IP協(xié)議傳送方式

物聯(lián)網(wǎng)作為Internet延伸與擴展的網(wǎng)絡(luò)，在其構(gòu)建的過程中，對IP協(xié)議進行合理地引入是非常必要的。由于物聯(lián)網(wǎng)中的物品之間需要進行信息通信，所以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅惩ㄊ亲顬榛镜那疤釛l件，IP地址缺乏成為制約企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵性因素之一，而IPv6協(xié)議的出現(xiàn)給這一問題的解決提供了途徑，這是因為IPv6有大量的地址空間。 [5] IP協(xié)議的優(yōu)勢在如下幾個方面上體現(xiàn)：一是開放性。

IP協(xié)議由IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)負(fù)責(zé)規(guī)范，在這一前提下，使得IP協(xié)議具有了開放性的特點，該特點為IP協(xié)議的應(yīng)用提供了廣闊的空間。二是輕量級。各種輕量級IP協(xié)議棧的發(fā)布，為IP協(xié)議的推廣應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)，可支持多種不同的應(yīng)用場合。三是穩(wěn)定性。在全球范圍內(nèi)IP協(xié)議得到廣泛使用，這與其架構(gòu)本身所具備的穩(wěn)定性有著密不可分的關(guān)聯(lián)。四是可擴展性。IPv6協(xié)議有著大量的地址空間，物聯(lián)網(wǎng)連接的所有設(shè)備都能夠分配到一個相應(yīng)的IP地址。同時，IP可以為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供通信，整個過程無需轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，也不需要配置中間協(xié)議。正是因為IP協(xié)議所具備的上述特點和優(yōu)勢，使其在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用，也奠定了不可動搖的地位目前，電視節(jié)目直播信號選擇通過IP傳輸方式來實現(xiàn)，主要是依靠通信運營商的網(wǎng)絡(luò)。直播信號經(jīng)過發(fā)送端編碼設(shè)備編碼后形成能在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，并附加了接收端在通信網(wǎng)絡(luò)中所對應(yīng)的唯一IP地址，當(dāng)數(shù)據(jù)流到達(dá)接收端，再通過解碼設(shè)備解碼生成所需的視音頻信號。IP編解碼設(shè)備接入通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，接入網(wǎng)絡(luò)的方式也變得越來越豐富，既能通過有線網(wǎng)絡(luò)和無線WiFi接入，又可以使用移動數(shù)據(jù)4G網(wǎng)絡(luò)接入?？梢哉f，只要有網(wǎng)絡(luò)覆蓋，就能實現(xiàn)電視節(jié)目直播信號的IP傳輸。 [4] IP傳輸系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、安全高效以及傳輸成本低等特點，既能很好地作為傳統(tǒng)電視直播信號傳輸方式的補充，又能在一定程度上降低節(jié)目制作的成本。同時，在我國通信技術(shù)不斷發(fā)展、通信基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善的背景下，電視直播信號基于IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)也會越來越成熟和完善。在傳送IP信息包時，一定會指明源地址與目的地址。源地址當(dāng)然只有一個，但是目的地址卻可能代表單一或多部設(shè)備。根據(jù)目的地址的不同，區(qū)分為3種傳送方式：單點傳送、廣播傳送以及多點傳送。 [2]

單點傳送單點傳送是一對一的傳遞模式。在此模式下，源端所發(fā)出的IP信息包，其IP報頭中的目的地址代表單一目的設(shè)備，因此只有該目的設(shè)備能收到此IP信息包。在互聯(lián)網(wǎng)上傳送的信息包，絕大多數(shù)都是單點傳送的IP信息包。廣播傳送廣播傳送是一對多的傳遞方式。在此方式下，源設(shè)備所發(fā)出的IP信息包，其IP報頭中的目的地址代表某一網(wǎng)絡(luò)，而非單一設(shè)備，因此該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備都能收到、并處理此類IP廣播信息包。由于此特性，廣播信息包必須小心使用，否則稍有不慎，便會波及該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部設(shè)備。多點傳送多點傳送是一種介于單點傳送與廣播傳送之間的傳送方式模式。多點傳送也是屬于一對多的傳送方式，但是它與廣播傳送有很大的不同。廣播傳送必定會傳送至某一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備，但是多點傳送卻可以將信息包傳送給一群指定的設(shè)備。即多點傳送的IP信息包，其IP報頭中的目的地址代表的是一群選定的設(shè)備。凡是屬于這一群的設(shè)備都可收到此多點傳送信息包。設(shè)置多點傳送方式的原因是：假設(shè)我們要必須傳送一份數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)上10部指定的設(shè)備。如果使用單點傳送的方式，必須重復(fù)執(zhí)行10次傳送的操作才能達(dá)成目的，不僅沒有效率，且浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬。如果使用廣播傳送的方式，則指定網(wǎng)絡(luò)中的所有(例如20部)計算機都會收到、且必須處理這些廣播傳送信息包，換言之，將影響到其他不相干的計算機。這時候，如果使用多點傳送，便能避免單點傳送與廣播傳送的問題。 [2] 多點傳送非常適合傳送一些即時共享的信息給一群用戶，例如傳送即時股價、多媒體影音信息等。不過，雖然在同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進行多點傳送沒有技術(shù)上的問題，但如果要通過互聯(lián)網(wǎng)，則沿途的路由器必須都支持相關(guān)的協(xié)議才行，這也是多點傳送所面臨的瓶頸。

網(wǎng)際協(xié)議第4版(Internet Protocol version4，IPv4)是TCP/IP協(xié)議使用的數(shù)據(jù)報傳輸機制。數(shù)據(jù)報是一個可變長分組，有兩部分組成：頭部和數(shù)據(jù)。頭部長度可由20~60個字節(jié)組成，該部分包含有與路由選擇和傳輸有關(guān)的重要信息。頭部各字段意義按順序如下： [3] (1)版本(4位)：該字段定義IP協(xié)議版本，負(fù)責(zé)向處理機所運行的IP軟件指明此IP數(shù)據(jù)報是哪個版本，所有字段都要按照此版本的協(xié)議來解釋。如果計算機使用其他版本，則丟棄數(shù)據(jù)報。 [3] (2)頭部長度(4位)：該字段定義數(shù)據(jù)報協(xié)議頭長度，表示協(xié)議頭部具有32位字長的數(shù)量。協(xié)議頭最小值為5，最大值為15。 [3] (3)服務(wù)(8位)：該字段定義上層協(xié)議對處理當(dāng)前數(shù)據(jù)報所期望的服務(wù)質(zhì)量，并對數(shù)據(jù)報按照重要性級別進行分配。前3位成為優(yōu)先位，后面4位成為服務(wù)類型，最后1位沒有定義。這些8位字段用于分配優(yōu)先級、延遲、吞吐量以及可靠性。 [3] (4)總長度(16位)：該字段定義整個IP數(shù)據(jù)報的字節(jié)長度，包括協(xié)議頭部和數(shù)據(jù)。其最大值為65535字節(jié)。以太網(wǎng)協(xié)議對能夠封裝在一個幀中的數(shù)據(jù)有最小值和最大值的限制(46~1500個字節(jié))。 [3] (5)標(biāo)識(16位)：該字段包含一個整數(shù)，用于識別當(dāng)前數(shù)據(jù)報。當(dāng)數(shù)據(jù)報分段時，標(biāo)識字段的值被復(fù)制到所有的分段之中。該字段由發(fā)送端分配幫助接收端集中數(shù)據(jù)報分段。 [3] (6)標(biāo)記(3位)：該字段由3位字段構(gòu)成，其中最低位(MF)控制分段，存在下一個分段置為1，否則置0代表該分段是最后一個分段。中間位(DF)指出數(shù)據(jù)報是否可進行分段，如果為1則機器不能將該數(shù)據(jù)報進行分段。第三位即最高位保留不使用，值為0。 [3] (7)分段偏移(13位)：該字段指出分段數(shù)據(jù)在源數(shù)據(jù)報中的相對位置，支持目標(biāo)IP適當(dāng)重建源數(shù)據(jù)。 [3] (8)生存時間(8位)：該字段是一種計數(shù)器，在丟棄數(shù)據(jù)報的每個點值依次減1直至減少為0。這樣確保數(shù)據(jù)報擁有有限的環(huán)路過程(即TTL)，限制了數(shù)據(jù)報的壽命。 [3] (9)協(xié)議(8位)：該字段指出在IP處理過程完成之后，有哪種上層協(xié)議接收導(dǎo)入數(shù)據(jù)報。這個字段的值對接收方的網(wǎng)絡(luò)層了解數(shù)據(jù)屬于哪個協(xié)議很有幫助。 [3] (10)頭部校驗和(16位)：該字段幫助確保IP協(xié)議頭的完整性。由于某些協(xié)議頭字段的改變，這就需要對每個點重新計算和檢驗。計算過程是先將校驗和字段置為0，然后將整個頭部每16位劃分為一部分，將個部分相加，再將計算結(jié)果取反碼，插入到校驗和字段中。 [3] (11)源地址(32位)：源主機IP地址，該字段在IPv4數(shù)據(jù)報從源主機到目的主機傳輸期間必須保持不變。 [3] (12)目的地址(32位)：目標(biāo)主機IP地址，該字段在IPv4數(shù)據(jù)報從源主機到目的主機傳輸期間同樣必須保持不變。