多媒体通信协议讲稿.ppt

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1、多媒体通信协议第一页，讲稿共二十八页哦内容提要v TCP/IP TCP/IP 协议协议v IP v6 IP v6 协议协议v IGMP IGMP协议协议v RSVP RSVP 协议协议v ST ST 协议协议v RTP RTP 协议协议v RTCP RTCP 协议协议v RTSPRTSP协议协议第二页，讲稿共二十八页哦TCP/IP 协议 网络传输协议是在网路基础结构上提供面向连接或无网络传输协议是在网路基础结构上提供面向连接或无连接的数据传输服务，以支持各种网络应用。连接的数据传输服务，以支持各种网络应用。TCP TCPIPIP作为作为InternetInternet的核心协议，在的核心协议，

2、在InternetInternet上的多媒体应用都上的多媒体应用都是以是以TCPTCPIPIP为基础。然而为基础。然而TCPTCPIPIP本身并没有考虑支持多媒体通本身并没有考虑支持多媒体通信的问题没有提供多媒体通信所必须的同步控制机制和信的问题没有提供多媒体通信所必须的同步控制机制和QoSQoS保保证能力。证能力。从体系结构来看，从体系结构来看，TCPTCPIPIP是是1S01S0OSIOSI七层参考模型的简化，它只七层参考模型的简化，它只分为四层：应用层分为四层：应用层,传送层，网际层和物理网络接口层。传送层，网际层和物理网络接口层。第三页，讲稿共二十八页哦 网络接口：网络接口：TCPTC

3、PIPIP协议不包含物理层和数据链路层协协议不包含物理层和数据链路层协议，只定义了与各种物理网络之间的网络接口规范。议，只定义了与各种物理网络之间的网络接口规范。IPIP地地址与各种网络物理地址转换问题由网际层的地址解析协议址与各种网络物理地址转换问题由网际层的地址解析协议提供专门功能来解决。提供专门功能来解决。网际层：提供基于数据报方式的数据传输、路由选择以网际层：提供基于数据报方式的数据传输、路由选择以及网络互连等服务的功能。包含四个协议中及网络互连等服务的功能。包含四个协议中IPIP是主协议，是主协议，ICMPICMP、ARPARP和和RARPRARP是辅助协议，以增强网际层的网络控制是

4、辅助协议，以增强网际层的网络控制和地址解析能力。和地址解析能力。IPIP地址：它是一种在网际层用来标识主机的逻辑地址。每一台地址：它是一种在网际层用来标识主机的逻辑地址。每一台主机都要预先分配一个惟一的主机都要预先分配一个惟一的3232位地址作为该主机的标识，称为位地址作为该主机的标识，称为IPIP地地址。在址。在InternetInternet中，中，IPIP地址是全局地址，必须由相应的管理机构统一地址是全局地址，必须由相应的管理机构统一分配。分配。IPIP地址通常由网络标识地址通常由网络标识(Net)(Net)和主机标识和主机标识(Host)(Host)两部分组成。两部分组成。第四页，讲稿

5、共二十八页哦 IP IP地址格式地址格式：IPIP地址有二进制格式和十进制格式两种。二进制的地址有二进制格式和十进制格式两种。二进制的IPIP地地址共有址共有3232位。例位。例1000001110000011，0110101101101011，0000001100000011，0001100000011000十进十进制制P P地址是地址是1311311071073 324 24 （每八位组用一个十进制数表示，（每八位组用一个十进制数表示，用用“”进行分隔）。地址分为进行分隔）。地址分为A A、B B、C C、D D、E E 五类。五类。M M：类别号；：类别号；NETNET：网络号：网络号;

6、Host:;Host:主机号。根据三个字段的位数不同类主机号。根据三个字段的位数不同类别也不同。经常使用是别也不同。经常使用是A A、B B、C C三类三类IPIP地址，地址，见表见表。IPIP地址屏蔽码地址屏蔽码 屏蔽码主要用于说明在一个屏蔽码主要用于说明在一个IPIP网络中是否有子网以及子网数量级，但它网络中是否有子网以及子网数量级，但它不能确切给出具体子网数，也不说明具体酌子网号。不能确切给出具体子网数，也不说明具体酌子网号。屏蔽码作用是屏蔽掉屏蔽码作用是屏蔽掉IPIP地址中的主机号，保留其网络号和子网号，以地址中的主机号，保留其网络号和子网号，以便于路由器寻址。便于路由器寻址。第五页，

7、讲稿共二十八页哦类别号（M）网络地址主机地址应用范围A类地址占1位，即第0位为0第17位即表示126个网络地址第831位，表示范围0.0.0.0127.255.255.255，即16 387 064个主机大型网络B类地址占2位，即第0，1位为10第215位即表示16 256个网络地址第1631位，表示范围128.0.0.0191.255.255.255，即64 576个主机地址网管中心C类地址占3位，即第0，1，2位为110第323位即表示2 064 512个网络地址第2431位，表示范围192.0.0.0223.255.255.255，即 254 个主机地址校园网或企业网第六页，讲稿共二十八

8、页哦 在有子网的在有子网的IPIP地址中，其子网号是用主机号字段的前几位表示地址中，其子网号是用主机号字段的前几位表示的，所占的位数与子网的数量相对应，如的，所占的位数与子网的数量相对应，如1 1位可表示位可表示2 2个子网，个子网，2 2位位可表示可表示4 4个子网；个子网；3 3位可表示位可表示8 8个子网个子网 如果一个如果一个IPIP网络无子网，则屏蔽码中的网络无子网，则屏蔽码中的NETNET字段各位全为字段各位全为1 1，HOSTHOST字段各位全为字段各位全为0 0；如果有子网，则屏蔽码中的；如果有子网，则屏蔽码中的NETNET字段各位全为字段各位全为1 1、HOSTHOST字段中

9、的子网号各位全为字段中的子网号各位全为1 1，而主机号各位全为，而主机号各位全为0 0。例：例：IPIP地址为地址为202.114.80.5202.114.80.5、屏蔽码为、屏蔽码为255.255.255.0255.255.255.0，表示在该，表示在该IPIP网络网络(网络号为网络号为202.114.80)202.114.80)中无子网，标识的是该中无子网，标识的是该IPIP网络中的第网络中的第5 5号号主机。主机。IPIP地址为地址为202.114.80.5202.114.80.5、屏蔽码为、屏蔽码为255.255.255.224(224255.255.255.224(224为二进制为二

10、进制的的“1110000011100000”)，表示在该，表示在该IPIP网络中最多有网络中最多有8 8个子网，每个子网可个子网，每个子网可配置配置3232台主机。此台主机。此IPIP地址标识的是该地址标识的是该IPIP网络网络0 0号子网中的第号子网中的第5 5号主机。号主机。第七页，讲稿共二十八页哦 IP IP数据格式数据格式：基本传输单元是：基本传输单元是IPIP数据包，在网络中传输时要封装数据包，在网络中传输时要封装到网络帧中。到网络帧中。MTUMTU（最大数据单元）（最大数据单元）:物理网络中可以传输的最大数据。物理网络中可以传输的最大数据。数据包封装图数据包封装图第八页，讲稿共二十

11、八页哦IP数据包格式数据包格式版本包头长度服务类型总长度标识标志片偏移生存时间协议包头校验和源IP地址目的IP地址选项填充数据第九页，讲稿共二十八页哦 路由选择路由选择 要求路由器根据要求路由器根据路由选择协议（算路由选择协议（算法）法）确定到达目的地网络最佳的路径，并将信息存确定到达目的地网络最佳的路径，并将信息存储在路由表中。数据包转发时，路由器根据储在路由表中。数据包转发时，路由器根据路由表路由表决决定传递路径。定传递路径。路由选择算法：路由选择算法：距离矢量路由选择算法距离矢量路由选择算法 链路状态路由选择算法链路状态路由选择算法 两种算法的比较：两种算法的比较：获得拓扑信息的方式不同

12、获得拓扑信息的方式不同 确定最佳路径的原则不同确定最佳路径的原则不同 收敛速度不同收敛速度不同第十页，讲稿共二十八页哦路由表A网络地址距离方向10.0.0.00PA020.0.0.00PA1路由表B网络地址距离方向20.0.0.00PB030.0.0.00PB1路由表C网络地址距离方向30.0.0.00PC040.0.0.00PC1第十一页，讲稿共二十八页哦路由表A网络地址距离方向10.0.0.00PA020.0.0.00PA130.0.0.01PA140.0.0.02PA1路由表B网络地址距离方向20.0.0.00PB030.0.0.00PB110.0.0.01PB040.0.0.01PB1

13、路由表A网络地址距离方向30.0.0.00PC040.0.0.00PC130.0.0.01PC010.0.0.02PC0第十二页，讲稿共二十八页哦 IP IP协议协议IP(Internet Protocol)IP(Internet Protocol)是是TCPTCPIPIP协议集的核心协协议集的核心协议之一，它提供了议之一，它提供了无连接无连接的数据报传输的互连网路由服务。的数据报传输的互连网路由服务。ARPARP和和RARPRARP协议协议地址解析协议地址解析协议ARP(Address Resolution ARP(Address Resolution Protocol)Protocol)，

14、在，在网际层网际层提供从提供从IPIP地址地址到到物理地址物理地址映射服务的协议，逆映射服务的协议，逆向地址解析协议向地址解析协议RARP(Reverse ARP)RARP(Reverse ARP)提供从提供从物理地址物理地址到到IPIP地址地址映射映射服服务。务。ICMPICMP协议协议ICMPICMP协议协议(Internetwork Control Message(Internetwork Control Message Protocol)Protocol)提供差错报告服务，它作为提供差错报告服务，它作为IPIP协议的一部分，必须包含在协议的一部分，必须包含在每一个每一个IPIP实现中。

15、实现中。第十三页，讲稿共二十八页哦 传送层：主要功能是在站点间建立端到端的连接和事务处理，在传送层：主要功能是在站点间建立端到端的连接和事务处理，在进程之间提供可靠的和有效的传输服务。进程之间提供可靠的和有效的传输服务。TCPTCPIPIP的传送层提供了两个主要的协议：的传送层提供了两个主要的协议：传输控制协议传输控制协议TCPTCP(Transmission Control Protocol),(Transmission Control Protocol),主要功能是在主要功能是在高层协议高层协议ULP(Upper Level Protocol)ULP(Upper Level Protoco

16、l)之间提供之间提供面向连接面向连接的传输服务，的传输服务，来提供一种可靠的进程间通信机制。一次数据传输分为三个阶段：建立连来提供一种可靠的进程间通信机制。一次数据传输分为三个阶段：建立连接、数据传输和终止连接。接、数据传输和终止连接。用户数据报协议用户数据报协议UDPUDP(User Datagram Protocol),(User Datagram Protocol),提供一种面向进程提供一种面向进程的的无连接无连接传输服务，不确认报文是否到达，不对报文排序，不进传输服务，不确认报文是否到达，不对报文排序，不进行流控制，因此行流控制，因此UDPUDP报文可能会出现丢失、重复及失序等现象。与

17、报文可能会出现丢失、重复及失序等现象。与TCPTCP相同的是，相同的是，UDPUDP协议也是通过端口号支持多路复用功能，多个协议也是通过端口号支持多路复用功能，多个ULPULP可以可以通过端口号共享单一通过端口号共享单一UDPUDP实体。实体。由于由于UDPUDP是一种简单的协议机制，是一种简单的协议机制，通信开销很小，效率比较高，适合多媒体通信。通信开销很小，效率比较高，适合多媒体通信。第十四页，讲稿共二十八页哦IPv6 协议地址空间：地址空间：128位的地址空间允许更多的主机被寻位的地址空间允许更多的主机被寻址，允许地址上有更多的层次；改进的多站点寻址址，允许地址上有更多的层次；改进的多站

18、点寻址方案允许将多站点路由限制在指定的范围内；组块方案允许将多站点路由限制在指定的范围内；组块头新定义的头新定义的“流标志字段流标志字段”，允许鉴别属于同一数，允许鉴别属于同一数据流的所有组块。据流的所有组块。地址格式：地址格式：单播、多播和任播。单播、多播和任播。QoS支持：支持：报头中的优先级和流标识字段提供报头中的优先级和流标识字段提供QoS支持机制。支持机制。IPv6 协议作为下一代协议作为下一代IP协议，支持多媒体通信。协议，支持多媒体通信。在地址空间、路由协议、安全性、移动性以及支在地址空间、路由协议、安全性、移动性以及支持持QoS支持方面做了较大的改进，与支持方面做了较大的改进，

19、与IPv4兼容：兼容：第十五页，讲稿共二十八页哦 数据格式：简化了报头格式；增加了扩展包头数据格式：简化了报头格式；增加了扩展包头路由选择：路由选择：基于基于地址前缀地址前缀概念来实现，很方便地建立层概念来实现，很方便地建立层次化的路由选择关系，服务提供者可以根据网络规模来次化的路由选择关系，服务提供者可以根据网络规模来汇聚汇聚IP地址，充分利用地址，充分利用IP地址空间。地址空间。安全机制：安全机制：数据报安全认证和数据加密传输。数据报安全认证和数据加密传输。移动性：移动性：IETF提出了支持移动主机在提出了支持移动主机在Internet 上进行无上进行无缝漫游的动态缝漫游的动态IP技术。在

20、移动技术。在移动IP业务中，移动主机需要业务中，移动主机需要两个地址：两个地址：基地基地地址和地址和转交转交地址。地址。共存技术：双栈技术、隧道技术、转换技术共存技术：双栈技术、隧道技术、转换技术第十六页，讲稿共二十八页哦IPv6数据包格式数据包格式版本流量类别流标签净负荷长度下一包头跳数限制源IP地址目的IP地址第十七页，讲稿共二十八页哦因特网组管理协议（因特网组管理协议（IGMPIGMP）IGMP：Internet Group Management Protocol，支持组播协议IP的D类地址为组播地址，224.0.0.0-230.255.255.255,一个地址代表一个组播组，只用作目的

21、地址。IGMP报文封装在IP数据报中，由报头中的协议字段“2”指示。封装了IGMP报文的IP数据报 IP首部首部 IGMP报文报文第十八页，讲稿共二十八页哦用户使用无连接协议来传输数据流的各个数据报，在通过中间用户使用无连接协议来传输数据流的各个数据报，在通过中间节点（即路由器）转发时可能会产生两个问题：节点（即路由器）转发时可能会产生两个问题：由于数据报转发路径不同导致有些数据报可能会延迟到达；由于数据报转发路径不同导致有些数据报可能会延迟到达；由于数据报在中间节点排队等待的转发时间不确定，并且由于数据报在中间节点排队等待的转发时间不确定，并且中间节点发生拥塞时，将会采取丢包策略来疏导交通，

22、而中间节点发生拥塞时，将会采取丢包策略来疏导交通，而导致端到端通信的传输延迟和延迟抖动。导致端到端通信的传输延迟和延迟抖动。解决方法解决方法：端点和中间节点要密切合作，基于无连接协议，：端点和中间节点要密切合作，基于无连接协议，为为特定的效据流建立固定的传输路径，并为其特定的效据流建立固定的传输路径，并为其保留系统资保留系统资源源，将传输延迟限制在指定的范围内，从而保证了端到端多媒，将传输延迟限制在指定的范围内，从而保证了端到端多媒体通信的服务质量。体通信的服务质量。IETFIETF提出了基于上述方法的提出了基于上述方法的RSVPRSVP(Resource Reservation Protoc

23、olResource Reservation Protocol)协议和协议和STST(Internet Internet Stream Protocol version 2Stream Protocol version 2)协议。协议。第十九页，讲稿共二十八页哦RSVP 协议 RSVP RSVP是一种是一种基于网络资源保留基于网络资源保留的多媒体通信协议，它的多媒体通信协议，它在在无连接协议无连接协议上提供端到端的实时传输服务，为特定的上提供端到端的实时传输服务，为特定的多媒体流提供端到端的多媒体流提供端到端的QoSQoS协商和控制功能，以减小网络协商和控制功能，以减小网络传输延迟。传输延迟。

24、RSVPRSVP的工作机理如图。的工作机理如图。RSVPRSVP工作原理工作原理第二十页，讲稿共二十八页哦通过目的地址、传输层协议类型和目的端口号的组合来通过目的地址、传输层协议类型和目的端口号的组合来标识一个会话。标识一个会话。RSVPRSVP消息可以使用消息可以使用原始原始IPIP数据报数据报发送，发送，也可使用也可使用UDPUDP数据报数据报发送。发送。通过建立连接为特定的媒体流保留资源，提供通过建立连接为特定的媒体流保留资源，提供QoSQoS保保证，定义了证，定义了GSGS和和CLSCLS两个两个QoSQoS类类,主要用于支持主要用于支持InternetInternet视视频会议之类的

25、多媒体应用。频会议之类的多媒体应用。资源保留方案由资源保留方案由接收方接收方根据发送方所通告网络资源状根据发送方所通告网络资源状况确定，每个接收方可以选择不同的资源保留策略、况确定，每个接收方可以选择不同的资源保留策略、其保留方案可以是异构的。并且加入或退出多播组也其保留方案可以是异构的。并且加入或退出多播组也是由接收方控制的，因此具有较好的是由接收方控制的，因此具有较好的伸缩性伸缩性和和灵活性灵活性。第二十一页，讲稿共二十八页哦实现实现RSVPRSVP的的关键技术关键技术：路由器对：路由器对RSVPRSVP的支持能力，包的支持能力，包括路由器的括路由器的QoSQoS编码方案、资源调度策略、可

26、提供的编码方案、资源调度策略、可提供的RSVPRSVP连接数量等。连接数量等。目前，支持目前，支持RSVPRSVP应用开发应用开发接口接口和和工具工具：WinSock v2WinSock v2、RSVP ProshareRSVP Proshare、RSVP AnnounceRSVP Announce等。等。RSVPRSVP会话与会话与ATMATM虚路径概念相吻合，意味着虚路径概念相吻合，意味着RSVPRSVP可以改可以改变目前变目前LANLANATMATM体系结构中不支持体系结构中不支持QoSQoS的状况，使采用的状况，使采用LANLANATMATM体系结构的企业网或园区网能够充分支持多体系结

27、构的企业网或园区网能够充分支持多媒体应用。媒体应用。第二十二页，讲稿共二十八页哦ST协议ST II协议协议(Internet Stream Protocol Version2)是由是由IETF提出的一种提出的一种面向连接面向连接的网络层协议，的网络层协议，代表了代表了Internet早期开发的多媒体通信协议和早期开发的多媒体通信协议和方法，主要用于支持多媒体通信。方法，主要用于支持多媒体通信。两个组成协议：流控制报文协议（两个组成协议：流控制报文协议（SCMP）和）和流协议（流协议（ST）要求发送方、路由器和接收方必须协同工作，要求发送方、路由器和接收方必须协同工作，在传输路径上的各路由器都必

28、须支持在传输路径上的各路由器都必须支持ST协协议。议。第二十三页，讲稿共二十八页哦（与（与RSVP类似）类似）ST II在无连接协议上为特定的数据流在无连接协议上为特定的数据流建立固定的传输路径，并为其建立固定的传输路径，并为其保留系统资源保留系统资源，将传输延，将传输延迟限制在指定范围内，从而保证端到端多媒体服务的质迟限制在指定范围内，从而保证端到端多媒体服务的质量；量；（与（与RSVP不同）不同）ST II 协议是协议是面向发送方面向发送方的，的，由发送方规定由发送方规定QoS和接收组。和接收组。优点优点是发送方总是发送方总知道谁是接收者，并控制接收组新成员的加入；知道谁是接收者，并控制接

29、收组新成员的加入；缺点缺点是增加流量负担，是增加流量负担，并且由于并且由于QoSQoS是发送方规是发送方规定的，对接收者而言意味着不能根据需要选定的，对接收者而言意味着不能根据需要选择择QoSQoS，缺乏灵活性。，缺乏灵活性。第二十四页，讲稿共二十八页哦RTP 协议RTP(Real-time Transport Protocol)RTP(Real-time Transport Protocol)是由是由IETFIETF开发开发的一种实时传输协议的一种实时传输协议,可以在可以在面向连接或无连接面向连接或无连接的下的下层协议上工作，通常和层协议上工作，通常和UDPUDP协议一起使用。协议一起使用。

30、RTPRTP工作机理是实现一种端到端的工作机理是实现一种端到端的多媒体流同步控制多媒体流同步控制机制机制。与。与RSVPRSVP协议不同，它协议不同，它不需要不需要事先建立连接和中间事先建立连接和中间节点的参与为其保留资源。节点的参与为其保留资源。ITUITU的视频会议标准的视频会议标准H.323H.323采采用了用了RTPRTP协议。协议。RTPRTP定义两种报文：定义两种报文：RTPRTP报文和报文和RTCPRTCP报文。报文。RTPRTP报文用报文用于传送媒体数据于传送媒体数据(如音频和视频如音频和视频)；RTCPRTCP报文用于传送报文用于传送控制信息，以实现协议控制功能。控制信息，以

31、实现协议控制功能。第二十五页，讲稿共二十八页哦 基于基于RTPRTP的传输控制机制的传输控制机制 RTPRTP利用简单而快捷的利用简单而快捷的UDPUDP协议实现网络实时数据传输。协议实现网络实时数据传输。UDPUDP协议是一种无连接传输协议，不保证报文传输的正确性和协议是一种无连接传输协议，不保证报文传输的正确性和有序性，也不提供流量控制功能。而且在多媒体通信中，由有序性，也不提供流量控制功能。而且在多媒体通信中，由于多媒体数据的特殊性，不宜采用通常的重传纠错法提供正于多媒体数据的特殊性，不宜采用通常的重传纠错法提供正确性，而是采用确性，而是采用控制传送带宽方式控制传送带宽方式来减少报文丢失

32、，以满足来减少报文丢失，以满足多媒体应用所需的多媒体应用所需的QoSQoS。基于基于RTPRTP的带宽控制算法的带宽控制算法 基于基于RTPRTP的带宽控制算法利用同步控制策略实施强制性同步控制，的带宽控制算法利用同步控制策略实施强制性同步控制，基本思想基本思想是：在是：在RTPRTP协议机制支持下，发送端通过接收端周期反协议机制支持下，发送端通过接收端周期反馈的接收报告来评价当前网络传输的馈的接收报告来评价当前网络传输的QoSQoS，并以此对数据发送速率，并以此对数据发送速率进行适当调整。进行适当调整。第二十六页，讲稿共二十八页哦RTPRTP协议提供一种协议提供一种端到端的强制性同步控端到端

33、的强制性同步控制机制制机制，具有协议简单、易于实现、传，具有协议简单、易于实现、传输控制信息占用的通信带宽小、无需路输控制信息占用的通信带宽小、无需路由器支持等特点。当带宽充足时，由器支持等特点。当带宽充足时，RTPRTP协议能够保持多媒体播放的稳定性和协议能够保持多媒体播放的稳定性和流间的同步关系；当带宽不足时，带流间的同步关系；当带宽不足时，带宽调节能力将受到一定限制，应采用宽调节能力将受到一定限制，应采用基于网络资源保留的基于网络资源保留的RSVPRSVP协议提供端到协议提供端到端的实时传输端的实时传输QoSQoS保证。保证。这种方法的特点：利用这种方法的特点：利用RTPRTP协议机制来

34、传送网络状态信息，不协议机制来传送网络状态信息，不需要另外构造网络检测机构，易于实现，需要另外构造网络检测机构，易于实现，RTCPRTCP报文是一种轻载报文是一种轻载报文，占用较少的通信带宽。报文，占用较少的通信带宽。第二十七页，讲稿共二十八页哦RTCPRTCP（real-time transporreal-time transpor、control protocolcontrol protocol）即实时传输）即实时传输控制协议，是控制协议，是RTPRTP的控制部分，用来进行流量控制和拥塞控制，的控制部分，用来进行流量控制和拥塞控制，以保证服务质量和成员协调的。以保证服务质量和成员协调的。R

35、TCPRTCP协议将控制包周期发送给所有连接者，应用与数据包相同的分布协议将控制包周期发送给所有连接者，应用与数据包相同的分布机制。低层协议提供数据与控制包的复用。机制。低层协议提供数据与控制包的复用。RTCPRTCP主要执行四大功能：主要执行四大功能：提供数据发布的质量反馈，反馈对自适应编码控制直接起作用。提供数据发布的质量反馈，反馈对自适应编码控制直接起作用。标识标识RTPRTP源持久的传输层，以便正确联系给定的数据流。源持久的传输层，以便正确联系给定的数据流。控制速率，通过观察参加者数量，计算确定包发送的速率。控制速率，通过观察参加者数量，计算确定包发送的速率。传送最小连接控制信息，是一个可选功能，如参加者辨识、松散控制等。传送最小连接控制信息，是一个可选功能，如参加者辨识、松散控制等。RTCP 协议第二十八页，讲稿共二十八页哦