第十一讲地理信息系统网络工程

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1、第十一讲 地理信息系统网络工程,程承旗 北京大学遥感与地理信息系统研究所,网络GIS技术构成,计算机网络技术 数据共享技术 Web-GIS技术,计算机网络（Computer Network）,包括计算机和通信网两部分。那么什么是通信网呢？通信网（Communication Network）是一种用交换设备，传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。因此从广义的角度出发，我们认为计算机网络是利用通信线路和通信设备，将分散在不同地点，并具有独立功能的多套计算机系统互相连接起来，接照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。,网络功能,1、 资源共享功能 2、

2、信息的快速转输和集中处理功能 3、 均衡负荷及分布处理功能 4、 综合信息服务功能 5、 提高系统可靠性,计算机网络的组成,1、网络工作站,任何一台具有向网络环境提供输入能力的机器被称为工作站 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。,3、传输设备,（1）电缆 在局域网中，包括两类电缆（Cable），一类

3、用于连结网络工作站和局域网交换设备的用户线电缆（在综合布线系统中称为水平电缆），另一类是用于局域网交换设备之间互连的中继线电缆（在综合布线系统中称为主干电缆）。 （2）网络接口卡 网络接口卡（NIC）通常简称为网卡，用于连接计算机于电缆，并通过电缆实现在计算机局域网交换设备之间高速传输数据。每台网络工作站都应安装一个NIC，一般插在计算机扩展槽中。,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（HUB）。 （2） FDDI交换设备，如FDDI交换机，FDDI集中器。 （3） 以

4、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

5、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，广泛应用于中小型网络系统。 3）Net Ware由于Internet/Intranet的发

6、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）,八、分组（PACKET）,分组是通过网络传送信息的最小单位，分组中含有发送节点地址、接收节点地址以及被传送的数据信息。,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

7、域网的特点是传输速率高，组网灵活，成本低。,（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

8、（例如Cisco7000系统），组成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。,令牌分组,令牌环拓扑的中心是令牌分组（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。

9、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。,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,网络中各节点相互连接时的难点,将每一个网络节点和其它节点相连 很容易看出这种连接方法将是十分复杂的。例如，5台计算机需10根电缆；10台计算机需45条电缆；25台计算机需300条电缆用N代表网络中计算机的数目，那么此种连法所需电缆的数目为：电缆数目=N（N-1）/2 如果你不想将你的所有资金全用在电缆上，那第一种更有效的连接方法看来是十分必需的。大多数网络都采用星形、总线和环形三种物理拓扑结构。,逻

10、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。每帧数据指定的址在网上传输，直至到达指定好的节点。,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 briga

11、de）信息。,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） 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

12、络互连设备1） 中继器（Repeater）2） 网桥（Bridge）3） 路由器（Router）4） 网关（Gateway）,Internet的起源、形成及发展,计算机网络互连的初期,50年代初，通信软件的控制下，各个用户在自己的终端上分时软弱流使用中央计算机系统的资源对数据进行处理。然后，再将处理结果直接送回终端。这就形成了具有通信功能的终端计算机网络系统。 这种面向终端网络系统的大量应用，人们发现它存在着两个主要缺点： （1） 主机系统负担较重，它既要承担数据处理任务，又要承担通信任务。 （2） 由于终端设备运行速度慢，操作时间长，每个用户独占一条长距离的通信线路，使线路利用率低。,针对单

13、机系统存在的上述缺点，人们对面向终端的计算机通信网络进行了改造。 第一，在主计算机这前增加了一台功能简单的计算机，专门用于处理终端的通信信息和控制通信线路，并能对用户的作业进行某些预处理操作，称为“前置处理机”或称为“通信控制处理机”CCP（Communication Control Processor）。 第二，在终端设备较集中的地方设置一台集中器（Concentrator）。终端通过低速线路先汇集到集中器上，然后，再用高速线路将集中器连到主机上。这就形成了终端群低速通信线集中器高速通信线路前置处理机主计算机的系统，如图所示。 系统缺乏对网上的资源进行统一管理的系统软件，所以，它仍然属于计算

14、机网络的低级形式。,ARPAnet网的诞生,出现了多台计算机互连的需求。 美国国防部的高级研究计划局（ARPA）于1986年提出研制ARPAnet网络计划。 ARPA建ARPAnet网的目的之一，是希望找到一种新方法将当时的许多网和广域网互连起来，构成一种“互连网”（Internetwork），通常缩写为Internet。,ARPA的鲍勃凯恩和斯坦福大学的温登泽 夫合作，设计了一套用于网络互联的Internet软件，其中有两个部分显得特别重要和具有开创性，这就是网际协议IP（Internet Protocol）软件和传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol

15、）软件，代表整个Internet通信软件，成为TCP/IP软件。 1983年初，美国国防通信局DCA（Defense Communication Agency）决定把ARPRnet的各个站点全部转为TCP/IP协议，这就为建成全球Intenet网打下了基础。,NSFnet网的建立,美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)决定资助建立计算机科学网。 1985年，NSF抓住时机提出了建立NSFnet网络的计划。 成为美国Internet的第二个主干网，传输速率为56kbit/s。1985年，NSF采用招标方式，由三家公司（IBM、MCI和MERIT）合建了

16、一个新的广域网。 传输速率由56kbit/s提高到1.544Mbit/s。因此，它成为美Internet网的最主要成员网络之一。,全球范围Internet的形成和发展,全世界有200多个国家连入Internet（包括全功能IP连接和单纯的电子函件连接。）到1998年初，全球网上用户已达1亿，而且正在以每年50%的速度增长。Internet上的用户将会超过2亿，以Internet为核心的信息服务业产值将会超过2万亿美元。,Internet在中国的发展,我国已经建成了国内互联网，原来的四个骨干网络是：中国公用计算机互联网（Chinanet），中国教育与科研计算机网（CERnet），中国科学技术计算机网（CSTnet），中国金桥互联网（ChinaGBN）。 中了联通公用互联网（UNINet）已被国务院批准作为中国第五个骨干互联网络，拥有独立国际出入口信道。,Internet的管理,Internet协会本身并不经营Internet，但它支持Internet体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board）开展工作，并通过IAB实施对Internet的技术管理。它出版了一种刊物ISOC新闻，每年召开一次INET年会。,