第2章 控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第2章

控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層之間的聯(lián)系。由于現(xiàn)場總線屬于局域網(wǎng)的范疇，因此需要網(wǎng)絡(luò)與通信的知識作為基礎(chǔ)。本章首先講述了數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)，然后講述了現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)硬件、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和通信參考模型，最后講述了netX網(wǎng)絡(luò)控制器。2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1.1基本概念1．總線的基本術(shù)語（1）總線與總線段從廣義來說，總線就是傳輸信號或信息的公共路徑，是遵循同一技術(shù)規(guī)范的連接與操作方式。一組設(shè)備通過總線連在一起稱為“總線段”（BusSegment）?？梢酝ㄟ^總線段相互連接，把多個(gè)總線段連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（2）總線主設(shè)備可在總線上發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備叫做“總線主設(shè)備”（BusMaster）。也就是說，主設(shè)備具備在總線上主動發(fā)起通信的能力，又稱命令者。（3）總線從設(shè)備不能在總線上主動發(fā)起通信，只能掛接在總線上，對總線信息進(jìn)行接收查詢的設(shè)備稱為總線從設(shè)備（BusSlaver），也稱基本設(shè)備。在總線上可能有多個(gè)主設(shè)備，這些主設(shè)備都可主動發(fā)起信息傳輸。某一設(shè)備既可以是主設(shè)備，也可以是從設(shè)備，但不能同時(shí)既是主設(shè)備又是從設(shè)備。被總線主設(shè)備連上的從設(shè)備稱為“響應(yīng)者”（Responder），它參與命令者發(fā)起的數(shù)據(jù)傳送。2.1.1基本概念（4）控制信號總線上的控制信號通常有三種類型。一類控制連在總線上的設(shè)備，讓它進(jìn)行所規(guī)定的操作，如設(shè)備清零、初始化、啟動和停止等。另一類是用于改變總線操作的方式，如改變數(shù)據(jù)流的方向，選擇數(shù)據(jù)字段的寬度和字節(jié)等。還有一些控制信號表明地址和數(shù)據(jù)的含義，如對于地址，可用于指定某一地址空間，或表示出現(xiàn)了廣播操作；對于數(shù)據(jù)，可用于指定它能否轉(zhuǎn)譯成輔助地址或命令。（5）總線協(xié)議管理主、從設(shè)備使用總線的一套規(guī)則稱為“總線協(xié)議”（BusProtocol）。這是一套事先規(guī)定的、必須共同遵守的規(guī)約。2.1.1基本概念2．總線操作的基本內(nèi)容（1）總線操作總線上命令者與響應(yīng)者之間的連結(jié)→數(shù)據(jù)傳送→脫開這一操作序列稱為一次總線“交易”（Transaction），或者叫做一次總線操作?！懊撻_”（Disconnect）是指完成數(shù)據(jù)傳送操作以后，命令者斷開與響應(yīng)者的連接。命令者可以在做完一次或多次總線操作后放棄總線占有權(quán)。（2）總線傳送一旦某一命令者與一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)者連接上以后，就可以開始數(shù)據(jù)的讀寫操作規(guī)程?！白x”（Read）數(shù)據(jù)操作是讀來自響應(yīng)者的數(shù)據(jù)；“寫”（Write）數(shù)據(jù)操作是向響應(yīng)者寫數(shù)據(jù)。讀寫數(shù)據(jù)都需要在命令者和響應(yīng)者之間傳遞數(shù)據(jù)。為了提高數(shù)據(jù)傳送操作的速度，有些總線系統(tǒng)采用了塊傳送和管線方式，加快了長距離的數(shù)據(jù)傳送速度。（3）通信請求通信請求是由總線上某一設(shè)備向另一設(shè)備發(fā)出的請求信號，要求后者給予注意并進(jìn)行某種服務(wù)。它們有可能要求傳送數(shù)據(jù)，也有可能要求完成某種動作。2.1.1基本概念（4）尋址尋址過程是命令者與一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備建立起聯(lián)系的一種總線操作。通常有以下三種尋址方式。物理尋址：用于選擇某一總線段上某一特定位置的從設(shè)備作為響應(yīng)者。由于大多數(shù)從設(shè)備都包含有多個(gè)寄存器，因此物理尋址常常有輔助尋址，以選擇響應(yīng)者的特定寄存器或某一功能。邏輯尋址：用于指定存儲單元的某一個(gè)通用區(qū)，而并不顧及這些存儲單位在設(shè)備中的物理分布。某一設(shè)備監(jiān)測到總線上的地址信號，看其是否與分配給它的邏輯地址相符，如果相符，它就成為響應(yīng)者。物理尋址與邏輯尋址的區(qū)別在于前者是選擇與位置有關(guān)的設(shè)備，而后者是選擇與位置無關(guān)的設(shè)備。廣播尋址：廣播尋址用于選擇多個(gè)響應(yīng)者。命令者把地址信息放在總線上，從設(shè)備將總線上的地址信息與其內(nèi)部的有效地址進(jìn)行比較，如果相符，則該從設(shè)備被“連上”（Connect）。能使多個(gè)從設(shè)備連上的地址稱為“廣播地址”（BroadcastAddresses）。命令者為了確保所選的全部從設(shè)備都能響應(yīng)，系統(tǒng)需要有適應(yīng)這種操作的定時(shí)機(jī)構(gòu)。2.1.1基本概念（5）總線仲裁總線在傳送信息的操作過程中有可能會發(fā)生“沖突”（Contention）。為解決這種沖突，就需進(jìn)行總線占有權(quán)的“仲裁”（Arbitration）?？偩€仲裁是用于裁決哪一個(gè)主設(shè)備是下一個(gè)占有總線的設(shè)備。（6）總線定時(shí)總線操作用“定時(shí)”（Timing）信號進(jìn)行同步。定時(shí)信號用于指明總線上的數(shù)據(jù)和地址在什么時(shí)刻是有效的。大多數(shù)總線標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定命令者可置起“控制”（Control）信號，用來指定操作的類型，還規(guī)定響應(yīng)者要回送“從設(shè)備狀態(tài)響應(yīng)”（SlaveStatusResponse）信號。（7）出錯(cuò)檢測在總線上傳送信息時(shí)會因噪聲和串?dāng)_而出錯(cuò)，因此在高性能的總線中一般設(shè)有出錯(cuò)碼產(chǎn)生和校驗(yàn)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)傳送過程的出錯(cuò)檢測。傳送地址時(shí)的奇偶出錯(cuò)會使要連接的從設(shè)備連不上；傳送數(shù)據(jù)時(shí)如果有奇偶錯(cuò)，通常是再發(fā)送一次。也有一些總線由于出錯(cuò)率很低而不設(shè)檢錯(cuò)機(jī)構(gòu)。（8）容錯(cuò)設(shè)備在總線上傳送信息出錯(cuò)時(shí)，如何減少故障對系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的重配置能力是十分重要的。故障對分布式仲裁的影響就比菊花鏈?zhǔn)街俨眯?。后者在設(shè)備出故障時(shí)，會直接影響它后面設(shè)備的工作?？偩€系統(tǒng)應(yīng)能支持軟件利用一些新技術(shù)，如動態(tài)重新分配地址，把故障隔離開來，關(guān)閉或更換故障單元。2.1.2通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)是傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和。它一般由信息源和信息接收者，發(fā)送、接收設(shè)備，傳輸媒介幾部分組成。單向數(shù)字通信系統(tǒng)的組成如圖2-1所示。圖2-1數(shù)字通信系統(tǒng)的組成2.1.3數(shù)據(jù)編碼計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信任務(wù)是傳送數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)化的信息。這些數(shù)據(jù)通常以離散的二進(jìn)制0，1序列的方式表示。碼元是所傳輸數(shù)據(jù)的基本單位。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中所傳輸?shù)拇蠖酁槎a，它的每一位只能在1或0兩個(gè)狀態(tài)中取一個(gè)，這每一位就是一個(gè)碼元。數(shù)據(jù)編碼是指通信系統(tǒng)中以何種物理信號的形式來表達(dá)數(shù)據(jù)。分別用模擬信號的不同幅度、不同頻率、不同相位來表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)的，稱為模擬數(shù)據(jù)編碼。用高低電平的矩形脈沖信號來表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)的，稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼，在基本不改變數(shù)據(jù)信號頻率的情況下，直接傳輸數(shù)據(jù)信號的傳輸方式，稱為基帶傳輸。基帶傳輸可以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，是目前廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)通信方式。1．單極性碼信號電平是單極性的，如邏輯1用高電平，邏輯0用零電平的信號表達(dá)方式，如圖2-2和圖2-3所示。圖2-2單極性非歸零碼圖2-3單極性歸零碼2.1.3數(shù)據(jù)編碼2．雙極性碼信號電平為正、負(fù)兩種極性的。如邏輯1用正電平，邏輯0用負(fù)電平的信號表達(dá)方式，如圖2-4和圖2-5所示。圖2-4雙極性非歸零碼圖2-5雙極性歸零碼3．歸零碼（RZ）在每一位二進(jìn)制信息傳輸之后均返回到零電平的編碼。例如其邏輯1只在該碼元時(shí)間中的某段（如碼元時(shí)間的一半）維持高電平后就回復(fù)到低電平，如圖2-3和圖2-5所示。4．非歸零碼（NRZ）在整個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)維持有效電平，如圖2-2和圖2-4所示。2.1.3數(shù)據(jù)編碼5．差分碼用電平的變化與否來代表邏輯“1”和“0”，電平變化代表“1”，不變化代表“0”，按此規(guī)定的碼稱為信號差分碼。根據(jù)初始狀態(tài)為高電平或低電平，差分碼有兩種波形（相位恰好相反）。顯然，差分碼不可能是歸零碼，其波形如圖2-6所示。差分碼可以通過一個(gè)JK觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出為“1”時(shí)，JK端均為“1”，時(shí)鐘脈沖使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)；當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出為“0”時(shí)，JK端均為“0”，觸發(fā)器狀態(tài)不變，實(shí)現(xiàn)了差分碼。根據(jù)信息傳輸方式，還可分為平衡傳輸和非平衡傳輸。平均傳輸指無論“0”或“1”都是傳輸格式的一部分；而非平衡傳輸中，只有“1”被傳輸，“0”則以在指定的時(shí)刻沒有脈沖來表示。圖2-6差分碼2.1.3數(shù)據(jù)編碼6．曼徹斯特編碼（ManchesterEncoding）這是一種常用的基帶信號編碼。它具有內(nèi)在的時(shí)鐘信息，因而能使網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)系統(tǒng)保持同步。在曼徹斯特編碼中，時(shí)間被劃分為等間隔的小段，其中每小段代表一個(gè)比特。每一小段時(shí)間本身又分為兩半，前半個(gè)時(shí)間段所傳信號是該時(shí)間段傳送比特值的反碼，后半個(gè)時(shí)間段傳送的是比特值本身?？梢娫谝粋€(gè)時(shí)間段內(nèi)，其中間點(diǎn)總有一次信號電平的變化。因此攜帶有信號傳送的同步信息而不需另外傳送同步信號。曼徹斯特編碼過程與波形如圖2-7所示。圖2-7曼徹斯特編碼過程與波形7．模擬數(shù)據(jù)編碼模擬數(shù)據(jù)編碼采用模擬信號來表達(dá)數(shù)據(jù)的0，1狀態(tài)。幅度、頻率、相位是描述模擬信號的參數(shù)，可以通過改變這三個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)編碼。幅度鍵控ASK（Amplitude-ShiftKeying）、頻移鍵控FSK（Frequency-ShiftKeying）、相移鍵控PSK（Phase-ShiftKeying）是模擬數(shù)據(jù)編碼的三種編碼方法。2.1.5信號的傳輸模式1．基帶傳輸基帶傳輸就是在基本不改變數(shù)據(jù)信號頻率的情況下，在數(shù)字通信中直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號，即按數(shù)據(jù)波的原樣進(jìn)行傳輸，不采用任何調(diào)制措施。它是目前廣泛應(yīng)用的最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。目前大部分計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，包括控制局域網(wǎng)，都采用基帶傳輸方式。其特點(diǎn)如下：信號按數(shù)據(jù)位流的基本形式傳輸，整個(gè)系統(tǒng)不用調(diào)制解調(diào)器，這使得系統(tǒng)價(jià)格低廉。系統(tǒng)可采用雙絞線或同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，也可采用光纜作為傳輸介質(zhì)。與寬帶網(wǎng)相比，基帶網(wǎng)的傳輸介質(zhì)比較便宜，可以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)傳輸速率（一般為1Mbit/s~10Mbit/s），但其傳輸距離一般不超過25km，傳輸距離加長，傳輸質(zhì)量會降低?；鶐ЬW(wǎng)的線路工作方式一般只能為半雙工方式或單工方式。2．載波傳輸載波傳輸是先用數(shù)字信號對載波進(jìn)行調(diào)制，然后進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ?。最基本的調(diào)制方式有幅值鍵控（ASK），頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）3種。在載波傳輸中，發(fā)送設(shè)備首先要產(chǎn)生某個(gè)頻率的信號作為基波來承載信息信號，這個(gè)基波就稱為載波信號，基波頻率就稱為載波頻率；然后按幅值鍵控、頻移鍵控、相移鍵控等不同方式改變載波信號的幅值、頻率、相位，形成調(diào)制信號后發(fā)送。2.1.5信號的傳輸模式3．寬帶傳輸由于基帶網(wǎng)不適于傳輸語言、圖像等信息，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、文字、語音、圖像等多種信號的任務(wù)愈來愈重，因此提出了寬帶傳輸?shù)囊?。寬帶傳輸與基帶傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別：一是數(shù)據(jù)傳輸速率不同，基帶網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0~10Mbit/s，寬帶網(wǎng)可達(dá)0~400Mbit/s；二是寬帶網(wǎng)可劃分為多條基帶信道，能提供良好的通信路徑。一般寬帶局域網(wǎng)可與有線電視系統(tǒng)共建，以節(jié)省投資。4．異步轉(zhuǎn)移模式ATMATM（asynchronoustransfermode）是一種新的傳輸與交換數(shù)字信息的技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，被規(guī)定為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的傳輸模式。2.1.6局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆捎谟?jì)算機(jī)的廣泛使用，為用戶提供了分散而有效的數(shù)據(jù)處理與計(jì)算能力。計(jì)算機(jī)和以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的智能設(shè)備一般除了處理本身業(yè)務(wù)之外，還要求與其他計(jì)算機(jī)彼此溝通信息，共享資源，協(xié)同工作，于是，出現(xiàn)了用通信線路將各計(jì)算機(jī)連接起來的計(jì)算機(jī)群，以實(shí)現(xiàn)資源共享和作業(yè)分布處理，這就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。Internet就是當(dāng)今世界上最大的非集中式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的集合，是全球范圍成千上萬個(gè)網(wǎng)連接起來的互聯(lián)網(wǎng)，并已成為當(dāng)代信息社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施——信息高速公路。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信號方式、訪問控制方式、傳輸介質(zhì)是影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的互連形式。2．星形拓?fù)湓谛切瓮負(fù)渲校總€(gè)站通過點(diǎn)-點(diǎn)連接到中央節(jié)點(diǎn)，任何兩站之間通信都通過中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。一個(gè)站要傳送數(shù)據(jù)，首先向中央節(jié)點(diǎn)發(fā)出請求，要求與目的站建立連接。連接建立后，該站才向目的站發(fā)送數(shù)據(jù)。這種拓?fù)洳捎眉惺酵ㄐ趴刂撇呗?，所有通信均由中央?jié)點(diǎn)控制，中央節(jié)點(diǎn)必須建立和維持許多并行數(shù)據(jù)通路，因此中央節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)顯得非常復(fù)雜，而每個(gè)站的通信處理負(fù)擔(dān)很小，只需滿足點(diǎn)-點(diǎn)鏈路簡單通信要求，結(jié)構(gòu)很簡單。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-10所示。2.1.6局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3．環(huán)形拓?fù)湓诃h(huán)形拓?fù)渲?，網(wǎng)絡(luò)中有許多中繼器進(jìn)行點(diǎn)-點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路。中繼器接收前站發(fā)來的數(shù)據(jù)，然后按原來速度一位一位地從另一條鏈路發(fā)送出去。鏈路是單向的，數(shù)據(jù)沿一個(gè)方向（順時(shí)針或逆時(shí)針）在網(wǎng)上環(huán)行。每個(gè)工作站通過中繼器再連至網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，按分組進(jìn)行，數(shù)據(jù)拆成分組加上控制信息插入環(huán)上，通過其他中繼器到達(dá)目的站。由于多個(gè)工作站要共享環(huán)路，需有某種訪問控制方式，確定每個(gè)站何時(shí)能向環(huán)上插入分組。它們一般采用分布控制，每個(gè)站有存取邏輯和收發(fā)控制。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-11所示。圖2-10星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2-11環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.1.6局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4．總線形拓?fù)湓诳偩€形拓?fù)渲?，傳輸介質(zhì)是一條總線，工作站通過相應(yīng)硬件接口接至總線上，一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，所有其他站都能接收。樹形拓?fù)涫强偩€拓?fù)涞臄U(kuò)展形式，傳輸介質(zhì)是不封閉的分支電纜。它和總線拓?fù)湟粯?，一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，其他都能接收。因此，總線和樹形拓?fù)涞膫鬏斀橘|(zhì)稱作多點(diǎn)式或廣播式。5．樹形拓?fù)錁湫瓮負(fù)涞倪m應(yīng)性很強(qiáng)，可適用于很寬范圍，如對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量、數(shù)據(jù)率和數(shù)據(jù)類型等沒有太多限制，可達(dá)到很高的帶寬。樹形結(jié)構(gòu)在單個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)中采用不多，如果把多個(gè)總線形或星形網(wǎng)連在一起，或連到另一個(gè)大型機(jī)或一個(gè)環(huán)形網(wǎng)上，就形成了樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中是非常需要的。樹形結(jié)構(gòu)非常適合于分主次、分等級的層次型管理系統(tǒng)。2.1.6局域網(wǎng)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4．總線形拓?fù)?．樹形拓?fù)淇偩€形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-12所示。圖2-12總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-13所示。圖2-13樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.1.7網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有電話線、同軸電纜、雙絞線、光纜、無線與衛(wèi)星通信。傳輸介質(zhì)的特性對網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信質(zhì)量影響很大，主要特性如下。物理特性：傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述；傳輸特性：傳輸介質(zhì)允許傳送數(shù)字或模擬信號以及調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍；連通特性：允許點(diǎn)-點(diǎn)或多點(diǎn)連接；地理范圍：傳輸介質(zhì)最大傳輸距離；抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力。2.1.7網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)1．雙絞線的主要特性無論對于模擬數(shù)據(jù)還是對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，雙絞線都是最通用的傳輸介質(zhì)。電話線路就是一種雙絞線。（1）物理特性雙絞線由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的兩根或四根絕緣線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個(gè)線對螺旋排列的目的是使各線對之間的電磁干擾最小。（2）傳輸特性雙絞線最普遍的應(yīng)用是語音信號的模擬傳輸。在一條雙絞線上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)行多個(gè)音頻通道的多路復(fù)用。如每個(gè)通道占用4kHz帶寬，并在相鄰?fù)ǖ乐g保留適當(dāng)?shù)母綦x頻帶，雙絞線使用的帶寬可達(dá)268kHz，可以復(fù)用24條音頻通道的傳輸。使用雙絞線或調(diào)制解調(diào)器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)9600bit/s，24條音頻通道總的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)230kbit/s。（3）連通性雙絞線可以用于點(diǎn)-點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接。（4）地理范圍雙絞線用作遠(yuǎn)程中繼線時(shí)，最大距離可達(dá)15km；用于10Mbit/s局域網(wǎng)時(shí)，與集線器的距離最大為100m。（5）抗干擾性雙絞線的抗干擾性取決于一束線中相鄰線對的扭曲長度及適當(dāng)?shù)钠帘?。在低頻傳輸時(shí)，其抗干擾能力相當(dāng)于同軸電纜。在10~100kHz時(shí)，其抗干擾能力低于同軸電纜。2.1.7網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)2．同軸電纜的主要特性同軸電纜是網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用十分廣泛的傳輸介質(zhì)之一。（1）物理特性它由內(nèi)導(dǎo)體、外屏蔽層、絕緣層及外部保護(hù)層組成。同軸介質(zhì)的特性參數(shù)由內(nèi)、外導(dǎo)體及絕緣層的電參數(shù)和機(jī)械尺寸決定。（2）傳輸特性根據(jù)同軸電纜通頻帶，同軸電纜可以分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類。基帶同軸電纜一般僅用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號傳輸。寬帶同軸電纜可以使用頻分多路復(fù)用方法，將一條寬帶同軸電纜的頻帶劃分成多條通信信道，使用各種調(diào)制方案，支持多路傳輸。寬帶同軸電纜也可以只用于一條通信信道的高速數(shù)字通信，此時(shí)稱之為單通道寬帶。（3）連通性同軸電纜支持點(diǎn)-點(diǎn)連接，也支持多點(diǎn)連接。寬帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)千臺設(shè)備的連接；基帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)百臺設(shè)備的連接。（4）地理范圍基帶同軸電纜最大距離限制在幾km范圍內(nèi)，而寬帶同軸電纜最大距離可達(dá)幾十km。（5）抗干擾性同軸電纜的結(jié)構(gòu)使得它的抗干擾能力較強(qiáng)。2.1.7網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)3．光纜的主要特性光纜是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用最廣泛的一種。（1）物理特性光纖是一種直徑為50~100μm的柔軟、能傳導(dǎo)光波的介質(zhì)，各種玻璃和塑料可以用來制造光纖，其中用超高純度石英玻璃纖維制作的光纖可以得到最低的傳輸損耗。在折射率較高的單根光纖外面用折射率較低的包層包裹起來，就可以構(gòu)成一條光纖通道，多條光纖組成一束就構(gòu)成光纖電纜。（2）傳輸特性光纖通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號。由于光纖的折射系數(shù)高于外部包層的折射系數(shù)，因此可以形成光波在光纖與包層界面上的全反射。光纖可以看作頻率從1014~1015Hz的光波導(dǎo)線，這一范圍覆蓋了可見光譜與部分紅外光譜。以小角度進(jìn)入的光波沿光纖按全反射方式向前傳播。光纖傳輸分為單模與多模兩類。所謂單模光纖是指光纖的光信號僅與光纖軸成單個(gè)可分辨角度的單光纖傳輸。而多模光纖的光信號與光纖軸成多個(gè)可分辨角度的多光纖傳輸。單模光纖性能優(yōu)于多模光纖。2.1.7網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)3．光纜的主要特性光纜是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用最廣泛的一種。（3）連通性光纖最普遍的連接方法是點(diǎn)-點(diǎn)方式，在某些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中也可采用多點(diǎn)連接方式。（4）地理范圍光纖信號衰減極小，它可以在6~8km距離內(nèi)不使用中繼器，實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。（5）抗干擾性光纖不受外界電磁干擾與噪聲的影響，能在長距離、高速度傳輸中保持低誤碼率。雙絞線典型的誤碼率在10-5~10-6之間，基帶同軸電纜為10-7，寬帶同軸電纜為10-9，而光纖誤碼率可以低于10-10。光纖傳輸?shù)陌踩耘c保密性極好。2.1.8介質(zhì)訪問控制方式1．CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）這種控制方式對任何工作站都沒有預(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)上爭用傳輸介質(zhì)，故稱之為爭用技術(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”。為盡量避免由于競爭引起的沖突，每個(gè)工作站在發(fā)送信息之前，都要監(jiān)聽傳輸線上是否有信息在發(fā)送，這就是“載波監(jiān)聽”。載波監(jiān)聽CSMA的控制方案是先聽再講。一個(gè)站要發(fā)送，首先需監(jiān)聽總線，以決定介質(zhì)上是否存在其他站的發(fā)送信號。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。當(dāng)監(jiān)聽總線狀態(tài)后，可采用以下三種CSMA堅(jiān)持退避算法：第一種為不堅(jiān)持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則發(fā)送。假如介質(zhì)是忙的，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，重復(fù)第一步。第二種為1—堅(jiān)持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則發(fā)送。假如介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑，立即發(fā)送。假如沖突發(fā)生，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，重復(fù)第一步。第三種為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)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑，重復(fù)第一步。2.1.8介質(zhì)訪問控制方式1．CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）由于傳輸線上不可避免的有傳輸延遲，有可能多個(gè)站同時(shí)監(jiān)聽到線上空閑并開始發(fā)送，從而導(dǎo)致沖突。故每個(gè)工作站發(fā)送信息之后，還要繼續(xù)監(jiān)聽線路，判定是否有其他站正與本站同時(shí)向傳輸線發(fā)送。一旦發(fā)現(xiàn)，便中止當(dāng)前發(fā)送，這就是“沖突檢測”。載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測的協(xié)議，簡寫為CSMA/CD，已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。每個(gè)站在發(fā)送幀期間，同時(shí)有檢測沖突的能力，即所謂邊講邊聽。一旦檢測到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號，通知總線上各站沖突已發(fā)生，這樣，通道的容量不致因白白傳送已損壞的幀而浪費(fèi)。2.1.8介質(zhì)訪問控制方式2．令牌（標(biāo)記）訪問控制方式CSMA的訪問存在發(fā)報(bào)沖突問題，產(chǎn)生沖突的原因是由于各站點(diǎn)發(fā)報(bào)是隨機(jī)的。為了解決沖突問題，可采用有控制的發(fā)報(bào)方式，令牌方式是一種按一定順序在各站點(diǎn)傳遞令牌（Token）的方法。誰得到令牌，誰才有發(fā)報(bào)權(quán)。令牌訪問原理可用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成令牌環(huán)形網(wǎng)；也可用于總線網(wǎng)，構(gòu)成令牌總線網(wǎng)絡(luò)。（1）令牌環(huán)（Token-Ring）方式令牌環(huán)是環(huán)形結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)采用的一種訪問控制方式。由于在環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上，某一瞬間可以允許發(fā)送報(bào)文的站點(diǎn)只有一個(gè)，令牌在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路上不斷地傳送，只有擁有此令牌的站點(diǎn)，才有權(quán)向環(huán)路上發(fā)送報(bào)文，而其他站點(diǎn)僅允許接收報(bào)文。站點(diǎn)在發(fā)送完畢后，便將令牌交給網(wǎng)上下一個(gè)站點(diǎn)，如果該站點(diǎn)沒有報(bào)文需要發(fā)送，便把令牌順次傳給下一個(gè)站點(diǎn)。因此，表示發(fā)送權(quán)的令牌在環(huán)形信道上不斷循環(huán)。環(huán)上每個(gè)相應(yīng)站點(diǎn)都可獲得發(fā)報(bào)權(quán)，而任何時(shí)刻只會有一個(gè)站點(diǎn)利用環(huán)路傳送報(bào)文，因而在環(huán)路上保證不會發(fā)生訪問沖突。（2）令牌傳遞總線（Token-PassingBus）方式這種方式和CSMA/CD方式一樣，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但不同的是在網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個(gè)邏輯環(huán)。每個(gè)工作站在環(huán)中均有一個(gè)指定的邏輯位置，末站的后站就是首站，即首尾相連。每站都了解先行站（PS）和后繼站（NS）的地址，總線上各站的物理位置與邏輯位置無關(guān)。2.1.9CRC校驗(yàn)1．CRC校驗(yàn)的工作原理CRC校驗(yàn)方法是將要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列當(dāng)作一個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)，在發(fā)送方用收發(fā)雙方預(yù)先約定的生成多項(xiàng)式去除，求得一個(gè)余數(shù)多項(xiàng)式。將余數(shù)多項(xiàng)式加到數(shù)據(jù)多項(xiàng)式之后發(fā)送到接收端。接收端用同樣的生成多項(xiàng)式去除接收數(shù)據(jù)多項(xiàng)式，得到計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式。如果計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式與接收余數(shù)多項(xiàng)式相同，則表示傳輸無差錯(cuò)；如果計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式不等于接收余數(shù)多項(xiàng)式，則表示傳輸有差錯(cuò)，由發(fā)送方重發(fā)數(shù)據(jù)，直至正確為止。CRC碼檢錯(cuò)能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)容易，是目前應(yīng)用最廣泛的校驗(yàn)方法之一，CRC校驗(yàn)基本工作原理如圖2-14所示。圖2-14CRC校驗(yàn)基本工作原理2.1.9CRC校驗(yàn)2．CRC校驗(yàn)的工作過程

2.1.9CRC校驗(yàn)3．CRC生成多項(xiàng)式CRC生成多項(xiàng)式由協(xié)議規(guī)定，列入國際標(biāo)準(zhǔn)的生成多項(xiàng)式有生成多項(xiàng)式的結(jié)構(gòu)及檢錯(cuò)效果是經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)后確定的。4．CRC校驗(yàn)實(shí)例

CRC-12CRC-16CRC-CCITTCRC-322.2現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線又稱現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，它屬于一種特殊類型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是用于完成自動化任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備類型、傳輸信息的種類、網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)所處的工作環(huán)境等方面，現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)都有別于由普通PC機(jī)或其他計(jì)算機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這些測控設(shè)備的智能節(jié)點(diǎn)可能分布在工廠的生產(chǎn)裝置、裝配流水線、發(fā)電廠、變電站、智能交通、樓宇自控、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等地區(qū)或領(lǐng)域。2.2.1現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)作為普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的PC機(jī)或其他種類的計(jì)算機(jī)、工作站，當(dāng)然也可以成為現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的一員?，F(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)大都是具有計(jì)算與通信能力的測量控制設(shè)備。它們可能具有嵌入式CPU，但功能比較單一，其計(jì)算或其他能力也許遠(yuǎn)不及普通PC機(jī)，也沒有鍵盤、顯示等人機(jī)交互接口，甚至不帶有CPU、單片機(jī)，只帶有簡單的通信接口。具有通信能力的以下現(xiàn)場設(shè)備都可以成為現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)一員：限位開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)等各類開關(guān)；條形碼閱讀器；光電傳感器；溫度、壓力、流量、物位等各種傳感器、變送器；可編程邏輯控制器PLC；PID等數(shù)字控制器；各種數(shù)據(jù)采集裝置；作為監(jiān)視操作設(shè)備的監(jiān)控計(jì)算機(jī)、工作站及其外設(shè)；各種調(diào)節(jié)閥；馬達(dá)控制設(shè)備；變頻器；機(jī)器人；作為現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的中繼器、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等。2.2.1現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)受制造成本和傳統(tǒng)因素的影響，作為現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的上述現(xiàn)場設(shè)備，其計(jì)算能力等方面一般比不上普通計(jì)算機(jī)。把這些單個(gè)分散的有通信能力的測量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，連接成如圖2-14所示的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使它們之間可以相互溝通信息，由它們共同完成自控任務(wù)，這就是現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)。圖2-14現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)示意圖2.2.2現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)以具有通信能力的傳感器、執(zhí)行器、測控儀表為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并將其連接成開放式、數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)通信，完成測量控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)要將現(xiàn)場運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室，在把生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室的同時(shí)，又將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令等送往位于現(xiàn)場的測量控制現(xiàn)場設(shè)備中，起著現(xiàn)場級控制設(shè)備之間數(shù)據(jù)聯(lián)系與溝通的作用。同時(shí)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)還要在與操作終端、上層管理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)連接和信息共享中發(fā)揮作用。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)開始對現(xiàn)場設(shè)備提出了參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽和遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求。在有些應(yīng)用場合，需要借助網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)為現(xiàn)場設(shè)備提供工作電源。2.2.3現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍采用以太網(wǎng)技術(shù)，采用帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問的媒體訪問控制方式。一條總線上掛接多個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用平等競爭的方式爭用總線。節(jié)點(diǎn)要求發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先監(jiān)聽總線是否空閑，如果空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)；如果總線忙就只能以某種方式繼續(xù)監(jiān)聽，等總線空閑后再發(fā)送數(shù)據(jù)。即使如此也還會有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送而發(fā)生沖突的可能性，因而稱之為非確定性（nondeterministic）網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈募?、?shù)據(jù)在時(shí)間上沒有嚴(yán)格的要求，一次連接失敗之后還可繼續(xù)要求連接。因此，這種非確定性不致于造成后果。可以說，現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于，它必須滿足對現(xiàn)場控制的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)時(shí)控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新。這種對動作時(shí)間有實(shí)時(shí)要求的系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行不僅要求系統(tǒng)動作在邏輯上的正確性，同時(shí)要求滿足時(shí)限性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)又可分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)兩類。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)任務(wù)必須在規(guī)定的時(shí)限完成，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果；而軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)任務(wù)在超過了截止期后的一定時(shí)限內(nèi)，系統(tǒng)仍可以執(zhí)行處理。2.3網(wǎng)絡(luò)硬件2.3.1網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)1．廣播式網(wǎng)絡(luò)廣播式網(wǎng)絡(luò)（broadcastnetwork）僅有一條通信信道，由網(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器共享。短的消息，即按某種語法組織的分組或包（packet），可以被任何機(jī)器發(fā)送并被其他所有的機(jī)器接收。分組的地址字段指明此分組應(yīng)被哪臺機(jī)器接收。一旦收到分組，各機(jī)器將檢查它的地址字段。如果是發(fā)送給它的，則處理該分組，否則將它丟棄。2．點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（point-to-pointnetwork）由一對對機(jī)器之間的多條連接構(gòu)成。為了能從源到達(dá)目的地，這種網(wǎng)絡(luò)上的分組可能必須通過一臺或多臺中間機(jī)器。通常是多條路徑，并且可能長度不一樣，因此在點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中路由算法十分重要。一般來講（當(dāng)然也有例外），小的、地理上處于本地的網(wǎng)絡(luò)采用廣播方式，而大的網(wǎng)絡(luò)則采用點(diǎn)到點(diǎn)方式。2.3.2局域網(wǎng)局域網(wǎng)（localareanetwork），簡稱LAN，是處于同一建筑、同一大學(xué)或方圓幾公里遠(yuǎn)地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)常被用于連接公司辦公室或工廠里的個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站，以便共享資源（如打印機(jī)）和交換信息。LAN有和其他網(wǎng)絡(luò)不同的三個(gè)特征：范圍、傳輸技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LAN的覆蓋范圍比較小，這意味著即使是在最壞情況下其傳輸時(shí)間也是有限的，并且可以預(yù)先知道傳輸時(shí)間。知道了傳輸?shù)淖畲髸r(shí)間，就可以使用某些設(shè)計(jì)方法，而在其他情況下是不能這樣做的。這同樣也簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理。LAN通常使用這樣一種傳輸技術(shù)，即用一條電纜連接所有的機(jī)器。這有點(diǎn)像電話公司曾經(jīng)在鄉(xiāng)村使用的公用線。傳統(tǒng)的LAN速度為10Mbit/s~100Mbit/s，傳輸延遲低（幾十個(gè)毫秒），并且出錯(cuò)率低。新的LAN運(yùn)行速度更高，可達(dá)到每秒數(shù)百兆位。廣播式LAN可以有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖2-17給出了其中的兩種。a)總線形b)環(huán)形圖2-17兩種廣播式網(wǎng)絡(luò)2.3.3城域網(wǎng)城域網(wǎng)（metropolitanareanetwork），或者稱MAN，基本上是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術(shù)。它可能覆蓋一組鄰近的公司辦公室和一個(gè)城市，既可能是私有的也可能是公用的。MAN可以支持?jǐn)?shù)據(jù)和聲音，并且可能涉及到當(dāng)?shù)氐挠芯€電視網(wǎng)。MAN僅使用一條或兩條電纜，并且不包含交換單元，即把分組分流到幾條可能的引出電纜的設(shè)備。這樣做可以簡化設(shè)計(jì)。2.3.4廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)（wideareanetwork），或者稱WAN，是一種跨越大的地域的網(wǎng)絡(luò)，通常包含一個(gè)國家或州。它包含想要運(yùn)行用戶（即應(yīng)用）程序的機(jī)器的集合。2.3.5無線網(wǎng)移動計(jì)算機(jī)，例如筆記本計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理PDA（personaldigitalassistant），是計(jì)算機(jī)工業(yè)增長最快的一部分。許多擁有這種計(jì)算機(jī)的人在他們的辦公室里都有連接到LAN上的桌面計(jì)算機(jī)，并且希望當(dāng)他們不在辦公室或在路途中時(shí)，仍然能連接到自己的大本營。顯然在汽車或飛機(jī)中不可能使用有線連接，這時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)可滿足用戶的需要。實(shí)際上，數(shù)據(jù)無線通信并不是什么新的思想。早在1901年，意大利物理學(xué)家GuglielmoMarconi就演示了使用Morse（莫爾斯）電碼從輪船上向海岸發(fā)送無線電報(bào)（莫爾斯電碼用點(diǎn)和劃表示字母，實(shí)際上它也是二進(jìn)制）?，F(xiàn)代數(shù)字無線系統(tǒng)的性能更好，但是基本思路是一樣的。無線網(wǎng)絡(luò)有很多用處。較常見的一種是移動式辦公室。旅途中的人通常希望使用他們的便攜式電子設(shè)備來發(fā)送和接收電話、傳真和電子郵件，閱讀遠(yuǎn)程文件，登錄到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上等，并且不論是在陸地、海上和天空中都可以工作。無線網(wǎng)絡(luò)對于卡車、出租車、公共汽車和維修人員與基地保持聯(lián)系極其有用。2.3.6互聯(lián)網(wǎng)世界上有許多網(wǎng)絡(luò)，而且常常使用不同的硬件和軟件。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的用戶經(jīng)常需要和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的用戶通信。這就需要連接不同的、而且往往是不兼容的網(wǎng)絡(luò)。有時(shí)候使用被稱作網(wǎng)關(guān)（gateway）的機(jī)器來完成連接，并提供硬件和軟件的轉(zhuǎn)換?；ヂ?lián)的網(wǎng)絡(luò)集合就稱為互聯(lián)網(wǎng)（internetwork或internet）。常見的互聯(lián)網(wǎng)是通過WAN連接起來的LAN集合。2.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)2.4.1基本概念網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)資源共享。相互連接的網(wǎng)絡(luò)可以是同種類型的網(wǎng)絡(luò)，也可以是運(yùn)行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異型系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)迅速發(fā)展的結(jié)果，也是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的自然要求。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)要求不改變原有子網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信速率、硬件和軟件配置等，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)使原先不能相互通信和共享資源的網(wǎng)絡(luò)間有條件實(shí)現(xiàn)相互通信和信息共享。此外還要求將因連接對原有網(wǎng)絡(luò)的影響減至最小。2.4.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)必須遵循一定的規(guī)范，隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以及應(yīng)用對局域網(wǎng)絡(luò)互連的需求，IEEE于1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會（IEEE802委員會），建立了802課題，制定了開放式系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)發(fā)布了IEEE802.1~IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，其主要文件所涉及的內(nèi)容如圖2-18所示。其中IEEE802.1~IEEE802.6已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8802-1~ISO8802-6。圖2-18IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容2.4.3網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作系統(tǒng)局域網(wǎng)操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接的重要軟件。局域網(wǎng)操作系統(tǒng)通過網(wǎng)卡驅(qū)動程序與網(wǎng)卡通信實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問控制和物理層協(xié)議。對不同傳輸介質(zhì)、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同介質(zhì)訪問控制協(xié)議的異型網(wǎng)，要求計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)能很好地解決異型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題。Netware，WindowsNTServer，LANManager都是局域網(wǎng)操作系統(tǒng)的范例。2.4.4現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交換，包括在不同傳輸介質(zhì)、不同速率、不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)?，F(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)規(guī)范對一條總線段上容許掛接的自控設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)有嚴(yán)格的限制。一般同種總線的網(wǎng)段采用中繼器或網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)連接與擴(kuò)展。例如CAN，PROFIBUS等都擁有高速和低速網(wǎng)段。其高速網(wǎng)段與低速網(wǎng)段之間采用網(wǎng)橋連接。2.5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)從通信參考模型的角度可分為幾個(gè)層次：在物理層使用中繼器（repeater），通過復(fù)制位信號延伸網(wǎng)段長度；在數(shù)據(jù)鏈路層使用網(wǎng)橋（bridge），在局域網(wǎng)之間存儲或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；在網(wǎng)絡(luò)層使用路由器（router）在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組信號；在傳輸層及傳輸層以上，使用網(wǎng)關(guān)（gateway）進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口。因此中繼器、網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)是不同層次的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。2.5.1中繼器中繼器（repeater）又稱重發(fā)器。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間存在一定的傳輸距離，網(wǎng)絡(luò)中攜帶信息的信號在通過一個(gè)固定長度的距離后，會因衰減或噪聲干擾而影響數(shù)據(jù)的完整性，影響接收節(jié)點(diǎn)正確的接收和辨認(rèn)，因而經(jīng)常需要運(yùn)用中繼器。中繼器接受一個(gè)線路中的報(bào)文信號，將其進(jìn)行整形放大、重新復(fù)制，并將新生成的復(fù)制信號轉(zhuǎn)發(fā)至下一網(wǎng)段或轉(zhuǎn)發(fā)到其他介質(zhì)段。這個(gè)新生成的信號將具有良好的波形。中繼器一般用于方波信號的傳輸。有電信號中繼器和光信號中繼器。它們對所通過的數(shù)據(jù)不作處理，主要作用在于延長電纜和光纜的傳輸距離。中繼器僅在網(wǎng)絡(luò)的物理層起作用，它不以任何方式改變網(wǎng)絡(luò)的功能。中繼器不同于放大器，放大器從輸入端讀入舊信號，然后輸出一個(gè)形狀相同、放大的新信號。中繼器放置在傳輸線路上的位置是很重要的。中繼器使得網(wǎng)絡(luò)可以跨越一個(gè)較大的距離。在中繼器的兩端，其數(shù)據(jù)速率、協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路層）和地址空間都相同。2.5.2網(wǎng)橋網(wǎng)橋是存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來連接同一類型的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，再送到物理層，通過物理傳輸介質(zhì)送到另一個(gè)子網(wǎng)或網(wǎng)段。它具有尋址與路徑選擇的功能，在接收到幀之后，要決定正確的路徑將幀送到相應(yīng)的目的站點(diǎn)。網(wǎng)橋能夠互聯(lián)兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸速率、不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。它要求兩個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同或兼容的協(xié)議。網(wǎng)橋同時(shí)作用在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。它們用于網(wǎng)段之間的連接，也可以在兩個(gè)相同類型的網(wǎng)段之間進(jìn)行幀中繼。網(wǎng)橋可以訪問所有連接節(jié)點(diǎn)的物理地址。有選擇性地過濾通過它的報(bào)文。當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)段中生成的報(bào)文要傳到另外一個(gè)網(wǎng)段中時(shí)，網(wǎng)橋開始蘇醒，轉(zhuǎn)發(fā)信號；而當(dāng)一個(gè)報(bào)文在本身的網(wǎng)段中傳輸時(shí)，網(wǎng)橋處于睡眠狀態(tài)。網(wǎng)橋與中繼器的區(qū)別在于：網(wǎng)橋具有使不同網(wǎng)段之間的通信相互隔離的邏輯，或者說網(wǎng)橋是一種聰明的中繼器。它只對包含預(yù)期接收者網(wǎng)段的信號包進(jìn)行中繼。這樣，網(wǎng)橋起到了過濾信號包的作用，利用它可以控制網(wǎng)絡(luò)擁塞，同時(shí)隔離出現(xiàn)了問題的鏈路。但網(wǎng)橋在任何情況下都不修改包的結(jié)構(gòu)或包的內(nèi)容，因此只可以將網(wǎng)橋應(yīng)用在使用相同協(xié)議的網(wǎng)段之間。為了在網(wǎng)段之間進(jìn)行傳輸選擇，網(wǎng)橋需要一個(gè)包含與它連接的所有節(jié)點(diǎn)地址的查找表，這個(gè)表指出各個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)段。這個(gè)表是如何生成的以及有多少個(gè)段連接到一個(gè)網(wǎng)橋上決定了網(wǎng)橋的類型和費(fèi)用。2.5.3網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)又被稱為網(wǎng)間協(xié)議變換器，用以實(shí)現(xiàn)不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間、包括使用不同網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。由于它在技術(shù)上與它所連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的具體協(xié)議有關(guān)，因而用于不同網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換連接的網(wǎng)關(guān)是不相同的。網(wǎng)關(guān)需要完成報(bào)文的接收、翻譯與發(fā)送。它使用兩個(gè)微處理器和兩套各自獨(dú)立的芯片組。每個(gè)微處理器都知道自己本地的總線語言，在兩個(gè)微處理器之間設(shè)置一個(gè)基本的翻譯器。I/O數(shù)據(jù)通過微處理器，在網(wǎng)段之間來回傳遞數(shù)據(jù)。在工業(yè)數(shù)據(jù)通信中網(wǎng)關(guān)最顯著的應(yīng)用就是把一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信號送往另一類不同協(xié)議或更高一層的網(wǎng)絡(luò)。例如把ASI網(wǎng)段的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)送往PROFIBUS-DP網(wǎng)段。2.5.4路由器路由器工作在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。它比中繼器和網(wǎng)橋更加復(fù)雜。在路由器所包含的地址之間，可能存在若干路徑，路由器可以為某次特定的傳輸選擇一條最好的路徑。報(bào)文傳送的目的地網(wǎng)絡(luò)和目的地址一般存在于報(bào)文的某個(gè)位置。當(dāng)報(bào)文進(jìn)入時(shí)，路由器讀取報(bào)文中的目的地址，然后把這個(gè)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的網(wǎng)段中。它會取消沒有目的地的報(bào)文傳輸，對存在多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，路由器是很重要的部分。路由器可以在多個(gè)互聯(lián)設(shè)備之間中繼數(shù)據(jù)包。它們對來自某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包確定路線，發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中任何可能的目的網(wǎng)絡(luò)中。路由器是在具有獨(dú)立地址空間、數(shù)據(jù)速率和介質(zhì)的網(wǎng)段間存儲轉(zhuǎn)發(fā)信號的設(shè)備。路由器連接的所有網(wǎng)段，其協(xié)議是保持一致的。2.6通信參考模型2.6.1OSI參考模型為了實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備之間的互聯(lián)操作與數(shù)據(jù)交換，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC97于1978年建立了“開放系統(tǒng)互聯(lián)”分技術(shù)委員會，起草了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI（opensysteminterconnection）的建議草案，并于1983年成為正式的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498，1986年又對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了進(jìn)一步的完善和補(bǔ)充，形成了為實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)互聯(lián)所建立的分層模型，簡稱OSI參考模型。這是為異種計(jì)算機(jī)互聯(lián)提供的一個(gè)共同基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)框架，并為保持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性和兼容性提供了共同的參考?！伴_放”并不是指對特定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體的互聯(lián)技術(shù)或手段，而是對標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)同。一個(gè)系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，是指它可以與世界上任一遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他系統(tǒng)互聯(lián)通信。OSI參考模型把開放系統(tǒng)的通信功能劃分為7個(gè)層次。從連接物理介質(zhì)的層次開始，分別賦予1，2，…，7層的順序編號，相應(yīng)地稱之為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。OSI參考模型如圖2-19所示。圖2-19OSI參考模型2.6.1OSI參考模型OSI模型有7層，其分層原則如下：根據(jù)不同層次的抽象分層；每層應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)定義明確的功能；每層功能的選擇應(yīng)該有助于制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)；各層邊界的選擇應(yīng)盡量減少跨過接口的通信量；層次應(yīng)足夠多，以避免不同的功能混雜在同一層中，但也不能太多，否則體系結(jié)構(gòu)會過于龐大。1．物理層物理層（physicallayer）涉及到通信在信道上傳輸?shù)脑急忍亓?。設(shè)計(jì)上必須保證一方發(fā)出二進(jìn)制“1”時(shí)，另一方收到的也是“1”而不是“0”。這里的典型問題是用多少伏特電壓表示“1”，多少伏特電壓表示“0”；一個(gè)比特持續(xù)多少微秒；傳輸是否在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行；最初的連接如何建立和完成通信后連接如何終止；網(wǎng)絡(luò)接插件有多少針以及各針的用途。這里的設(shè)計(jì)主要是處理機(jī)械的、電氣的和過程的接口，以及物理層下的物理傳輸介質(zhì)等問題。2.6.1OSI參考模型2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer）的主要任務(wù)是加強(qiáng)物理層傳輸原始比特的功能，使之對網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)為一條無錯(cuò)線路。發(fā)送方把輸入數(shù)據(jù)分裝在數(shù)據(jù)幀（dataframe）里（典型的幀為幾百字節(jié)或幾千字節(jié)），按順序傳送各幀，并處理接收方回送的確認(rèn)幀（acknowledgementframe）。因?yàn)槲锢韺觾H僅接收和傳送比特流，并不關(guān)心它的意義和結(jié)構(gòu)，所以只能依賴各鏈路層來產(chǎn)生和識別幀邊界。可以通過在幀的前面和后面附加上特殊的二進(jìn)制編碼模式來達(dá)到這一目的。如果這些二進(jìn)制編碼偶然在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)，則必須采取特殊措施以避免混淆。3．網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層（networklayer）關(guān)系到子網(wǎng)的運(yùn)行控制，其中一個(gè)關(guān)鍵問題是確定分組從源端到目的端如何選擇路由。路由既可以選用網(wǎng)絡(luò)中固定的靜態(tài)路由表，幾乎保持不變，也可以在每一次會話開始時(shí)決定（例如通過終端對話決定），還可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀況，高度靈活地為每一個(gè)分組決定路由。2.6.1OSI參考模型4．傳輸層傳輸層（transportlayer）的基本功能是從會話層接收數(shù)據(jù)，并且在必要時(shí)把它分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達(dá)對方的各段信息正確無誤，而且，這些任務(wù)都必須高效率地完成。從某種意義上講，傳輸層使會話層不受硬件技術(shù)變化的影響。5．會話層會話層（sessionlayer）允許不同機(jī)器上的用戶建立會話（session）關(guān)系。會話層允許進(jìn)行類似傳輸層的普通數(shù)據(jù)的傳輸，并提供了對某些應(yīng)用有用的增強(qiáng)服務(wù)會話，也可被用于遠(yuǎn)程登錄到分時(shí)系統(tǒng)或在兩臺機(jī)器間傳遞文件。會話層服務(wù)之一是管理對話。會話層允許信息同時(shí)雙向傳輸，或任一時(shí)刻只能單向傳輸。若屬于后者，則類似于單線鐵路，會話層將記錄此時(shí)該輪到哪一方了。2.6.1OSI參考模型6．表示層表示層（presentationlayer）完成某些特定的功能，由于這些功能常被請求，因此人們希望找到通用的解決辦法，而不是讓每個(gè)用戶來實(shí)現(xiàn)。值得一提的是，表示層以下的各層只關(guān)心可靠地傳輸比特流，而表示層關(guān)心的是所傳輸?shù)男畔⒌恼Z法和語義。7．應(yīng)用層應(yīng)用層（applicationlayer）包含大量人們普遍需要的協(xié)議。例如，世界上有成百種不兼容的終端型號。如果希望一個(gè)全屏幕編輯程序能工作在網(wǎng)絡(luò)中許多不同的終端類型上，每個(gè)終端都有不同的屏幕格式、插入和刪除文本的換碼序列、光標(biāo)移動等，其困難可想而知。2.6.2TCP/IP參考模型現(xiàn)在我們從OSI參考模型轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的祖父ARPANET和其后繼的因特網(wǎng)使用的參考模型。ARPANET是由美國國防部DoD（U.S.DepartmentofDefense）贊助的研究網(wǎng)絡(luò)。逐漸地，它通過租用的電話線連接了數(shù)百所大學(xué)和政府部門。當(dāng)衛(wèi)星和無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以后，現(xiàn)有的協(xié)議在和它們互聯(lián)時(shí)出現(xiàn)了問題，所以需要一種新的參考體系結(jié)構(gòu)，因此能無縫隙地連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力是從一開始就確定的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。這個(gè)體系結(jié)構(gòu)在它的兩個(gè)主要協(xié)議出現(xiàn)以后，被稱為TCP/IP參考模型（TCP/IPreferencemodel）。由于美國國防部擔(dān)心它們一些珍貴的主機(jī)、路由器和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)可能會突然崩潰，所以網(wǎng)絡(luò)必須實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)主要的目標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)不受子網(wǎng)硬件損失的影響，已經(jīng)建立的會話不會被取消。換句話說，美國國防部希望只要源端和目的端機(jī)器都在工作，連接就能保持住，即使某些中間機(jī)器或傳輸線路突然失去控制。而且，整個(gè)體系結(jié)構(gòu)必須相當(dāng)靈活，因?yàn)橐呀?jīng)看到了各種各樣從文件傳輸?shù)綄?shí)時(shí)聲音傳輸?shù)男枨蟆?.6.2TCP/IP參考模型1．互聯(lián)網(wǎng)層所有的這些需求導(dǎo)致了基于無連接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層的分組交換網(wǎng)絡(luò)。這一層被稱作互聯(lián)網(wǎng)層（internetlayer），它是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分。它的功能是使主機(jī)可以把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)并使分組獨(dú)立地傳向目標(biāo)（可能經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò)）。這些分組到達(dá)的順序和發(fā)送的順序可能不同，因此如果需要按順序發(fā)送及接收時(shí)，高層必須對分組排序。必須注意到這里使用的“互聯(lián)網(wǎng)”是基于一般意義的，雖然因特網(wǎng)中確實(shí)存在互聯(lián)網(wǎng)層?；ヂ?lián)網(wǎng)層定義了正式的分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議（internetprotocol）?；ヂ?lián)網(wǎng)層的功能就是把IP分組發(fā)送到應(yīng)該去的地方。分組路由和避免阻塞是這里主要的設(shè)計(jì)問題。由于這些原因，可以說TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)層和OSI網(wǎng)絡(luò)層在功能上非常相似。圖2-20顯示了它們的對應(yīng)關(guān)系。圖2-20TCP/IP參考模型2.6.2TCP/IP參考模型2．傳輸層在TCP/IP模型中，位于互聯(lián)網(wǎng)層之上的那一層，現(xiàn)在通常被稱為傳輸層（transportlayer）。它的功能是使源端和目標(biāo)端主機(jī)上的對等實(shí)體可以進(jìn)行會話，和OSI的傳輸層一樣。這里定義了兩個(gè)端到端的協(xié)議。第一個(gè)是傳輸控制協(xié)議TCP（transmissioncontrolprotocol）。它是一個(gè)面向連接的協(xié)議，允許從一臺機(jī)器發(fā)出的字節(jié)流無差錯(cuò)地發(fā)往互聯(lián)網(wǎng)上的其他機(jī)器。它把輸入的字節(jié)流分成報(bào)文段并傳給互聯(lián)網(wǎng)層。在接收端，TCP接收進(jìn)程把收到的報(bào)文再組裝成輸出流。TCP還要處理流量控制，以避免快速發(fā)送方向低速接收方發(fā)送過多報(bào)文而使接收方無法處理。第二個(gè)協(xié)議是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP（userdatagramprotocol）。它是一個(gè)不可靠的、無連接協(xié)議，用于不需要TCP的排序和流量控制能力而是自己完成這些功能的應(yīng)用程序。它也被廣泛地應(yīng)用于只有一次的、客戶-服務(wù)器模式的請求-應(yīng)答查詢，以及快速遞交比準(zhǔn)確遞交更重要的應(yīng)用程序，如傳輸語音或影像。2.6.2TCP/IP參考模型2．傳輸層IP、TCP和UDP的關(guān)系如圖2-21所示。自從這個(gè)模型出現(xiàn)以來，IP已經(jīng)在很多其他網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了。圖2-21TCP/IP模型中的協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)2.6.2TCP/IP參考模型3．應(yīng)用層TCP/IP模型沒有會話層和表示層。由于沒有需要，所以把它們排除在外。來自O(shè)SI模型的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，它們對大多數(shù)應(yīng)用程序都沒有用處。4．主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)網(wǎng)層的下面什么都沒有，TCP/IP參考模型沒有真正描述這一部分，只是指出主機(jī)必須使用某種協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)連接，以便能在其上傳遞IP分組。這個(gè)協(xié)議未被定義，并且隨主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的不同而不同。2.6.4現(xiàn)場總線的通信模型幾種典型現(xiàn)場總線的通信參考模型與OSI模型的對照如圖2-22所示?？梢钥吹?，它們與OSI模型不完全保持一致，在OSI模型的基礎(chǔ)上分別進(jìn)行了不同程度的簡化，不過控制網(wǎng)絡(luò)的通信參考模型仍然以O(shè)SI模型為基礎(chǔ)。圖2-22中的這幾種控制網(wǎng)絡(luò)還在OSI模型的基礎(chǔ)上增加了用戶層，用戶層是根據(jù)行業(yè)的應(yīng)用需