unit3第三章 智能化楼宇内互连网

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1、 楼宇智能化技术广东工业大学自动化学院第三章 智能化楼宇内互连网第一节 楼宇内的信息处理平台第二节 楼宇内的Intranet第三节 网络的安全技术第一节 楼宇内的信息处理平台一、 TCP/IP 协议二、客户/服务器方式三、 浏览器/服务器方式四、 Windows NT、LINUX网络平台一、 TCP/IP 协议TCP/IP是指一整套数据通信协议, 其名字是由这些协议中的两个协议组 成的,即传输控制协议（Transmission Control Protocol:TCP）和网间协 议（Internet Protocol:IP）TCP/IP协议分别对应于OSI模型中的传输层与网络层,参见图3-1。

2、其中 ，TCP协议用于在应用程序间传输数据；IP协议用于在主机之间传输数 据；网络接口层能灵活地支持多种物理和链路层协议；网络应用层除了 其原有的一些应用层的协议外，很容易接纳其他应用层的协议。 Internet协议(IP)IP的主要目的是为高层协议提供无连接的传递服务。这意味着在IP将数据包递交给接收站点以前不在传输站点和接收站点之间建立对话(虚拟链路)。它只是封装和传递数据包。但它不对发送者或接收者报告数据包的状态，不处理所遇到的故障。IP协议作为通信子网的最高层，提供无连接的数据报传输机制。IP协议是点到点的，核心问题是寻径。它向上层提供统一的IP数据报，使得各种物理帧的差异性对上层协议

3、不复存在。互连网协议IP是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一。与IP协议配套使用的还有三个协议：地址转换协议ARP（Address Resolution Protocol）反向地址转换协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）Internet控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protcol） IP地址IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32bit 地址, 并不只是一个计算机的号码，而是指出了连接到某个网络上的某个计算 机。为了便于对IP地址进行管理，同时还考虑到网络的差异很大，有的

4、网络 拥有很多的主机，而有的网络上的主机则很少。因此Internet 的IP地址 分为五类，即A类到E类。这样，IP地址由三个字段组成，即：类别字段 ，用来区分IP地址的类型;网络号码字段net-id;主机号码字段host-id。 在使用IP地址时，还要知道下列地址是保留作为特殊用途的 ，一般不使用。1)全0的网络号码，这表示“本网络”或“我不知道号码的 这个网络”。2)全1的网络号码。3)全0的主机号码，这表示该IP地址就是网络的地址。4)全1的主机号码，表示广播地址，即对该网络上所有的主 机进行广播。5)全0的IP地址，即0.0.0.0。6)网络号码为127.X.X.X.，这里X.X.X为

5、任何数。这样的网 络号码用作本地软件回送测试（Loopback test）之用。7)全1地址255.255.255.255，这表示“向我的网络上的所有 主机广播”。原先是使用0.0.0.0。表3-1 IP地址的使用范围 网络 类别最大 网络数第一个可 用的网络号 码最后一个 可用的网络 号码每个网络 中的最大主 机数A126112616777214B16382128.1191.25465534C2097150192.0.1223.255.25 4254IP地址有一些重要的特点1)IP地址有一些是一种非等级的地址结构。这就是说，和电话号码的结 构不一样，IP地址不能反映任何有关主机位置的地理信息

6、。2)一个主机同时连接到两个网络上时（作路由器用的主机即为这种情况 ），该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号码net-id是不 同的，这种主机成为多地址主机（Multihomed Host）。3)按照Internet的观点，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为 一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号码net-id。4)在IP地址中，所有分配到网络号码net-id的网络（不管是小的局域网 还是很大的广域网）都是平等的。IP地址层次保证了两个重要性质:1)每台计算机分配一个唯一地址(即一个地址从不分配给多台计算机)。2)虽然网络号分配必须全球一致，但主机号可本地分配，无需全球一

7、致 子网的划分为了使IP地址的使用更加灵活，在IP地址的网络号码net-id，而后面的主 机号码host-id则是受本单位控制，由本单位进行分配。本单位所有的主 机都使用同一个网络号码, 而host-id可根据需要划分子网. TCP/IP体系 的“子网”（Subnet）是本单位网络内的一个更小些的网络，和OSI体系中 的子网（Subnetwork）不同。TCP/IP体系规定用一个32bit的子网掩码 来表示子网号字段的长度。具体的做法是：子网掩码由一连串的“1”和一 连串的“0”组成。“1”对应于网络号码和子网号码字段，而“0”对应于主机 号码字段. 地址的转换1)IP地址中的主机地址只是主机

8、在网络层中的地址。若要将网络层中传 送的数据报交给目的主机，必须知道该主机的物理地址。因此必须在IP 地址和主机的物理地址之间进行转换。2)用户平时不愿意使用难于记忆的主机号码，而是愿意使用易于记忆的 主机名字。因此也需要在主机名字和IP地址之间进行转换。在TCP/IP体系中都有这两种转换的机制 域名系统DNS（Domain Name System）完成从主机名到IP地址的转换。 DNS中的名字服务器Nameserver上面分层次放有许多主机名字到IP地址 转换 的映射表。主叫主机中的名字转换软 件Resolver自动找到DNS的 Nameserver来完成这种转换 。域名系统DNS属于应用层

9、软 件。 IP地址到物理地址的转换 由地址转换协议 ARP来完成。图3-4还表示出 从IP地址209.0.0.6通过ARP得出了目的主机48bit的物理地址 08002B00EE0A（现在假设此主机连接在某个局域网上。如网络是广域网 ，则转换 出主机在广域网上的物理地址） 每一个主机都有一个ARP高速缓存（ARP cache），里面有IP地址到物 理地址的映射表，这些都是该主机目前知道的一些地址。当主机A欲向 本局域网上的主机B发送一个IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查 看有无主机B的IP地址。如有，就可查出其对应的物理地址，然后将该 数据报发往此物理地址。ARP的转换过程1)ARP进程

10、在本局域网上广播发送一个ARP请求分组，上面有 主机B的IP地址。2)在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请 求分组。3)主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址，就向主机A发 送一个ARP响应分组，上面写入自己的物理映射。4)主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到物理地址的映射。 传输控制协议(TCP)TCP提供的服务有七个主要特征：面向连接 点对点通信 完全可靠性 全双工通信 流接口 可靠的连接建立 完美的连接终止 TCP使用各种不同的技术来实现其可靠性，其中最重要的技术叫重发。 当TCP发送数据时，发送方通过一种重发方案来补偿

11、包的丢失，且通信 的双方都要参与。当接收方TCP收到数据时，它要回发给发送方一个确 认。当发送方发送数据时，TCP就启动一个定时器，在定时器到点之前，如果没有收到一个确认，则发送方重发数据。 用户数据报文协议UDPUDP也是TCP/IP的传输层协议，它是无连接的，不可靠传输服务。当接 受数据时它不同发送方提供确认信息，它不提供输入包的顺序，如果出 现丢失包或重复包的情况，也不会向发送方发出差错报文。这一点很像 IP协议。 UDP的主要作用是分配和管理端口编号，以正确无误地识别运 行在网络站点上的个别应用程序。由于它执行功能时具有低的开销，因 而执行速度比TCP快。它多半用于不需要可靠传输的应用

12、程序，例如网 络管理域、名字服务器等。任何与UDP相配合作为传输层服务的应用程序必须提供确认和顺序系统 ，以确保包是以发送它们的同样顺序到达。也就是说，使用UDP的应用 程序必须提供这类传输可靠服务。 TCP/IP应用程序 TELNET虚拟终端服务 TELNET协议规定了一个与网络无关的虚拟终端，经过这个终端，用户能登录到具有用户帐号的远程TCP/IP主机。文件传递协议FTP FTP是一个适合大量数据从一个远程设备向另一个设备传送的程序。它通常使用TCP和TELNET。 简单邮件传送协议SMTP SMTP是一组适于在系统之间交换邮件报文的标准命令。由于SMTP规定了发送和接收方必须遵守的规则和

13、传送邮件的格式，从而确保了文件的可靠传输。域名字服务DNS IP协议要求使用IP地址，任何用户可以使用这种地址连接网络上的任何服务，但无论是人还是机器记忆名字都比记忆数字地址方便，因此产生了域名字服务(DNS)的概念。域名是有层次的，域名中最重要的部分位于右边。域名中最左边的段(实例中的mordred)是单台计算机的名字。域名中的其他段标识了拥有该域名的组。 二、客户/服务器方式 客户/服务器模式客户(Client)和服务器(Server)的术语是指一个通信中所涉及的两个应用 。主动启动通信的应用称为客户，而被动等待通信的应用称为服务器。 服务器通常是被动的，它总是等待客户的服务请求。图3-5

14、从概念上说明 了客户与服务器的关系，一个服务器常常可以处理多个客户。客户端功能1)用户界面 2)命令解释 3)数据输入 4)数据核实 5)在线帮助 6)错误恢复 服务器的种类 1)数据库服务器 2)文件服务器 3)计算服务器 4)显示服务器 客户与服务器的特性客户端软件功能包括:1)它是一个任意的应用程序，在 需要进行远程访问时临时成为客 户，同时也做其他的本地计算。 2)直接被用户调用，只运行一次 。 3)在用户的个人计算机上本地运 行。 4)主动地与服务器启动通信。5)能支持所需的多重服务，但同 时只与一个远程服务器进行主动 通信。 6)不需要特殊的硬件和高级的操 作系统。 服务器软件功能

15、包括:1)它是一种专门用途的、享有特 权的程序，专门用来提供某一种 服务，可以同时处理多个远程客 户的请求。 2)在系统初启时自动调用，不断 地运行许多遍。 3)在一台共享计算机上运行(即， 不是在用户的个人计算机上)4)被动地等待来自任意客户的通 信。 5)接受来自任意客户的通信，但 只提供一种服务。 6)需要强大的硬件和高级的操作 系统支持。 服务器程序与服务类计算机在服务器的术语上有时会产生一些混淆。通常地，这个术语指一个被动 地等待通信的程序，而不是运行它的计算机。然而，当一台计算机被用 来运行一个或几个服务器程序时，这台计算机本身有时也被(不正确地) 称作服务器。硬件供应商加深了这种

16、混淆，因为他们将那类具有快速 CPU、大存储器和强大操作系统的计算机称为服务器。我们仍然坚持科学精确的术语，并用“服务器”(Server)来指那些运行的程 序而不是计算机。用术语“服务类计算机”(Server-class Computer)指那些 运行服务器的强大的计算机。 请求、应答与数据流向信息在客户与服务器之间沿任一方向或两个方向传递。典型地，客户向 服务器发送请求，服务器向客户返回应答。在一些情况下，客户向服务 器发送一系列请求，服务器返回一系列应答(如，一个数据库客户程序可 能允许用户同时查询一个以上的记录)。在另一些情况下，服务器在没有 请求的情况下不间断地输出数据,客户与服务器的通信一建立，服务器就 开始发送数据(如，一个地区气象服务器可能不间断地发送包含最新气温 和气压的天气