微型机与应用
MICROCOMPUTER & ITS APPLICATIONS
2000　Vol.19　No.4　P.8-9



21世纪的信息高速公路（二）
李海泉
摘 要：全面、系统地介绍了信息高速公路的提出和发展，网络技术的发展和目前的水平及其应用。
关键词：信息高速公路 计算机网络 高速局域网 高速广域网 多媒体网和智能网
4　高速广域网的飞速发展
　　随着计算机、通信及网络技术的飞速发展和光纤介质的大量应用，极大地刺激了高速广域网的发展，交换式多兆位数据服务（SMDS）、网帧中继（Frame relay）、宽带综合业务数字网（B－ISDN）和ATM等4种广域网技术先后出现和应用，并得到长足的发展。
　　1．SMDS网。SMDS网是由美国Bellcore公司提出并建造的高速数字交换网络。其高速、广域网技术，用于公用数据联网服务，速率为45Mb／s，基于IEEE802．6规范。图3为分布在4个不同城市的局域网连接的SMDS网络。

图3　4个局域网连接的SMDS网络
　　2．帧中继（FR）。这是一种简单的提供面向连接的、将数据从甲地传送到乙地的廉价、中速广域公共网络。它是在X．25分组交换技术基础上发展起来的广域网，性能较X．25网更优，但该网仅能传输数据，可靠性稍差。
　　3．宽带综合业务数字网（B－ISDN）。由于通信和网络技术的不断发展，高速数据传输、低延迟、高质量语音和视频等宽带业务的需求日益迫切。为了适应这种需求和发展势态，一种新型的网络——宽带综合业务数字网（B－ISDN）应运而生。
　　B－ISDN是一种能在1个网络内提供经济、有效的端对端数字连接及相应服务，能提供数据、文本、视频和音频等综合业务的宽带广域网络。这是网络和通信技术发展的方向，以适应21世纪多媒体通信的需要。这种网络能提供动态多媒体电子邮电、CD质量的音乐、局域网互联、电视播放等服务。
　　B－ISDN主要以ATM为基础。ATM又叫异步转移模式，是一种融合了统计复用（时分、频分和空分3种复用方式）交换与分组交换技术的优点，适合目前任何类型（不论传输速率高低和突发性大小，实时性和质量要求如何）的可变位速率和灵活的宽带分配网络。其终端产生的数据位流可以是连续式的，也可以是突发式的宽带业务和窄带业务。ATM的速率为155Mb／s～622Mb／s，今后可望达到千兆位／秒，且可按需分配带宽，有低延迟特性，具有较大的灵活性、适应性和高可靠性。
　　B－ISDN网的体系结构如图4所示。该体系结构可分成3级：VC级、VP级和传输介质级。VC是虚拟信道标识，VP是虚拟通路标识，它们通常用作ATM单元的信头标号。VP级的引入有利于增强网络的服务能力，实现网络管理。VC级集中于网络的处理业务，此外还可以用来建立、释放和重构VC。传输级网络由同步数字系列SDH或其它现存的传输系统实现，还可与其它的传输系统如同步转移模式（STM）共用。该图中VCH是虚信道装置，VPH是虚通路装置，LT是线路端器。

图4　B－ISDN网的体系结构
　　4．ATM网络。这是国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1990年1月在日内瓦会议上确定的B－ISDN的最终转移模式，可用于B－ISDN中各类信息的复用和交换，是实现B－ISDN的基础，被定为国际电信联盟的标准。它是计算机网络世界的新成员，被认定为计算机网络的未来。它解决了计算机之间互连和数据传递问题，能灵活地支持现在和将来出现的各种业务。在ATM中，固定长度信元（Cell）由5B分组头和48B信息域组成，不仅能高效地利用传输和交换设备，而且具有很高的灵活性，能适应多种业务的综合。
　　ATM的协议结构可分成4层，如图5所示。第1层为物理层，完成从单元流到数据流的转换，并实现在物理介质上的发送和接收。第2层为ATM层，实现对信息元头的处理，即信元的复用／分解，信元VP／VC的变换、信元头的产生与提取以及流量的控制等。第3层为ATM适配层（AAL），为用户提供所需业务，以支持ATM接口和非ATM接口之间的连接。第4层即高层协议，负责对信息进行编码等操作。ATM的产品很多，如3cmo，Bay，Cisco、Fore及IBM等公司的产品。

图5　ATM协议结构模型
5　多媒体网络与智能网络
　　1．多媒体网络。多媒体主要指以不同介质传播的消息或信息，如文字、数据、声音、图形和图像。多媒体通信则是为这类信息的存储、传输和处理提供支撑环境和技术。多媒体通信不仅能提供通信和信息共享的能力，而且能及时方便地支持各种协同式远程工作。其通信的主要目标是有效地支持各种应用，尽可能提供全球通信能力和丰富多彩、灵活多样的多媒体服务，互连简单和性能／价格比优越的网络系统。
　　多媒体通信的结构模型如图6所示。它主要包括以下5个方面：

图6　多媒体通信的结构模型
　　（1）低层传输网络。包括局域网、城域网、窄带综合业务数字网络（ISDN）、基于ATM的B－ISDN网络、光纤分布式数据接口（FDDI）网和其它网络。该层为多媒体通信的实现提供最基本的物理支持环境。
　　（2）网络服务平台。主要提供各类网络服务。
　　（3）多媒体通信平台。以不同媒体信息（文字、数据、语音、图形、图像）结构为基础，提供通信支援，并支持各类应用。网络服务平台和多媒体通信平台均提供适当的接口，以便多媒体通信应用能在现有网络和终端的软硬件基础上，向未来发展平稳过渡。
　　（4）一般应用。指一些常见的多媒体应用，如多媒体文本检索、宽带单向传视、联合编辑以及其它形式的协同远程工作。
　　（5）特殊应用。指业务较强的一些专门应用，如电子购物、远程登录和远程培训等。
　　多媒体通信对网络和传输设备的要求：①高速率且位速率可变；②几个虚拟连接应包括灵活的动态信道分配；③不同信息类型的同步；④标准和增值服务；⑤对多媒体通信网络技术发展具有一定的适应性。
　　2．智能网络。现在，智能网IN（Intelligent Networks）已成为通信与网络的1个新的发展方向。CCITT、欧洲电信标准化协会（EISI）以及美国、英国、法国、日本、德国都在积极投资研究智能网络的结构和标准，发展智能网络。智能网络通常由存取控制、程序控制、呼叫控制、特征控制定义其功能。它是在现有的电信网络、综合业务数字网络中加入计算机机制，发展网络软件，使网络智能分配到若干业务控制点，进行智能通信。
　　目前，CCITT已定义了26种智能网络。随着计算机技术和通信技术的不断发展，智能网与信息高速公路中的高速信息网、B－ISDN、ATM网和多媒体通信网将更加紧密地结合在一起，在信息高速公路和信息化社会中发挥作用。
6　信息高速公路的应用
　　随着信息高速公路的出现和不断发展，在社会上得到广泛应用。它就象一根根神经，深入到社会的各个角落。其应用主要有以下这些方面：
　　1．电子邮件（E－mail）。电子邮件是通过计算机网络和信息高速公路进行通信，用户可以通过它们将邮件即时发往世界各地，像电话、传真一样方便、快捷而廉价。它可以把电子邮件直接存储到对方主机的电子信箱中，不仅可以阅读、随时处理和修改，而且可以传送文字、声音、图形和图像等多媒体信息。
　　2．远程登录（Telnet）。远程登录是在TCP／IP的Telnet协议支持下，将1台连在Internet上的计算机登录到远程的1台主机上，作为该主机的终端，用自己的帐户和口令直接使用远程主机上的软、硬件资源和数据资源。
　　3．文件传输（FTP）。文件传输是在TCP／IP的FTP协议支持下，将1台计算机上的文件传输到另1台计算机上，可以进行文件检索和传送，如改变当前目录、显示文件目录、设置传输参数等。它可以传送文本文件，可以执行文件，还可以传送和执行声音文件、图像文件和数据压缩文件等。用户可以通过FTP把自己感兴趣的文件下载到自己的计算机中，也可以将自己的作品上载到各文件系统内。
　　4．万维网（WWW）。WWW是欧洲粒子研究中心推出的1个基于超文本方式的信息查询工具，以客户／服务器方式工作，利用鼠标操作，就可以浏览、检索，WWW浏览器为用户提供美观、实用的图形界面上分布在各地的多媒体信息。网络用户可以申请域名，建立自己的Web站点。用HTML制作WWW文件，供其他用户浏览。
　　5．办公自动化。政府部门联网以后，不仅能充分利用信息高速公路上的各种办公设备和办公软件，而且使得信息的沟通变得十分快捷和便利。各部门通过信息高速公路可以在全国范围内，建立起一套完整的科学管理信息系统和决策支持系统。各部门之间、中央和地方政府之间都可以通过信息高速公路建立纵向和横向联系及信息共享，即使人在家里，甚至出差在外，也可以利用信息高速公路进行信息处理。
　　6．金融与商贸。通过信息高速公路，可将各地的银行与商贸大厦连接起来，实现电子商贸。用户在各地银行能通过信息高速公路通存通兑，银行内部通过电子支付系统统一结算。利用各地的ATM银行自动柜员机可以随时提取现金。网络用户在屏幕上可通过鼠标查看和选择商品，并按提示输入地址和信用卡号码，网络商场就会自动将商品送货上门，进行无纸交易。
　　7．教育和科研。随着信息高速公路的发展，各种远程教学、虚拟教室应运而生。联网的每个学生都可聆听优秀教师的讲授，虚拟课堂使学生如身临其境，可与教师和其他同学进行交流。
　　在科研活动中，人们不仅可以在网上查阅各种文献资料，还可以跨国合作研究，召开电子会议，在电子论坛中与各国专家进行交流和讨论，远程使用高性能计算机和先进的实验设备和分析仪器。
7　结束语
　　信息高速公路的应用远不止这些。面对信息高速公路的飞速发展和如此广泛的应用，其可靠性、安全性和法律保护成为人们十分关切的重要问题。
　　信息高速公路要求其信息传输率高、误码率低。这对其通信和网络设备、计算机设备的可靠性要求很高。因此，对通信、网络设备和计算机设备，从设计、工艺、生产质量控制和管理各个方面必须有一套严格的规范，必须采用一系列高可靠性技术，如可靠性设计、容错技术、故障诊断技术、加固技术等方法来保证其可能性，最大限度地减少故障和差错。
　　信息高速公路的发展和应用，使得上网用户数量巨增，对其安全性要求极高。信息高速公路遭受着一次次严重的威胁，如黑客攻击、计算机病毒的干扰和破坏，电磁泄漏、电磁干扰等等，因此必须采取一系列的安全技术和方法如加密、防干扰、防泄漏、设置防火墙等方法来保证通信线路和网络的安全，保证计算机设备和信息的安全。
　　信息高速公路是个新生事物，在技术上、管理上都不够成熟。随着它的发展和应用，也带来一系列新的社会问题。网络公民的合法权益容易遭受侵害，比如知识产权，人身特权尤其是隐私权等；网络中出现的各类有害信息引起人们的愤慨；网络的信息安全保密令人担忧；网络中的计算机犯罪屡见不鲜；……凡此种种，必须通过法律加以调整和保护。为此，必须深入研究，制定出一整套形之有效的法律和标准，来保证信息高速公路及其设备和信息的安全、可靠。
李海泉(西安石油学院计算机系710065)
参考文献
１，胡道元．Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络技术及其应用．北京：清华大学出版社，１９９８
２，李腊元．计算机局域网理论及技术．北京：国防工业出版社，１９９７
３，李海泉．计算机系统的安全技术与方法．西安：西安电子科技大学出版社，１９９７
４，李海泉．可靠性、可维性、可用性—微机系统的ＲＡＳ技术．北京：清华大学出版社，１９９６
５，李海泉．计算机网络的安全与保密．西安：西安石油学院出版社，１９９９
６，李海泉．高档微机系统的故障诊断与维护．北京：科学出版社，１９９９
（收稿日期：１９９９－１０－２０） 
