第2章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

1、第二章 工業(yè)控制(kngzh)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)共一百一十一頁2.1 局域網(wǎng)技術(shù)(jsh)1、局域網(wǎng)概述定義：局域網(wǎng)（LAN）通常被認(rèn)為是由一組在物理地址上彼此相隔不遠(yuǎn)的計算機(jī)及其設(shè)備按照一定的連接(linji)方式組織起來的、以實(shí)現(xiàn)用戶間相互通信和共享諸如打印機(jī)和存儲設(shè)備等資源的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主要用途：1）共享功能 共享的內(nèi)容軟硬件都可包括2）客戶/服務(wù)器計算模式3）局域通信功能4）為接入Internet等廣域網(wǎng)做準(zhǔn)備共一百一十一頁（1）主要特點(diǎn)：1）一般特點(diǎn)：較小的物理范圍以微機(jī)為主要聯(lián)網(wǎng)對象通常屬于某個部門和單位價格低廉2）技術(shù)特點(diǎn)：具有更高的傳輸速率（101000Mbit/s）通常多個站共享一個

2、傳輸介質(zhì)(jizh)誤碼率低具有較低的時延具有高可靠性和安全性、易于擴(kuò)縮和管理共一百一十一頁（2）基本組成(z chn)LAN由五個基本部件構(gòu)成 計算機(jī)（特別是PC） 傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡） 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)共一百一十一頁2、局域網(wǎng)拓?fù)?tu p)結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成元素可以分為兩大類，即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的互連模式叫網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。物理拓?fù)渲高B接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理線纜的鋪設(shè)形式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常是指物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)邏輯拓?fù)鋽?shù)據(jù)流在物理線纜中傳輸?shù)男问轿锢硗負(fù)淇赡芘c邏輯拓?fù)湫螤?xngzhun)不同共一百一十一頁局域網(wǎng)常見(chn jin)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線、樹形、環(huán)形、星形（1）星形

3、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有的計算機(jī)連到一個中心節(jié)點(diǎn)上，中心節(jié)點(diǎn)的設(shè)備通常由主機(jī)或集線器擔(dān)當(dāng)。中 央節(jié) 點(diǎn)共一百一十一頁星形拓?fù)涞奶攸c(diǎn)物理結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所有站點(diǎn)直接與中央節(jié)點(diǎn)相連各站點(diǎn)之間無直接連線 站點(diǎn)之間通信必須通過中央節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)邏輯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)中央節(jié)點(diǎn)的處理能力決定了網(wǎng)絡(luò)(wnglu)的邏輯拓?fù)淙鐬镠UB ，網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)錇榭偩€型如為交換機(jī)，則網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)錇樾切凸惨话僖皇豁撝醒?zhngyng)節(jié)點(diǎn)為HUB的EthernetHUB邏輯(lu j)上等效于1、2 發(fā)送3、6接收RJ45RJ45站HUB1818 雙絞線介質(zhì)，收發(fā)各用一對線，平衡驅(qū)動 站點(diǎn)與HUB之間采用直連電纜 HUB接收每個站點(diǎn)信息并向其他站

4、轉(zhuǎn)發(fā) 數(shù)據(jù)充滿整個網(wǎng)絡(luò)，仍為邏輯上的總線 數(shù)據(jù)通信具有總線型網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（沖突、競爭信道，收、發(fā)規(guī)則，共享總線速率等）共一百一十一頁優(yōu)點(diǎn)：查找故障方便，便于維護(hù)和管理個別站點(diǎn)的故障對網(wǎng)絡(luò)無影響站點(diǎn)進(jìn)出很自由介質(zhì)訪問方法簡單(jindn)缺點(diǎn)：對中央節(jié)點(diǎn)的可靠性和冗余度要求很高共一百一十一頁（2）環(huán)形拓?fù)?tu p)結(jié)構(gòu)由連接成封閉回路的網(wǎng)絡(luò)(wnglu)節(jié)點(diǎn)組成，每一節(jié)點(diǎn)與它左右相鄰的節(jié)點(diǎn)相連接并最終形成一個“環(huán)狀”結(jié)構(gòu)。連接特點(diǎn)：通過轉(zhuǎn)發(fā)器與單向鏈路連成環(huán)狀各站點(diǎn)通過轉(zhuǎn)發(fā)器接入環(huán)中邏輯拓?fù)洌涵h(huán)形環(huán)形拓?fù)滢D(zhuǎn)發(fā)器共一百一十一頁通信特點(diǎn)：數(shù)據(jù)(shj)單向傳輸，同時只能有一個站點(diǎn)發(fā)送廣播通信方式，數(shù)

5、據(jù)繞環(huán)一周，所有站點(diǎn)都能收到數(shù)據(jù)傳輸中需要指定源、目的地址需要某種機(jī)制決定誰發(fā)送（令牌）需要對發(fā)送規(guī)則進(jìn)行監(jiān)控和管理（令牌管理）需對數(shù)據(jù)進(jìn)行插入、接收、刪除處理（避免循環(huán)）數(shù)據(jù)在每個站點(diǎn)重新轉(zhuǎn)發(fā)，信號強(qiáng)度大共一百一十一頁環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器功能(gngnng)對數(shù)據(jù)波形進(jìn)行整形(zhng xng)、放大對途經(jīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)聽并沿環(huán)向下轉(zhuǎn)發(fā)（延時理想值為1位）對出環(huán)或故障的站點(diǎn)進(jìn)行旁路，維持環(huán)的正常工作1位延遲監(jiān)聽/接收發(fā)送旁路共一百一十一頁環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備工作數(shù)據(jù)成幀得到令牌（發(fā)送權(quán)）傳輸過程幀途經(jīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器判別地址若地址相符：將數(shù)據(jù)傳向所連站點(diǎn)，同時修改有關(guān)位（接收信號），并向下轉(zhuǎn)發(fā)；若地址不符：則只將

6、數(shù)據(jù)向下轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送站邊發(fā)邊監(jiān)聽上行鏈路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周回到本地：站點(diǎn)吸收本數(shù)據(jù)幀，同時產(chǎn)生(chnshng)新令牌當(dāng)令牌在環(huán)中傳輸時：便開始新一輪的傳輸環(huán)形拓?fù)滢D(zhuǎn)發(fā)器共一百一十一頁優(yōu)點(diǎn)：高速運(yùn)行避免碰撞，結(jié)構(gòu)簡單潛在問題：任一轉(zhuǎn)發(fā)器或任一段鏈路故障都將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓故障查找困難，需要漫游整個網(wǎng)絡(luò)才能定位(dngwi)故障點(diǎn)新增站點(diǎn)困難，需要新增轉(zhuǎn)發(fā)器可能還要重新拉線可靠性要求和轉(zhuǎn)發(fā)器的積累時延限制了環(huán)的規(guī)模需要站點(diǎn)兼任監(jiān)控站監(jiān)測環(huán)的狀態(tài)共一百一十一頁（3）總線型拓?fù)?tu p)結(jié)構(gòu)一種使用同一介質(zhì)或電纜(dinln)連接所有端用戶的方式，即連接端用戶的物理介質(zhì)由所有設(shè)備共享?？偩€拓?fù)鋽?shù)據(jù)流邏輯拓

7、撲 總線型共一百一十一頁總線型拓?fù)?tu p)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)連接特點(diǎn)：所有站點(diǎn)通過搭接頭直接與總線相連邏輯拓?fù)洌嚎偩€型通信面臨的問題：任一站點(diǎn)發(fā)送，其他所有站點(diǎn)都能收到；數(shù)據(jù)傳輸無方向性需要指明由誰發(fā)送（源地址），發(fā)給誰（目標(biāo)地址）多個站點(diǎn)同時發(fā)送時，會發(fā)生沖突。同時只能一個站點(diǎn)發(fā)送一個站點(diǎn)連續(xù)(linx)發(fā)送時間過長，其他站點(diǎn)將不能發(fā)送（公平性？）站點(diǎn)只能采用半雙工方式(星期二，9。8）共一百一十一頁全雙工（Full Duplex）是指在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也能夠接收數(shù)據(jù)，兩者同步進(jìn)行。這好像我們平時打電話一樣，說話的同時也能夠聽到對方的聲音。目前的網(wǎng)卡一般都支持全雙工。 半雙工（Half Duplex

8、），所謂半雙工就是指一個時間段內(nèi)只有一個動作發(fā)生。舉個簡單例子，一條窄窄的馬路，同時只能有一輛車通過(tnggu)，當(dāng)目前有兩輛車對開，這種情況下就只能一輛先過，等到頭后另一輛再開，這個例子就形象的說明了半雙工的原理。早期的對講機(jī)、以及早期集線器等設(shè)備都是基于半雙工的產(chǎn)品。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半雙工會逐漸退出歷史舞臺。 單工通信是指通信線路上的數(shù)據(jù)按單一方向傳送。共一百一十一頁總線(zn xin)型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸A站B站C站站點(diǎn)C發(fā)數(shù)據(jù)(shj)給站點(diǎn)A接收傳輸準(zhǔn)備 站點(diǎn)C將數(shù)據(jù)組成幀格式， 頭部含源（C）、宿地址（A） 站點(diǎn)C傳輸之前需先競爭到信道傳輸過程C將幀發(fā)出傳到B站，地址不符丟棄傳到

9、A站，地址相符接收共一百一十一頁2.2 局域網(wǎng)協(xié)議(xiy)分層結(jié)構(gòu)的相關(guān)術(shù)語、概念層與對等層 層：一種邏輯劃分，功能被明確定義對等層：也叫同層，指互連系統(tǒng)(xtng)中相同的層實(shí)體與對等實(shí)體 實(shí)體：每一層活躍的元素可收發(fā)信息的東西（硬、軟件均可，如網(wǎng)卡、應(yīng)用程序等）是實(shí)現(xiàn)層功能的主體每一個層可有多個實(shí)體共一百一十一頁對等實(shí)體(sht)對等實(shí)體一定(ydng)成對出現(xiàn)在互連系統(tǒng)的同層中對等實(shí)體一定執(zhí)行相同的協(xié)議，能相互通信對等實(shí)體之間通信一定是透明的（報文格式、大小一樣）不同層的實(shí)體不能通信系統(tǒng)B實(shí)體A實(shí)體B實(shí)體C實(shí)體A實(shí)體B實(shí)體C系統(tǒng)An層n-1層對等n層對等n-1層共一百一十一頁服務(wù)(fw

10、)、接口、協(xié)議n層n-1層系統(tǒng)A系統(tǒng)B(n)PDUn協(xié)議(xiy)實(shí)體SAP向上層提供的服務(wù)服務(wù)：下層實(shí)體通過層間接口為上層實(shí)體提供的通信功能服務(wù)訪問點(diǎn)： SAP (Service Access Point )相鄰層之間交換數(shù)據(jù)的地方，也叫層間接口每個SAP具有唯一的標(biāo)識地址每個實(shí)體提供多個SAP，供不同的上層協(xié)議使用 每個SAP由一個實(shí)體提供，一個上層協(xié)議可使用多個SAP共一百一十一頁協(xié)議：對等實(shí)體之間通信時共同遵守的規(guī)約。協(xié)議具有三要素 語法：信息的格式（由哪幾部分組成） 語義：信息的含義及控制信息（各部分的具體(jt)意義） 時序：信息交換的步驟與順序等PDU（Protocal Data

11、 Unit) 對等實(shí)體間交換的數(shù)據(jù)單元 (由數(shù)據(jù)頭部和上層數(shù)據(jù)組成)共一百一十一頁進(jìn)一步理解(lji)協(xié)議與服務(wù)服務(wù)(fw)涉及本地系統(tǒng)上下層實(shí)體之間的通信（垂直方向）協(xié)議涉及互連系統(tǒng)同層實(shí)體之間的通信（水平方向）協(xié)議獨(dú)立于服務(wù)（可用不同的協(xié)議提供同一服務(wù)）協(xié)議是提供服務(wù)的基礎(chǔ)，是完成層功能的基礎(chǔ)共一百一十一頁OSI參考模型（OSi/RM）OSI：Open System Interconnection Reference Model，開放系統(tǒng)互連參考模型OSI模型由ISO提出(t ch)ISO：International Standard Organization制定OSI標(biāo)準(zhǔn)的目的：使不同的

12、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠互連要求各大公司按照OSI標(biāo)準(zhǔn)制造計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共一百一十一頁OSI七層標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)模型通 信 介 質(zhì)應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)連路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)連路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)連路層物理層通 信 介 質(zhì)傳輸層協(xié)議會話層協(xié)議表示層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議端系統(tǒng)A端系統(tǒng)B共一百一十一頁OSI模型(mxng)各層功能物理層物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備(shbi)之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備(shbi)，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。 媒體和互連設(shè)備物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互

13、連設(shè)備指DTE和DCE間的互連設(shè)備。DTE即數(shù)據(jù)終端設(shè)備，又稱物理設(shè)備，如計算機(jī)、終端等都包括在內(nèi)。而DCE則是數(shù)據(jù)通信設(shè)備或電路連接設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器等。共一百一十一頁數(shù)據(jù)傳輸通常是經(jīng)過DTEDCE，再經(jīng)過DCEDTE的路徑。互連設(shè)備指將DTE、DCE連接起來的裝置，如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細(xì)同軸電纜、T型接、插頭，接收器，發(fā)送器,中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。物理層的主要功能 為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路。數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體，也可以是多個物理媒體連接而成。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接，傳送數(shù)據(jù)，終止物理連接。所謂激活，就是(jish)不管有多少物理媒體參與

14、，都要在通信的兩個數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來，形成一條通路。共一百一十一頁傳輸數(shù)據(jù)。物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實(shí)體，為數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過的比特(BIT)數(shù))，以減少信道上的擁塞。傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點(diǎn)到點(diǎn)，一點(diǎn)到多點(diǎn)，串行或并行，半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?。完成物理層的一些管理工作。物理層協(xié)議規(guī)定了為正確傳送二進(jìn)制位信號進(jìn)行建立、維持和釋放物理信道提供機(jī)械(jxi)、電氣、功能和規(guī)程方面的手段。物理層典型協(xié)議是國際電子工業(yè)協(xié)會制定的EIA RS-232C。9月23日共一百一十一頁數(shù)據(jù)(shj)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路可以粗

15、略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理層要為終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及其連接。媒體是長期的，連接是有生存期的。在連接生存期內(nèi)，收發(fā)兩端可以進(jìn)行不等的一次或多次數(shù)據(jù)通信。每次通信都要經(jīng)過建立通信聯(lián)絡(luò)和拆除通信聯(lián)絡(luò)兩過程。這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關(guān)系就叫作數(shù)據(jù)鏈路。而在物理媒體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種不可靠因素的影響而產(chǎn)生差錯，為了彌補(bǔ)物理層上的不足，為上層(shngcng)提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸，就要能對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯和糾錯。數(shù)據(jù)鏈路的建立，拆除，對數(shù)據(jù)的檢錯，糾錯是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務(wù)。共一百一十一頁數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能是為網(wǎng)絡(luò)層提供連接服務(wù)，并在數(shù)據(jù)鏈路連接上傳送幀，幀是數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)的

16、傳輸單位。一般為網(wǎng)絡(luò)層提供3種服務(wù)：無確認(rèn)的無連接服務(wù)。特點(diǎn)(tdin)：發(fā)送前不建立數(shù)據(jù)鏈路連接，需要通信時，發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層即可直接發(fā)送任意長的信息，傳輸時接收方也不應(yīng)答，出錯和數(shù)據(jù)丟失時也不做處理。適用場合：線路誤碼率很低或?qū)魉蛯?shí)時性要求很高的場合。有確認(rèn)的無連接服務(wù)。特點(diǎn)：發(fā)送前不建立數(shù)據(jù)鏈路連接而直接發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)鏈路層能接收幀，并經(jīng)校驗(yàn)，如果正確，則返回應(yīng)答幀；不能接收或接收后校驗(yàn)不正確，則返回否定應(yīng)答，發(fā)送端要么重發(fā)，要么暫不發(fā)數(shù)據(jù)。 適用場合：不可靠信道的信號傳輸。共一百一十一頁有確認(rèn)的面向連接的服務(wù)。特點(diǎn)：進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳送分為3個階段：數(shù)據(jù)鏈路建立、數(shù)據(jù)幀傳送和數(shù)據(jù)鏈

17、路的釋放。面向連接的服務(wù)在數(shù)據(jù)傳送階段對每個幀都要確認(rèn)，發(fā)送方收到確認(rèn)后才能發(fā)送下一個幀，服務(wù)質(zhì)量好。鏈路層應(yīng)具備如下功能：鏈路連接的建立，拆除，分離。 幀定界和幀同步。鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單元是幀，協(xié)議不同，幀的長短和界面也有差別，但無論如何必須對幀進(jìn)行定界。 順序控制，指對幀的收發(fā)順序(shnx)的控制。鏈路標(biāo)識，流量控制。 通過引入某種反饋機(jī)制完成。共一百一十一頁差錯檢測和恢復(fù)。差錯檢測多用方陣碼校驗(yàn)和循環(huán)碼校驗(yàn)來檢測信道上數(shù)據(jù)的誤碼，而幀丟失等用序號檢測。各種錯誤的恢復(fù)則?？糠答佒匕l(fā)技術(shù)來完成。數(shù)據(jù)鏈路層的典型協(xié)議是OSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議集中的高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議。OSI參考模型的數(shù)據(jù)

18、鏈路層在IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中被分為介質(zhì)訪問控制（MAC）子層與邏輯(lu j)鏈路控制（LLC）子層。MAC子層負(fù)責(zé)解決共享信道的介質(zhì)訪問控制，LLC子層完成通常意義下的數(shù)據(jù)鏈路層功能。本層指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并提供硬件尋址。共一百一十一頁網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議只能解決相鄰兩個節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸問題(wnt)，不能解決由多條鏈路組成通路的數(shù)據(jù)傳輸問題(wnt)。而當(dāng)數(shù)據(jù)終端增多時，它們之間有中繼設(shè)備相連。此時會出現(xiàn)一臺終端要求不只是與唯一的一臺而是能和多臺終端通信的情況，這就是產(chǎn)生了把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題,也就是路由或者叫尋徑。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇合適的路由，為傳輸層提供整個

19、網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)兩個終端用戶之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。共一百一十一頁網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)的傳送單位為報文或報文分組。網(wǎng)絡(luò)層向上層（傳輸層）提供的服務(wù)有兩大類，即面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（虛電路服務(wù)）和無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（數(shù)據(jù)報服務(wù)）。虛電路服務(wù)傳送方式：建立連接數(shù)據(jù)傳輸釋放連接。分組沿一條網(wǎng)絡(luò)連接串行前進(jìn)，收發(fā)順序一致。差錯和流量控制由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)。適用范圍：定對象、長報文、會話型傳輸。數(shù)據(jù)報服務(wù)傳送方式：數(shù)據(jù)直接發(fā)送無需事先(shxin)連接，各分組可經(jīng)由不同的中轉(zhuǎn)路徑獨(dú)立傳送。排序由傳輸層完成，差錯控制由主機(jī)承擔(dān)。適用范圍：需要將一個分組發(fā)送到多個目的地。共一百一十一頁網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)具備(jbi)以下主要功能：路由選擇和中繼 激

20、活，終止網(wǎng)絡(luò)連接 在一條數(shù)據(jù)鏈路上復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接，多采取分時復(fù)用技術(shù) 差錯檢測與恢復(fù) 排序，流量控制 服務(wù)選擇 網(wǎng)絡(luò)管理 共一百一十一頁網(wǎng)絡(luò)層主要解決的是路由選擇和流量控制等問題。路由選擇路由選擇算法：在網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間找到一條最佳的或合適的路徑?？煞譃殪o態(tài)路由選擇算法（預(yù)先配置好）和動態(tài)路由選擇算法（根據(jù)(gnj)實(shí)際情況配置）兩大類。流量控制流量是指計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信量。網(wǎng)絡(luò)的吞吐量隨輸入負(fù)載的增大而下降（即擁塞），吞吐量下降至零時網(wǎng)絡(luò)癱瘓（即死鎖）。流量控制的功能就是要防止網(wǎng)絡(luò)由于過載而引起網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量下降和時延增加、避免死鎖、公平地在相互競爭的用戶之間分配資源。共一百一十

21、一頁傳輸層傳輸層是兩臺計算機(jī)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，第一個端到端（即進(jìn)程到進(jìn)程）的層次，具有緩沖作用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量不能滿足要求(yoqi)時，它將服務(wù)加以提高，以滿足高層的要求(yoqi)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量較好時，它只用很少的工作。傳輸層還可進(jìn)行復(fù)用，即在一個網(wǎng)絡(luò)連接上創(chuàng)建多個邏輯連接。傳輸層也稱為運(yùn)輸層。傳輸層只存在于端開放系統(tǒng)中，是介于低3層通信子網(wǎng)系統(tǒng)和高3層之間的一層，是整個協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的核心。因?yàn)樗窃炊说侥康亩藢?shù)據(jù)傳送進(jìn)行控制從低到高的最后一層。共一百一十一頁傳輸層的功能就是在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上，完成端到端的差錯糾正和流量控制，并實(shí)現(xiàn)兩個終端系統(tǒng)間傳送的分組無丟失、無重復(fù)、無差錯

22、、分組順序正確。傳輸層屏蔽通信子網(wǎng)間的差異，向上層提供標(biāo)準(zhǔn)完善的服務(wù)。各種通信子網(wǎng)在性能上存在著很大差異。例如電話交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)，公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，局域網(wǎng)等通信子網(wǎng)都可互連，但它們提供的吞吐量，傳輸速率，數(shù)據(jù)延遲通信費(fèi)用各不相同。然而對于會話層來說，卻要求有一性能恒定(hngdng)的界面。傳輸層就承擔(dān)了這一功能，它采用分流/合流，復(fù)用/介復(fù)用技術(shù)來調(diào)節(jié)上述通信子網(wǎng)的差異，使會話層感受不到它們的差別。共一百一十一頁傳輸層面對的數(shù)據(jù)對象(duxing)已不是網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，而是和會話層的界面端口。上述功能的最終目的是為會話層提供可靠的，無誤的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層端口的概念端口就是傳輸服務(wù)訪問點(diǎn)

23、（TSAP）。端口的作用就是讓各種應(yīng)用進(jìn)程都能將其數(shù)據(jù)通過端口向下交付給傳輸層，以及讓傳輸層知道應(yīng)當(dāng)將其數(shù)據(jù)段或者報文中的數(shù)據(jù)向上通過端口交付給應(yīng)用層相應(yīng)的進(jìn)程。從這個意義上講，端口是用來標(biāo)識應(yīng)用進(jìn)程。傳輸層的任務(wù)是根據(jù)通信子網(wǎng)的特性，最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資源，為兩個端系統(tǒng)的會話層之間，提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接的功能，負(fù)責(zé)端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸。在這一層，信息傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報文。 共一百一十一頁傳輸層的服務(wù)可分為面向連接和無連接兩種，面向連接的傳輸層協(xié)議使用最廣泛，一般要經(jīng)歷傳輸連接建立階段，數(shù)據(jù)傳送階段，傳輸連接釋放(shfng)階段3個階段才算完成一個完整的服務(wù)過程。而在數(shù)據(jù)傳送階

24、段又分為一般數(shù)據(jù)傳送和加速數(shù)據(jù)傳送兩種。傳輸層服務(wù)分成5種類型，基本可以滿足對傳送質(zhì)量，傳送速度，傳送費(fèi)用的各種不同需要。共一百一十一頁協(xié)議(xiy)等級 傳輸層服務(wù)通過協(xié)議體現(xiàn)，因此傳輸層協(xié)議的等級與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量密切相關(guān)。根據(jù)差錯性質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)按質(zhì)量可分為以下三種類型：A類服務(wù)：低差錯率連接，即具有可接受的殘留差錯率和故障通知(tngzh)率C類服務(wù)：高差錯率連接，即具有不可接受的殘留差錯率和故障通知率B類服務(wù)：介于A類服務(wù)與C類服務(wù)之間 差錯率的接受與不可接受是取決于用戶的。因此，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的劃分是以用戶要求為依據(jù)的。OSI根據(jù)傳輸層的功能特點(diǎn)，定義了以下五種協(xié)議級別：共一百一十一頁 0

25、級：簡單連接。只建立一個簡單的端到端的傳輸連接，并可分段傳輸長報文。1級：基本差錯恢復(fù)級。在網(wǎng)絡(luò)連接斷開、網(wǎng)絡(luò)連接失敗或收到一個未被認(rèn)可的傳輸連接數(shù)據(jù)單元等基本差錯時，具有恢復(fù)功能。 2級：多路復(fù)用。允許多條傳輸共享同一網(wǎng)絡(luò)連接，并具有相應(yīng)的流量控制(kngzh)功能。3級：差錯恢復(fù)和多路復(fù)用。是1級和2級協(xié)議的綜合。 4級：差錯檢測、恢復(fù)和多路復(fù)用。在3級協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了差錯檢測功能。共一百一十一頁傳輸層的典型協(xié)議是TCP/IP。 TCP/IP的傳輸層同時提供兩個不同的協(xié)議：傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。TCP 提供面向連接的服務(wù)。由于 TCP 要提供可靠的、面向連接的傳輸服務(wù)

26、，因此不可避免地增加了許多的開銷。這不僅使協(xié)議數(shù)據(jù)單元的頭標(biāo)增加了更多的域，還要占用許多的處理機(jī)資源。UDP提供無連接的服務(wù)，在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對方的傳輸層在收到 UDP數(shù)據(jù)報后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然 UDP 不提供可靠投遞，但在某些情況下 UDP 是一種最簡單(jindn)有效的工作方式。例如視頻點(diǎn)播等實(shí)時應(yīng)用常使用UDP。共一百一十一頁會話層會話層以下的各層都是面向通信的，而會話層以上的各層是面向應(yīng)用的，因此可看作是用戶與網(wǎng)絡(luò)的接口。在會話層及以上的高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位不再(b zi)另外命名，統(tǒng)稱為報文。會話層的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩主機(jī)之間原始報文的傳輸，但它不參與具體

27、的傳輸，它提供包括訪問驗(yàn)證和會話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會話層完成的。共一百一十一頁會話層提供的服務(wù)主要為會話連接管理和會話數(shù)據(jù)交換兩大部分，會話連接是建立在傳輸連接基礎(chǔ)(jch)上的，會話連接與傳輸連接有3種對應(yīng)關(guān)系：一個會話連接對應(yīng)一個傳輸連接多個會話連接對應(yīng)一個傳輸連接一個會話連接對應(yīng)多個傳輸連接會話層提供的服務(wù)：管理會話：會話層允許信息同時雙向傳輸，或任一時刻只能單向傳輸。令牌管理（token management）：有些協(xié)議保證雙方不能同時進(jìn)行同樣的操作，這一點(diǎn)很重要。為管理這些活動，會話層提供令牌。令牌可以在會話的雙方之間交換，只有持有令牌

28、的一方可以執(zhí)行某種關(guān)鍵操作。另一種服務(wù)是會話同步（synchronization）。會話層使用校驗(yàn)點(diǎn)（同步點(diǎn)）可使通信會話在通信失效時從校驗(yàn)點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)通信。 共一百一十一頁表示層與低五層提供透明的數(shù)據(jù)運(yùn)輸(ynsh)不同，表示層是處理所有與數(shù)據(jù)表示及運(yùn)輸(ynsh)有關(guān)的問題，包括數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、加密和壓縮。每臺計算機(jī)可能有它自己的表示數(shù)據(jù)的內(nèi)部方法，例如，碼與碼，所以需要協(xié)定來保證不同的計算機(jī)可以彼此理解。開放系統(tǒng)互連環(huán)境的應(yīng)用層負(fù)責(zé)處理語義，表示層負(fù)責(zé)處理語法，下面五層負(fù)責(zé)位信息從源到目的地的有序移動。為使各個系統(tǒng)間交換的信息具有相同的語義，應(yīng)用層采用了相互承認(rèn)的抽象語法。抽象語法是對數(shù)據(jù)一般

29、結(jié)構(gòu)的描述。表示實(shí)體實(shí)現(xiàn)抽象語法與傳送語法間的轉(zhuǎn)換。而應(yīng)用實(shí)體解決與對方應(yīng)用實(shí)體抽象語法的不同之處，傳送語法是同等表示實(shí)體之間在通信時對用戶信息的描述，是對抽象語法比特流進(jìn)行編碼得到的。顯示抽象語法與傳送語法之間對應(yīng)關(guān)系叫做上下文。 共一百一十一頁表示層的主要功能為： 語法轉(zhuǎn)換：將抽象語法轉(zhuǎn)換成傳送語法，并在對方實(shí)現(xiàn)相反的轉(zhuǎn)換。涉及的內(nèi)容有代碼轉(zhuǎn)換、字符轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的修改，以及對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作的適應(yīng)、數(shù)據(jù)壓縮、加密等。 語法協(xié)商(xishng)：根據(jù)應(yīng)用層的要求協(xié)商(xishng)選用合適的上下文，即確定傳送語法并傳送。 連接管理：包括利用會話層服務(wù)建立表示連接，管理在這個連接之上的數(shù)據(jù)運(yùn)輸和

30、同步控制（利用會話層相應(yīng)的服務(wù)），以及正常地或異常地終止這個連接。共一百一十一頁總體而言，表示層如同應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進(jìn)行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理，如在Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡(luò)的另一端，表示層將對接收到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表示層協(xié)議還對圖片(tpin)和文件格式信息進(jìn)行解碼和編碼。 共一百一十一頁應(yīng)用層應(yīng)用層是網(wǎng)絡(luò)可向最終用戶提供應(yīng)用服務(wù)的唯一窗口，其目的是支持用戶聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用的要求。應(yīng)用層Appliction向

31、應(yīng)用程序提供服務(wù)，這些服務(wù)按其向應(yīng)用程序提供的特性分成組，并稱為服務(wù)元素。有些可為多種應(yīng)用程序共同使用，有些則為較少的一類應(yīng)用程序使用。應(yīng)用層是開放系統(tǒng)的最高層，是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。其作用是在實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時(tngsh)，完成一系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)。其服務(wù)元素分為兩類：公共應(yīng)用服務(wù)元素CASE和特定應(yīng)用服務(wù)元素SASE。共一百一十一頁CASE提供最基本的服務(wù)，它成為應(yīng)用層中任何用戶和任何服務(wù)元素的用戶，主要為應(yīng)用進(jìn)程通信，分布系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供基本的控制機(jī)制。特定(tdng)服務(wù)SASE則要滿足一些特定(tdng)服務(wù)，如文卷傳送，訪問管理，作業(yè)傳送，銀行事務(wù)，訂單輸入

32、等。這些將涉及到虛擬終端，作業(yè)傳送與操作，文卷傳送及訪問管理，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫訪問，圖形核心系統(tǒng)，開放系統(tǒng)互連管理等等。 共一百一十一頁簡單一點(diǎn)描述應(yīng)用層應(yīng)該是，用戶通過應(yīng)用層的協(xié)議去完成用戶想要完成的任務(wù)。例子：如果你想上網(wǎng)，那么你會首先打開Ie瀏覽器里輸入想要沖浪的網(wǎng)址，如果可以上網(wǎng)的話自動會出現(xiàn)網(wǎng)頁(wn y)畫面，網(wǎng)頁(wn y)本身沒有在本地，那怎么可以瀏覽網(wǎng)頁(wn y)呢，這是因?yàn)橛辛藨?yīng)用層的協(xié)議http(超文本傳輸協(xié)議)來幫助用戶與遠(yuǎn)端的WEB服務(wù)器進(jìn)行連接且請求傳輸文件，就這樣用戶就可以通過應(yīng)用層的協(xié)議來完成用戶要瀏覽網(wǎng)頁(wn y)的任務(wù)了。 共一百一十一頁常用(chn yn)的

33、應(yīng)用層協(xié)議有：HTTP：超文本傳輸協(xié)議FTP：文件傳輸協(xié)議TELNET：遠(yuǎn)程登錄SNMP：簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SMTP：簡單郵件傳輸協(xié)議NNTP：網(wǎng)絡(luò)新聞組傳輸協(xié)議DNS：域名解析協(xié)議共一百一十一頁OSI模型(mxng)的數(shù)據(jù)封裝與傳輸通過 OSI 層，信息可以從一臺計算機(jī)的軟件應(yīng)用程序(chngx)傳輸?shù)搅硪慌_的應(yīng)用程序(chngx)上。例如，計算機(jī) A 上的應(yīng)用程序(chngx)要將信息發(fā)送到計算機(jī) B 的應(yīng)用程序(chngx)，則計算機(jī) A 中的應(yīng)用程序(chngx)需要將信息先發(fā)送到其應(yīng)用層（第七層），然后此層將信息發(fā)送到表示層（第六層），表示層將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到會話層（第五層），如此繼續(xù)，直至

34、物理層（第一層）。在物理層，數(shù)據(jù)被放置在物理網(wǎng)絡(luò)媒介中并被發(fā)送至計算機(jī) B 。計算機(jī) B 的物理層接收來自物理媒介的數(shù)據(jù)，然后將信息向上發(fā)送至數(shù)據(jù)鏈路層（第二層），數(shù)據(jù)鏈路層再轉(zhuǎn)送給網(wǎng)絡(luò)層，依次繼續(xù)直到信息到達(dá)計算機(jī) B 的應(yīng)用層。最后，計算機(jī) B 的應(yīng)用層再將信息傳送給應(yīng)用程序(chngx)接收端，從而完成通信過程。下面圖示說明了這一過程。共一百一十一頁APDUPPDUSPDU數(shù)據(jù)(shj)封裝DataTPDU系統(tǒng)(xtng)A系統(tǒng)BAPDUPPDUDataSPDUTPDU數(shù)據(jù)拆裝共一百一十一頁OSI 的七層運(yùn)用各種各樣的控制信息來和其他計算機(jī)系統(tǒng)的對應(yīng)層進(jìn)行(jnxng)通信。這些控制信息

35、包含特殊的請求和說明，它們在對應(yīng)的 OSI 層間進(jìn)行(jnxng)交換。每一層數(shù)據(jù)的頭和尾是兩個攜帶控制信息的基本形式。對于從上一層傳送下來的數(shù)據(jù)，附加在前面的控制信息稱為頭，附加在后面的控制信息稱為尾。當(dāng)數(shù)據(jù)在各層間傳送時，每一層都可以在數(shù)據(jù)上增加頭和尾，而這些數(shù)據(jù)已經(jīng)包含了上一層增加的頭和尾。協(xié)議頭包含了有關(guān)層與層間的通信信息。頭、尾以及數(shù)據(jù)是相關(guān)聯(lián)的概念，它們?nèi)Q于分析信息單元的協(xié)議層。例如，傳輸層頭包含了只有傳輸層可以看到的信息，傳輸層下面的其他層只將此頭作為數(shù)據(jù)的一部分傳遞。對于網(wǎng)絡(luò)層，一個信息單元由第三層的頭和數(shù)據(jù)組成。對于數(shù)據(jù)鏈路層，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層向下傳遞的所有信息即第三層頭和數(shù)據(jù)都被

36、看作是數(shù)據(jù)。換句話說，在給定的某一OSI 層，信息單元的數(shù)據(jù)部分包含來自于所有上層的頭和尾以及數(shù)據(jù)，這稱之為封裝。共一百一十一頁OSI模型的數(shù)據(jù)(shj)封裝與傳輸發(fā)送(f sn)方A發(fā)送進(jìn)程數(shù)據(jù)應(yīng)用層加頭表示層加頭物理層介質(zhì)bits接收方B介質(zhì)物理層數(shù)據(jù)鏈路層去頭bits 應(yīng)用層接收進(jìn)程數(shù)據(jù)各層數(shù)據(jù)頭部包含各層協(xié)議信息 地址信息（指明通信對象） 控制信息（指明對等實(shí)體對信息的處理方式等） 共一百一十一頁控制網(wǎng)絡(luò)(wnglu)的IEEE802標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)在分層結(jié)構(gòu)上遵循IEEE802模型與標(biāo)準(zhǔn)。IEEE局域網(wǎng)參考模型對應(yīng)于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路子層（LLC）

37、和介質(zhì)訪問控制子層（MAC）。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)見書25頁按照(nzho)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)組建的控制網(wǎng)絡(luò)稱為以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)， IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)定義了令牌總線介質(zhì)訪問協(xié)議。共一百一十一頁OSI參考模型與現(xiàn)場(xinchng)總線通信模型從前述內(nèi)容可以看出，具有7層結(jié)構(gòu)的OSI參考模型可支持的通信功能是相當(dāng)強(qiáng)大的。作為一個通用參考模型，需要解決各方面可能遇到的問題，需要具備豐富的功能。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場存在大量(dling)傳感器、控制器、執(zhí)行器等，他們通常相當(dāng)零散地分布在一個較大范圍內(nèi)。對由他們組成的工業(yè)控制底層網(wǎng)絡(luò)來說，單個節(jié)點(diǎn)面向控制的信息量不大，信息傳輸?shù)娜蝿?wù)比較簡單，但實(shí)時性、快速

38、性的要求較高。 共一百一十一頁典型的現(xiàn)場總線協(xié)議模型如下圖所示，他采用OSI模型中的3個典型層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，在省去中間36層后，考慮現(xiàn)場總線的通信特點(diǎn)，設(shè)置一個現(xiàn)場總線訪問子層。他具有結(jié)構(gòu)簡單、執(zhí)行協(xié)議直觀、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，也滿足工業(yè)(gngy)現(xiàn)場應(yīng)用的性能要求。它是OSI模型的簡化形式，其流量與差錯控制在數(shù)據(jù)鏈路層中進(jìn)行?？傊_放系統(tǒng)互連模型是現(xiàn)場總線技術(shù)的基礎(chǔ)。共一百一十一頁 共一百一十一頁自20世紀(jì)80年代以來逐漸形成了幾種有影響的現(xiàn)場總線技術(shù)，他們大都以國際標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)組織的開放系統(tǒng)互連模型作為基本框架，并根據(jù)行業(yè)的應(yīng)用需要施加某些特殊規(guī)定后形成的標(biāo)準(zhǔn)(bi

39、ozhn)，在較大范圍內(nèi)取得了用戶與制造商的認(rèn)可。共一百一十一頁基金會現(xiàn)場(xinchng)總線通信模型 FF現(xiàn)場總線模型結(jié)構(gòu)如圖3所示。他采用了OSI模型中的3層：物理層、數(shù)據(jù)(shj)層和應(yīng)用層，隱去了第36層。其中物理層、數(shù)據(jù)(shj)鏈路層采用IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用層有2個子層：現(xiàn)場總線訪問子層FAS和現(xiàn)場總線信息規(guī)范子層FMS，并將從數(shù)據(jù)鏈路到FAS，F(xiàn)MS的全部功能集成為通信棧（Communication Stack）。FAS的基本功能是確定數(shù)據(jù)訪問的關(guān)系模型和規(guī)范，根據(jù)不同要求，采用不同的數(shù)據(jù)訪問工作模式?，F(xiàn)場總線信息規(guī)范子層FMS的基本功能是面向應(yīng)用服務(wù)，生成規(guī)范的應(yīng)用協(xié)議數(shù)

40、據(jù)。 共一百一十一頁共一百一十一頁LonWorks通信模型它采用了OSI模型的全部7層通信協(xié)議，被譽(yù)為通用(tngyng)控制網(wǎng)絡(luò)。其各層作用和所提供的服務(wù)共一百一十一頁P(yáng)rofibus通信模型Profibus是作為德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它采用了OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。外設(shè)間的高速(o s)數(shù)據(jù)傳輸采用DP型，隱去了第37層，而增加了直接數(shù)據(jù)連接擬合，作為用戶接口；FMS型則只隱去了36層，采用了應(yīng)用層。共一百一十一頁CAN通信模型 CAN只采用了ISO/OSI模型全部7層中的2層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層又分為物理信令（PLS，Phys

41、ical Signalling）、物理媒體附件（PMA, Physical Medium Attachment）與媒體接口（MDI, Medium Dependent Interface）3部分，完成電氣連接、實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器/接收器特性、定時、同步、位編碼解碼。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制與媒體訪問控制2部分，分別完成接收濾波、超載通知、恢復(fù)管理，以及應(yīng)答、幀編碼、數(shù)據(jù)封裝拆裝、媒體訪問管理、出錯檢測等。在廣泛(gungfn)的工業(yè)領(lǐng)域，CAN總線可作為現(xiàn)場設(shè)備級的通信總線，并且與其他的總線相比，具有很高的可靠性和性能價格比。共一百一十一頁介質(zhì)(jizh)訪問技術(shù)介質(zhì)訪問技術(shù)：研究如何有效的利用通道

42、（介質(zhì)）的問題。介質(zhì)訪問控制方式可分為集中控制和分散控制。集中控制：在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個中心(zhngxn)控制器，由它來分配各站點(diǎn)的發(fā)報權(quán)，多采用輪詢方式。優(yōu)點(diǎn)：在優(yōu)先級及介質(zhì)分配方面容易控制，站點(diǎn)用于通信的軟硬件體系結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：控制中心的故障會影響全網(wǎng)。分散控制：將控制作用分散在各站點(diǎn)上，按一定的方式獲得發(fā)報權(quán)。令牌方式與隨機(jī)控制方式均屬于分散控制方式。（9.30)共一百一十一頁載波(zib)偵聽多址訪問（） 載波偵聽多址訪問（CSMA）的技術(shù)，也叫做先聽后說（LBT）。希望傳輸?shù)恼臼紫葘γ襟w進(jìn)行監(jiān)聽以確定是否有別的站在傳輸。如果媒體空閑，該站可以傳輸，否則，該站將避讓(b rn)一段時間

43、后再嘗試。需要有一種退避算法來決定退讓時間。常用的有三種算法。持續(xù)CSMA1、如果媒體是空閑的，則可以發(fā)送。2、如果媒體是忙的，則繼續(xù)監(jiān)聽，直至檢測到媒體空閑，立即發(fā)送。 3、如果有沖突（在一段時間未收到肯定的回復(fù)），則等待一隨機(jī)量的時間，重復(fù)步驟。 共一百一十一頁優(yōu)點(diǎn)：只是媒體空閑，站點(diǎn)就立即發(fā)送缺點(diǎn)：假如有兩個或兩個以上的站點(diǎn)有數(shù)據(jù)(shj)要發(fā)送，沖突就不可避免。非持續(xù)CSMA 1、如果媒體是空閑的，則可以發(fā)送。 2、如果媒體是忙的，則等待由概率分布決定的、一定量的重發(fā)延遲時間，然后重復(fù)驟。優(yōu)點(diǎn)：采用隨機(jī)的重發(fā)延遲時間可以減少沖突的可能性。缺點(diǎn)：即使有幾個站有數(shù)據(jù)要發(fā)送，媒體仍然可能處于

44、空閑狀態(tài)，媒體的利用率較低。共一百一十一頁概率持續(xù)CSMA1、監(jiān)聽總線，如果媒體是空閑的，則以P的概率發(fā)送，而以（1-P）的概率延遲一個(y )時間單位。時間單位通常等于最大的傳播延遲a的倍。a傳播時間發(fā)報時間 2、如果媒體是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽直至媒體空閑并重復(fù)步驟。 3、如果傳輸延遲了一個時間單位，則重復(fù)步驟。 優(yōu)點(diǎn)：既能象非持續(xù)算法那樣減少沖突而又能象持續(xù)算法那樣減少媒體空閑的時間。上述三種算法如圖6.11所示。 共一百一十一頁共一百一十一頁帶碰撞檢測的載波(zib)偵聽多址訪問（/CD）CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議就是IEEE802.3。它適合于總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LAN。它有效地解決了總線L

45、AN中介質(zhì)共享、信道分配和信道沖突等問題。屬 “邊聽邊講”。CSMA/CD規(guī)定，每個站都可以獨(dú)立地決定信息幀的發(fā)送，即任何站點(diǎn)在準(zhǔn)備好要傳送的信息后，就可以向外發(fā)送。發(fā)送遵循下列規(guī)則：發(fā)送之前(zhqin)必須先偵聽總線，若總線空閑，就立即發(fā)送。 若總線忙，則繼續(xù)偵聽，一旦發(fā)現(xiàn)總線空閑，就立即發(fā)送。 共一百一十一頁若在發(fā)送過程中檢測(jin c)到信號“沖突”，就立即停止信息發(fā)送，并發(fā)出一個短的干擾信號，使所有站點(diǎn)都知道出現(xiàn)了“沖突”。 干擾信號發(fā)出后，等待一個隨機(jī)時間，再重新嘗試發(fā)送。信息的接收過程當(dāng)信息幀經(jīng)總線傳輸時，網(wǎng)上各站都可以接收到，但只有站址和數(shù)據(jù)幀的目的地址相符合時，才會將信息幀

46、接收下來。若地址不符合，則不予保存。共一百一十一頁在算法中，一旦檢測到?jīng)_突，并發(fā)完阻塞信號后，為了降低再沖突的概率，需要等待一個隨機(jī)時間，然后再次使用方法試圖傳輸。為了保證這種退避維持穩(wěn)定，采用了一種稱為二進(jìn)制指數(shù)避的技術(shù)，其算法的過程如下(rxi)： 對每個幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時，設(shè)置參量。 退避間隔取到個時間片中的一個隨機(jī)數(shù)。個時間片等于。 當(dāng)幀重復(fù)發(fā)生一次沖突，則將參量加倍。 設(shè)置一個最大重傳次數(shù)，超過這個次數(shù)，則不再重傳，并報告出錯。 共一百一十一頁這個算法是按后進(jìn)先出的次序控制的，即未發(fā)生(fshng)沖突，或很少發(fā)生(fshng)沖突的幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率，而發(fā)生(fshng)過

47、多次沖突的幀，發(fā)送成功的概率反而小。thernet網(wǎng)就是采用CSMACD算法，并用二進(jìn)制指數(shù)退避和堅持算法。這種算法在低負(fù)荷時，如媒體空閑時，要發(fā)送幀的站點(diǎn)能立即發(fā)送。在重負(fù)荷時，仍能保證系統(tǒng)穩(wěn)定。對于基帶總線而言，用于檢測一個沖突的時間等于任意兩個站之間最大的傳輸延遲的兩倍。對于寬帶總線而言，沖突檢測時間等于任意兩個站之間最大傳輸延遲的四倍。共一百一十一頁CSMA/CD的主要優(yōu)、缺點(diǎn) CSMA/CD的主要優(yōu)點(diǎn)：算法簡單，應(yīng)用廣泛，提供了公平的訪問權(quán)，具有相當(dāng)好的延時和吞吐能力，長幀傳遞和負(fù)載輕時效率較高。 CSMA/CD的主要缺點(diǎn)：需要有沖突檢測，存在錯誤判斷和最小幀長度限制(xinzh)，

48、在重載情況下性能變差。 共一百一十一頁令牌環(huán)TOKING RING介質(zhì)訪問控制協(xié)議是IEEE802.5。它適用(shyng)于環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LAN。 信息幀的發(fā)送接收過程 TOKING RING即令牌環(huán)。所謂令牌，就是一種特殊的幀，它既無目的地址，也無源地址。TOKING RING 采用令牌作為循環(huán)的標(biāo)記，令牌總是不停地環(huán)繞運(yùn)行。當(dāng)各站都無信息發(fā)送時，此時的令牌為空令牌，如下圖A所示，其形式為01111111。當(dāng)某個站（如A站）欲發(fā)送信息時，它必須等到空令牌通過該站時將它截獲，并將空令牌改成忙令牌，既01111110，緊跟著忙令牌，把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到環(huán)上，如下圖B示。由于令牌是忙狀態(tài)，所以其他各站

49、都不能發(fā)送信息幀。共一百一十一頁每個站都隨時檢測經(jīng)過本站的幀，當(dāng)信息幀經(jīng)過目的站時，由于幀的目的地址與該站的地址相符，于是目的站會接收該幀，此時一面拷貝全部有關(guān)信息，一面繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該幀，如下圖C所示。發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站，由發(fā)送站將該幀從環(huán)上移去，同時(tngsh)將忙令牌改為空令牌發(fā)送環(huán)上，以便其他站能有機(jī)會發(fā)送信息幀。如下圖D所示。共一百一十一頁共一百一十一頁令牌(ln pi)傳遞總線令牌傳遞總線介質(zhì)訪問控制協(xié)議就是IEEE802.4。它類似于令牌環(huán)，但其采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此它既具有CSMA/CD結(jié)構(gòu)簡單，輕負(fù)載下延時小的優(yōu)點(diǎn)，又具有TOKEN RING的重負(fù)載時效率高，

50、公平(gng png)訪問和傳輸距離較遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，同時還具有傳送時間固定，可設(shè)置優(yōu)先級等優(yōu)點(diǎn)。下圖說明了在物理總線上建立一個邏輯環(huán)的令牌總線結(jié)構(gòu)。 共一百一十一頁共一百一十一頁TOKING BUS的實(shí)現(xiàn)原理 將網(wǎng)上各站按照一定的順序形成一個邏輯環(huán)，每個站在環(huán)中均有一個指定的邏輯位置，它由三個地址決定：本站地址TS、先行站地址PS和后繼站地址NS。末站的后繼站就是首站， 保證首末相連。在TOKEN BUS中也有一個令牌，只有令牌持有者才能控制總線、具有發(fā)送信息幀的權(quán)利。它可以發(fā)送一幀或多幀。當(dāng)該站信息發(fā)送完畢或分配的時間已到時，它就將令牌傳遞到邏輯環(huán)中的下一站，從而使這個(zh ge)站具有信息發(fā)

51、送權(quán)。 網(wǎng)上各站可以不參加組成的邏輯環(huán)。如上圖中有兩個站未參加邏輯環(huán)。環(huán)的組建、初始化和維護(hù)、站的插入和退出及令牌的維護(hù)是由MAC控制幀來實(shí)現(xiàn)的。共一百一十一頁功能：令牌傳遞算法邏輯(lu j)環(huán)的初始化站插入算法退出環(huán)路恢復(fù)共一百一十一頁OSI參考模型與TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)接口層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)(shj)連路層物理層OSI參考模型TCP/IP參考模型應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層共一百一十一頁TCP/IP協(xié)議(xiy)模型各層功能應(yīng)用層向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用接口，與OSI一樣，包括所用(su yn)的高層協(xié)議傳輸層實(shí)現(xiàn)源、目主機(jī)之間的透明通信定義了兩個端到端的協(xié)議：TCP和UDP網(wǎng)

52、際層（互連網(wǎng)層）主要是將源主機(jī)的IP分組傳送到目的主機(jī)。其間，IP分組可能要穿越多個子網(wǎng)，要完成分組的投遞，網(wǎng)際層具備下列功能共一百一十一頁協(xié)議應(yīng)指示唯一的全局(qunj)源、目地址（誰傳送給誰）存儲、轉(zhuǎn)發(fā)及路由選擇（沿何路徑傳送）網(wǎng)絡(luò)擁塞控制（避免擁擠，盡快傳送）最核心的協(xié)議是IP（規(guī)定IP分組的格式、內(nèi)容等，是一個面向無連接的，盡力傳送的協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)接口層（主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層）完成主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的接口TCP/IP未對接口協(xié)議作具體規(guī)定不同的物理網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)，可以使用不同的協(xié)議共一百一十一頁OSI模型(mxng)的意義與缺陷缺陷許多功能在多個層次重復(fù)，有冗余感（如流量控制，差錯控制等）各層功能分配不均勻（

53、鏈路、網(wǎng)絡(luò)層任務(wù)重，會話層任務(wù)輕）功能和服務(wù)(fw)定義復(fù)雜，很難產(chǎn)品化（實(shí)際應(yīng)用中幾乎沒有完全按OSI七層模型設(shè)計的產(chǎn)品）共一百一十一頁TCP/IP協(xié)議(xiy)模型的意義與缺陷TCP/IP是一組Internet協(xié)議集TCP/IP協(xié)議集是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是ARPANET實(shí)驗(yàn)室研究的成果，在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生并得到驗(yàn)證按照該協(xié)議組設(shè)計的產(chǎn)品已遍及世界各地缺陷對服務(wù)/接口與協(xié)議的概念區(qū)別不清TCP/IP的鏈路層本身并非實(shí)際(shj)的一層，只是定義了網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層的接口。共一百一十一頁LAN 常用(chn yn)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是發(fā)送者與接收者之間的傳輸媒體不同(b tn)介質(zhì)的帶寬、延遲、費(fèi)用和安裝維

54、護(hù)上都不同(b tn)介質(zhì)的特性與型號決定著數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦院唾|(zhì)量介質(zhì)的帶寬決定著數(shù)據(jù)的傳輸速率介質(zhì)對信號的衰減決定著數(shù)據(jù)的傳輸距離介質(zhì)的抗干擾性能影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率共一百一十一頁傳輸介質(zhì)(jizh)分類有線無線同軸電纜(tn zhu din ln)雙絞線光纖擴(kuò)頻紅外線窄帶微波共一百一十一頁雙絞線兩根絕緣銅線對絞在一起形成一條單方向通信鏈路分為屏蔽(STP)和非屏蔽(UTP)兩種標(biāo)準(zhǔn)：TIA/EIA568UTP的類別1類（2對，20kb/s）2類（4對，4Mb/s）3類（4對，10Mb/s）4類（ 4對，16Mb/s）5類（4對，100Mb/s）超5類（ 4對，155Mb/s）6類（4對，20

55、0Mb/s） 7類特點(diǎn)抗干擾性能弱于基帶同軸電纜，通信距離也有限制布線(b xin)容易，良好的性價比，使其廣泛用于局域網(wǎng)中共一百一十一頁同軸電纜(tn zhu din ln)分為粗纜（10Base5）和細(xì)纜（10Base2）特征阻抗為50，要接端接器（即50電阻）保證(bozhng)阻抗匹配用于早期的Ethernet，現(xiàn)已逐漸被淘汰特點(diǎn)：高帶寬和良好的噪聲抑制特性線纜太硬，布線、搭接困難，接線可靠性差銅芯絕緣材料網(wǎng)狀導(dǎo)體保護(hù)外層共一百一十一頁光纖光纖是一根很細(xì)的可傳導(dǎo)光線(gungxin)的介質(zhì)可分為多模光纖和單模光纖特點(diǎn)：與同軸電纜和雙絞線比較帶寬更寬，使數(shù)據(jù)傳輸速率更高衰耗更小，使傳輸距

56、離更遠(yuǎn)抗惡劣環(huán)境能力更強(qiáng)（抗電磁干擾、抗腐蝕等）安全性更高，難于竊聽光纖接口仍較貴，現(xiàn)主要用于主干局域網(wǎng)大量使用光纖是發(fā)展方向共一百一十一頁網(wǎng)絡(luò)(wnglu)互連互連需求兩個或多個網(wǎng)絡(luò)連接起來(q li)，互連互通或部分互通部分隔離同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互連（如以太網(wǎng)間的互連）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互連（如以太網(wǎng)與x.25網(wǎng)互連）互連面臨的問題不同的網(wǎng)絡(luò)，其協(xié)議層次、數(shù)據(jù)格式、信道訪問方式都不同互連時各個原有網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和方式不能改變共一百一十一頁互連基本(jbn)策略通過互連設(shè)備(shbi)將各網(wǎng)絡(luò)連接起來互連設(shè)備(有時稱為gateway)：每個端口連接一個物理網(wǎng)絡(luò)，且與該網(wǎng)絡(luò)有相同的協(xié)議實(shí)體，能與該物理

57、網(wǎng)絡(luò)通信具有協(xié)調(diào)各端口所連網(wǎng)絡(luò)互連通信的能力端系統(tǒng)互連設(shè)備端系統(tǒng)Net1Net1共一百一十一頁中繼器（Repeater)中繼器是局域網(wǎng)互連的最簡單設(shè)備，它工作在OSI體系結(jié)構(gòu)的物理層，它接收并識別網(wǎng)絡(luò)信號，然后再生信號并將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的其他分支上。要保證中繼器能夠正確工作，首先要保證每一個分支中的數(shù)據(jù)包和邏輯鏈路協(xié)議是相同的。例如，在802.3以太局域網(wǎng)和802.5令牌環(huán)局域網(wǎng)之間，中繼器是無法使它們通信的。但是(dnsh)，中繼器可以用來連接不同的物理介質(zhì)，并在各種物理介質(zhì)中傳輸數(shù)據(jù)包。某些多端口的中繼器很像多端口的集線器，它可以連接不同類型的介質(zhì)。 共一百一十一頁中繼器是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的最廉價的

58、方法。當(dāng)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的目的是要突破距離和結(jié)點(diǎn)的限制時，并且連接的網(wǎng)絡(luò)分支都不會產(chǎn)生太多的數(shù)據(jù)流量，成本又不能太高時，就可以考慮選擇中繼器。采用中繼器連接網(wǎng)絡(luò)分支的數(shù)目(shm)要受具體的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)限制。中繼器沒有隔離和過濾功能，它不能阻擋含有異常的數(shù)據(jù)包從一個分支傳到另一個分支。這意味著，一個分支出現(xiàn)故障可能影響到其它的每一個網(wǎng)絡(luò)分支。共一百一十一頁集線器與交換機(jī)集線器是有多個端口的中繼器。簡稱HUB。是一種以星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將通信線路集中在一起的設(shè)備，相當(dāng)于總線， 工作在物理層，是局域網(wǎng)中應(yīng)用最廣的連接設(shè)備，按配置形式分為獨(dú)立型hub，模塊化hub和堆疊式hub三種。交換機(jī)（Switch）是集線器

59、的升級換代產(chǎn)品。交換機(jī)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。廣義(gungy)的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定、錯誤校驗(yàn)、幀序列以及流量控制等。共一百一十一頁交換機(jī)與集線器的區(qū)別(qbi)(1) 在OSI/RM(OSI參考模型)中的工作層次不同。交換機(jī)和集線器在OSI/RM開放體系模型中對應(yīng)的層次不一樣，集線器是同時工作在第一層(物理層)和第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，而交換機(jī)至少是工作在第二層，更高級的交換機(jī)可以工作在第三層(網(wǎng)絡(luò)層)和第四層(傳輸層)。(2) 帶寬(

60、di kun)占用方式不同。在帶寬(di kun)占用方面，集線器所有端口是共享集線器的總帶寬(di kun)，而交換機(jī)的每個端口都具有自己的帶寬(di kun)，這樣交換機(jī)實(shí)際上每個端口的帶寬(di kun)比集線器端口可用帶寬(di kun)要高許多，也就決定了交換機(jī)的傳輸速度比集線器要快許多。共一百一十一頁(3) 交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方式不同。集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播(Broadcast)方式；而交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸是有目的(md)的，數(shù)據(jù)只對目的(md)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發(fā)送，然后因?yàn)榻粨Q機(jī)具有MAC地址學(xué)習(xí)功能，第二次以后就不再是廣播發(fā)送了