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家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)與應(yīng)用的詳細(xì)解讀
智能家庭網(wǎng)絡(luò)是信息時(shí)代帶給人們的又一個(gè)高科技產(chǎn)物。它借助現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將家庭內(nèi)各種家電和設(shè)備連網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為人們提供各種豐富、多樣化、個(gè)性化、方便、舒適、安全和高效的服務(wù)。家庭網(wǎng)絡(luò)化也是整個(gè)社會(huì)信息化的一個(gè)重要的部分。實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部信息與家庭外部信息的交換，無(wú)疑是家庭連網(wǎng)的目的所在。它的實(shí)現(xiàn)需要設(shè)計(jì)一個(gè)理想的家庭網(wǎng)關(guān)。下面由小編來(lái)詳細(xì)解讀家庭網(wǎng)關(guān)的技術(shù)與應(yīng)用。
家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)與應(yīng)用的詳細(xì)解讀
一、家庭網(wǎng)關(guān)的功能
家庭網(wǎng)關(guān)是連接家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的接口單元，應(yīng)該能夠提供家庭聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)質(zhì)量(QoS)保障、安全管理、維護(hù)管理、地址管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能，除提供基本接入功能外，還可以擴(kuò)展提供特定應(yīng)用。
二、家庭網(wǎng)關(guān)的基本組成
一般說(shuō)來(lái)，家庭網(wǎng)關(guān)包括5個(gè)功能模塊：
接入功能模塊。家庭網(wǎng)關(guān)的接入功能主要實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)與電信網(wǎng)絡(luò)的連接。
聯(lián)網(wǎng)功能模塊。家庭網(wǎng)關(guān)的聯(lián)網(wǎng)功能主要實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的用戶終端設(shè)備之間的連接，包括計(jì)算機(jī)和具有聯(lián)網(wǎng)功能的家用電器。
傳送功能模塊。家庭網(wǎng)關(guān)的傳送功能主要實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備與電信網(wǎng)絡(luò)之間的IP包的傳送。
核心功能模塊。核心功能包括地址功能、QoS功能、安全功能、遠(yuǎn)程管理功能、本地管理功能。
地址功能主要實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)自身IP地址獲得以及支持家庭內(nèi)部終端獲得IP地址，QoS功能主要實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)流的分級(jí)處理及轉(zhuǎn)發(fā)，安全功能主要防止外部網(wǎng)絡(luò)對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)的非法訪問(wèn)以及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的非法接入，遠(yuǎn)程管理主要實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程管理與控制，本地管理主要實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)的本地登錄管理與控制。
業(yè)務(wù)功能模塊。業(yè)務(wù)功能模塊與公共電信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)，由于業(yè)務(wù)的種類很多，所以具備業(yè)務(wù)功能的家庭網(wǎng)關(guān)有很多類型，其具備的功能也與特定的業(yè)務(wù)相關(guān)。業(yè)務(wù)功能模塊是可選的。
三、家庭網(wǎng)關(guān)與內(nèi)部終端設(shè)備的連接
未來(lái)數(shù)字家庭的一個(gè)重要特征就是各種家庭設(shè)備間的互聯(lián)互通，所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都要被連接到家庭網(wǎng)關(guān)上，傳輸數(shù)據(jù)、音頻和視頻。如果所用這些連接都通過(guò)墻上打孔的方式實(shí)現(xiàn)，幾乎是人們所無(wú)法接受的，Wi-Fi(WirelessFidelity，無(wú)線保真)技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，為家庭內(nèi)部設(shè)備互聯(lián)提供了一種理想的選擇。
家庭網(wǎng)關(guān)作為樞紐，Wi-Fi作為橋梁，在各類便攜式和固定設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便地互聯(lián)。Wi-Fi技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無(wú)線技術(shù)，該技術(shù)使用2.4GHz附近的頻段。
由于受制于功耗問(wèn)題，Wi-Fi僅能在筆記本等領(lǐng)域發(fā)揮作用。而如今，功耗問(wèn)題的解決令Wi-Fi正以驚人的速度席卷消費(fèi)電子產(chǎn)品，越來(lái)越多的半導(dǎo)體供應(yīng)商和消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商將Wi-Fi作為一種連接手段嵌入消費(fèi)電子產(chǎn)品中。
在某種程序上Wi-Fi推動(dòng)了家庭網(wǎng)關(guān)的發(fā)展和應(yīng)用。
四、家庭網(wǎng)關(guān)組建要求
要大規(guī)模地應(yīng)用家庭網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)必須滿足一些重要的要求。滿足這些要求是為了讓那些一點(diǎn)技術(shù)都不懂的用戶愿意去使用家庭網(wǎng)絡(luò)。如果操作過(guò)于復(fù)雜，家庭網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)將僅僅局限于愿意花費(fèi)時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)新技術(shù)的用戶。
1.要求是要有足夠的地址空間
這樣才能為大量的家用電器設(shè)備都分配一個(gè)惟一的IP地址;當(dāng)前使用的ipv4協(xié)議在家庭網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的第一個(gè)限制是可利用的地址空間貧乏。即使isp只給每個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)地址，家庭網(wǎng)絡(luò)的大量應(yīng)用也會(huì)很快將ip地址耗盡，而且各個(gè)國(guó)家和地區(qū)分配到的ip地址差別很大。由于歷史的原因，北美分配到的ip地址要比歐洲和亞洲多很多。因此，即使在北美可以基于ipv4來(lái)構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)，在其他地區(qū)這種方法也是不可行了。
2.要求是用戶只需對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非常少量的配置和維護(hù)
如果用戶需要花費(fèi)大量的時(shí)間去安裝和維護(hù)家庭網(wǎng)絡(luò)，那么他們對(duì)使用這些新技術(shù)的熱情就會(huì)大大降低。配置、維護(hù)和操作越簡(jiǎn)單，就越容易被廣大消費(fèi)者接受。家庭網(wǎng)絡(luò)要求可以很容易地對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行安裝和配置�；趇pv4的家庭網(wǎng)絡(luò)中，一臺(tái)家電要自動(dòng)獲取一個(gè)ip地址的惟一方法是建立一個(gè)dhcp服務(wù)器，但是dhcp服務(wù)器需要進(jìn)行管理。
3.要求是可以讓各種各樣的家電設(shè)備參與到家庭網(wǎng)絡(luò)中來(lái)
家庭網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不應(yīng)該僅僅局限于目前可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，如PC、機(jī)頂盒等。家庭網(wǎng)絡(luò)所使用的技術(shù)應(yīng)該更加靈活以使盡可能多的家電設(shè)備可以接入到家庭網(wǎng)絡(luò)中。
4.要求是要有靈活多樣的通信方式
家庭網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)該也不可能僅僅局限于使用傳統(tǒng)的銅線連接，而應(yīng)能使用多種傳輸介質(zhì)�？赡艿耐ㄐ欧绞桨╓i-Fi、藍(lán)牙、WLAN等。
五、ipv6協(xié)議構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)
1.地址空間充足
ipv4的地址長(zhǎng)度為32位，而ipv6有128位。
ipv6的地址多到足以為地球上的每一粒沙子分配一個(gè)全球惟一的ip地址。因此在基于ipv6的家庭網(wǎng)絡(luò)中可以為網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)家電分配一個(gè)或幾個(gè)全球惟一的ip地址。這是ipv6協(xié)議非常有價(jià)值的一個(gè)特性，因?yàn)檫@意味著具有訪問(wèn)權(quán)限的任何人都可以通過(guò)internet對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)家電進(jìn)行外部訪問(wèn)，而且這有助于開(kāi)發(fā)一些對(duì)一般用戶有吸引力的應(yīng)用，如遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線游戲、voip等。
每臺(tái)家電都有全球惟一的ip地址也使得在不同家庭網(wǎng)絡(luò)中的家電設(shè)備之間建立端到端的通信成為可能。由于不再需要地址翻譯機(jī)制，這使得在不同家庭網(wǎng)絡(luò)中的家電設(shè)備可以使用ipsec協(xié)議進(jìn)行安全的通信。
2.地址和服務(wù)的自動(dòng)配置能力強(qiáng)
與ipv4相比，ipv6協(xié)議具有非常強(qiáng)大的自動(dòng)配置能力。ipv6的自動(dòng)配置能力使得在家庭網(wǎng)絡(luò)中增添支持網(wǎng)絡(luò)功能的家電設(shè)備時(shí)幾乎不需要做任何配置，這是由于家電設(shè)備可以從控制該家庭網(wǎng)絡(luò)的路由器(即家庭網(wǎng)關(guān))收到配置信息�；谶@些配置信息，家電設(shè)備就可以完成自身的ip地址等信息的配置。這使得用戶可以很輕松地在其家庭網(wǎng)絡(luò)中引入新的家電設(shè)備，而不需要進(jìn)行ip地址、網(wǎng)絡(luò)地址、域名服務(wù)器以及網(wǎng)關(guān)地址的配置。
ipv6指定了link-local地址、site-local地址和全局地址等三種地址。家庭網(wǎng)絡(luò)中的家電設(shè)備不需要任何用戶的參與就可以自動(dòng)配置這三種地址。
link-local地址(fe80：：interfaee id)只在鏈路范圍內(nèi)有效，site-local地址(fec0：：interface id)只在家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有效，而全局地址(子網(wǎng)前綴：interfaceid)則在家庭網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部和外部都有效。
自動(dòng)配置機(jī)制是基于icmpv6協(xié)議建立的�？刂萍彝ゾW(wǎng)絡(luò)的路由器在家庭網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送路由器通告消息，家庭網(wǎng)絡(luò)中的家電設(shè)備基于這些消息自動(dòng)地配置全球惟一的可路由的ip地址和接口id。
3.使家庭網(wǎng)絡(luò)更加安全
家庭網(wǎng)絡(luò)的用戶肯定不希望未經(jīng)授權(quán)的人訪問(wèn)他們的網(wǎng)絡(luò)，他們希望與外部用戶的通信要進(jìn)行加密和授權(quán)，只允許來(lái)自外部的合法連接。例如，如果用戶的空調(diào)壞了，空調(diào)的生產(chǎn)廠家應(yīng)能獲得授權(quán)經(jīng)由家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)對(duì)空調(diào)進(jìn)行訪問(wèn)。這樣，在維修工人出發(fā)以前廠家就可以收集到診斷信息。所有這些類似的功能實(shí)現(xiàn)都需要安全的接入服務(wù)。
ipv6設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)內(nèi)嵌了針對(duì)安全性的部分，例如協(xié)議中設(shè)計(jì)有專用的安全報(bào)頭，可用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)用戶接入的合法性進(jìn)行檢查，也可以用于檢查源地址和接入實(shí)際地址的一致性。另外，ipsec是專門(mén)為ipv6設(shè)計(jì)的安全性協(xié)議，用于在ipv6網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)用戶之間端到端的安全通信，從而保證只有可信賴的用戶可以向家庭網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)或發(fā)送指令。
對(duì)ipv6而言，可提供的安全水平取決于特定網(wǎng)絡(luò)和用戶的要求，而不會(huì)受到技術(shù)限制，可以提供多種層次的安全水平來(lái)滿足不同用戶的需要，涵蓋了從不具備安全性到具有非常高的安全性需要專門(mén)的技術(shù)和配置。對(duì)大多數(shù)用戶而言，在家庭網(wǎng)關(guān)中集成一個(gè)簡(jiǎn)單的防火墻就可以提供足夠安全的家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更加先進(jìn)的ipsec可被用于提高商業(yè)用戶網(wǎng)絡(luò)的安全性。
4.支持移動(dòng)性
要使家庭網(wǎng)絡(luò)用戶出門(mén)在外的時(shí)候仍然可以對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問(wèn)，對(duì)移動(dòng)性的支持就非常關(guān)鍵。這將容許出門(mén)在外的家庭網(wǎng)絡(luò)用戶能夠通過(guò)筆記本電腦、手機(jī)、pda等移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)家庭網(wǎng)絡(luò)中的資源并能對(duì)家中的電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱。更為重要的是，家庭網(wǎng)絡(luò)用戶離家之后，不需要對(duì)其移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行過(guò)多的配置就應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能。
要滿足這些要求，ipv6網(wǎng)絡(luò)要比ipv4網(wǎng)絡(luò)容易得多。ipv6在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了移動(dòng)性需求，并將移動(dòng)ipv6作為ipv6的基本組成部分，因此ipv6在移動(dòng)環(huán)境下可更好地支持端到端以及多媒體業(yè)務(wù)。此外，ipv6的自動(dòng)配置使得漫游到異地網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶可以很容易地進(jìn)行配置。而且與移動(dòng)ipv4不同，移動(dòng)ipv6不需要異地代理，這意味著移動(dòng)用戶不需要進(jìn)行本地移動(dòng)配置就可以在任何地方對(duì)其家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)。
六、總結(jié)
雖然家庭網(wǎng)關(guān)的推廣和普及還有許多制約因素，但人們現(xiàn)代化生活的需求和新技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)使得家庭網(wǎng)關(guān)的普及成為必然。在不久的將來(lái)，家庭網(wǎng)關(guān)將像自來(lái)水閥一樣成為每個(gè)家庭不可缺少的一部分。
家庭網(wǎng)關(guān)
1.家庭網(wǎng)關(guān)是什么意思
家庭網(wǎng)關(guān)一般指住宅網(wǎng)關(guān)，住宅網(wǎng)關(guān)是一種將家庭或小型辦公室網(wǎng)絡(luò)連接到Internet上的硬件。住宅網(wǎng)關(guān)可提供轉(zhuǎn)換功能，并使用戶能夠與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)共享DSL或電纜調(diào)制解調(diào)器Internet連接。住宅網(wǎng)關(guān)位于DSL或電纜調(diào)制解調(diào)器與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間。也可以將DSL或電纜調(diào)制解調(diào)器集成到住宅網(wǎng)關(guān)中。
2.家庭網(wǎng)關(guān)的作用
家庭網(wǎng)關(guān)主要用于外部網(wǎng)絡(luò)接入、家庭自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)、能耗控制和安防等方面，每一個(gè)應(yīng)用都有不同的成本、帶寬要求。家庭內(nèi)部組網(wǎng)主要用于解決各種終端之間相互數(shù)據(jù)傳輸，以及各終端與外部網(wǎng)絡(luò)的交互。應(yīng)具有以下功能：
1、連通家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接入是數(shù)字家庭的最基本需求，是實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)各類應(yīng)用的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。
2、隔離外部網(wǎng)絡(luò)威脅。家庭網(wǎng)關(guān)作為家庭與外部網(wǎng)絡(luò)的接口，必須要保證安全性，如防火墻功能、上網(wǎng)限制功能等。
3、支持家庭組網(wǎng)功能。保障家庭網(wǎng)絡(luò)中的所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能組成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個(gè)終端的信息共享。管理和配置功能。是家庭網(wǎng)關(guān)的核心功能，包括管理、發(fā)現(xiàn)、地址解析、包轉(zhuǎn)發(fā)、服務(wù)質(zhì)量（QoS）等。
4、家庭網(wǎng)關(guān)虛擬化，是指將家庭網(wǎng)關(guān)的部分網(wǎng)絡(luò)功能和業(yè)務(wù)功能上移到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，簡(jiǎn)化用戶側(cè)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，甚至將網(wǎng)關(guān)變?yōu)楹?jiǎn)單的橋接設(shè)備。
5、對(duì)IPv4的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）。對(duì)IPv4的DHCP，并有越來(lái)越多的路由器廣播IPv6。
3.家庭網(wǎng)關(guān)和路由器的區(qū)別
1、網(wǎng)關(guān)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通向其他網(wǎng)絡(luò)的IP地址，而路由器是用于連接多個(gè)邏輯上分開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)；
2、無(wú)路由器下，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信，必須通過(guò)網(wǎng)關(guān)；
3、只要連接兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都可以叫網(wǎng)關(guān)；而路由器一般特指能夠?qū)崿F(xiàn)路由尋找和轉(zhuǎn)發(fā)的特定類產(chǎn)品。
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