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1、C/S结构的局域网广播系统设计与实现摘要：目前各类学校相继建起了通过无线发射的方式传播信息的局域广播电台，但是这种广播电台发射功率很小，只能小范围传播与接收，本文基于这个出发点，简要介绍了C/S结构的局域网的网络结构、功能特点、设备配置及可靠性管理，并通过网络知识和软硬件配置架构一套C/S结构的局域网广播系统。关键词:局域网广播; 网络结构; 设备配置Abstract: The types of schools have been built through the radio to disseminate information the way local radio stations, b
2、ut the radio transmitting power is very small, only small-scale transmission and reception, Based on this starting point, gave a briefing on C / S-LAN network architecture, features and reliability of equipment configuration management, and through the network of knowledge and structure of a set of
3、hardware and software configurations C / S structure of the local area network broadcasting system. Key words: LAN broadcasting, Network structure, Equipment configuration目录第一章 前言31.1 TCP/IP简介31.1.1 TCP协议41.1.2 UDP协议5第二章C/S结构综述62.1 C/S结构的分布模式62.2 C/S结构的应用模型82.2.1网络硬件环境82.2.2网络软件环境92.2.3中间件92.3 C/S计算
4、模式的特点112.3.1客户机的特点112.3.2服务器的特点122.4研制C/S结构应用系统的方法15第三章 局域网广播的构成163.1 广播网络的功能特点163.2 网络服务器的功能特点173.2.1 网络操作系统的功能特点173.3 播出工作站的功能特点173.4 录制工作站的功能特点173.5 审听兼管理工作站的功能特点183.6 网络设备配置明细183.7 网络的可靠性管理19第四章 局域网广播的具体实现204.1广播与多播204.2广播过程中的多线程实现23参 考 文 献25致 谢26第一章 前言数字音频广播(DAB)技术的逐步成熟和计算机网络技术的迅速发展,为广播技术带来了一次历
5、史性的变革,开创了广播电台全新的工作环境,架起了通向数字化信息时代的桥梁。传统电台的节目制作与播出基本上是彼此独立的,各种音源及制作好的各类节目均以各种磁带或光盘这种物理实体为载体,在录音室、编辑室与直播室之间交换使用,各种音频设备,大到调音台,小到CD机等,也是各自独立使用的。目前,改变这一节目运作模式的是数字音频网络系统。数字音频网络系统的建立,极大地推进了广播电台的数字化、节目播控管理的自动化及节目制作方式的智能化,实现了对电台整体节目运作的集成。电台所要求的节目录制、新闻编辑制作、节目直播、广播播出等均可在网络上实现,大大提高了节目播出质量及运作效率,大幅度降低了节目的运作成本。1.1
6、 TCP/IP简介TCP/IP协议是众多协议中比较完善的一种网络协议，在TCP/IP协议成为工业标准之前，它已经过了近12年的实际测试，TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议，用与OSI同样的层次模型来描述TCP/IP网络协议组，则TCP提供了传输层服务，而IP提供了网络层服务，TCP/IP是一组协议的代名词，它还包含许多别的协议，其层次结构图1.1所示:图1.1 TCP/IP层次结构 TCP协议和UDP协议都使用IP协议，也就是说这个两个协议在发送数据时，其协议数据单元PDU都作为下面IP数据报中的数据，在接收数据时，IP数据报将IP首部去掉后，根据上层所用的是何种协议，把
7、数据部分交给上层的TCP或UDP 。IP协议的最大作用是屏蔽不同物理网络的差异实现互连，并通过IP地址提供互联网中数据包传输时的寻址和路由。但IP数据包并没有针对具体用户的进程，IP协议也没有提供流量控制、可靠传输等功能。TCP/IP协议族中通过TCP和UDP实现对应用程序的数据封装和传输服务。1.1.1 TCP协议TCP协议是面向连接的，以建立高可靠性的数据传输为目的，通常用于数据传输量较大的场合，如文件传输、TELNET等，TCP不提供广播或多播服务。为完成可靠的数据传输任务，TCP需要具有数据报的顺序控制，差错检测，校验以及重发控制等功能，同时还要进行流量控制，因此相对UDP协议，不可避
8、免的增加了许多开销。在本文讨论的电子教室广播系统中，因为其最重要的功能是屏幕图像广播，这要求系统具有很强的实时性，因此在屏幕图像广播这一块是不能基于TCP的。 TCP是面向连接的协议，它提供网络中两个主机间可靠的顺序的数据传输。TCP将所要传送的整个报文看成是一个个字节组成的数据流，并对每一个字节进行编号。在它发送数据之间，收发双方先建立连接关系，并协商好初始的报文段的字节序号。同时TCP采用确认机制，即收方每收到一个来自发送方的报文段，即对其报文段的最高序号进行确认。如果发送方在一定的时间段内未收到来自收方的确认，则会重发对应的报文段。这种编号和确认机制保证了TCP传输的可靠性。 TCP还具
9、有流量控制的功能，发送方监视发送的报文段在收发双方之间的传输时延，从而检测是否发生网络拥塞，如果传输时延变大，则认为是网络拥挤，发送方自动放慢发送速度，从而完成流量控制。当发送TCP报文时，网络变化可能会使到达双方的报文段出现乱序。TCP接收端识别每段内容并按正确的顺序重组数据。数据重组完成后，再递交给应用层。1.1.2 UDP协议 UDP是另一个传输层协议，不同于TCP的是它提供无连接的数据报服务，即发送数据之前不需要先建立连接，而是可以即时发送数据。与TCP相比，UDP不保证可靠、顺序的传输，也没有流量控制机制，这样使其对于实时应用就非常合适，且允许网络拥塞时丢失一些数据，但不允许数据有太
10、大的时延。 UDP协议是一个不可靠的、无连接但相对高效的协议，UDP协议在传输数据时不需要先建立连接。远程主机在收到UDP数据报后，不需要给出任何应答，在很多场合下，它是一种有效的工作模式。UDP不保障数据的可靠传输，但能够向若干个目标发送数据，或接收来自若干个源的数据。一个客户机向服务器发送数据，这一数据会立即发出，而不管服务器是否已准备好接收数据。如果服务器接收到客户机数据，它也不会确认数据报收到与否。正是UDP的这一特点，本系统中实现的屏幕图像广播部分就是基于该协议的，然而由于UDP广播数据包不能超过64K,而往往很多屏幕图像经过压缩仍超过64K,这就带来了本文需要解决的一个重要问题，即
11、大数据包如何分割发送，接收方如何组装，不可靠发送过程中的丢包问题如何解决等。第二章C/S结构综述2.1 C/S结构的分布模式C/S分布模式是指将不同任务分布到客户平台和服务器平台的多种形式。下面是几种常见的模式，它们的区别体现为单个客户请求得到服务响应过程中所涉及到的客户和服务器数目不同。(1)单客户-单服务器模式这是最简单的一种模式，客户向一个服务器提出请求，并收到响应。在UNIX系统的文件传输协议任FTP中，客户对远程机器上某个文件的读取请求，通过远程机上一个相应服务器处理，便可得到结果。简单图示见图2.1。图2.1单客户一单服务器模式(2)单用户一多服务器模式在这种模式中，一个客户可与多
12、个服务器交互。简单图示见图2.2。图2.2单客户一多服务器模式这里再举一个较为复杂的应用实例来说明后面几种模式。这是一个大规模商品交易系统的实例，由于商品交易种类多、交易会员数目大，整个系统设计为运行在由网络相连的多个服务器主机和交易微机上。每个服务器主机负责一个不同种类商品的交易，而交易会员通过一台微机可以做多个种类商品的交易。在这个例子中，单客户一多服务器的模式体现在交易系统对交易会员提交交易意向的校验功能上。这时的客户是在交易会员微机上的校验程序。它需要从存放会员资金信息的服务器得到该会员交易保证金余额信息，还要从会员交易品种所在服务器取得品种价格等信息。校验程序根据这些信息做出是否允许
13、该会员进行所提交易的判定。(3)广播模式这种模式是指一个客户产生的信息被多个服务器接收。客户平台通常不要求服务器的响应。简单图示见图2.3。图2.3广播模式在上述交易系统中，交易主机定时向各个交易微机发出交易实况信息是典型的一种广播模式。这时交易主机成为客户，而交易微机就起服务器作用。交易微机收到交易实况后，并不向交易主机返回响应。这种设计主要是出于性能考虑，因为交易微机不断收到实况信息，过多的处理会导致微机、主机和网络性能的下降。(4)链式服务器模式这种模式是指在执行单独一个客户请求中，多个服务器以对客户透明方式参与完成，即客户调用某个服务器操作，在该服务器执行操作过程中，又调用其它服务器的
14、一些操作。简单图示见图2.4。图2.4链式服务器模式在交易系统的例子中，也有这种模式的实现。交易意向通过微机提交给交易主机后，交易主机调用有关程序进行处理，一旦成交，将结果返回交易微机。在这一处理过程中，交易主机访问过存放会员资金信息的服务器主机，进行回退交易保证金处理，而交易会员在微机一方对这种交互是无须知道的。从这种模式还可以看出，某台机器会兼有服务器和客户功能。(5)任务承包模式在这种模式中，一个客户将一些任务程序存放在一个服务器中，该服务器承包执行该任务，这中间也可能会访问多个服务器。简单图示见图2.5。图2.5任务承包模式在上述交易系统中，这种模式体现在交易会员微机一方(即客户)的某
15、些功能，通过服务器数据库中存储的过程实现。这些服务器平台上的存储过程专门由客户一方调用执行，负责完成客户要求的任务。总之，从对C/S的分布模式的介绍中可以看出，一个简单的应用可能只采用一种分布模式，而一个复杂的应用，可能会采用多个不同的分布模式。采用不同的分布模式，会为应用实现带来灵活性，但同时也导致设计的复杂性。2.2 C/S结构的应用模型C/S应用模型源于局域网中的共享设备处理，包括网络硬件环境、网络操作系统、网络协议、各种客户系统和服务器系统以及各种中间(middleware)等。简单图示见图2.6。2.2.1网络硬件环境从目前全球LAN市场来看，以太网(Ethernet)和令牌环网(TokenRing)的占有率在80%以上，处于主导地位。虽然从技术上各具特色，但Ethernet以其组网方便，价格适中，深受广大用户喜爱，在国内情况更是如此。TokenRing的价格是Ethernet的数倍，但由于其与Ethernet不同的技术思想，越来越受到对数据比较敏感的企业和部门的重视，大有后来居上之势。FDDI(Fiber Distributed Data Interface)，特别是双绞线FDDI标准的出现，使它更易被人们接受。尽管FDDI的价格相对昂贵，但
