【IPv6流媒体传输在远教中运用】流媒体传输

IPv6流媒体传输在远教中运用

（二）基于Ipv6的流媒体技术的优势体现 1.解决了地址容量问题，优化了地址结构以提高选路效 率 IPv4自1984年诞生以来，已提供40多亿个IP地址，由于 其采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，未分配IPv4地 址正在急速消耗，为了扩大地址空间，由IETF提出并设计了 IPv6来重新定义地址空间。Ipv6采用128位地址长度，用l28位地址中的高64位标识网络前缀，低64位标识主机，使得地 址层次丰富且分配合理。形象地说，对于地球上的每平方米 都将有超过l000个Ipv6地址。Ipv6支持良好的自动配置功能， 包括IPv6地址的自动配置和主机默认路由的自动配置等。

Ipv6采用固定的40字节报头以及类似CIDR的地址划分方式， 同时取消了报头校验和字段，对地址空间的分配比较合理， 便于实现路由聚合，便于路由器进行硬件转发处理，有效限 制路由表的规模。

2.IPv6组播技术的应用 组播是一种向多个客户端传输单个数据流的方法，在服 务器与客户端之间创建一对多的关系。组播是无连接的，利 用组播流，服务器向网络上的一个组播IP地址传输，客户端 通过向该IP地址来接收流，所有的客户端都接收相同的流。

因为无论有多少个接收流的客户端，服务器只传输一个流， 所以组播流需要的带宽量与包含相同内容的单个单播流的 带宽量相同。IPv6组播技术可以提高数据传送效率，有效利 用带宽，避免重复发送造成网络资源浪费，减小主干网出现 拥塞的可能性，还可避免单播和广播中可能出现的广播风暴 问题。目前，上海交通大学网络信息中心已经在一个学生宿 舍区(5000用户)通过IPv6的组播方式提供流媒体服务，目前， 组播视频流达到94路，效果非常好。

3.移动方面的优势 与移动IPv4相比，移动IP6做了许多改变。其中，最大的改变是消除了“三角路由”问题，集成了路由优化，允许 任何通信节点和移动节点之间直接路由数据包。另外，原来 移动节点的家乡地址被全球可路由的家乡地址和链路本地 地址所代替；
外地代理也被外地链路上的一个纯IPv6路由器 所取代，并且所有地址都通过自动或手工方式配置了转交地 址；
向家乡代理的经过认证的注册被向家乡代理和其他通信 伙伴的带认证的通知所取代；
数据传送方式也在原来的隧道 方式基础上增加了源路由的方式。这些变化都极大地提高了 移动IPv6的性能和效率。

4.IPv6全面支持IPSec IETF在设计下一代互联网协议(IPv6)时，增加了对网络 层安全性的强制要求，特别设计了IPSec，并且规定所有的 IPv6实现必须支持IPSec，保证了网络层端到端通信的完整 性和机密性。IPv6同IP安全性(IPSec)机制和服务一致。

IPSec还提供AH(认证报头)、ESP(封装的安全负载报头)用于 保证数据的保密性和数据的一致性。在IPv6包中，AH和ESP 都是扩展报头，可以同时使用，也可以单独使用其中一个。

IP安全协议的主要目的是使需要安全措施的用户能够使用 相应的安全体制，认证报头为IP数据包提供无连接的数据完 整性和数据源身份认证，同时具有抗重播攻击的能力；
封装 的安全负载报头为IP数据包提供数据的保密性(加密)、无连 接的数据完整性、数据源身份认证以及抗重播攻击保护。

IPv6所实现的网络层安全性的主要优点是透明性，即安全服务的提供不需要应用程序、其他通信层次和网络部件做任何 改动。IPSec在传输层之下，对于应用程序来说是透明的， 当在路由器或防火墙上安装IPSec时，无需更改用户或服务 器系统中的软件设置，各种应用程序可以享用IP层提供的安 全服务。

5.在网络服务质量保障方面的优势体现 QualityofService(服务质量)是指网络通信过程中，允 许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期 的服务水平。IPQoS的研究目标是有效地为用户提供端到端 的服务质量控制或保证。具体功能包括避免并管理网络拥塞， 减少IP报文的丢失率，调控IP网络的流量，为特定用户或特 定业务提供专用带宽，支撑IP网络上的实时业务等。QoS并 没有创造带宽，只是根据应用程序的需求以及网络状况来管 理带宽。和IPv4相比，IPv6在QoS方面提供了更多的措施。

IPv6的报头采用更规整的结构，便于使用硬件进行高速处理。

IPv6报头有2个字段与QoS有关，分别为流量类别(TC， TraficClass)和流标签(FL，FlowLabel)字段。其目的是允 许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上 加上标记，并进行除默认处理之外的不同处理。一般来说， 在所选择的链路上，可以根据开销、带宽、延时或其他特性 对数据包进行特殊的处理。主机发送报文时，如果需要把报 文放到流中传输，只需在流标签里填入相应的流编号，路由 器收到流的第一个报文时，以流编号为索引建立处理上下文，流中的后续报文都按上下文处理。流标签和源、目的地址一 起，唯一标识了一个业务流，同一个流中的所有包具有相同 的流标签，以便对有同样QoS要求的流进行快速、相同的处 理。

（三）流媒体技术的教学特点 流媒体技术传输与传统下载播放比较具有明显特点，不 需将全部数据下载后播放，缩短了学习者的等待时间；
流文 件小于原始文件数据量，且学习者不需将全部流文件下载到 硬盘，可节省大量磁盘空间；
通过创建SMIL文件，可使不同 媒体同步播放；
采用RTSP等协议，更适合动画、视频、音频 在网上实时传输，这些特点使流媒体非常适合应用于利用网 络进行现代远程教育。

1.教学资源的丰富性 流媒体技术为学生提供丰富教学资源，通过流媒体的网 络课程直播、点播功能，学生可以在网上获取知识，从而达 到资源共享的目的。IPv6解决了地址容量的问题，提高了数 据吞吐量以满足视频传输的要求。此外，IPv6还加强了组播 的功能，实现了基于网络VOD视频点播的应用，这样可以为 学习者提供更加丰富的远程视频教学资源。

2.教学信息的交互性 流媒体技术能够帮助教师呈现案例分析，模拟传输复杂 知识，创设互动的解决问题的活动，增进了直观性，简化了 学习过程。它不仅能够有效传播教育机构编著的教程，而且能够接受来自学生方面对这些教程的反馈信息，为他们提供 丰富的交互性环境。流媒体技术的应用，还可以提高网络教 育的满意程度，从而提高学习质量。现代远程教育中教师和 学生能够利用声音和视频进行双向互动，这有助于解决在远 程教学中由于师生分离所造成缺乏情感的问题，并且大大地 提高了远程教学的质量。

3.教学系统的开放性 流媒体技术的应用使现代远程教育打破了时空的限制， 学生可以选择合适的时间进行学习，实现了学习对象的开 放；
每个学习者都可以通过计算机网络利用流媒体技术进行 学习；
学生可以随时从服务器上点播教学内容，直至完全理 解教学内容。

（四）在现代远程教育方面的应用 1.课件点播 课件点播是远程教育的主要形式，学生能向服务器请求 特定课件数据流的播放，自行选择学习内容，不受时间地点 的限制，并且能控制开始、暂停、前进和后退等播放过程。

其实现如下：首先要制作课件，课件的制作有两种方式，一 种是在教师端用视窗系统MediaEncoder将教师的授课实况 直接制作成ASF文件;另一种是在装有MediaTools三计算机 上用MediaAuthor将录制好的音频信息和图片等媒体信息编 辑在一起形成ASF文件，生成ASF文件后，接着用 MediaASFIndexer对ASF流中加入流的名称(Title)、描述(Description)等信息，他们在ASF流播放时会显示在播放器 的信息窗口之中；
对ASF文件进行编辑管理，设置文件的长 短；
在ASF流中添加标志(Marker)，通过标志浏览器能快速 地跳转到指定的位置;在ASF流中添加URL类型的描述 (Script)，当播放器播放到该ASF文件时的Script位置时， 播放器会自动地启动Internet的浏览器并连接到指定的URL。

它的优势是多媒体课件具有更丰富的表现力，而且，学生可 以在方便的时候学习，形式更加灵活自由。

2.基于IPv6的流媒体传输技术的实时授课系统 基于IPv6的流媒体传输技术改变了原有的数据传输和 报文分割方式，使得相同的网络带宽可以传输更多的数据， 在互联网环境下可以大量地传输视频流和音频流。其主要原 理是将主播教室中的授课实录传送至流媒体服务器进行广 播分发，学习者在客户端采用流媒体播放软件收视教师授课 视频及配套出现的教学资源（如电子板书）。由于采用IP数 据包的软件交换方式和不需要单独铺设通信线路（使用 Internet/Intranet），因化简化了系统结构，不需要硬件 多点控制设备，远程收视点只需要一台联网的计算机即可收 视，因而不仅可以用于集体收视方式，也适合联网用户个人 收视。

3.基于IPv6的流媒体传输技术对远程实验教学的支持 远程教育实验教学是对传统教育模式的一次变革，它集 教学和管理于一体，突破了传统面授的局限，创建网上开放实验系统，为学习者在空间和时间上都提供了便利。将媒体 技术与仪器技术结合，开发数字化实验和虚拟实验系统，用 直观形象和生动准确的教学课件传递教学信）息，将这些信 息从服务器端传送到客户端是实现远程教育需要解决的问 题。基于IPv6的流媒体技术实现了在低带宽环境下提供高质 量的视音频信息，智能流媒体技术还可以保证不同连接速率 的用户都能够得到良好的视音频效果。

4.基于IPv6的流媒体传输技术对移动教育的支持 移动教育(MobileEducation)是指依托目前比较成熟的 无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术，学生和教师通 过使用移动设备(如手机等)更为方便灵活地实现交互式教 学活动。集互联网、移动通信和现代教育于一身的“移动教 育”是现代教育技术的一个最新研究和应用方向。第三代无 线移动通信网络(3G网络)是将无线通信网与互联网等多媒 体通信结合的新一代通信网络。它可以处理图像、音频、视 频流等多媒体形式，并可提供网页浏览、视频会议等信息服 务。基于IPv6的流媒体传输技术增强了移动终端的移动特性、 安全特性、路由特性，降低了网络部署的难度和投资，为用 户提供了永久在线的服务。

（五）结束语 基于IPv6的流媒体技术已经成为影响Internet的重大 技术之一，它的出现无疑为远程教育领域注入了新的生机。

随着计算机网络的进一步发展，网络带宽的不断扩大，网络多媒体平台将不断完善，这一技术必将会在未来的远程教育 中发挥更大的作用。