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1、第十讲 网络地理信息系统,程承旗 北京大学遥感与地理信息系统研究所,计算机网络的组成,1、网络工作站,网络工作站（Workstation）是计算机网络的用户终端设备，通常是PC机，主要完成信息浏览和桌面数据处理等功能。在客户/服务器网络中，网络工作站称为客户机。,2、网络服务器,网络服务器（Server）是可以被网络工作站访问的计算机系统，通常是一台高性能计算机。网络服务器包括各种网络信息资源，并负责管理资源和协调用户对资源的访问。,4、局域网交换设备,局域网交换设备所使用的网络技术，有以下几种局域网交换设备： （1） ATM局域网交换设备，例如ATM局域网交换机（Switch），ATM集中器
2、（HUB）。 （2） FDDI交换设备，如FDDI交换机，FDDI集中器。 （3）以太网交换设备，例如以太网交换机，10Base-TX，100Base-TX集线器。 （4） 快速以太网交换设备，例如快速以太网交换机，100Base-TX，100Base-FX集线器。 （5） 千兆位以太网交换设备，例如千兆位以太网交换机。,5、网络互连设备,（1）局域网间的互连 局域网之间的互连主要有两种情况：一种是指不同类型的局域网之间的互连，可通过网桥（Bridge）和路由器来实现；另一种是同类局域网之间的互连，可使用中继器（Repeater）来实现。 （2）局域网于广域网间的互连 局域网与广域网分为两种情
3、况：一种是与数字数据通信网（例如DDN，X25，ISDN，真中继等）的互连，常采用路由器来实现；另一种是模拟电话网（例如公话网）的互连，通常使用访问服务（Access Server）和调制解调器池（Modem Pool）来实现。,6、网络外部设备,网络外部设备是网络用户共享的硬件设备之一，通常是些昂贵的设备，例如高性能网络打印机（高质量的激光打印机），大容量硬盘和绘图仪等。,7、网络软件,如同计算机系统在计算机软件的控制下工作一样，网络也是网络软件控制之下工作的,（1）网络操作系统,1）UNIX是历史最悠久的网络系统，适合于大中型网络。 2）Windows NT是目前发展最快的操作系统，广泛应
4、用于中小型网络系统。 3）Net Ware由于Internet/Intranet的发展而至适合于中小型局域网系统。,（2）网络应用软件,1） 数据库管理系统，控制用户对数据库的访问、并发、安全、数据完整性等。 2） 电子邮件，电子邮件是计算机网络中应用最广泛的业务，也是网络用户通信联络最为有效的形式。 3） 网络GISWeb-GIS。 4） 办公自动化（OA）和管理信息系统（MIS）,网络分类,1、 广域网 2、 局域网 1） 基带局域网 2） 宽带局域网,（1） 局域网,局域网（LAN）的覆盖范围较小，一般从几十米到几公里，典型的在办公室，办公楼里使用。局域网的特点是传输速率高，组网灵活，成
5、本低。,（1） 城域网,城域网（MAN）的覆盖范围从几公里到几十公里，通常是一座城市，而且具有较高的传输速率，通常城域网是有政府和大型集团组建，例如城市信息港，它作为城市的基础设施，为公众提供服务，目前许多城市都在规划和建设自已的城市信息高速公路。对于某些大型企业集团来说，建设覆盖范围较大的企业Intranet网络，也是城域网的一种应用。,（3） 广域网,广域网（WAN）的覆盖范围很大，几个城市，一个或几个国家都属于广域网的范畴，从几十公里到几千，几万公里。例如CHINSNET是中的Internet，它借助CHINANET提供的高速中继线路，使用超高速路由器（例如Cisco7000系统），组成
6、了覆盖中国各省市并连通国际Internet的计算机广域网。一些政府机关，大型企业通过租用专线或自建通信线路，建立自己的Internet的计算机广域网。,计算机网络拓扑结构及网络分类,网络拓扑结构式网络规划和设计的重要内容，是网络中的各个组成部分相互连接的形式和方法，网络构成或形状，包括逻辑拓扑结构和物理拓扑结构。 逻辑拓扑结构是指各部分之间的逻辑关系，即信息如何流动； 物理拓扑结构是指各部分之间的物理关系，即连接方式。,网络拓扑结构,1、 星形拓扑 2、 总线拓扑 3、 环形拓扑 4、 树形拓扑 5、 星环拓扑 6、 无线网络,1.逻辑总线拓扑,以太网也许是人们最熟知的逻辑总线网络，也是最流行
7、的LAN类型。 逻辑总线拓扑又是如何工作的呢？每一次一个节点总是占有其它节点的数据，并向各个网络传播这个数据。各个节点都可以收到这个数据，并检查此数据是否属于它自己的。如果是的，这些节点就保留它；如果不是，就放过它直至其到达目的地。每个以太网卡都有一个48位的地址。每帧数据指定地址在网上传输，直至到达指定好的节点。,一、总线网络上的数据传送 在总线风张上，每个工作站都能以一种称为分组（Packet）的方式发出信息包。任何在网络上传送的数据都要遵守严格的格工，即数据链路层的帧（Data Link Layer Frame）格式。通过这种格式，网络来安排数据，以太网的数据链路层的帧结构,每个数据帧不
8、能长于1518字节，这是为了使每个工作站不会过长地占有网络。在工作站向网络发出信息前，它先检查网络上是否有其它用户，如果没有，它就开始发送信息。 如果有其它的用户的怎么办呢？这是以太网需要关注的一个问题。当每个节点需通过网络发送分组时，它将监听电缆是否当时有任何频率信号通过电缆，如果发送节点检测到电缆上有频率信号，它就等待该信号通过然后再发出自己的分组；如果栓测到线路是空的，则节点A就是直接发出自己的分组。,此种传输的最大问题是传输的距离。如果节点A和B间的距离过大，它们在网络上不会取得联系，当煞费苦心们同时传出分组时，就会发生分组的碰撞。出现这种碰撞的结果将是在电缆上出现频率“波纹”。检测到
9、这个“波纹”的第一个节点将公发出更高的频率信号。,此信号将会掩盖抻所有的其它信号。这个更高的频率信号会通知网络上的其它节点，网络上已出现碰撞，所有的节点应该立即停止发送分驵。此时，每个节点在沉默任意长的一段时间后，又重新开始试图传送信息。在节点放弃这种努力前，它可以进行多达16次的传送努力。 以上的过程都在以太网的网卡进行中。因此，如果你要使用以太网拓扑的话，你的所有节点必须安装以太网卡。以太网卡可在物理总线、物理星形或物理环形上运行。 以太网是用的最多的一种总线拓扑。,2.逻辑令牌环网络拓扑,以太网是一种广播系统，即如果一个站点传播信息的话，其它所有的站点都可以收听到。令牌环网则是不以这种方
10、式工作。在令牌环网中，每个站必须重复它从前一个站收听到的信息，形成一种组桶式（bucket brigade）信息。,一、令牌分组 令牌环拓扑的中心是令牌公组（Token Packet）。为了避免分组的碰撞，令牌环拓扑确保任一时刻在网络让只有一个工作站发送信息。实现这种功能的是令牌分组或移对话证。只有控制了此令牌公组后，节点才能在网络上发送信息。,令牌公组在网络中是如何传递的呢？当一个工作站持有它时，它就会向邻近的下一个站传递此令牌分组。如果没有站响彻云霄应它，这个站会第二次传递令牌分组。如果此次仍无站做出反应，那么持久令牌分组站会出一个普遍证询，即请求后继帧（Solicit Successor
11、 Frame）询问“谁想做下一个令牌持有者”，如果有一个站做出响应询问站就会确定做出响应的站地址，并将令牌传递过去。由于任何一个节点传送的时间不长于一帧数据在网络上运行一周的时间，因此任何一个节点只需等待信息在网络上传送一周的时间就可以得到一次发送（自己）信息的机会。在以太网中分组碰撞会使网络堵塞，限制基它节点得到一次发送以及网不同，令牌环网络保证每个节点都有自己的机会。,局域网技术,1、 局域网组成,1） 网络服务器 2） 网络工作站 3） 网络适配器 4） 网络传输介质 5） 网络附属设备 6） 网络软件,2、网络操作系统,一个NOS性能的好环，主要取决于如下方面： 1） 硬件独立性。 2
12、） 有桥接能力。 3） 支持多用户和多服务器 4） 安全存取控制。 5） 网络管理 6） 用户界面。,3、 局域网协议 4、无线局域网技术 5、网络文件系统,网络互连技术,1） 同构型局域网的互连（LANLAN） 2） 异构型局域网的互连（LANLAN） 3） 局域网与广域网的互连（LANWAN） 4） 两个局域网经由广域网互连（LANWAN LAN） 1、 网络互连设备 1） 中继器（Repeater） 2） 网桥（Bridge） 3） 路由器（Router） 4） 网关（Gateway）,网络互连协议TCP/IP,特点： 1） 网络技术独立。 2） 极强的连通力 3） 端到端确认 4） 支
13、持标准应用协议,网络性能评价,对网络系统的性能评价，不同的场合可用不同的方法，通常有以下几种： 1） 经验估计法。 2） 测量法。 3） 模拟法。 4） 分析法。 5） 综合评价法,万维网地理信息系统,万维网地理信息系统，是GIS与www的有机结合，GIS通过www功能得到了扩展，从www的任意一个节点，人们可以浏览和获取Web上的各种地理空间数据及属性数据、图像、文件，以及进行地理空间分析，地理数据的概念已扩展为分布式的、超媒体特性的、相互关联的数据。,Internet的飞速发展，使传统GIS的发展更加广阔。它改变了GIS数据及应用的访问和传输方式，使GIS真正变成了大众使用的工具。 Web
14、GIS是Internet和www技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。从Internet的任意节点，用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间信息检索和空间分析。,WebGIS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件具有的功能，而且还具有利用Inetrnet优势的特有功能。这些特有功能包括用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以在Internet上访问远程的GIS数据和应用程序，进行GIS分析，在Internet上提供交互的地图和数据。WebGIS的关键特征面向对象、分布式和互操作。任何GIS数据和功能都是一个对象。这些对部署在Inte
15、rnet的不同服务器上，当需要时进行装配和集成。Internet上的任何其他系统都能和这些对象进行交换和交互操作。,WebGIS的基本特征,1、WebGIS是集成的全球化的客户/服务器网络系统,客户/服务器的概念就是把应用分析为服务器和客户两者间的任务，一个客户/服务器应用有3个部分：客户、服务器和网络，每个部分都由特定的软硬件平台支持。客户发送请求给服务器然后服务器处理该请求，并把结果返回给客户，客户再把结果或数据提供给用户。客户和服务器间的连接根据像章TCP/IP这样的能信协议来建立。 WebGIS应用客户/服务器概念来执行GIS的分析任务，它把任务分为服务器端和客户端两部分，客户可以从服
16、务器请求数据、分析工具和模块，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户，或者把数据和分析工具发送给客户供客户端使用。,2、WebGIS是交互系统,通过超链接（Hyperlink），www提供在Intenet上最自然的交互性，用户通过超链接，可以一页一页地浏览Web页面。然而，每个Web页面是由WWW开发者组织的静态图形和文本所组成。这些图形大部分是JPEG和GIF格式的文件，因此用户无法操作地图，甚至连像Zoom、Pan、Query这样简单的分析功能都无法执行。WebGIS却可使用户在Internet上操作GIS地图和数据，用Web浏览器执行像Zoom、Pan、Query和Label这样的基本GIS功能，甚至可以执行像“离你最近的旅馆或饭店在哪儿”这样的空间查询，或者更先进的空间分析，比如缓冲分析和网络分析等，在Web上作用WebGIS就和在本地计算机上使用桌面GIS软件一样。,3、WebGIS是分布式系统,Internet的一个特点就是它可以访问分布式数据库和执行分布式处理，即信息和应用可以部署在跨越整个Internet的不同计
