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家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)與應用的詳細解讀
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。它借助現有的計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將家庭內各種家電和設備連網(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)現家庭內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)現需要設計一個(gè)理想的家庭網(wǎng)關(guān)。下面由小編來(lái)詳細解讀家庭網(wǎng)關(guān)的技術(shù)與應用。
家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)與應用的詳細解讀
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、維護管理、地址管理和數據轉發(fā)等功能，除提供基本接入功能外，還可以擴展提供特定應用。
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)現家庭內部的用戶(hù)終端設備之間的連接，包括計算機和具有聯(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)現家庭網(wǎng)絡(luò )內部設備與電信網(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、遠程管理功能、本地管理功能。
地址功能主要實(shí)現家庭網(wǎng)關(guān)自身IP地址獲得以及支持家庭內部終端獲得IP地址，QoS功能主要實(shí)現多業(yè)務(wù)流的分級處理及轉發(fā)，安全功能主要防止外部網(wǎng)絡(luò )對家庭網(wǎng)絡(luò )的非法訪(fǎng)問(wèn)以及內部網(wǎng)絡(luò )的非法接入，遠程管理主要實(shí)現運營(yíng)商對家庭網(wǎng)關(guān)的遠程管理與控制，本地管理主要實(shí)現家庭網(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)現相關(guān)，由于業(yè)務(wù)的種類(lèi)很多，所以具備業(yè)務(wù)功能的家庭網(wǎng)關(guān)有很多類(lèi)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)與內部終端設備的連接
未來(lái)數字家庭的一個(gè)重要特征就是各種家庭設備間的互聯(lián)互通，所有聯(lián)網(wǎng)設備都要被連接到家庭網(wǎng)關(guān)上，傳輸數據、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，幾乎是人們所無(wú)法接受的，Wi-Fi(WirelessFidelity，無(wú)線(xiàn)保真)技術(shù)的出現和成熟，為家庭內部設備互聯(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(lèi)便攜式和固定設備間實(shí)現方便地互聯(lián)。Wi-Fi技術(shù)與藍牙技術(shù)一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無(wú)線(xiàn)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電子產(chǎn)品，越來(lái)越多的半導體供應商和消費電子產(chǎn)品制造商將Wi-Fi作為一種連接手段嵌入消費電子產(chǎn)品中。
在某種程序上Wi-Fi推動(dòng)了家庭網(wǎng)關(guān)的發(fā)展和應用。
四、家庭網(wǎng)關(guān)組建要求
要大規模地應用家庭網(wǎng)絡(luò )，構建家庭網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)必須滿(mǎn)足一些重要的要求。滿(mǎn)足這些要求是為了讓那些一點(diǎn)技術(shù)都不懂的用戶(hù)愿意去使用家庭網(wǎng)絡(luò )。如果操作過(guò)于復雜，家庭網(wǎng)絡(luò )的市場(chǎng)將僅僅局限于愿意花費時(shí)間和精力去學(xué)習新技術(shù)的用戶(hù)。
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備都分配一個(gè)惟一的IP地址;當前使用的ipv4協(xié)議在家庭網(wǎng)絡(luò )中應用的第一個(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 )的大量應用也會(huì )很快將ip地址耗盡，而且各個(gè)國家和地區分配到的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)構建家庭網(wǎng)絡(luò )，在其他地區這種方法也是不可行了。
2.要求是用戶(hù)只需對家庭網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行非常少量的配置和維護
如果用戶(hù)需要花費大量的時(shí)間去安裝和維護家庭網(wǎng)絡(luò )，那么他們對使用這些新技術(shù)的熱情就會(huì )大大降低。配置、維護和操作越簡(jiǎn)單，就越容易被廣大消費者接受。家庭網(wǎng)絡(luò )要求可以很容易地對家電設備進(jìn)行安裝和配置�；趇pv4的家庭網(wǎng)絡(luò )中，一臺家電要自動(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備參與到家庭網(wǎng)絡(luò )中來(lái)
家庭網(wǎng)絡(luò )中的設備不應該僅僅局限于目前可以聯(lián)網(wǎng)的設備，如PC、機頂盒等。家庭網(wǎng)絡(luò )所使用的技術(shù)應該更加靈活以使盡可能多的家電設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 )不應該也不可能僅僅局限于使用傳統的銅線(xiàn)連接，而應能使用多種傳輸介質(zhì)�？赡艿耐ㄐ欧绞桨╓i-Fi、藍牙、WLAN等。
五、ipv6協(xié)議構建家庭網(wǎng)絡(luò )
1.地址空間充足
ipv4的地址長(cháng)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，因為這意味著(zhù)具有訪(fǎng)問(wèn)權限的任何人都可以通過(guò)internet對家庭網(wǎng)絡(luò )中的每一臺家電進(jìn)行外部訪(fǎng)問(wèn)，而且這有助于開(kāi)發(fā)一些對一般用戶(hù)有吸引力的應用，如遠程監控、在線(xiàn)游戲、voip等。
每臺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制，這使得在不同家庭網(wǎng)絡(luò )中的家電設備可以使用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
與ipv4相比，ipv6協(xié)議具有非常強大的自動(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 )功能的家電設備時(shí)幾乎不需要做任何配置，這是由于家電設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，家電設備就可以完成自身的ip地址等信息的配置。這使得用戶(hù)可以很輕松地在其家庭網(wǎng)絡(luò )中引入新的家電設備，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 )中的家電設備不需要任何用戶(hù)的參與就可以自動(dòng)配置這三種地址。
link-local地址(fe80：：interfaee id)只在鏈路范圍內有效，site-local地址(fec0：：interface id)只在家庭網(wǎng)絡(luò )內部有效，而全局地址(子網(wǎng)前綴：interfaceid)則在家庭網(wǎng)絡(luò )的內部和外部都有效。
自動(dòng)配置機制是基于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(hù)肯定不希望未經(jīng)授權的人訪(fǎng)問(wèn)他們的網(wǎng)絡(luò )，他們希望與外部用戶(hù)的通信要進(jìn)行加密和授權，只允許來(lái)自外部的合法連接。例如，如果用戶(hù)的空調壞了，空調的生產(chǎn)廠(chǎng)家應能獲得授權經(jīng)由家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)對空調進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。這樣，在維修工人出發(fā)以前廠(chǎng)家就可以收集到診斷信息。所有這些類(lèi)似的功能實(shí)現都需要安全的接入服務(wù)。
ipv6設計時(shí)已經(jīng)內嵌了針對安全性的部分，例如協(xié)議中設計有專(zhuān)用的安全報頭，可用于網(wǎng)絡(luò )設備對用戶(hù)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(zhuān)門(mén)為ipv6設計的安全性協(xié)議，用于在ipv6網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現用戶(hù)之間端到端的安全通信，從而保證只有可信賴(lài)的用戶(hù)可以向家庭網(wǎng)絡(luò )中的設備傳輸數據或發(fā)送指令。
對ipv6而言，可提供的安全水平取決于特定網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)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(mǎn)足不同用戶(hù)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(zhuān)門(mén)的技術(shù)和配置。對大多數用戶(hù)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(hù)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(hù)出門(mén)在外的時(shí)候仍然可以對家庭網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，對移動(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(hù)能夠通過(guò)筆記本電腦、手機、pda等移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)家庭網(wǎng)絡(luò )中的資源并能對家中的電器設備進(jìn)行遠程操縱。更為重要的是，家庭網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)離家之后，不需要對其移動(dòng)設備進(jìn)行過(guò)多的配置就應該能夠實(shí)現上述功能。
要滿(mǎn)足這些要求，ipv6網(wǎng)絡(luò )要比ipv4網(wǎng)絡(luò )容易得多。ipv6在設計時(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(hù)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(zhù)移動(dòng)用戶(hù)不需要進(jìn)行本地移動(dòng)配置就可以在任何地方對其家庭網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)。
六、總結
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)可提供轉換功能，并使用戶(hù)能夠與內部網(wǎng)絡(luò )上的所有計算機共享DSL或電纜調制解調器Internet連接。住宅網(wǎng)關(guān)位于DSL或電纜調制解調器與內部網(wǎng)絡(luò )之間。也可以將DSL或電纜調制解調器集成到住宅網(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)應用都有不同的成本、帶寬要求。家庭內部組網(wǎng)主要用于解決各種終端之間相互數據傳輸，以及各終端與外部網(wǎng)絡(luò )的交互。應具有以下功能：
1、連通家庭內部網(wǎng)絡(luò )和外部網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )接入是數字家庭的最基本需求，是實(shí)現家庭網(wǎng)絡(luò )各類(lèi)應用的基礎，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)設備能組成統一的網(wǎng)絡(luò )，使用統一的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，以實(shí)現家庭網(wǎng)絡(luò )內部各個(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、地址解析、包轉發(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，簡(jiǎn)化用戶(hù)側的網(wǎng)關(guān)設備，甚至將網(wǎng)關(guān)變?yōu)楹?jiǎn)單的橋接設備。
5、對IPv4的網(wǎng)絡(luò )地址轉換（NAT）。對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 )的設備都可以叫網(wǎng)關(guān)；而路由器一般特指能夠實(shí)現路由尋找和轉發(fā)的特定類(lèi)產(chǎn)品。
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