《工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》第2章

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工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2第2章現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)2.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.2網(wǎng)絡(luò)分類2.3網(wǎng)絡(luò)軟件2.4OSI和TCP/IP參考模型2.5網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.7介質(zhì)訪問(wèn)控制方式哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.1低層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-1PROFIBUS-DP（IEC61158第4版，Type3）單主站網(wǎng)絡(luò)32.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.1低層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-2HART（IEC61158第4版，Type20）

網(wǎng)絡(luò)42.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.1低層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-3ControlNet（IEC61158第4版，Type2）網(wǎng)絡(luò)及其冗余方式52.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.1低層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-4FFHl（IEC61158第4版，Type9）網(wǎng)絡(luò)62.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.2多層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-5PROFINET（IEC61158第4版，Type10）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖方式72.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.2多層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-6LonWorks（GB/Z20177-2006）本地與遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)82.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.2多層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-7異構(gòu)網(wǎng)段集成現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)92.1現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀2.1.2多層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所圖2-8應(yīng)用Web服務(wù)器的現(xiàn)場(chǎng)總線遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)101.按傳輸技術(shù)分類1）點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)（point-to-point）鏈路將一對(duì)單獨(dú)的機(jī)器連接起來(lái)。在一個(gè)由點(diǎn)到點(diǎn)鏈路組成的網(wǎng)絡(luò)中，為了從源端（發(fā)送方）到達(dá)接收方，短消息必須首先訪問(wèn)一個(gè)或多個(gè)中間機(jī)器。這種短消息在某些情況下稱為數(shù)據(jù)包或包或分組（packet）。在網(wǎng)絡(luò)中有可能存在多條不同長(zhǎng)度的路由。點(diǎn)-點(diǎn)傳輸只有一個(gè)發(fā)送方和一個(gè)接收方，故有時(shí)也稱為單播（unicasting）。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所112）廣播式網(wǎng)絡(luò)傳輸通信信道被網(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器所共享；任何一臺(tái)機(jī)器發(fā)出的數(shù)據(jù)包能被所有其他任何機(jī)器收到。每個(gè)數(shù)據(jù)包的地址字段指定了預(yù)期的接收方。地址字段中使用一個(gè)特殊的地址編碼可以將一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送給所有目標(biāo)機(jī)器，如果被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包帶有這樣的地址編碼，那么網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)機(jī)器都將會(huì)接收該包并對(duì)其進(jìn)行處理。這種傳輸模式稱為廣播（boradcasting）。有些廣播網(wǎng)絡(luò)還支持給一組機(jī)器發(fā)送數(shù)據(jù)包的模式，這種傳輸模式稱為多播或組播（multicasting）。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所122.2網(wǎng)絡(luò)分類哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所132.按網(wǎng)絡(luò)尺度分類個(gè)域網(wǎng)（PAN）：允許設(shè)備圍繞著一個(gè)人進(jìn)行通信。一個(gè)常見(jiàn)的例子是計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與其外圍設(shè)備連接。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所14圖2-11藍(lán)牙PAN配置2.按網(wǎng)絡(luò)尺度分類局域網(wǎng)（LAN）：是一種私有網(wǎng)絡(luò)，一般在一座建筑物內(nèi)或建筑物附近，比如家庭、辦公室或工廠。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所15圖2-12無(wú)線和有線LAN2.按網(wǎng)絡(luò)尺度分類城域網(wǎng)（MAN）：規(guī)模局限在一座城市的范圍內(nèi)，10-100公里的區(qū)域。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所16圖2-13基于有線電視的城域網(wǎng)2.按網(wǎng)絡(luò)尺度分類廣域網(wǎng)（WAN）：能跨越很大的地理區(qū)域，通常是一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或者一個(gè)大陸。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所17圖2-14連接澳大利亞3個(gè)分支辦事處的WAN2.按網(wǎng)絡(luò)尺度分類互聯(lián)網(wǎng)（WAN）：一組相互連接的網(wǎng)絡(luò)稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（internetwork）或互聯(lián)網(wǎng)（internet）。全球范圍的因特網(wǎng)（Internet）則通常用首字母大寫(xiě)來(lái)表示（這是一個(gè)特殊的網(wǎng)絡(luò)）。Internet使用ISP網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接各種各樣的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)和許多其他網(wǎng)絡(luò)。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所183.按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類可分為星形、環(huán)形、總線形、樹(shù)形、不規(guī)則形、完整性等。4.按傳輸介質(zhì)分類5.按網(wǎng)絡(luò)的使用目的分類共享資源網(wǎng)：使用者可共享網(wǎng)絡(luò)中的各種資源，如：文件、掃描儀、打印機(jī)以及各種服務(wù)。Internet網(wǎng)是典型的共享資源網(wǎng)。數(shù)據(jù)處理網(wǎng)：用于數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)，如：科學(xué)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理用網(wǎng)絡(luò)等。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)：用來(lái)收集、交換、傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，如：情報(bào)檢索網(wǎng)絡(luò)等。注：目前網(wǎng)絡(luò)使用的目的都不是單一的。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所196.按服務(wù)方式分類客戶機(jī)／服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)：客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求并獲得服務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)形式。多臺(tái)客戶機(jī)可以共享服務(wù)器提供的各種資源。對(duì)等網(wǎng)：每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以與其它每臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)話，共享彼此的信息資源和硬件資源，組網(wǎng)的計(jì)算機(jī)一般類型相同。7.按傳輸速率劃分低速網(wǎng)絡(luò)：<10kbps中速網(wǎng)絡(luò)：10kbps—100Mbps高速網(wǎng)絡(luò)：100Mbps—10Gbps2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所208.按交換方式劃分電路交換網(wǎng)：如電話系統(tǒng)。報(bào)文交換網(wǎng)：如電報(bào)系統(tǒng)。分組交換網(wǎng)：如因特網(wǎng)，ATM網(wǎng)（交換的是信元）。9.按適用范圍劃分公用網(wǎng)：如：CHINAPAC（中國(guó)分組交換網(wǎng)）。專用網(wǎng)：如：微軟公司內(nèi)部網(wǎng)。2.2網(wǎng)絡(luò)分類

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所21一、網(wǎng)絡(luò)軟件1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議軟件它們是通過(guò)協(xié)議程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議功能。2.網(wǎng)絡(luò)通信軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工作站之間的通信。3.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源共享、管理用戶對(duì)不同資源訪問(wèn)的應(yīng)用程序，它是最主要的網(wǎng)絡(luò)軟件。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所224.網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)管理軟件：是用來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理和對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)的軟件；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件：是為網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)并為用戶解決實(shí)際問(wèn)題的軟件。二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)/協(xié)議層次結(jié)構(gòu)為了易于設(shè)計(jì)、分析、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)及其部件的功能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按功能劃分成多層結(jié)構(gòu)。同層之間采用協(xié)議進(jìn)行通信；相鄰層之間通信使用接口。層和協(xié)議的集合稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所23為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都組織成一個(gè)層次?；蚍旨?jí)棧，每一層都建立在其下一層的基礎(chǔ)之上。層的個(gè)數(shù)、每一層的名字、每一層的內(nèi)容以及每一層的功能，對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)不盡相同。一臺(tái)機(jī)器上的第N層與另一臺(tái)機(jī)器上的第N層進(jìn)行對(duì)話，該對(duì)話中使用的規(guī)則和約定統(tǒng)稱為第N層協(xié)議。所謂協(xié)議是指通信雙方就如何進(jìn)行通信的一種約定。不同機(jī)器上構(gòu)成對(duì)應(yīng)層的實(shí)體稱為對(duì)等進(jìn)程。對(duì)等進(jìn)程可能是軟件進(jìn)程、硬件設(shè)備，或者是人。正是這些對(duì)等進(jìn)程為了實(shí)現(xiàn)彼此溝通才使用協(xié)議來(lái)進(jìn)行通信。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所242.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所25圖2-17層、協(xié)議和接口在每一對(duì)相鄰層之間的是接口。接口定義了下層向上層提供哪些原語(yǔ)操作和服務(wù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者在決定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該包含多少層，以及每一層應(yīng)該提供哪些功能時(shí)，其中最重要的一個(gè)考慮是必須定義清楚層與層之間的接口。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所262.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所272-18支持第5層虛擬通信的信息流三、服務(wù)、接口與協(xié)議每一層中的活動(dòng)元素通常被稱為實(shí)體。實(shí)體既可以是軟件實(shí)體（如一個(gè)進(jìn)程），也可以是硬件實(shí)體（如智能輸入／輸出芯片）。不同機(jī)器上同一層的實(shí)體叫做對(duì)等實(shí)體。N層實(shí)體實(shí)現(xiàn)的服務(wù)為N+1層所利用。在這種情況下，N層被稱為服務(wù)提供者，N+1層為服務(wù)用戶。N層基于N-1層的服務(wù)來(lái)提供它自己的服務(wù)。服務(wù)是在服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP提供給上層使用的。N層SAP就是N+1層實(shí)體（如應(yīng)用程序）可以訪問(wèn)N層服務(wù)的地方。N+1層的不同實(shí)體（如不同應(yīng)用程序）通過(guò)各自的SAP來(lái)訪問(wèn)N層。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所28哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所29相鄰層之間要交換信息，對(duì)接口必須有一致同意的規(guī)則。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

圖2-19處于接口兩邊的兩層之間的關(guān)系三、服務(wù)、接口與協(xié)議協(xié)議就是定義通信雙方同層對(duì)等實(shí)體之間傳輸/交換的數(shù)據(jù)單元的格式和意義的一組規(guī)則，而所謂的數(shù)據(jù)單元即是指報(bào)文、數(shù)據(jù)包或幀。對(duì)等實(shí)體利用協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)它們的服務(wù)定義；對(duì)等實(shí)體可以自由地改變協(xié)議，只要不改變呈現(xiàn)給它們用戶的服務(wù)即可。協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）：PDU是在某給定層中協(xié)議所規(guī)定的一組數(shù)據(jù)。該組數(shù)據(jù)就是一個(gè)數(shù)據(jù)單元，其中或者含有該層的用戶（應(yīng)用）數(shù)據(jù)，或者包含該層的協(xié)議控制信息，或者二者皆有。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所30三、服務(wù)、接口與協(xié)議服務(wù)是指某一層向它上一層提供的一組原語(yǔ)（操作）。服務(wù)定義了該層準(zhǔn)備代表其用戶執(zhí)行哪些操作，但它并不涉及如何實(shí)現(xiàn)這些操作。服務(wù)與兩層之間的接口有關(guān)，低層是服務(wù)提供者，而上層是服務(wù)用戶。服務(wù)涉及層與層之間的接口；相反，協(xié)議涉及不同機(jī)器上兩個(gè)對(duì)等實(shí)體之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元（報(bào)文、數(shù)據(jù)包或幀）。2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所31四、各層的設(shè)計(jì)問(wèn)題可靠性：檢錯(cuò)糾錯(cuò)路由網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)：協(xié)議分層尋址和命名編號(hào)、拆分/分段/分片、重組/組裝可擴(kuò)展2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所32四、各層的設(shè)計(jì)問(wèn)題資源分配：統(tǒng)計(jì)復(fù)用流量控制擁塞服務(wù)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)安全：保密性完整性可認(rèn)證性2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所33五、面向連接的服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)面向連接的服務(wù)無(wú)連接服務(wù)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換直通式交換服務(wù)質(zhì)量哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

34五、面向連接的服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2.3網(wǎng)絡(luò)軟件

35圖2-206種不同類型的服務(wù)2.4.1OSI參考模型OSI模型有7層，其分層原則如下：應(yīng)該在需要一個(gè)不同抽象體的地方創(chuàng)建一層。每一層都應(yīng)該執(zhí)行一個(gè)明確定義的功能。每一層功能的選擇應(yīng)該向定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的目標(biāo)看齊。層與層邊界的選擇應(yīng)該使跨越接口的信息流最小。層數(shù)應(yīng)該足夠多，以保證不同的功能不會(huì)被混雜在同一層中；但同時(shí)層數(shù)又不能太多，以免體系結(jié)構(gòu)變得過(guò)于龐大。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所362.4OSI和TCP/IP參考模型

2.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所374傳輸層為源和目的主機(jī)提供透明數(shù)據(jù)傳輸。連接建立與刪除、多路復(fù)用、報(bào)文分段與重組、流量控制。3網(wǎng)絡(luò)層支持網(wǎng)絡(luò)連接的實(shí)現(xiàn)。路由選擇，擁塞控制，記賬，異種網(wǎng)絡(luò)互連。2數(shù)據(jù)鏈路層建立、維護(hù)、釋放數(shù)據(jù)鏈路連接，成幀/拆幀、發(fā)送/接收、差錯(cuò)檢測(cè)與控制、流量控制、MAC、產(chǎn)生和識(shí)別幀邊界。1物理層物理連接的建立、拆除，物理層管理等，實(shí)現(xiàn)透明比特流傳輸。處理機(jī)械的、電氣的和過(guò)程的接口。2.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所387應(yīng)用層完成業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)功能，如文件傳輸、電子郵件等。6表示層提供應(yīng)用數(shù)據(jù)的信息表示，數(shù)據(jù)編碼。5會(huì)話層允許不同機(jī)器上的用戶建立會(huì)話。對(duì)話控制、令牌管理、同步功能。2.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所392.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所402.4.2TCP／IP參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所41應(yīng)用層包含所有高層協(xié)議，如：Telnet、FTP、SMTP、DNS、NNTP、HTTP等。傳輸層(TCP協(xié)議簇)使源和目的主機(jī)之間可以進(jìn)行會(huì)話。定義了2個(gè)端到端協(xié)議：面向連接的TCP（排序和流量控制）；無(wú)連接的UDP?；ヂ?lián)網(wǎng)層(IP協(xié)議簇)無(wú)連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)，此層中主機(jī)可把報(bào)文發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)，報(bào)文獨(dú)立傳向目標(biāo)。分組路由、避免阻塞。主機(jī)與傳輸線路接口沒(méi)有詳細(xì)定義。2.4.2TCP／IP參考模型422.4.2TCP／IP參考模型哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所43圖2-24TCP/IP模型及一些協(xié)議2.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較共同點(diǎn)：都以協(xié)議棧概念為基礎(chǔ)，并且協(xié)議棧中的協(xié)議彼此相互獨(dú)立。兩個(gè)模型中各個(gè)層的功能也大致相似。傳輸層之上的各層都是傳輸層服務(wù)的用戶，并且是面向應(yīng)用的。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所442.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較OSI模型的核心是如下3個(gè)概念：（1）服務(wù)；（2）接口；（3）協(xié)議。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所452.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較TCP/IP參考模型最初沒(méi)有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議，例如，互聯(lián)網(wǎng)層提供的真正服務(wù)只是發(fā)送IP數(shù)據(jù)包和接收IP數(shù)據(jù)包。OSI模型中的協(xié)議比TCP／IP參考模型的協(xié)議具有更好的隱藏性，在技術(shù)發(fā)生變化時(shí)能相對(duì)比較容易地替換掉。最初把協(xié)議分層的主要目的之一就是能做這樣的替換。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所462.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較OSI參考模型產(chǎn)生在協(xié)議發(fā)明之前。這意味著該模型沒(méi)有偏向于任何特定的協(xié)議，因此非常通用。不利的方面是設(shè)計(jì)者在協(xié)議方面沒(méi)有太多的經(jīng)驗(yàn)，因此不知道該把哪些功能放到哪一層最好。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所472.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較TCP／IP卻正好相反。首先出現(xiàn)的是協(xié)議，模型實(shí)際上是對(duì)已有協(xié)議的描述。不會(huì)出現(xiàn)協(xié)議不能匹配模型的情況。唯一的問(wèn)題是該模型不適合于任何其它協(xié)議棧。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所482.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較OSI模型有7層，而TCP/IP模型只有4層。OSI模型在網(wǎng)絡(luò)層支持無(wú)連接和面向連接的通信，但在傳輸層僅有面向連接的通信。TCP／IP模型在網(wǎng)絡(luò)層僅有一種通信模式（無(wú)連接），但在傳輸層支持兩種模式，給了用戶選擇的機(jī)會(huì)。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所492.5.1標(biāo)準(zhǔn)以及協(xié)議層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，例如TCP/IP或OSI體系結(jié)構(gòu)，為標(biāo)準(zhǔn)化提供了一個(gè)框架。在OSI這個(gè)模型內(nèi)，每一層都可以開(kāi)發(fā)出一個(gè)或多個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)?？傮w說(shuō)來(lái)，這個(gè)模型定義了每一層要執(zhí)行的功能，并通過(guò)兩種方式促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)制定的過(guò)程：（1）由于每一層的功能都有成熟的定義，因此可以獨(dú)立且并行地為每一層開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。這就加速了標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程。（2）由于層與層之間的邊界有成熟的定義，因此某一層標(biāo)準(zhǔn)的改變并不會(huì)影響到另一層中的現(xiàn)存軟件。這使得引入新的標(biāo)準(zhǔn)更加容易。2.5網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所502.5.1標(biāo)準(zhǔn)以及協(xié)議層2.5網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所51圖2-25作為標(biāo)準(zhǔn)框架的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.5.1標(biāo)準(zhǔn)以及協(xié)議層2.5網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所52圖2-26特定層的標(biāo)準(zhǔn)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2.5.2服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)53在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，鄰層之間的服務(wù)可以用術(shù)語(yǔ)原語(yǔ)和參數(shù)表示。服務(wù)原語(yǔ)定義的是所執(zhí)行的功能，而參數(shù)則用于傳遞數(shù)據(jù)和控制信息。服務(wù)原語(yǔ)的真正形式取決于它的實(shí)現(xiàn)方式，過(guò)程調(diào)用就是服務(wù)原語(yǔ)的一個(gè)例子。表2-2四類服務(wù)原語(yǔ)的簡(jiǎn)要解釋原語(yǔ)類別含義對(duì)于連接請(qǐng)求

一個(gè)實(shí)體希望得到完成某些操作的服務(wù)請(qǐng)求方使用指示

通知一個(gè)實(shí)體，有某個(gè)事件發(fā)生接收方使用響應(yīng)

一個(gè)實(shí)體對(duì)一個(gè)請(qǐng)求的回復(fù)接收方使用證實(shí)返回對(duì)先前請(qǐng)求的響應(yīng)請(qǐng)求方使用哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2.5.2服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)54哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所2.5.2服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)55圖2-27服務(wù)原語(yǔ)時(shí)間序列（源點(diǎn)（N）層實(shí)體向終點(diǎn)（N）層實(shí)體傳送數(shù)據(jù)）有證實(shí)服務(wù)：包括請(qǐng)求、指示、響應(yīng)和證實(shí)4個(gè)原語(yǔ)。無(wú)證實(shí)服務(wù)：只有請(qǐng)求和指示2個(gè)原語(yǔ)。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所562.5.2服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)CONNECT．request：請(qǐng)求建立連接。CONNECT．indication：指示有人請(qǐng)求建立連接。CONNECT．response：被呼叫方用來(lái)表示接收／拒絕建立連接的請(qǐng)求。CONNECT．confirm：通知呼叫方建立連接的請(qǐng)求是否被接受。DATA．request：請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。DATA．indication：表示數(shù)據(jù)的到達(dá)。DISCONNECT．request：請(qǐng)求釋放連接。DISCONNECT．indication：指示有釋放連接的請(qǐng)求。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所572.5.2服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)CONNECT．request：撥姑媽家的電話號(hào)碼。CONNECI'．indication：她家的電話鈴響了。CONNECT．response：她拿起電話。CONNECT．confirm：你聽(tīng)到了電話鈴?fù)Ｖ?。DATA．request：你邀請(qǐng)她來(lái)喝茶。DATA．indication：她聽(tīng)到了你的邀請(qǐng)。DATA．request：她說(shuō)她很高興來(lái)。DATA．indication：你聽(tīng)到她接受了邀請(qǐng)。DISCONNECT．request：你掛斷電話。DISCONNECT．indication：她聽(tīng)到了掛斷聲，也掛斷了電話。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所582.5.2服務(wù)原語(yǔ)和參數(shù)2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所591.星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：各個(gè)節(jié)點(diǎn)直接連接到中心節(jié)點(diǎn)。中心節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信，任何兩個(gè)非中心節(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，便于管理。網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能與可靠性的瓶頸，中心節(jié)點(diǎn)的故障可能造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所602.環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：相鄰站點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)鏈路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中數(shù)據(jù)沿一個(gè)方向逐站傳送。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸延時(shí)確定。環(huán)中每個(gè)站點(diǎn)與相鄰站點(diǎn)之間的通信線路都會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)可靠性的瓶頸。環(huán)中任何一個(gè)站點(diǎn)或線路出現(xiàn)故障，都有可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了方便站點(diǎn)的加入和撤出環(huán)，控制站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸順序，保證環(huán)的正常工作，需設(shè)計(jì)復(fù)雜的環(huán)維護(hù)協(xié)議。2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所613.總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：所有節(jié)點(diǎn)連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線，以廣播方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)只能接收數(shù)據(jù)。若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)沖突，造成傳輸失敗。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是必須解決多節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)總線的介質(zhì)訪問(wèn)控制問(wèn)題。2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所624.樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：節(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)交換主要在上、下節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行；同層節(jié)點(diǎn)之間通常不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，或數(shù)據(jù)交換量比較小。樹(shù)形拓?fù)淇梢钥闯墒切切瓮負(fù)涞囊环N擴(kuò)展。樹(shù)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)適用于匯集信息。2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所635.網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：節(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，沒(méi)有規(guī)律。網(wǎng)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)可靠性高。網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法、流量控制與擁塞控制方法。2.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所642.7介質(zhì)訪問(wèn)控制方式在總線和環(huán)形拓?fù)渲?，網(wǎng)上設(shè)備必須共享傳輸線路。為解決在同一時(shí)間有幾個(gè)設(shè)備同時(shí)爭(zhēng)用傳輸介質(zhì)，需有某種介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，以便協(xié)調(diào)各設(shè)備訪問(wèn)介質(zhì)的順序，在設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所652.7介質(zhì)訪問(wèn)控制方式通信中對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)可以是隨機(jī)的，即各工作站可在任何時(shí)刻，任意地訪問(wèn)介質(zhì)；也可以是受控的，即各工作站可用一定的算法調(diào)整各站訪問(wèn)介質(zhì)順序和時(shí)間。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所662.7介質(zhì)訪問(wèn)控制方式在隨機(jī)訪問(wèn)方式中，常用的爭(zhēng)用總線技術(shù)為CSMA/CD（CarrierSenseMultiple

AccesswithCollisionDetection載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）。在控制訪問(wèn)方式中常用令牌總線、令牌環(huán)或稱之為標(biāo)記總線、標(biāo)記環(huán)。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所672.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）

對(duì)任何工作站都沒(méi)有預(yù)約發(fā)送時(shí)間。工作站的發(fā)送是隨機(jī)的，必須在網(wǎng)絡(luò)上爭(zhēng)用傳輸介質(zhì)，故稱之為爭(zhēng)用技術(shù)。若同一時(shí)刻有多個(gè)工作站向傳輸線路發(fā)送信息，則這些信息會(huì)在傳輸線上相互混淆而遭破壞，稱為“沖突”。為盡量避免由于競(jìng)爭(zhēng)引起的沖突，每個(gè)工作站在發(fā)送信息之前，都要監(jiān)聽(tīng)傳輸線上是否有信息在發(fā)送，這就是“載波監(jiān)聽(tīng)”。載波監(jiān)聽(tīng)CSMA的控制方案是先聽(tīng)再講。一個(gè)站要發(fā)送，首先需監(jiān)聽(tīng)總線，以決定介質(zhì)上是否存在其它站的發(fā)送信號(hào)。如果介質(zhì)是空閑的，則可以發(fā)送。如果介質(zhì)是忙的，則等待一定間隔后重試。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所682.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）

三種CSMA堅(jiān)持退避算法：不堅(jiān)持CSMA（也叫0堅(jiān)持CSMA）1-堅(jiān)持CSMAP-堅(jiān)持CSMA哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所692.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）

不堅(jiān)持CSMA——介質(zhì)空閑就發(fā)送，介質(zhì)忙就等待一段隨機(jī)時(shí)間再發(fā)送。利用隨機(jī)的重傳時(shí)間來(lái)減少?zèng)_突的概率，缺點(diǎn)是：即使有幾個(gè)站有數(shù)據(jù)要發(fā)送，介質(zhì)仍然可能處于空閑狀態(tài)，介質(zhì)的利用率較低。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所702.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）

1-堅(jiān)持CSMA。介質(zhì)空閑就發(fā)送，介質(zhì)忙則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，等到總線空閑，立即發(fā)送。如果發(fā)生沖突，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，重復(fù)第一步。缺點(diǎn)是：假如有兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，沖突就不可避免。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所712.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）

P-堅(jiān)持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則以P的概率發(fā)送，或以（1—P）的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位后重復(fù)處理。該時(shí)間單位等于最大的傳輸延遲。假如介質(zhì)是忙，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)直到介質(zhì)空閑，重復(fù)第一步。哈工大網(wǎng)絡(luò)與電氣智能化研究所722.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）

P-堅(jiān)持CSMA。如果選擇P過(guò)大，使NP>1，則沖突不可避免。最壞的情況是，隨著沖突概率的不斷增大，吞吐率會(huì)降為0