趣谈网络协议
刘超
前网易研究院云计算技术部首席架构师
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第23讲 | 移动网络:去巴塞罗那,手机也上不了脸书

乘客协议、隧道协议、承载协议
封装手机发出的包
使用序列号实现可靠性
基于UDP
消息分帧
四次握手防止SYN攻击
多流特性
多宿主特性
使用SCTP作为传输层协议
手机通过隧道上网
MME告知SGW隧道已建立
eNodeB给SGW分配隧道
MME告知eNodeB隧道已建立
建立隧道连接
SGW请求PGW建立会话
MME分配隧道,告知SGW和PGW
MME请求手机认证和鉴权
eNodeB将请求发给MME
手机开机,发送Attach Request给eNodeB
GTP-U协议
GTP-C协议
S1-MME协议栈
核心网实现了控制面和数据面的分离
基站为eNodeB,下行速度向百兆级别迈进
核心网以及连接的IP网络没有变化
基站改变,一面朝外的是Node B,一面朝内连接核心网的是无线网络控制器(RNC)
无线通信技术有了改进,增加了无线带宽
核心网有个朝前的接待员(SGSN)和朝后连接IP网络的网关型GPRS支持节点(GGSN)
基站一面朝前接无线,一面朝后接核心网,多了一个分组控制单元(PCU)
加入了分组交换业务,支持IP网络
核心网一面朝前接到基站请求,一是判断你是否合法,二是判断你是不是本地号,还有没有钱,一面通过网关连接电话网络
基站一面朝前接无线,一面朝后接核心网
手机通过无线信号连接基站
上不了脸书的原因
手机在国外上网的流程
SGW和PGW的分工
Attach流程
数据面协议
控制面协议
4G网络
3G网络
2.5G网络
2G网络
异地上网问题
手机上网流程
4G网络协议解析
移动网络的发展历程

该思维导图由 AI 生成,仅供参考

前面讲的都是电脑上网的场景,那使用手机上网有什么不同呢?

移动网络的发展历程

你一定知道手机上网有 2G、3G、4G 的说法,究竟这都是什么意思呢?有一个通俗的说法就是:用 2G 看 txt,用 3G 看 jpg,用 4G 看 avi。

2G 网络

手机本来是用来打电话的,不是用来上网的,所以原来在 2G 时代,上网使用的不是 IP 网络,而是电话网络,走模拟信号,专业名称为公共交换电话网(PSTN,Public Switched Telephone Network)。
那手机不连网线,也不连电话线,它是怎么上网的呢?
手机是通过收发无线信号来通信的,专业名称是 Mobile Station,简称 MS,需要嵌入 SIM。手机是客户端,而无线信号的服务端,就是基站子系统(BSS,Base Station SubsystemBSS)。至于什么是基站,你可以回想一下,你在爬山的时候,是不是看到过信号塔?我们平时城市里面的基站比较隐蔽,不容易看到,所以只有在山里才会注意到。正是这个信号塔,通过无线信号,让你的手机可以进行通信。
但是你要知道一点,无论无线通信如何无线,最终还是要连接到有线的网络里前面讲数据中心的时候我也讲过,电商的应用是放在数据中心的,数据中心的电脑都是插着网线的。
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  • 总结

移动网络的发展历程经历了2G、2.5G、3G和4G等阶段,每个阶段都带来了技术的不断升级和改进。从2G时代的电话网络到4G时代的基站升级和核心网灵活性提高,移动网络的发展体现了技术的不断优化和完善。控制面协议中,SCTP提供了更高的可用性和可靠性,而GTP-C协议通过序列号实现了可靠性,确保信令消息的按序传递。在数据面协议中,GTP-U协议通过隧道实现了手机与核心网之间的数据传输。手机上网流程中,建立多个隧道和分配隧道ID是成功上网的关键。异地上网情况下,SGW和PGW的分离使得手机可以在异地上网,实现了异地上网的流量结算。总的来说,移动网络的发展历程和技术特点体现了不断的创新和优化,为用户提供了更加高效和可靠的移动通信服务。

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全部留言(63)

  • 最新
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  • babos
    最近几章确实比较难懂,主要原因是包含了很多平时没接触过的知识,而且每个知识都是可以拿出来单独讲上几章的,所以给大家几个建议,不对的欢迎指出探讨。1.非网络开发或运维人员的可以了解大概原理即可,不必深究细节。2.其实每一层的各种协议都有互通之处,可以先吃透ip、tcp、udp等基础常见也是作者讲解比较详细的协议,举一反三进行学习,作者的每一讲思路确实也是这样的,给个👍。3.想详细深入学习的建议也别指着这篇文章完全学会这么大一个知识框架,可以看看书和多找点其他文章印证着看,毕竟刚才说了,一篇文章写不完那么多东西

    作者回复: 赞

    2018-07-09
    83
  • 刘老师,一直在听您的课,条理很清晰,很佩服,想说,看您能否出一套关于操作系统的课程。。。

    作者回复: 谢谢

    2018-07-09
    2
    46
  • Feel feng
    按照课程原理,买一张国外的手机sim卡,就可以在国内上脸书了。

    作者回复: 是的,只要国内允许接入

    2018-07-18
    4
    35
  • summer
    控制不同优先级的用户的上网流量,应该是通过PCRF做的QoS

    作者回复: 赞

    2018-07-09
    2
    19
  • 赤脚小子
    非常感谢作者,最近接触的5g,和中国移动项目,都需要大量的网络知识,可惜看着课程表没有sdn,nfv的内容了,您的课每一篇都值得仔细阅读,比买过的其他课好太多了。期待您的新课程或者新著作。

    作者回复: 后面会有sdn

    2018-07-09
    19
  • MichaelYan
    为啥在香港(用内地卡漫游)就直接能上Google, Facebook呢?

    作者回复: 啊

    2019-04-01
    7
    5
  • 小毅(Eric)
    根据经验,出国以后手机确实可以访问国内无法访问的网络,请问老师是什么原因

    作者回复: 难道我用了假的网络?

    2019-08-08
    6
    4
  • 亮点
    刘老师您好,我的理解是SCTP的四次握手可以避免TCP协议的一个问题:客户端不ACK,导致服务器端长时间处于SYNC已接收状态。但如果客户端可以伪造大量IP,建立连接后不通信,消耗服务器端资源,这两种协议都避免不了吧?

    作者回复: sctp第一次不建立数据结构

    2018-07-10
    4
  • 夏虫
    老师您好,在“手机上网流程”的第6点文章有个笔误,我猜您应该是想说隧道 ID t5 是分给 SGW 数据面而非控制面的

    作者回复: 是的,谢谢指正

    2020-05-30
    1
  • 一笔一画
    也就是说老外在国外办的电话卡,到中国还是可以

    作者回复: 是的

    2019-08-09
    1
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