智能家居网络结构搭建讲解

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1、智能家居网络环境 全力 本课内容 网络的概念和相关知识点 智能家居的网络结构 具体的网络环境搭建过程 什么是网络 网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过 它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实 现这些资源的共享。 网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机 相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享 和通信的目的。 网络七层协议 应用层（Application Layer） 表示层（Presentation Layer） 会话层（Session Layer） 传输层（Transport Layer） 网络层（Network Layer） 数据链路层（Data Link Layer） 物

2、理层（Physical Layer） 网络的由来 美国国防部认为，如果仅有一个集中的军事指挥 中心，万一这个中心被摧毁，全国的军事指挥将 处于瘫痪状态，其后果将不堪设想，因此有必要 设计这样一个分 散的指挥系统它必须由一 个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后 其它点仍能正常工作，而这些分散的点又能通过 某种形式的通讯网取得联系。 1969年，美国国防部高级研究计划管理局（ ARPA - - Advanced Research Projects Agency ）开始建立一个命名为ARPAnet的网络， 把美国 的几个军事及研究用电脑主机联接起来。 网络的发展 1983年，用于异构网络的TC

3、P/IP协议研制成功， 从而诞生了的真正的Internet。 1986年，美国国家科学基金会建立了NSFnet广域 网， ARPAnet -网络之父，逐步被NSFnet所替 代。如今，NSFnet已成为Internet的重要骨干网 之一。 1989年，由CERN开发成功WWW，为Internet 实现 广域超媒体信息截取/检索奠定了基础。 网络形成的四要素 通信线路和通信设备； 有独立功能的计算机； 网络软件支持； 实现数据通信与资源共享。 中国的三大网络 中国公用计算机互联网（CHINANET） 是邮电部经营管理的基于Internet网络技术的电子 信息网，1995年初与国际互联网连通，并于

4、5月向 社会提供服务。 中国教育与科研网（CERNET） 1994年启动，1995年底完成首期工程。 中国科学技术网（CSTNET） 1994年4月开通了与Internet的专线连接。1994年5 月21日完成了我国最高域名CN主服务器的设置 局域网和广域网 局部区域网络(local area network)通常简称为 “局域网“,缩写为LAN。局域网是结构复杂程度最 低的计算机网络。局域网仅是在同一地点上经网 络连在一起的一组计算机。局域 网通常挨得很 近，它是目前应用最广泛的一类网络。通常将具 有如下特征的网称为局域网。 局域网 1）网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过 几十公里，甚至

5、只在一幢建筑或一个房间内。 2）信息的传输速率比较高,其范围自1Mbps 到 10Mbps ,已达到100Mbps 。而广域网运行时的传 输率一般为2400bps 、9600bps 或者38.4kbps 、56.64kbps 。专用线路也只能达到1.544Mbps 。 3）网络的经营权和管理权属于某个单位。 广域网 广域网(wide area network, WAN )它是影响广 泛的复杂网络系统。 WAN由两个以上的LAN构成，大型的WAN可以由各 大洲的许多LAN和MAN组成。最广为人知的WA N 就是Internet，它由全球成千上万的LAN和WAN 组成。 MAN（ Metropol

6、itan Area Network 城域网） 网关 网关不能完全归为一种网络硬件。用概括性的术 语来讲，它们应该是能够连接不同网络的软件和 硬件的结合产品。特别地，它们可以使用不同的 格式、通信协议或结构连接起两个系统。 网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一 个系统读取。为了完成这项任务，网关必须能运 行在OSI 模型的几个层上。 OSI Open System Interconnection 开放式系统互联参考模型 常见网关 电子邮件网关 IBM 主机网关 因特网网关：这种网关允许并管理局域网和因特 网间的接入。因特网网关可以限制某些局域网用 户访问因特网。反之亦然。 局域网网关：通过

7、这种网关，运行不同协议或运 行于 OSI 模型不同层上的局域网网段间可以相 互通信。路由器甚至只用一台服务器都可以充当 局域网网关。 IP地址 在Internet上，每一个节点都依靠唯一的IP地址 互相区分和相互联系。IP地址是一个32位二进制 数的地址,由4个8位字段组成，每个字段之间用 点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。 每个IP地址都包含两部分:网络ID和主机ID。 每一台联网的计算机无权自行设定IP地址，有一 个统一的机构-IANA负责对申请的组织分配唯一 的网络ID,而该组织可以对自己的网络中的每一 个主机分配一个唯一的主机ID。 IP地址分类 A类地址（7位网络ID和24位主机

8、ID） B类地址（14位网络ID和16位主机ID） C类地址（21位网络ID和8位主机ID） 由于历史原因和技术发展的差异， A类地址和B类 地址几乎分配殆尽，能够供全球各国各组织分配的 只有C类地址。 静态IP与动态IP-智能家居的远程访问的尴尬 我们是如何拨号上网的 对于大多数拨号上网的用户，由于其上网时 间和空间的离散性，为每个用户分配一个固定的IP 地址（静态IP）是非常不可取的，这将造成IP地址 资源的极大浪 费。因此这些用户通常会在每次拨 通ISP的主机后，自动获得一个动态的IP地址，该 地址当然不是任意的，而是该ISP申请的网络ID和 主机ID的合法区间 中的某个地址。拨号用户任

9、意 两次连接时的IP地址很可能不同，但是在每次连接 时间内IP地址不变。 路由器 路由器相当于一个共享器。路由器是一种多端口 设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环 境的局域网和广域网，也可以采用不同的协议。 路由器属于OS I 模型的第三层。 路由器指导从一个网段到另一个网段的数据传输 ，也能指导从一种网络向另一种网络的数据传 输。 无线路由器 无线路由器是带有无线覆盖功能的路由器，它主 要应用于用户上网和无线覆盖。无线路由器可以 看作一个转发器，将家中墙上接出的宽带网络信 号通过天线转发给附近的无线网络设备（笔记本 电脑、支持wifi的手机等等）。 交换机 交换机（switch）就是一

10、种在通信系统中完成信 息交换功能的设备。是一种基于MAC地址识别， 能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机 可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址 表中。 网络交换机分为两种：广域网交换机和局域网交 换机。 服务器 定义：局域网中，一种运行管理软件以控制对网 络或网络资源（磁盘驱动器、打印机等）进行访 问的计算机，并能够为在网络上的计算机提供资 源使其犹如工作站那样地进行操作。 按照体系架构来区分，服务器主要分为两类： 非x86服务器（包括大型机、小型机和UNIX服 务器） x86服务器（基于PC的体系结构） 服务器的外形分类 机架式- 刀片式 塔式- 机柜式 服务器和PC机的区别

11、使用目的和关键指标 服务器最重要的并不是高速和高性能，而是高 稳定性，即长时间正确运行的能力。 台式机主要用于个人的简单应用和家庭娱乐， 因此更注重性能。 主板和电源 服务器主板是专用于服务器的主板产品，板型 较大，通常采用ATX，EATX或WATX，使用专用 的服务器机箱电源。中高端产品则都会采用专 用的服务器芯片组。 服务器和PC机的区别 中央处理器（CPU）和内存 服务器中经常安装2、4、8等多颗处理器提高 数据的处理速台式机主要用于个人的简单应用 和家庭娱乐，因此更注重性能。 服务器主板能支持高达十几GB甚至几十GB的内 存容量，而且大多支持ECC内存以提高可靠性 散热 服务器机箱使用

12、的材料一般有两种全铝质 和铝合金，这是为了保证服务器能够充分的散 热。服务器机箱有更多的排风口。 服务器和台式机的不同 冗余技术 实验室的服务器 双CPU，8核。共16线程。 16G内存。 750G硬盘。RAID5磁盘阵列。 4千兆网卡。 实验室网络建设 一个自定义概念：内网和外网 内网：我们指的是家庭局域网，更详细的说是处 于无线路由器内，地址为192.168.1.*的网络设 备的集合。 外网：路由器的WAN口连接外部的网络。 注意：由于学校内部的网络（校园网）是能够互 相访问的，所以我们提到外网的时候，更多的指 的是广域网。 实验室网络建设 需求分析 零布线：采用Wifi、红外、zigbe

13、e、蓝牙等方 式连接。 管理内网设备：管理家庭设备。 能够远程访问：能在广域网访问家庭服务。 安全：禁止在广域网直接访问家庭设备。 数据存储：数据库。 网络的设计 内网 所有的家庭设备处于同一个路由器之下，以便 于家庭设备的互联互通。 服务器也处于路由器之内。 其他通信介质的设备转化到Wifi上。一个方法 是设备输出直接透明传输到wifi，另一个是设 备通过服务器的网关功能转换到Socket服务 上。 网络的设计 外网 服务器连接到校园网/adsl的公网。 学校提供固定地址，开放防火墙端口。 网络的设计 安全 家居设备连接到路由器，并不连接外网。 服务器对外提供服务，要求用户名密码，代理 控制

14、家庭设备。 摄像头 http:/192.168.1.231:81/snapshot.cgi?user=ad min&pwd= 家电控制 192.168.1.150：5000 50 fa 01 15 00 14 安防采集 健康数据 内网控制 外网控制 整体设计图 服务器向家庭转变 PC机的地址不固定了 解决方法：地址问题 解决方法：端口映射 端口映射的设置方法 安装配置服务器 服务器的硬盘是硬盘阵列，需要特殊驱动。因此 ，按照安装PC的习惯，用系统光盘引导系统，只 会提示Disk not found error之类的错误。 服务器随机分发安装引导盘，我们需要使用引导 盘安装服务器操作系统，这里我

15、们安装windows server 2008R2操作系统。系统的破解方法请大 家百度。 服务器安装步骤 放入DELL引导光盘，按F11键 服务器安装步骤 光盘启动 服务器安装步骤 安装界面类似 服务器安装步骤 配置界面 服务器安装步骤 选择要安装的系统 服务器安装步骤 弹出驱动盘，放入系统光盘，重启 服务器安装步骤 以后的安装步骤与安装win7相同 连接服务器网卡 连接配置外围设备 安装软件环境 安装.net3.5和.net4.0运行环境 安装IIS 运行程序，部署网站 安装.net 3.5 Win2008下已经集成了.NET 3.5.1 framework 服务器管理器 - 功能 - 添加功

16、能， 安装.net 3.5 然后在“选择功能”界面勾选“.NET Framework 3.5.1功能” 安装IIS 右键点击 “计算机”，在弹出菜单中选择“管 理”选项，在服务器管理器左侧界面。点击 “ 角色”选项。 安装IIS 点击“添加角色”按钮后，弹出如下界面。 安装IIS 选择“角色”列表中的“Web服务器(IIS)”和“ 应用程序服务器”，点击“下一步”。 安装IIS 点击“添加必须的功能”按钮后，进行下一步操 作： 安装IIS 选择“角色”列表中的“Web服务器(IIS)”和“ 应用程序服务器”，点击“下一步”。 安装IIS 安装IIS 安装数据库 插入SQL Server 2008 R2安装光盘 在左侧的目录树中选择“安装”。 在右侧的选择项中，选择第1项目“全新安装或 向现有安装添加功能”，然后就进入了安装程 序。 安装数据库 安装程序支持规则。在这个步骤中，一定不要忽 略“Windows防火墙”这个警告。 安装数据库 设置角色。这里有3个选项可供选择。我们选择 “SQL Server功能安装”。 安装数据库 功能选择 点一下“全选”按钮，会发现左边的目