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在經濟發展的過程中,網絡通信技術已經滲透到生活的各個方面,改變了人們的交流和溝通的方式,而且在時間和空間上突破了以往的限制。但是實時通信技術也是在不斷發展的,勢必存在著不少的缺點,制約其進一步發展。因此必須要做好網絡通信實時差錯控制技術,這樣就可以在應用過程中發揮出實時通信技術的優勢,造福人們。
1.網絡通信中的實時通信技術的發展
在2006年的時候,WHATWG網絡應用1.0程序中增加了API,而這個API是和Web點對點進行連接的,目的是為了更加快速的進行數據的發送。在2009年的時候,MediaStream API以及一些設備不斷涌入了WHATWG的視野。這樣一來,一些用戶就可以在授權的情況下得知一些隱秘的信息。在這過程中,API的用途主要是來媒體流的處理工作。因為在API中有著本地存儲的內容,可以利用二進制的方法進行存儲。
在2010年的時候,在WHATWG中已經有了API的方案。而這些方案是建立在RTP over UDP協議和ICE建立連接的基礎之上,這樣一來就可以將自己電腦上的內容傳送到網上。這些方案不僅包括了API技術,而且還包括了文件送輸和點對點進行數據的通信。
在2011年的時候,WHATWG已經比較完善。不再采用一些設備元素,JavaScript API技術正式登上了舞臺。JavaScript API技術在內容已經近乎完美,完全可以進行操作。而且和SDP offer/answer系統不會發生沖突,只要技術人員確定將信息發送給指定的人員即可。而且在技術人員的操作下,還可以讓高層的信息以間接的方式來進行數據的傳輸。雖然后面對這個系統進行了調整,但是都沒有脫離大的框架。
2.網絡通信工具的種類
實時通訊(Instant Messaging)是目前Internet上最為流行的通訊方式,各種各樣的即時通訊軟件也層出不窮;服務提供商也提供了越來越豐富的通訊服務功能。不容置疑,Internet已經成為真正的信息高速公路。從實際工程應用角度出發,以計算機網絡原理為指導,結合當前網絡中的一些常用技術,編程實現基于 C/S架構的網絡聊天工具是切實可行的。目前,中國市場上的企業級即時通信工具主要包括:信鴿、視高科技的視高可視協同辦公平臺、263EM、群英 CC2010、通軟聯合的GoCom、騰訊公司的RTX、IBM的Lotus Sametime、點擊科技的GKE、中國互聯網辦公室的imo、中國移動的企業飛信、華夏易聯的e-Link、擎旗的UcStar等。相對于個人即時通信工具而言,企業級即時通信工具更加強調安全性、實用性、穩定性和擴展性。
實時通訊工具,通常意義上指的就是馬上可以進行通訊的工具。利用有效硬件,如電腦、視頻、可視電話、手機等,在這些終端硬件上安裝實時通訊程序,如QQ、ICQ、MSN、網易POPO等,只要雙方都安裝有同樣的這種程序,然后利用網絡連接在線,就可以類似面對面交流一樣,實行語音、文字、視頻等交流,程序的交流間幾乎是同一時間的,在A端發送的文字,在B端很快(0.05秒至幾秒之內)就可以看到。這就簡單的說明了“實時通訊工具”,也可以叫 “即時通訊工具”。國內最出名的就是騰訊公司的QQ,世界出名的就是ICQ與MSN。
3.網絡通信實時差錯控制技術
在管理網絡通信的過程中,如何做到實時差錯控制是管理工作的重頭戲,如果沒有辦法做到差錯的實時控制,那么網絡信息系統的安全便岌岌可危。在把握網絡通信的過程中,主要把握好信息的差錯,防止發生數據的丟失,這樣一來便可以讓通信技術在很大程度上得到人們的信任。在通信控制的過程中,不僅要進行糾錯,進行信息的反饋,還要做好信息的整理工作,這樣一來才可以保證信息的安全。那么該如何進行實時差錯控制?
第一,就當前存在的向前糾錯工作進行分析,它在應用的過程中主要是針對某種特制的編碼來控制,在發信段通過安裝解碼軟件來對各種信息傳輸差錯及時的進行糾正,并且在連接通信端頭調整錯誤的編碼,從而得到及時控制和實施控制的工作要求。在目前的管理工作中,整個工作的內容包含了煤炭相關信息資料以及糾錯工作模式,它的主要工作原理在于借助編碼對其中存在的冗余數據進行分析和處理,從而提出冗余信息,達到簡化信息、加速傳輸時間的要求。
第二,就當前的信息反饋工作以及糾錯方式進行分析,它在應用中是以特定的調制解碼來進行現場傳輸錯誤編碼控制,在此基礎上對傳輸信息做了及時、科學的糾正處理,并且將少量的信號碼和監督碼加入到反饋端,從而要求對信息進行重復發送和管理,直至發送端所發送的信息準確為止。
第三,就目前我們常采用的混合差錯控制進行分析,它在應用的過程中主要是針對向前糾錯以及反饋糾錯兩種方式的混合使用。這種方法是借助向前糾錯的方式來傳遞一些具備著某種可靠度的信息,然后再通過反饋糾錯來具體對這些信息的錯誤和存在問題加以辨別和分析,從而提升信息的正確度,以做到信息可靠性保證。
4.網絡通信中的實時通信技術的優勢
在互聯網越來越普及的二十一世紀,一個人身體感到不舒服的時候,第一時間便會上網尋求幫助,而且很大程度上選擇的是健康服務方面的熱線,這時便不會考慮到求助者的身份和地位。當服務熱線接通之后,當事者便可以在微博按照提示來表述自己的病情,然后便可以呼叫,那么不一會兒就會有醫生對你的病情進行診斷。醫生在閱讀完當事人的病情表述后,就會第一時間和當事者聯系,進行必要的交談,進一步確定病情。而后醫生之間還會進行交流,做出最正確的診斷。
此外,一些規模比較大的醫院便可以自己單獨實施實時通信技術。如果考慮一些機構考慮到自己本身實力有限,那么也可以尋求IT提供商的幫助。不管怎樣,要想做好信息的傳輸工作,對于任何一個IT提供商工作的重中之重。雖然一些平板電腦在進行視頻會議的時候,速度非???,完全滿足基本的要求,但是這樣的傳輸速度并不能夠代表全部的用戶所擁有的傳輸速度,供應商必須要解決這個問題。除了數據傳輸外,運營商還可以提供ICE服務器來管理NAT穿越、代碼轉換媒體服務器、多方會議支持和推送服務器。運營商可以(或許應該)利用其自有的傳輸基礎設施,或其他運營商的基礎設施,提供連接參與者所需的傳輸。
根據情況,假定選擇了安全機制,運營商可以提供增值媒體服務,如媒體記錄、語言到文本翻譯和基于位置的“發現和連接”,以及復雜的計費和收費方案。
由此看來,在網絡通信中利用實時通信技術,不僅方便了人們大眾,而且也為醫院提供了很大的便利,因此實時通信技術應該得到廣泛的應用。
5.小結
在網絡通信過程中,要想做到實時通信,就必須要了解其發展的過程中,要掌握實時差錯控制技術,這樣在具體案例中才能夠發揮出實際的效果,達到令人滿意的效果,不僅讓用戶滿意,而且還能夠讓運營商獲利,何樂而不為呢。
作者簡介
在網絡通信系統中的硬件組建方面的質量安全隱患通常來源于網絡通信系統中的設計工作,其主要表現在硬件安全方面,因為是原有硬件的因素,運用軟件程序來進行處理的方式效果不是非常的明顯,實際應該在管理工作上來強化人工不久的措施。所以說,在繼續寧硬件選購和硬件制作的過程中,應當快速的解決或者是最大程度上去消除這方面的安全隱患問題的產生。在網絡通信系統中的軟件風險方面,風險性產生的主要來源是軟件工程中的設計問題,在對軟件進行設計的過程中,不經意的疏忽大意將會使得網絡通信系統產生安全性的漏洞,軟件的設計長度過大或者是存在一些不必要的功能,這些都將可能導致網絡通信系統中軟件的組建出現脆弱性,在進行軟件設計的過程中,不遵循信息系統的標準安全等級。
2通信與網絡協議
在當前網絡通信協議中,因為不能做到直接和異構網絡的連接實施通信,所以說,專用的網絡與局域性的網絡相互之間的通信協議一直存在一定的制約性和封閉性,封閉性的網絡相比開放式的因特網在安全強度方面較高,第一就是可以從外部的網絡或者是站點直接攻入到系統內部的可能性被有效的降低,但是我們從協議的分析中可以發現,截取的問題與信息的電磁信息出現泄漏的問題仍然比較頻繁;還有就是專用性的網絡其本身具有比較成熟和較為完善的身份識別、權限的劃分好以及在訪問過程中的安全控制等安全體系。
2.1信息系統中出現的威脅
威脅就是指在阻礙或者是對某一項命令完成的阻礙,或者是降低了真實存在的和潛在的力量以及在完成使命的能力方面的總稱。安全性的威脅通常就是指對系統形成危害的故意行為或者是營造出一種環境的威脅性。威脅性的產生可以具體分成故意性、偶然性、主動性以及被動性來實施分類。故意性威脅:就是針對檢測可以從運用易行的監視軟件來隨意的實施操控,對網絡通信系統的知識實施針對性和精心的策劃與攻擊,一種故意的威脅要是得到了切實的實現,那么我們就可以認為這是一種故意威脅的行為偶然性威脅:偶然性威脅就是指拋出所有的不利的威脅,其中就包含了操作上的事物、網絡通信系統軟件出現錯誤以及網絡通信系統出現故障等。主動性威脅“就是指對網絡通信系統以及設計到系統內部所含有的各方面有效信息的盜取和篡改,或者是對系統的操控狀態的變更。
2.2網絡通信系統風險在空間上的分布
網絡通信系統中風險性在不同的區域有著不同的分布狀況,當信息從信息源發送到信宿需要經過九個區域,因為信息系統的風險性是其中資源或者是信息系統的實現,其中的安全性的具體要求過程當中存在不確定性的因素,為了方便對系統風險實施分布,可以通過指標坐標系圖來體現。
3結束語
關鍵詞:網絡;總線;擴展;技術
中圖分類號:TN91文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 06-0000-01
Analysis of Network Communication Technology
Li Wujiang
(Harbin Railway Bureau of Science&Technology Institute,Harbin150000,China)
Abstract:This paper analyzes the CAN bus extension technology,
network topology and system structure,gives the CAN gateway hardware design.
Keywords:Network;Bus;Extension;Technology
一、概述
CAN總線是一種串行多主站局域網總線,被廣泛應用于汽車控制系統、自動控制、樓宇自動化、醫學設備等各個領域。其傳輸距離遠,最遠可達10km,傳輸速率高,最高可達1Mb/s,容錯性能好,可靠性能高。但是由于CAN驅動器的驅動能力有限,CAN總線能夠驅動的節點數有限,一般在100個左右,同時會隨著傳輸距離的增加,最高傳輸速率會下降,假如距離過長會引起信號丟失、反射等故障。在實驗室條件下測得在5Kb/s的通信速率下最遠通信距離能達到10km;在18Kb/s的通信速率下最遠通信距離只能達到2km;而在42b/s的通信速率下,最遠通信距離只能達到1 km。測試條件:線纜采用線徑為0.75mm2的屏蔽雙絞線,線纜為盤裝,室內測試。在實驗中,發現隨著隨著通信距離的增加,通信速率迅速下降,而CAN總線的驅動節點數量也次第下降。而在通信距離遠,通信節點多的大空間場所,比如礦井、電力監控等系統需要CAN總線來傳輸數據和監控信息的場所,CAN總線不能滿足要求。
假如要實現通信距離遠、通信速率高、總線節點數量多CAN總線系統,實現CAN總線的擴展,就需要一個CAN網關進行橋接,把CAN總線劃分為幾個子網,增加CAN總線通信節點,延長CAN總線的傳輸距離,提高CAN總線的傳輸速率。在研究基于PIC單片機的CAN網關設計和擴展的CAN總線網絡拓撲結構。
二、CAN網關總體設計及總線拓撲結構
(一)CAN網關總體設計
CAN網關作為一種轉發設備,連接在兩個不同的CAN網絡中,能夠實時接收來自兩個子網中的信息,根據需要篩選或者無條件地把接收到的信息轉發到另外一個網絡中。CAN總線層次結構分為物理層、數據鏈路層和應用層,工作于ISO/OSI參考模式下。CAN網關在物理層和數據鏈路層完成兩個CAN網的連接。
CAN網關可以作為透明網關和源路由網關。透明網關完全按照接收到的幀格式轉發,不改變幀結構,對于用戶,網關相當于透明的。而源路由網關由用戶提供路由信息,網關按照路由信息對消息進行過濾和有選擇性的轉發。
(二)CAN總線網絡拓撲結構
帶有網關的CAN網絡拓撲結構中,PC機為主節點,而CAN節點作為從節點。在網絡的頂層,由PC機和網關構成一個主網,在這個主網中PC機和CAN網關作為CAN節點,總線驅動器驅動能力可以帶100個cAN節點左右。主網中的CAN網關再作為下一個子網中的主節點,而其他CAN網關或是CAN節點作為從節點,構成一個子網。這樣通過CAN網關可以逐環把網絡擴展下去,直到最底層的CAN節點。而在應用層上,用戶可以把網關配置成透明網關或是源路由網光。透明網關不影響網絡結構,CAN拓展網絡形成一個多節點,遠距離的網絡。源路由網關對消息具有過濾性,根據用戶的配置信息把CAN網絡在應用層上劃分為幾個小網。這樣,解決了節點容量、通信距離、通信速率的問題。
三、網關的硬件設計
硬件電路開發采用集成電路,開發周期短,成本低。CPU采用Microchip公司的16位單片機dsPIC30F6011作為核心部件,其內部集成了兩個CAN控制器,支持CAN2.0A/B協議,CPU的速度可以達到30MIPS,程序存儲器空間有132KB,內部RAM有6144B,數據程序存儲器有2048B,集成的功能強大,體積小,性價比比較高。物理層采用兩個CAN驅動器PCA82C250。其中一組的PCA82C250的RXD,TXD引腳不是和CPUdsPIC30F6011直接連接,而在中間用光速光藕6N137隔離。
單片機dsPIC30F6011有兩個通用的UART口,可以作為和PC機或其他上位機通信的接口來用。另外,dsPIC30F6011采用TQPF封裝64引腳,利用通用I/O驅動LED燈作為指示燈,預留并行液晶顯示器和4×4行列式鍵盤的接口。
CAN控制器和驅動器部分采用了光電隔離器,因此電源設計部分要求有兩個隔離的5 V電源。考慮到可以會用到液晶顯示器,因此一路電源設計采用輸出容量1A的開關電源LM9076,而另外一路采用隔離DC/DC模塊電源。這樣CAN子網之間實現了電氣隔離,假如一個網絡出了問題并不影響另外一個網絡的正常工作,提高了CAN網絡的抗干擾性能。硬件電路設計電路少、設計簡單、成本低。
四、網關的軟件設計
CAN網關作為消息的轉發器,要準確、實時地接收兩個CAN發送的信息,并且要實時發出去。對于不斷發出信息的問題節點要及時屏蔽,避免錯誤信息蔓延到另一個CAN網絡。假如CAN網關被設置成透明網關則直接把一個CAN網絡的信息轉發到另外一個網絡中即可,假如CAN網關被設置成和某個區間ID相關,則要做一些信息過濾和屏蔽處理。當CAN網關檢測到總線有錯誤時,要通過備用的UART口將錯誤信息上發到上位機或其他信息處理主機。
CAN網關的信息接收通過硬件中斷來完成。當總線上有消息時,引起硬件中斷,進入中斷程序后根據中斷標志位的區別把接收到的信息存放到相應的緩沖區中。緩沖區是一個FIFO的存儲區。而主程序則一直檢測兩個CAN控制器對應的兩個接收緩沖區,當檢測到緩沖區不為空時則把緩沖區內的信息順序發送到另一個網絡中。從而形成一個具有一定的錯誤檢測能力的雙向通道,完成了兩個CAN網絡的信息轉發。
(1)網絡通信安全威脅來源。網絡通信技術成為了人與人之間的主要溝通方式,在網絡通信技術發展的過程中,已經滲透到了社會生活中的方方面面。雖然網絡通信給人們帶來了很大的方便,但是也存在信息安全的隱患,以下通信安全隱患的主要來源。
(2)病毒威脅。隨著網絡技術的發展,計算機病毒的出現,并且大范圍的傳播使得網絡通信安全受到了極大的威脅,計算機病毒就像細菌的細胞一樣,不斷擴散和感染通信系統,阻塞相關的信息通道,嚴重的時候將導致計算機癱瘓,無法正常工作。
(3)軟件威脅。任何軟件都會存在安全漏洞,即使微軟制作的軟件也不例外。在信息化時代,一些非法用戶就會利用這些漏洞來盜取一些用戶信息,并對用戶的資料進行破壞,嚴重威脅到用戶的信息的安全。像我們在上網的過程中,時常會出現這樣的現象:網頁中出現安全證書已過期的狀況,就需要及時的更新安全證書,這樣才能夠確保通信的安全。
(4)信道威脅。目前,在我國通信網絡建設和管理中存在著審核不嚴、管理不精、標準不一的現象,很多用戶在使用網絡通信的時候,不顧網頁的相關提示,就開始輸入個人信息進行事務的處理,給了不法分子可乘機會,不法分子就會在我們就進行數據傳輸的過程中以電磁波的形式攔截信息,從而竊取重要信息,造成重大損失。為此,需要提高安全意識,盡量減少網絡危機的侵襲,確保個人通信安全。
2基于數字簽名的網絡通信安全技術
2.1數字信封技術
數字信封技術結合了加密技術和數字簽名技術,克服了私密密鑰加密和公開密鑰加密過程中密鑰分發和加密時間過長的缺點。采用兩個層次的加密來獲得密鑰技術及私密密鑰的高效性,確保了在網絡通信中的信息安全?;跀底中欧饧夹g主要是把發送的信息用接收方的私有密鑰進行加密,只有接受的密鑰才能進行解密,而其他用戶則不能夠解開被加密的信息,這樣就保證了信息在傳輸的過程中不會被修改和偽造,確保了網絡通信的安全性。數字信封技術被人們形象的稱為“數字信封”。數字信封技術在實現的過程中主要經過以下四個環節。
(1)發送方首先會生成一個對稱的密鑰,然后用這個對稱密鑰對要發送的信息進行加密,最后確定信息的發送。
(2)發送方用接收方的公密鑰對上述對稱密鑰進行加密。
(3)發送方將前兩部的處理結果經過信道傳輸給接收方。
(4)接收方用私有密鑰對發送方的對稱密鑰進行解密,得到真正的信息。由于數字信封技術在外層使用的過程采用的是公開密鑰加密技術,具有高度的靈活性,而且密鑰的長度也很短,可以縮短加密的時間,同時還可以針對不同的信息傳輸配備不同的對稱密鑰,既保障了通信的安全性,又提供了系統安全的額外保證,因此這種技術在網絡通信中得到了廣泛的應用。
2.2密鑰管理和身份認證技術
在網絡通信中,密鑰的管理是一個重要環節,需要嚴格的管理確保信息的安全。在以往的網絡通信安全攻擊的事件中,非法用戶往往是通過密鑰管理這一個環節進行攻擊的。為此需要嚴格管理密鑰的設置、產生、儲存及驗證等相關環節的工作。密鑰的分配是密鑰管理中的一個大的問題,密鑰必須要經過最安全的方式進行合理的分配。數字證書是一種較為安全的密鑰分配方式,密鑰通過密鑰管理中心進行密鑰的發放、注銷及驗證,同時證書授權中心指揮為每一申請公開密鑰的用戶發放一個數字證書,證明用戶擁有該證書中的公開密鑰,數字證書中的個人信息及證書簽發者都是極為保密的。為此,數字證書能夠起到分配證書的作用和實現身份認證的功能。在身份認證的過程中,用戶必須要用私有密鑰對加密的報文進行解密,這樣才能看到真正的信息,確保通信的安全。
3結語
1.1、傳輸速率大幅提升5G作為最新的移動通信網絡技術,其傳輸速度預計可達到幾十GB/s,整部超高畫質電影在5G網絡通信中可在1s之內下載完成。目前5G網絡已經成功在28GHz波段下將傳輸速度達到1Gbps,而通常情況下4G的傳輸速率只有75Mbps,下行鏈路速度為100mbps,上行鏈路速度為30mbps,并且它只具有非對稱的超過2Mb/s的數據傳輸能力。三星電子公司利用64個天線單元的自適應陣列傳輸法達到了這一要求。這就意味著在5G網絡中可以利用智能終端分享3D電影和游戲,享受超高畫質,這對于4G網絡通訊技術來說幾乎是不可能完成的任務。
1.2、5G具備高兼容性5G處在社會發展的前沿,根據目前世界各國對于5G技術的研究和發展的方向,5G通信技術是一個囊括4G、3G、2G等所有網絡通信技術特長于一身,還包括了Wi-Fi、NFC、BLUETOOTH等無線網絡技術的全能通信平臺。超強的兼容性使得5G網絡成為時代最先進的網絡通信技術,它的高兼容性是4G網絡無法比擬的,5G網絡通信技術可以擁有安全的支付方式,這必將會取代當前流行的4G網絡通信方式。
1.3、5G可以實現多制式、多模式的結合目前2G、3G、4G以及WLAN等無線通訊系統共存于社會,運營商難以靈活選擇合適的網絡和提供適合用戶的服務。多制式與多模式協調發展成為5G要達到的一個重要的目標。移動通訊業并不是新技術徹底取代舊技術,這就造成多種網絡通訊方式并存的局面。5G不同于4G的相對獨立的存在,它可以提供統一的網絡管理框架,也就是MRM(多制式協同管理),用合適的網絡對不同的業務數據進行處理,同時5G網絡也可以實現TDD與FDD的融合,根據相互負載狀況,提供合適的服務基站等等。
1.4、電池使用壽命延長5G網絡通信技術在應用時會有很多較小的任務需要應用程序不停歇地運行,電子郵件應用程序會反反復復向服務器發送請求信息,以更新電子郵件的接收工作。5G移動網絡會自動利用快速的網絡傳輸速度審核、甄別那些可能蠶食電池電量的短小信息,可以有效地阻止一些無用的程序所的信息,保證電池的充足電量,也可以延緩電池充電周期,延長其使用壽命。這比當前應用的4G網絡更具備應用的現實性。
2、5G網絡通信技術應用前景分析
2.1、滿足人們對高速傳輸的需求目前世界手機用戶已經突破50億,全球的網民也達到20億,人們對于無線網絡通訊的要求也是逐年攀升,對網絡傳輸速率自然也提出了更高的要求。當前3G、4G網絡傳輸速率均低于1GBps,也僅支持三維立體圖像的傳輸,而5G網絡通信支持利用終端傳輸的3D電影和超高清視頻,龐大的存儲空間以及迅猛的傳播速度等特點必將促使5G網絡有朝一日可以成為社會應用的主流通信技術。
2.2、合理控制成本如果要求一項應用技術被人們廣泛接受并使用,那么這項技術就一定要有一個合理的價格??梢灶A料到,5G會成為移動通信最主要的應用技術,數據通信業將進一步發展。但隨之而來的是流量使用量的暴漲,據預測,2015年中國人對頻譜的需求量大約在570~690MHz,現在的頻譜明顯不足以支撐龐大的需求。如果大規模從境外引進,那么成本就會大幅提高,人們就會傾向于成本更低的3G與4G通信技術,這樣反而不利于5G網絡通信的推廣。合理控制成本,成為5G技術研發要解決的一個重要問題。