管理的信息运作平台。

Intranet的主要特征如下：

① 采用TCP/IP协议作为通信协议。

② 采用Web技术。

③ 仅供单位内部使用，并具有明确的应用目标。

④ 使用路由器或代理服务器与因特网进行连接。

⑤ 采用防火墙等安全设施，防范内部和外部的攻击。

Intranet带来了企业信息化新的发展契机。它革命性地解决了传统企业信息网络开发中所不可避免的缺陷，打破了信息共享的障碍，实现了大范围的协作。同时以其易开发、省投资、图文并茂、应用简便、安全开放的特点，形成了新一代企业信息化的基本模式。

随着技术的发展和大型企业之间互相交换信息需求的发展，逐渐发展起来一种被称为Extranet的技术。Extranet（称为“外联网”）是一种使用Internet和Intranet技术，利用因特网连接各个企业的Intranet的网络。它使企业可以与其客户和其他企业的网络互联，完成交换信息、协同工作等目标。严格地说，外联网是一种网络互联的技术，是内联网通过公用网进行互联的技术，或者视为一个由多个企业合作共建的、能被合作企业的成员访问的更大型的虚拟企业网。与内联网类似，外联网也采用了TCP/IP协议作为通信协议。外联网访问是半私有的，用户是由关系紧密、相互信任的企业结成的小组，信息在信任的圈内共享。由于外联网主要用于互连合作企业的网络，并且交换仅限于这些企业共享的信息，因此，安全和可靠是外联网建设考虑的主要因素，可采用的技术包括隧道技术、访问控制技术、身份认证技术等。