网络技术

互联网

为在一个局域网中的设备与另一LAN中的设备之间传送数据,需要一种标准通信方法,因为局域网可能采用不同类型的技术。这种要求促进了IP寻址及大 量支持互联网通信的IP协议的发展,互联网是全球计算机系统互连网络。(各种LAN也可以采用IP寻址和IP协议支持局域网内通信,尽管采用MAC地址足 以完成内部通信。)下面,在讨论IP寻址之前,首先介绍互联网通信的一些基本要素,如路由器、防火墙和互联网服务提供商等。

路由器

为将数据包通过互联网由一个LAN传送到另一个LAN,必须采用一种称为网络路由器的网间设备。根据IP地址,路由器将一个网络的信息传送另一网络。它只将应传的数据包传送给另一网络。路由器主要用来连接局域网与互联网。传统上,路由器称为网关。

防火墙

防火墙用于防止未经授权的用户访问专用网络。可以实施硬件或软件防火墙,也可以两种方式相结合。防火墙一般用于防止未经授权的互联网用户访问与互联网连接的专用网络。信息经防火墙通过互联网收发,这样可以对每一条信息进行检查,拦劫不符合规定安全标准的信息。

互联网连接

为连接LAN与互联网,必须通过互联网服务提供商(ISP)建立网络连接。连接互联网时,采用上游和下游等术语。上游指数据利用传输速率由设备上传到互联网,如网络摄像机发送视频。下游指利用传输速率下载文件,如监控PC接收视频。

 

大部分情况下,例如连接到互联网的桌面系统,由互联网下载信息,速度是最重要的考虑因素。在网络摄像机位于远程地点的网络视频应用中,较为关注的是上游速度,因为需要将网络摄像机的数据(视频)上传到互联网。

 

IP寻址

任何设备若想通过互联网与其他设备通信,必须有相应的唯一IP地址。IP地址用来识别发送和接收设备。目前有两个IP版本:IP版本4(IPv4)和IP 版本6(IPv6)。两个版本的主要区别是,IPv6地址较长(128位,而 IPv4 地址仅为32位)。目前应用最为普遍的是 IPv4 地址。

IPv4 地址

IPv4地址由四个地址块组成,每个地址块之间用圆点隔开。每个地址块用0到255之间的数字表示,如192.168.12.23。

某些IPv4地址块是为专用预留的。这些专用IP地址是10.0.0.0至10.255.255.255,172.16.0.0至 172.31.255.255和192.168.0.0至192.168.255.255。这些地址仅供专网使用,不允许通过路由器向互联网传送。所有准 备通过互联网通信的设备,必须有自己的公共IP地址。公共IP地址是由互联网服务提供商分配的地址。ISP可以分配动态IP地址,可在会话中更改;也可以 分配静态地址,一般需要按月付费。

端口

端口号规定特定的服务或应用,以便接收服务器(如网络摄像机)知道如何处理数据。当计算机发送与特定应用关联的数据时,一般在IP地址中自动添加端口号,不必用户通知。

端口号选择范围由0至65535。有些应用采用互联网编号分配机构(IANA)预先为其分配的端口号。例如,HTTP网络服务一般在网络摄像机上映射为端口80。

设置IPv4地址

为使网络摄像机或视频编码器在IP网络环境下工作,必须为其分配IP地址。安讯士网络视频产品主要通过两种方法设置IPv4地址:1)自动采用 DHCP(动态主机配置协议),2)手动输入网络视频产品接口静态IP地址、子网掩码和默认路由器IP地址,或采用管理软件,如AXIS Camera Management。

DHCP管理IP地址库,对网络摄像机/视频编码器进行动态分配。DHCP功能往往通过宽带路由器执行,依次获取互联网服务提供商分配的IP地址。 采用动态IP地址,网络设备的IP地址可以按天变更。采用动态IP地址时,建议用户在动态DNS(域名系统)服务器上注册网络视频产品的域名(如 www.mycamera.com),这样可使产品域名始终与目前为其分配的IP地址关联。

 

采用DHCP设置IPv4地址的过程如下。网络摄像机/视频编码器登录后发送查询,请求DHCP服务器进行配置。DHCP服务器回复IP地址和子网掩码。网络视频产品用最新IP地址更新动态DNS服务器,这样用户便可以用域名访问产品。

采用AXIS Camera Management时,该软件可自动查找和设置IP地址并显示连接状态。这个软件还可以用来为安讯士网络视频产品分配静态专用IP地址。采用视频管理软 件访问网络视频产品时,建议设置这个地址。在有可能发展为数百台摄像机的网络视频系统中,采用软件程序是十分必要的,如AXIS Camera Management,这样可以更加有效地管理系统。

NAT(网络地址转换)

当有专用IP地址的网络设备需要通过互联网发送信息时,必须采用支持NAT的路由器。采用这种方法,路由器可将专用IP地址转换为公共IP地址,不必通知主机。

端口转发

若想通过互联网访问位于专用LAN中的摄像机,应使用路由器的公共IP地址,以及网络摄像机/视频编码器对应于这个专用网络的端口号。

通过HTTP的网络服务一般映射为端口80。那么,专用网络中多个网络摄像机/视频编码器采用 HTTP的端口80如何处理呢?这时,不是变更每个网络视频产品默认HTTP端口号,而是通过配置路由器将唯一HTTP端口号与特定网络视频产品的IP地 址和默认HTTP端口关联。这个过程称为端口转发。

端口转发过程如下。进来的数据包通过路由器公用(外部)IP地址和特定端口号进入路由器。路由器经配置后将来自预定端口号的数据发送到路由器专用网 络一侧的特定设备。然后,路由器用自己的专用(内部)IP地址取代发送方地址。从接收一侧的客户端看,数据包好像是从路由器发过来的。发送数据包时,这个 过程相反。通过互联网发出数据前,路由器用自己的公共IP地址取代源设备的专用IP地址。

经过路由器端口转发,可通过互联网访问配有本地网络专用IP地址的网络摄像机 。如本图所示,路由器知道来自8032端口的数据(请求)要发送到专用IP地址为192.168.10.13 port 80的网络摄像机。于是,这台网络摄像机开始发送视频。

传统上,端口转发首先配置路由器。不同路由器配置端口转发有不同的方法,www.portfoward.com等网站提供不同路由器的配置指导。端口转发过程一般用互联网浏览器调出路由器界面,然后输入路由器的公共(外部)IP地址,以及需要映射到特定网络视频产品内部IP地址的唯一端口号及其应用的端口号。

为简化端口转发过程,安讯士在其许多网络视频产品中配置了NAT转换穿越功能。NAT转换穿越功能采用UPnP™,自动尝试配置网络NAT路由器端 口映射。在网络视频产品界面中,用户可手动输入NAT路由器的IP地址。如果路由器不支持手动输入,网络视频产品将自动搜索网络中的NAT 路由器,并选择默认路由器。此外,如果未手动输入,服务将自动选择HTTP端口。

安讯士网络视频产品可采用NAT转换穿越功能设置端口转发。

IPv6地址

IPv6地址采用十六进制符号编写,再用冒号将地址分成八块,每个地址块16位。例如: 2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847

IPv6的主要优点是,除大量IP地址可供使用外,设备还可以采用其MAC地址自动配置自己的IP地址。对于互联网通信,主机通过路由器请求和接收 公用地址块的前缀及其他信息。然后采用这个前缀和主机的后缀,因此IPv6不必再进行DHCP的IP地址分配和人工设置IP地址。IPv6的其他优点包 括,重新编号简化供应商之间转换整个企业网络,加快路由分配速度、根据IPSec点对点加密、变更网络时采用同一地址连接(Mobile IPv6)。

IPv6地址附在URL的方括号中,专用端口按以下方法分配地址: http://[2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847]:8081/

设置安讯士网络视频产品的 IPv6地址时,只需选中复选框即可在产品中启用IPv6。产品将根据网络路由器的配置接收 IPv6 地址。

网络视频数据传输协议

传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)是基于IP的数据发送协议。这些协议是其他协议的载体。例如,用于通过互联网浏览全球服务器网页的HTTP(超文本传输协议)便是由TCP加以支持的。

TCP是一种可靠连接的传输通道。它可将大块数据分成较少的分组,确保一端发送的数据可以在另一端接收。TCP通过重发保证可靠性,因此存在明显时延。在重点保证可靠通信而不在意传输时延的情况下,一般采用TCP。

UDP是一种无连接协议,不保证能够收到发送的数据,整个控制机制和误差校验由应用本身处理。 UDP不再重发丢失的数据,因此不会造成长时间时延。

协议 传输协议 端口 一般用途 网络视频用途
FTP(文件传送协议) TCP 21 通过互联网/内部网传送文件 将网络摄像机/视频编码器的图像或视频传送给FTP服务器或应用。
SMTP(电子邮件传输协议) TCP 25 发送电子邮件的协议 网络摄像机/视频编码器可采用其内置电子邮件客户端发送图像或报警通知。
HTTP(超文本传输协议) TCP 80 用于浏览web,即由web服务器检索网页 最常用的方法是传输网络摄像机/视频编码器视频,这种环境下的网络视频设备实际上充当web服务器,根据用户或应用服务器的请求提供视频。
HTTPS(安全超文本传输协议) TCP 443 用于采用加密技术安全访问网页 安全传送网络摄像机/视频编码器的视频。
RTP(实时传输协议) UDP/TCP Not defined RTP用于标准化互联网传送音频的包格式-通常用于流媒体系统或视频会议 常用方法是传送基于H.264/MPEG 的网络视频,同步视频和音频,RTP提供数据包序号并加盖时间戳,便于按正确顺序重新组装数据包。传输可以单点传送,也可以多点传送。
RTSP(实时流协议) TCP 554 用于设置和控制通过RTP的多媒体会话。

 

一般TCP/IP协议及网络视频使用的端口。

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