工业控网络02李中伟

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1、工工 业业 控控 制制 网网 络络（现场总线）（现场总线） 主讲教师：李中伟主讲教师：李中伟主讲教师：李中伟主讲教师：李中伟第第2章章 数据通信与计算机网络基础数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所 数据通信需具备的条件和考虑数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：解决的问题：通信线网络的传输介质通信设备/装置节点/站点通信的快慢通信速率通信距离总线长度网络能连多少个节点？第第2章章 数据通信与计算机网络基础数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所 数据通信需具备的条件和考虑数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：解决的问题：允许数据传输方向允许数据传输方向通信方式通

2、信方式数据如何描述数据如何描述数据编码数据编码节点识别节点识别寻址方式寻址方式节点地址有重复的怎么办？节点地址有重复的怎么办？重复重复MAC IDMAC ID检测检测节点之间如何连接节点之间如何连接网络拓扑结构网络拓扑结构节点优先级，冲突如何解决节点优先级，冲突如何解决介质访问控制方式介质访问控制方式第第2章章 数据通信与计算机网络基础数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所 数据通信需具备的条件和考虑数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：解决的问题：每位数据时间的长短位定时不同节点的位时间有误差怎么办？同步出错了怎么办？检错和纠错节点出故障了怎么办？自检、故障诊断和自动脱离如何

3、表达不同的数据数据的格式和意义帧的组成协议第第2章章 数据通信与计算机网络基础数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所 数据通信需具备的条件和考虑数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：解决的问题：复杂协议如何实现复杂协议如何实现协议分层协议分层一次要发送的数据比较多，一帧发不完怎么办？一次要发送的数据比较多，一帧发不完怎么办？分段分段/ /重组重组如何保证数据接收节点知道发送节点何时开始发送数如何保证数据接收节点知道发送节点何时开始发送数据、何时结束数据发送？据、何时结束数据发送？帧起始、帧结束帧起始、帧结束如何保证通信数据的保密性、完整性、可用性和不可如何保证通信数据的保密性、

4、完整性、可用性和不可否认性否认性保密通信保密通信拥塞控制、流量控制、带宽、时分复用和频分复用等拥塞控制、流量控制、带宽、时分复用和频分复用等第第2章章 数据通信与计算机网络基础数据通信与计算机网络基础2.1 2.1 数据编码数据编码 2.2 2.2 通信方式通信方式 2.3 2.3 网络拓扑结构网络拓扑结构 2.4 2.4 网络的传输介质网络的传输介质2.5 2.5 介质访问控制方式介质访问控制方式介质访问控制方式介质访问控制方式2.6 2.6 计算机网络硬件计算机网络硬件 2.7 2.7 网络分类网络分类2.8 2.8 网络软件网络软件网络软件网络软件 2.9 2.9 参考模型参考模型参考模

5、型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 2.1 数据编码数据编码数据编码数据编码通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。模模拟拟数数据据和和数数字字数数据据都都可可以以用用模模拟拟信信号号和和数数字字信信号号来来表表示示和和传传输输。除除模模拟拟数数据据模模拟拟信信号号传传输输以以外外，其其它它都都需需要要进进行行数数据据编编码。码。数据编码：数据编码：uu（1 1）数字数据的数字信号编码）数字数据的数字信号编码uu（2 2）数字数据的模拟信号编码）数字数据的模拟信号编码uu（3 3）模拟数据的数字信号编码）模拟数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能

6、化研究所 2.1 数据编码数据编码哈工大网络与电气智能化研究所 2.1 数据编码数据编码哈工大网络与电气智能化研究所 2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码数数数数字字字字数数数数据据据据的的的的数数数数字字字字信信信信号号号号编编编编码码码码：用用用用高高高高低低低低电电电电平平平平的的的的矩矩矩矩形形形形脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号来表达数据的来表达数据的来表达数据的来表达数据的0 0、1 1状态。状态。状态。状态。uu单极性码：单极性码：单极性码：单极性码：信号电平是单极性的。信号电平是单极性的。 uu双极性编码：双极性编码：双极性编码：双极性编码：信号电平为正、负两

7、种极性的。信号电平为正、负两种极性的。 uu归零码：每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。归零码：每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。归零码：每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。归零码：每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。 uu非归零码：在整个码元时间内维持有效电平。非归零码：在整个码元时间内维持有效电平。非归零码：在整个码元时间内维持有效电平。非归零码：在整个码元时间内维持有效电平。 uu差差差差分分分分码码码码：用用电电平平的的变变化化与与否否来来代代表表逻逻辑辑“ “1”1”和和“ “0”0”。变变化化为为“ “1” 1” ，不变化为，不变化为“ “0” 0

8、” 。哈工大网络与电气智能化研究所 2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所 2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所 2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码uu曼曼曼曼彻彻彻彻斯斯斯斯特特特特编编编编码码码码：码码元元本本身身分分为为两两半半，前前半半个个时时间间段段所所传传信信号号是是该该时时间间段段传传送送比比特特值值的的反反码码，后后半半个个时时间间段段传传送送的的是是比比特特值值本本身身。（这这种种定定义义的的典典型型应应用用是是使使用用802.3802.3协协议议的的基带同轴电缆和基

9、带同轴电缆和CSMA/CDCSMA/CD机制的双绞线中）机制的双绞线中）uuControlNetControlNet等等现现场场总总线线中中使使用用的的曼曼彻彻斯斯特特编编码码的的定定义义与与上上述定义正好相反。其中：述定义正好相反。其中：LL，H=0H=0， HH，L=1L=1。uu曼码的优点：自带同步曼码的优点：自带同步uu曼码的缺点：同步与数据同时发生曼码的缺点：同步与数据同时发生哈工大网络与电气智能化研究所 2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所 差分曼彻斯特编码：数据在开始表示，有变化为1，无变化为0，同步在码元中间表示。（这种定义使用在8

10、02.5令牌环双绞线网络中）2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码2.1.2 数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码：用模拟信号的不同幅数字数据的模拟信号编码：用模拟信号的不同幅数字数据的模拟信号编码：用模拟信号的不同幅数字数据的模拟信号编码：用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的度、频率、相位来表达数据的度、频率、相位来表达数据的度、频率、相位来表达数据的0 0、1 1状态。状态。状态。状态。 uu幅度键控幅度键控幅度键控幅度键控ASKASK（amplitude-shift keyingamplitude-shift keying）uu频移键

11、控频移键控频移键控频移键控FSKFSK（frequency-shift keyingfrequency-shift keying）uu相移键控相移键控相移键控相移键控PSKPSK（phase-shift keyingphase-shift keying）哈工大网络与电气智能化研究所 2.1.2 模拟数据编码模拟数据编码哈工大网络与电气智能化研究所 串行传输与并行传输uu串串行行传传输输的的数数据据是是一一位位一一位位在在设设备备间间进进行行传传输的。输的。uu串串行行速速度度慢慢、但但费费用用低低，一一般般用用于于远远距距离离传传输。输。uu并行传输：多个位在设备间是同时传输的。并行传输：多个

12、位在设备间是同时传输的。uu并行速度快，但费用高，适用于近距离。并行速度快，但费用高，适用于近距离。2.2 通信方式通信方式 哈工大网络与电气智能化研究所 单工、半双工、全双工通信uu单单工工通通信信：信信息息流流只只能能沿沿一一个个方方向向传传输输，不不能能反向；反向；uu半双工通信：可以双向传输，但同一时间内只半双工通信：可以双向传输，但同一时间内只能单向传输；能单向传输；uu全双工通信：允许在同一时刻两个方向同时进全双工通信：允许在同一时刻两个方向同时进行数据传输。行数据传输。uu单工通信一般用于无线广播、有线广播及电视单工通信一般用于无线广播、有线广播及电视广播，数据通信中很少使用；全

13、双工和半双工广播，数据通信中很少使用；全双工和半双工比：全双工效率高，但结构复杂，成本也比较比：全双工效率高，但结构复杂，成本也比较高。高。2.2 通信方式通信方式 哈工大网络与电气智能化研究所 2.2 通信方式通信方式哈工大网络与电气智能化研究所 同步传输与异步传输uu同同步步传传输输：以以同同步步的的时时钟钟节节拍拍来来发发送送数数据据信信号号，在在一一个个串串行行数数据据流流中中，各各信信号号码码元元之之间间的的相相对对位位置置是是固固定定的的。接接收收端端为为正正确确地地区区分分收收到到的的数数据据流流中中每每个个码码元元，必必须须首首先先建建立立准准确的时钟信号，实现比特同步。确的时

14、钟信号，实现比特同步。uu异异步步传传输输：也也称称为为开开始始/ /停停止止传传输输。要要一一起起传传输输的的位位流流由由一一个个开开始始位位开开始始，并并由由一一个个停停止止位位做做结结束束。当当接接收收端端取取得得开开始始信信号号时时，它它会设定好时间机制，以便正确接收数据。会设定好时间机制，以便正确接收数据。2.2 通信方式通信方式 哈工大网络与电气智能化研究所 基带传输、载波传输和宽带传输uu基基带带传传输输：是是指指将将数数字字设设备备发发生生的的数数字字信信号号按数据波的原样进行传输，不包含任何调制。按数据波的原样进行传输，不包含任何调制。uu载载波波传传输输：采采用用数数字字信

15、信号号对对载载波波进进行行调调制制后后实行传输，如实行传输，如ASKASK、FSKFSK、PSKPSK。uu宽宽带带传传输输：将将基基带带信信号号、音音频频信信号号和和视视频频信信号号经经调调制制后后放放到到同同一一条条电电缆缆的的不不同同频频段段进进行行传输。传输。2.2 通信方式通信方式 哈工大网络与电气智能化研究所 2.3 网络拓扑结构网络拓扑结构哈工大网络与电气智能化研究所 1.星形拓扑由由中中央央站站点点及及通通过过点点到到点点链链路路连连到到中中央央节节点点的的各各个个站站点点组组成成。星星形形拓拓扑扑的的交交换换方方式式主主要要有有报报文文交交换换和和线线路交换。路交换。优优点点

16、：方方便便服服务务；每每个个连连接接只只接接一一个个设设备备，单单点点失失败败不不会会影影响响全全网网；可可以以进进行行集集中中控控制制及及故故障障诊诊断断；访访问协议简单。问协议简单。缺缺点点：需需要要的的电电缆缆较较多多、安安装装复复杂杂；受受中中央央节节点点限限制，扩展较困难；过分依赖于中央节点。制，扩展较困难；过分依赖于中央节点。2.3 网络拓扑结构网络拓扑结构哈工大网络与电气智能化研究所 2.环形拓扑由由一一些些中中继继器器和和连连接接中中继继器器的的点点到到点点链链路路组组成成一一个个闭闭合合环环路路的的网网络络拓拓扑扑结结构构。每每个个工工作作站站通通过过中中继继器器再连至网络。

17、数据沿一个方向在网上环行。再连至网络。数据沿一个方向在网上环行。优点：电缆长度短。优点：电缆长度短。缺缺点点：单单点点故故障障影影响响全全网网；故故障障诊诊断断比比较较困困难难；不不易重新配置网络；通信调度复杂。易重新配置网络；通信调度复杂。2.3 网络拓扑结构网络拓扑结构哈工大网络与电气智能化研究所 3.总线拓扑传传输输介介质质是是一一根根总总线线，工工作作站站通通过过相相应应的的硬硬件件接接口口接至总线上。一个站发送数据，所有其它站都能接收。接至总线上。一个站发送数据，所有其它站都能接收。优优点点：电电缆缆长长度度短短、布布线线容容易易；可可靠靠性性高高；易易于于扩扩充。充。缺缺点点：故故

18、障障诊诊断断困困难难；在在总总线线的的干干线线基基础础上上扩扩充充需需要要中中继继器器，系系统统应应重重新新配配置置，包包括括电电缆缆长长度度的的裁裁剪剪、终终端端器器的的调调整整等等；因因为为接接在在总总线线上上的的站站点点要要有有介介质质访访问控制能力，所以终端必须是智能的。问控制能力，所以终端必须是智能的。2.3 网络拓扑结构网络拓扑结构哈工大网络与电气智能化研究所 4.树形拓扑由由总总线线拓拓扑扑演演变变而而来来，形形状状像像一一颗颗倒倒置置的的树树，顶顶端端有有一一个个带带分分支支的的根根，每每一一个个分分支支还还可可包包括括更更多多的的分分支，这样的网络拓扑叫树形拓扑。支，这样的网

19、络拓扑叫树形拓扑。优点：易于扩展；故障隔离容易。优点：易于扩展；故障隔离容易。缺缺点点：对对根根的的依依赖赖性性太太大大，如如果果根根发发生生故故障障，则则全全网不能正常工作。网不能正常工作。2.3 网络拓扑结构网络拓扑结构哈工大网络与电气智能化研究所 2.4 网络的传输介质网络的传输介质 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.4 网络的传输介质网络的传输介质架空明线同轴电缆同轴电缆双绞线双绞线光导纤维电缆光导纤维电缆无线（红外、微波、无线（红外、微波、卫星等）卫星等）哈工大网络与电气智能化研究所 2.4.1 双绞线的主要特性

20、双绞线的主要特性无论对于模拟数据还是对于数字数据，双绞线都是最通用的传输无论对于模拟数据还是对于数字数据，双绞线都是最通用的传输介质。电话线路就是一种双绞线。介质。电话线路就是一种双绞线。 哈工大网络与电气智能化研究所 双双绞绞线线由由两两根根具具有有绝绝缘缘保保护护层层的的铜铜导导线线组组成成。两两根根绝绝缘缘的的导导线线按按一一定定密密度度互互相相绞绞在在一一起起，可可降降低低信信号号的的干干扰扰程程度度，每每一一根根导导线线在在传传输输中中辐辐射射的的电电波波会会被被另另一一根根线线上上发发出出的的电电波波抵抵消消。可分为可分为2 2种：种：非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTPUTP）屏蔽

21、双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP）（1 1）传输特性传输特性既既能能传传输输模模拟拟信信号号，也也能能传传输输数数字字信信号号，适适用用于于较较短短距距离离的的信信息息传传输输（因因为为其其中中的的信信号号衰衰减减比比较较大大，会会产产生生波波形形畸畸变变）。只只要要精精心心设设计计、选选择择和和安安装装，可可在在有有限限距距离离内内（100100米米）达达到到100M100M，甚至甚至155Mbps155Mbps的通信速率。的通信速率。2.4.1 双绞线的主要特性双绞线的主要特性 哈工大网络与电气智能化研究所 （2 2）连通性）连通性可以是点对点的，也可以是多点的。可以是点对点的，也可以是多

22、点的。（3 3）地理范围）地理范围使使用用中中继继器器时时1515公公里里。在在10M10M局局域域网网与与HUBHUB相相连连时时，距离最大距离最大100100米。米。（4 4）抗干扰性）抗干扰性取取决决于于相相邻邻线线对对的的扭扭曲曲长长度度及及适适当当的的屏屏蔽蔽。误误码码率率：1010-5-5-10-10-6-6。（5 5）价格）价格价格低、易于安装。价格低、易于安装。2.4.1 双绞线的主要特性双绞线的主要特性 哈工大网络与电气智能化研究所 2.4.2 同轴电缆的主要特性同轴电缆的主要特性同轴电缆是网络中应用十分广泛的传输介质之一。有线电视线。同轴电缆是网络中应用十分广泛的传输介质之

23、一。有线电视线。 哈工大网络与电气智能化研究所 内部是导体，外有屏蔽层、绝缘层和保护层。（1）传输特性uu具具有有5050 特特征征阻阻抗抗的的基基带带同同轴轴电电缆缆传传输输速速度度可可达达 10Mbps10Mbps；uu具具有有7575 特特征征阻阻抗抗的的宽宽带带同同轴轴电电缆缆传传输输速速度度可可达达 400Mbps400Mbps。（2）连通性uu基带同轴电缆可以挂上百台设备；基带同轴电缆可以挂上百台设备；uu宽带同轴电缆可以挂上千台设备。宽带同轴电缆可以挂上千台设备。2.4.2 同轴电缆的主要特性同轴电缆的主要特性哈工大网络与电气智能化研究所 （3）地理范围uu基带同轴电缆的传输距离

24、可达几公里；基带同轴电缆的传输距离可达几公里；uu宽带同轴电缆的传输距离可达上百公里。宽带同轴电缆的传输距离可达上百公里。（4）抗干扰性uu抗干扰能力较强；抗干扰能力较强；uu误码率：基带误码率：基带1010-7-7，宽带，宽带1010-9-9。（5）价格uu中等。中等。2.4.2 同轴电缆的主要特性同轴电缆的主要特性哈工大网络与电气智能化研究所 2.4.3 光缆的主要特性光缆的主要特性 光缆是网络传输介质中性能最好、应用前途广泛的一种。光缆是网络传输介质中性能最好、应用前途广泛的一种。 哈工大网络与电气智能化研究所 直直径径50-10050-100 mm，能能传传导导光光波波，由由玻玻璃璃、

25、塑塑料料或或石石英英玻玻璃璃纤纤维维制制成成。在在折折射射率率较较高高的的单单根根光光纤纤外外面面用用折折射射率率较较低的薄层包裹。低的薄层包裹。（1 1）传输特性）传输特性利利用用全全反反射射原原理理进进行行传传输输。采采用用亮亮度度调调制制，即即ASKASK。用用的的是是频频率率为为10101414-10-101515的的可可见见光光以以及及部部分分红红外外波波段段，速速度达几千兆。度达几千兆。可分为：可分为：uu单模光纤：光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度；单模光纤：光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度；uu多模光纤：光信号与光纤轴成多个可分辨角度。多模光纤：光信号与光纤轴成多个可分辨角度。单

26、模光纤性能优于多模光纤。单模光纤性能优于多模光纤。2.4.3 光缆的主要特性光缆的主要特性 哈工大网络与电气智能化研究所 （2 2）连通性）连通性一一般般是是点点到到点点连连接接，这这是是最最普普遍遍的的接接法法，个个别别情情况下也有多点连接的形式。况下也有多点连接的形式。（3 3）地理范围）地理范围不使用中继器：不使用中继器：6-86-8公里。公里。（4 4）抗干扰性）抗干扰性误码率最小：误码率最小：1010-10-10。（5 5）价格）价格价格高。价格高。2.4.3 光缆的主要特性光缆的主要特性 哈工大网络与电气智能化研究所 2.4.4 无线通信信道的主要特性无线通信信道的主要特性 微波通

27、信红外通信激光通信卫星通信（特殊的微波通信系统）哈工大网络与电气智能化研究所 微微波波通通信信：使使用用频频率率为为10109 9-10-101010HzHz。由由于于微微波波能能穿穿透透电电离离层层而而不不反反射射到到地地面面，所所以以只只能能使使微微波波沿沿地地球球表表面面由由源源向向目目标标直直接接发发射射。由由于于地地球球表表面面是是个个曲曲面面，因因此此其其传传播播距距离离受受到到一一定定限限制制，一一般般为为5050公公里里。为为实实现现远远距距离离传传输输，每每隔隔几几十十公里便需要建立中继站。公里便需要建立中继站。红红外外通通信信：使使用用频频率率为为10101111-10-1

28、01414HzHz。具具有有很很强强的的方方向向性性，沿直线传播。沿直线传播。激激光光通通信信：使使用用频频率率为为10101414-10-101515HzHz。如如果果气气候候条条件件好好，可可以在几十至上百公里间的两点直接通信。以在几十至上百公里间的两点直接通信。卫星通信：是微波通信的一个特例。卫星通信：是微波通信的一个特例。2.4.4 无线通信信道的主要特性无线通信信道的主要特性 哈工大网络与电气智能化研究所 2.4 网络的传输介质网络的传输介质 构建一个网络（系统），选择传输介质时应考虑：构建一个网络（系统），选择传输介质时应考虑：网络拓扑网络拓扑网络连接方式网络连接方式网络通信量网络

29、通信量系统的可靠性要求系统的可靠性要求要传输的数据类型要传输的数据类型网络覆盖的地理范围网络覆盖的地理范围节点间的距离节点间的距离 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5 介介质访问质访问控制方式控制方式在在总总线线和和环环形形拓拓扑扑中中，网网上上设设备备必必须须共共享享传传输输线线路路。为为解解决决在在同同一一时时间间有有几几个个设设备备同同时时争争用用传传输输介介质质，需需有有某某种种介介质质访访问问控控制制方方式式，以便协调各设备访问介质的顺序，在设备之间交换数据。以便协调各设备访问介质的顺序，在设备之间交换数据。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5 介介质访问质访问控制方式控制方式通

30、信中对介质的访问可以是随机的，即各工作站可在任何时刻，任意地访问介质；也可以是受控的，即各工作站可用一定的算法调整各站访问介质顺序和时间。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5 介介质访问质访问控制方式控制方式在随随机机访问方式中，常用的争用总线技术 为 CSMA/CD（ Carrier Sense MultipleAccess with Collision Detection载波监听多路访问/冲突检测）。在控控制制访问方式中常用令令牌牌总线、令牌环或称之为标记总线、标记环。哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听多路载波监听多路访问访问/冲突检测）冲突检测） 对对任

31、任何何工工作作站站都都没没有有预预约约发发送送时时间间。工工作作站站的的发发送送是是随随机机的的，必必须在网络上争用传输介质，故称之为争用技术。须在网络上争用传输介质，故称之为争用技术。若若同同一一时时刻刻有有多多个个工工作作站站向向传传输输线线路路发发送送信信息息，则则这这些些信信息息会会在在传输线上相互混淆而遭破坏，称为传输线上相互混淆而遭破坏，称为“ “冲突冲突冲突冲突” ”。为为尽尽量量避避免免由由于于竞竞争争引引起起的的冲冲突突，每每个个工工作作站站在在发发送送信信息息之之前前，都要监听传输线上是否有信息在发送，这就是都要监听传输线上是否有信息在发送，这就是“ “载波监听载波监听载波

32、监听载波监听” ”。载载波波监监听听CSMACSMA的的控控制制方方案案是是先先先先听听听听再再再再讲讲讲讲。一一个个站站要要发发送送，首首先先需需监监监监听听听听总总总总线线线线，以以决决定定介介质质上上是是否否存存在在其其它它站站的的发发送送信信号号。如如果果介介质质是是空空空空闲闲闲闲的的，则则可可以以发发发发送送送送。如如果果介介质质是是忙忙忙忙的的，则则等等等等待待待待一一一一定定定定间间间间隔隔隔隔后后后后重重重重试试试试。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听载波监听多路访问多路访问/冲突检测）冲突检测） 三种CSMA坚持退避算法：不坚持CSMA（也

33、叫0坚持CSMA ）1-坚持CSMA P-坚持CSMA 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听载波监听多路访问多路访问/冲突检测）冲突检测） uu不坚持CSMA介质空闲就发送，介质忙就等待一段随机时间再发送。利用随机的重传时间来减少冲突的概率，缺缺点点是是：即即使使有有几几个个站站有有数数据据要要发发送送，介介质质仍仍然然可可能能处处于于空闲状态，介质的利用率较低。空闲状态，介质的利用率较低。哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听载波监听多路访问多路访问/冲突检测）冲突检测） uu1-坚持CSMA。介质空闲就发送，介质忙则继续监听，等到总

34、线空闲，立即发送。如果发生冲突，则等待一段随机时间，重复第一步。缺缺点点是是：假假如如有有两两个个或或两两个个以以上上的的站站点有数据要发送，冲突就不可避免点有数据要发送，冲突就不可避免。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听多路载波监听多路访问访问/冲突检测）冲突检测） uuP-坚持CSMA。假如介质是空闲的，则以P的概率发送，或以（1P）的概率延迟一个时间单位后重复处理。该时间单位等于最大的传输延迟。假如介质是忙，继续监听直到介质空闲，重复第一步。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听载波监听多路访问多路访问/冲突检测）冲突检测）

35、 uuP-坚持CSMA。如果选择P过大，使NP 1，则冲突不可避免。最坏的情况是，随着冲突概率的不断增大，吞吐率会降为0。所以必须选择P值使NP 1，如果P值选得过于小，则通道利用率又会大大降低。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.1 CSMA/CD（载波监听载波监听多路访问多路访问/冲突检测）冲突检测） 冲突检测：如果有多个站同时监听到总线空闲并开始发送数据，就会产生冲突。因此，每个站在发送数据之后，还要继续监听线路，判定是否有其它站也正在向总线上发送数据，一旦发现，便中止发送。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.2 令牌（标记）访问控制方式令牌（标记）访问控制方式 CSMACSMA

36、的的访访问问存存在在发发报报冲冲突突问问题题，产产生生冲冲突突的的原原因因是是由由于于各各站站点点发发报报是是随随机机的的。为为了了解解决决冲冲突突问问题题，可可采采用用有有控制的发报方式。控制的发报方式。令令 牌牌 方方 式式 是是 一一 种种 按按 一一 定定 顺顺 序序 在在 各各 站站 点点 传传 递递 令令令令 牌牌牌牌（tokentoken）的方法。谁得到令牌，谁才有发报权。的方法。谁得到令牌，谁才有发报权。令令牌牌访访问问原原理理可可用用于于环环形形网网络络，构构成成令令牌牌环环形形网网；也也可可用于总线网，构成令牌总线网络。用于总线网，构成令牌总线网络。 哈工大网络与电气智能化

37、研究所 2.5.2 令牌（标记）访问控制方式令牌（标记）访问控制方式 uu令令牌牌环环（token-ringtoken-ring）方方式式令令牌牌在在网网络络环环路路上上不不断断地地传传送送，拥拥有有此此令令牌牌的的站站点点，有有权权向向环环路路上上发发送送报报文文，其其它它站点仅允许接受报文。不会发生访问冲突。站点仅允许接受报文。不会发生访问冲突。uu对轻、重负载不敏感。对轻、重负载不敏感。uu单环故障，整个瘫痪，可靠性低。单环故障，整个瘫痪，可靠性低。uu信信息息传传输输具具有有确确定定性性，能能比比较较准准确确估估计计信信息息传传输输的的延延迟迟时间。时间。哈工大网络与电气智能化研究所

38、2.5.2令牌（标记）访问控制方式令牌（标记）访问控制方式哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.2 令牌（标记）访问控制方式令牌（标记）访问控制方式 uu令令牌牌传传递递总总线线（token-passing token-passing busbus）方方式式采采用用总总线线拓拓扑扑，网网上上各各工工作作站站按按一一定定顺顺序序形形成成一一个个逻逻辑辑环环。每每个个工工作作站站在在环环中中均均有有一一个个指指定定逻逻辑辑位位置置，末站的后站就是首站。总线上各站的物理位置与逻辑位置无关末站的后站就是首站。总线上各站的物理位置与逻辑位置无关 。uu像像令令牌牌环环方方式式那那样样，令令牌牌传传递递总

39、总线线方方式式也也具具备备称称为为令令牌牌的的控控制制帧帧，调调整整访访问问的的权权利利。收收到到令令牌牌的的站站点点在在一一段段规规定定时时间间内内被被授授予予对对介介质质的的控控制制权权，因因而而该该站站可可以以发发送送一一帧帧或或多多帧帧信信息息。当当该该站站传传输输已已经经完完成成或或时时间间已已到到时时，它它就就将将令令牌牌传传递递到到逻逻辑辑环环中中的的下下一一工工作作站站，因因此此，传传输输过过程程就就是是由由交交替替进进行行的的数数据据传传输输阶阶段段和和令令牌牌传传送送阶阶段段组组成成。网网上上站站也也可可以以退退出出环环成成为为非非活活动动站点，这些站点仅能响应询问或请求应

40、答。站点，这些站点仅能响应询问或请求应答。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.2 令牌（标记）访问控制方式令牌（标记）访问控制方式哈工大网络与电气智能化研究所 2.5.2 令牌（标记）访问控制方式令牌（标记）访问控制方式 令牌传递总线介质访问控制应具备以下几项功能：令牌传递算法令牌传递算法逻辑环的初始化逻辑环的初始化站插入算法站插入算法退出环路退出环路恢复恢复哈工大网络与电气智能化研究所 计算机网络硬件主要由可独立工作的计算机、网络设备和传输介质组成。1.计算机：是计算机网络的核心，用户主要的网络资源。uu服服务务器器：向向网网络络用用户户提提供供服服务务，并并负负责责对对网网络络资资源源

41、进进行行管管理理。可可分分为为文文件件服服务务器器、通通信信服服务务器器、备备份份服服务务器器、打打印印服服务务器器等等。一一般般由由功功能能强强大大的的计计算算机机担担任任，如如：小小型型机机、专专用用PCPC服服务务器、高档器、高档PCPC。2.6 计算机网络硬件计算机网络硬件 哈工大网络与电气智能化研究所 uu网网络络工工作作站站：是是一一台台供供用用户户使使用用网网络络的的本本地地计计算算机机，为为用用户户服服务务，同同时时被被授授予予一一定定权权限限访访问问服服务务器器，或或与与其其它它工作站通信及共享网络资源。工作站通信及共享网络资源。2. 2.网络设备网络设备uu网网卡卡：又又称

42、称网网络络接接口口适适配配器器（NICNIC），是是计计算算机机与与传传输输介介质的接口，负责网络上数据包的接收和发送。质的接口，负责网络上数据包的接收和发送。uu调调制制解解调调器器：用用来来实实现现通通信信信信道道上上数数字字信信号号与与模模拟拟信信号号的相互转换。的相互转换。uu中中继继器器：物物理理层层互互连连设设备备，通通过过放放大大和和再再生生信信号号扩扩大大介介质的传输距离。应用目的是为了解决电缆长度问题。质的传输距离。应用目的是为了解决电缆长度问题。2.6 计算机网络硬件计算机网络硬件 哈工大网络与电气智能化研究所 uu集集线线器器：物物理理层层互互连连设设备备，作作为为网网络

43、络传传输输介介质质的的中中央央节节点点，可可以以看看成成是是一一种种特特殊殊的的中中继继器器，除除了了具具有有信信号号再再生生功功能能外外，有有的的还还具具有有在在共共享享信信道道上上分分配配带带宽宽的的功功能能。一一般般不不能能识识别别MACMAC地地址址，以广播方式转发数据包。以广播方式转发数据包。uu交交换换机机：数数据据链链路路层层互互连连设设备备，是是一一种种基基于于MACMAC地地址址识识别别，完完成成封封装装、转转发发数数据据包包功功能能的的网络设备。网络设备。uu网网桥桥：数数据据链链路路层层互互连连设设备备，用用于于连连接接使使用用相相同通信协议，但传输介质可以不相同的两个网

44、络。同通信协议，但传输介质可以不相同的两个网络。2.6 计算机网络硬件计算机网络硬件 哈工大网络与电气智能化研究所 uu路路由由器器：网网络络层层互互连连设设备备，作作用用是是连连接接局局域域网网和和广广域域网网，有有判判断断网网络络地地址址和和选选择择路路径径的的功功能能。其其主主要要作作用用是是为为经经由由路路由由器器的的报报文文寻寻找找一一条条最最佳佳路路径径，并并将将数数据据传传送送到到目目的的站站点点。它它不不关关心心各各子子网网使使用用的的硬硬件件设设备备，但但要要求求运运行行与与网网络络层层协议相一致的软件。协议相一致的软件。uu网网关关：应应用用层层互互连连设设备备，实实现现不

45、不同同网网络络协协议议之之间间的的转转换换，并并具具有有路路由由功功能能，将将数数据据重重新新分分组组后传送。后传送。3.传输介质2.6 计算机网络硬件计算机网络硬件 哈工大网络与电气智能化研究所 2.7 网络分类网络分类0.1 m0.1 m同一电路板同一电路板数据流机器数据流机器1 m1 m同一系统同一系统多计算机多计算机10 m10 m同一房间同一房间局域网局域网100m100m同一建筑物同一建筑物1 km1 km同一园区同一园区10 km10 km同一城市同一城市城域网城域网100 km100 km同一国家同一国家广域网广域网1 000 km1 000 km同一洲内同一洲内10 000

46、km10 000 km同一行星上同一行星上互联网互联网哈工大网络与电气智能化研究所 1.按网络的地理范围分类局局域域网网（LANLAN）：是是一一种种限限定定在在较较小小范范围围内的网络，一般小于内的网络，一般小于1010公里。公里。城城域域网网（MANMAN）：规规模模局局限限在在一一座座城城市市的的范围内，范围内，10-10010-100公里的区域。公里的区域。广广域域网网（WANWAN）：是是一一种种跨跨越越大大的的地地域域的的网网络络，可可能能跨跨越越国国界界、洲洲界界，甚甚至至全全球球范范围围。一般又划分成资源子网和通信子网：一般又划分成资源子网和通信子网：uu资资源源子子网网：由由

47、计计算算机机网网络络中中提提供供资资源源的的终终端端（称为主机）和申请资源的终端共同组成。（称为主机）和申请资源的终端共同组成。2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 uu通通信信子子网网：由由通通信信节节点点和和通通信信链链路路组组成成，承承担担计计算算机机网网络络中中的的数数据据传传输输、交交换换、加加工工和和变变换换等等通通信信处处理理工工作作。通通信信节节点点由由通通信信设设备备或或具具有有通通信信功功能能的的计计算算机机组组成成，通通信信链链路路由由一一段段一一段段的的通通信信线路构成。线路构成。2.按网络的拓扑结构分类可分为星形、环形、总线形、树形、不规则形、完整性

48、等。3.按传输介质分类2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 2.7.2 城域网城域网哈工大网络与电气智能化研究所 2.7.3 广域网广域网哈工大网络与电气智能化研究所 4. 4.按通信方式分类按通信方式分类1 1）点对点传输网络）点对点传输网络每每条条物物理理线线路路连连接接一一对对计计算算机机。假假如如两两台台计计算算机机之之间间没没有有直直接接的的线线路路，那那么么它它们们之之间间的的分分组组就就要要通通过过中中间间节节点点的的接接收收、存存储储、转转发发，直直到到目目的的节节点点。由由于于连连接接多多台台计计算算机机之之间间的的线线路路结结构构可可能能是是复复杂杂的的，

49、因因此此从从源源节节点点到到目目点点节节点点可可能能存存在在多多条条路路由由，决决定定分分组组从从通通信信子子网网的的源源节节点点到到达达目目的的节节点点的的路路由由需需要要有路由选择算法。有路由选择算法。2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 2 2）广播式网络传输）广播式网络传输所所有有连连网网计计算算机机共共享享一一个个公公共共通通信信信信道道。当当一一台台计计算算机机利利用用共共享享通通信信信信道道发发送送报报文文分分组组时时，所所有有其其它它的的计计算算机机都都会会收收听听到到这这个个分分组组。由由于于发发送送的的分分组组中中带带有有目目的的地地址址和和源源地地址址，

50、接接收收到到该该分分组组的的计计算算机机将将检检查查目目的的地地址址是是否否与与本本节节点点地地址址相相同同。若若被被接接收收的的报报文文分分组组的的目目的的地地址址与与本本节节点点地地址址相相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。同，则接收该分组，否则丢弃该分组。2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 5.按网络的使用目的分类共共享享资资源源网网：使使用用者者可可共共享享网网络络中中的的各各种种资资源源，如如：文文件件、扫扫描描仪仪、打打印印机机以以及及各各种种服服务务。InternetInternet网是典型的共享资源网。网是典型的共享资源网。数数据据处处理理网网：用用于于数数

51、据据处处理理的的网网络络，如如：科科学学计算网络、企业经营管理用网络等。计算网络、企业经营管理用网络等。数数据据传传输输网网：用用来来收收集集、交交换换、传传输输数数据据的的网网络，如：情报检索网络等。络，如：情报检索网络等。注：目前网络使用的目的都不是单一的。2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 6. 6.按服务方式分类按服务方式分类客客户户机机服服务务器器网网络络：客客户户机机向向服服务务器器发发出出请请求求并并获获得得服服务务的的一一种种网网络络形形式式。多多台台客客户户机机可可以以共共享享服服务务器器提供的各种资源。提供的各种资源。对对等等网网：每每台台计计算算机机都

52、都可可以以与与其其它它每每台台计计算算机机对对话话，共共享享彼彼此此的的信信息息资资源源和和硬硬件件资资源源，组组网网的的计计算算机机一一般般类型相同。类型相同。7. 7.按传输速率划分按传输速率划分低速网络：低速网络：10kbps10kbps中速网络：中速网络：10kbps100Mbps10kbps100Mbps高速网络：高速网络：100Mbps10Gbps100Mbps10Gbps2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 8. 8.按交换方式划分按交换方式划分电路交换网：如电话系统。电路交换网：如电话系统。报文交换网：如电报系统。报文交换网：如电报系统。分组交换网：如因特网，

53、分组交换网：如因特网，ATMATM网（交换的是信元）。网（交换的是信元）。9. 9.按适用范围划分按适用范围划分公用网：如：公用网：如：C CHINAPACHINAPAC（中国分组交换网）。（中国分组交换网）。专用网：如：微软公司内部网。专用网：如：微软公司内部网。2.7 网络分类网络分类 哈工大网络与电气智能化研究所 一、网络软件一、网络软件1. 1.网络协议和协议软件网络协议和协议软件它们是通过协议程序实现网络协议功能。它们是通过协议程序实现网络协议功能。2. 2.网络通信软件网络通信软件通过网络通信软件实现网络工作站之间的通信。通过网络通信软件实现网络工作站之间的通信。3. 3.网络操作

54、系统网络操作系统网网络络操操作作系系统统是是用用以以实实现现系系统统资资源源共共享享、管管理理用用户户对不同资源访问的应用程序，它是最主要的网络软件。对不同资源访问的应用程序，它是最主要的网络软件。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 4. 4.网络管理与网络应用软件网络管理与网络应用软件网网络络管管理理软软件件：是是用用来来对对网网络络资资源源进进行行管管理理和和对对网络进行维护的软件；网络进行维护的软件；网网络络应应用用软软件件：是是为为网网络络用用户户提提供供服服务务并并为为用用户户解决实际问题的软件。解决实际问题的软件。二、计算机网络的体系结构二、计算机网络的体系结构

55、为为了了易易于于设设计计、分分析析、实实现现和和测测试试网网络络及及其其部部件件的的功功能能，计计算算机机网网络络按按功功能能划划分分成成多多层层结结构构。同同层层之之间间采采用用协协议议进进行行通通信信；相相邻邻层层之之间间通通信信使使用用接接口口。层层次次和和协协议议的集合称为计算机网络的体系结构。的集合称为计算机网络的体系结构。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 为为了了减减少少协协议议设设计计的的复复杂杂性性，大大多多数数网网络络都都按按层层或或级级的的方方式式来来组组织织，每每一一层层都都建建立立在在它它的的下下层层之之上上。不不同同的的网网络络，其其层层的的数数

56、量量、各各层层的的名名字字、内内容容和和功功能能都都不尽相同。不尽相同。一一台台机机器器上上的的第第n n层层与与另另一一台台机机器器上上的的第第n n层层进进行行对对话话。通通话话的的规规则则就就是是第第n n层层协协议议。协协议议基基本本上上是是通通信信双方关于通信如何进行达成的一致。双方关于通信如何进行达成的一致。不不同同机机器器里里包包含含的的对对应应层层的的实实体体叫叫对对等等进进程程。正正是是对等进程利用协议进行通信。对等进程利用协议进行通信。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 实实际际上上，每每一一层层都都把把数数据据和和控控制制信信息息交交给给它它的的下下一

57、一层，直到最下层层，直到最下层。每每一一对对相相邻邻层层之之间间都都有有一一个个接接口口。接接口口定定义义下下层层向向上层提供的原语操作和服务。上层提供的原语操作和服务。抽抽象象出出对对等等进进程程这这一一概概念念，对对网网络络设设计计是是至至关关重重要要的的。有有了了这这种种技技术术，就就可可以以把把设设计计完完整整的的网网络络这这种种难难以以处处理理的的问问题题划划分分为为n n个个小小的的、易易于于处处理理的的问问题题，即即各层的设计。各层的设计。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 它仅仅定义了网络及其部件应完成的功能，而不涉及其实现细节。2.8 网络软件网络软件 哈

58、工大网络与电气智能化研究所 1.几个基本概念协协议议：为为进进行行网网络络中中的的数数据据交交换换（通通信信）而而建建立立的的规规则则、标标准准或或约约定定。由由语语法法、语语义义和和时时序序三三大大要要素素组成。组成。协议栈：某一系统内的各层协议集。协议栈：某一系统内的各层协议集。接接口口：相相邻邻两两层层之之间间交交互互的的界界面面，定定义义相相邻邻两两层层之之间的原语操作及下层对上层的服务。间的原语操作及下层对上层的服务。服服务务：某某一一层层及及其其以以下下各各层层的的一一种种能能力力，通通过过接接口口提供给其相邻的上层。提供给其相邻的上层。原原语语：是是不不可可再再分分的的操操作作，

59、分分请请求求、指指示示、响响应应、证实证实4 4种。种。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 实实体体：任任何何可可以以发发送送或或接接收收信信息息的的硬硬件件软软件件进进程，是每一层的活跃因素。程，是每一层的活跃因素。对对等等实实体体：位位于于不不同同系系统统中中同同一一个个层层次次上上的的两两个个实实体体。由由于于实实体体可可能能为为一一个个软软件件进进程程，因因而而也也有有对等进程之说。对等进程之说。虚虚拟拟通通信信：数数据据并并不不是是从从一一台台机机器器的的第第n n层层直直接接传传送送到到另另一一台台机机器器的的第第n n层层，而而是是每每一一层层都都把把数数据据

60、和和控控制制信信息息通通过过相相邻邻两两层层之之间间接接口口上上的的服服务务接接入入点点交交给给自自己己的的下下一一层层，直直到到最最下下层层的的物物理理介介质质，再再通通过过实实际际通通信信送送达达目目的的机机器器。目目的的机机器器再再通通过过逐逐层层向向上上提提供供服服务务将将源源机机器器传传送送的的数数据据还还原原给给自自己己的第的第n n层。层。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 2.几个英文缩写ICIICI：接口控制信息：接口控制信息SDUSDU：服务数据单元：服务数据单元IDUIDU：接口数据单元：接口数据单元PDUPDU：协议数据单元：协议数据单元SAPSAP

61、：服务接入点：服务接入点哈工大网络与电气智能化研究所 2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 3.应该弄懂的几个问题虚拟通信与实际通信之间的关系。虚拟通信与实际通信之间的关系。协协议议与与接接口口之之间间的的区区别别：计计算算机机网网络络中中同同层层通通信采用协议，相邻层通信使用接口。信采用协议，相邻层通信使用接口。服服务务与与协协议议的的关关系系和和区区别别：服服务务通通过过协协议议完完成成，协协议议通通过过服服务务体体现现；服服务务代代表表功功能能、能能力力，协协议议代代表表标标准准化化；用用户户只只能能见见到到服服务务；协协议议控控制制同同层层实实体体间间的的通通信信，服

62、服务务由由下下层层向向上上层层提提供供。（另见（另见P41P42P41P42之之2.8.62.8.6前两段）。前两段）。2.8 网络软件网络软件 哈工大网络与电气智能化研究所 表表2-3 2-3 服务原语分类服务原语分类 原语类别原语类别 含含 义义 对于连接对于连接 请求请求 一个实体希望得到完成一个实体希望得到完成某些操作的服务某些操作的服务 请求方使用请求方使用 指示指示 通知一个实体，有某个通知一个实体，有某个事件发生事件发生 接收方使用接收方使用 响应响应 一个实体对一个请求的一个实体对一个请求的回复回复 接收方使用接收方使用 证实证实 返回对先前请求的响应返回对先前请求的响应 请求

63、方使用请求方使用 哈工大网络与电气智能化研究所 4.服务原语服务原语有证实服务：包括请求、指示、响应和证实4个原语。 无证实服务：只有请求和指示2个原语。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.8 网络软件网络软件 l lCONNECTCONNECTrequestrequest：请求建立连接。：请求建立连接。l lCONNECTCONNECTindicationindication：指示有人请求建立连接。：指示有人请求建立连接。l lCONNECTCONNECTresponseresponse：被被呼呼叫叫方方用用来来表表示示接接收收拒绝建立连接的请求。拒绝建立连接的请求。l lCONNECTCO

64、NNECTconfirmconfirm：通通知知呼呼叫叫方方建建立立连连接接的的请请求是否被接受。求是否被接受。l lDATADATArequestrequest：请求发送数据。：请求发送数据。l lDATADATAindicationindication：表示数据的到达。：表示数据的到达。l lDISCONNECTDISCONNECTrequestrequest：请求释放连接。：请求释放连接。l lDISCONNECTDISCONNECTindicationindication：指指示示有有释释放放连连接接的的请求。请求。哈工大网络与电气智能化研究所 2.8 网络软件网络软件 l lCONN

65、ECTCONNECTrequestrequest：拨姑妈家的电话号码。拨姑妈家的电话号码。l lCONNECICONNECIindicationindication：她家的电话铃响了。她家的电话铃响了。l lCONNECTCONNECTresponseresponse：她拿起电话。她拿起电话。l lCONNECTCONNECTconfirmconfirm：你听到了电话铃停止。你听到了电话铃停止。l lDATADATArequestrequest：你邀请她来喝茶。你邀请她来喝茶。l lDATADATAindicationindication：她听到了你的邀请。她听到了你的邀请。l lDATADA

66、TArequestrequest：她说她很高兴来。她说她很高兴来。l lDATADATAindicationindication：你听到她接受了邀请。你听到她接受了邀请。l lDISCONNECTDISCONNECTrequestrequest：你挂断电话。你挂断电话。l lDISCONNECTDISCONNECTindicationindication：她她听听到到了了挂挂断断声声，也也挂挂断了电话。断了电话。哈工大网络与电气智能化研究所 2.8 网络软件网络软件 5.有连接服务和无连接服务有连接服务和无连接服务面向连接的服务 无连接服务服务质量哈工大网络与电气智能化研究所 2.8 网络软件

67、网络软件 各层的设计问题：各层的设计问题：各层的设计问题：各层的设计问题：识别发送方和接收方识别发送方和接收方数据传送的规则数据传送的规则 （如：单工、双工）（如：单工、双工）信息编号信息编号差错控制差错控制 流量控制流量控制 报文分割、传输和重新组装报文分割、传输和重新组装多路复用和解多路复用多路复用和解多路复用路由选择路由选择 哈工大网络与电气智能化研究所 2.9 参考模型参考模型 2.9.1 OSI参考模型参考模型OSI模型有7层，其分层原则如下：根据不同层次的抽象分层。根据不同层次的抽象分层。每层应当实现一个定义明确的功能。每层应当实现一个定义明确的功能。每层功能的选择应该有助于制定网

68、络协议的国际标准。每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。层层数数应应足足够够多多，以以避避免免不不同同的的功功能能混混杂杂在在同同一一层层中中，但但也不能太多，否则体系结构会过于庞大。也不能太多，否则体系结构会过于庞大。哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.1 OSI参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 4 4传输层传输层为源和目的主机提供透明数据传输为源和目的主机提供透明数据传输。连接建立与删除，多路复用，报文连接建立与删除，多路复用，报文分段与重组，流量控制。分段与重组，流量控制。3 3网

69、络层网络层支持网络连接的实现。路由选择，支持网络连接的实现。路由选择，拥塞控制，记账，异种网络互连。拥塞控制，记账，异种网络互连。2 2数据链路层数据链路层 建立、维护、释放数据链路连接，建立、维护、释放数据链路连接，以帧为单位传输数据。以帧为单位传输数据。1 1物理层物理层物理连接的建立、拆除，物理层管物理连接的建立、拆除，物理层管理等，实现透明比特流传输。处理理等，实现透明比特流传输。处理机械的、电气的和过程的接口。机械的、电气的和过程的接口。2.9.1 OSI参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 7 7应用层应用层完成业务处理所需的服务功能，如完成业务处理所需的服务功能，如文件传

70、输、电子邮件等。文件传输、电子邮件等。6 6表示层表示层提供应用数据的信息表示，数据编提供应用数据的信息表示，数据编码。码。5 5会话层会话层组织、管理和同步用户间的对话，组织、管理和同步用户间的对话，令牌管理。令牌管理。2.9.1 OSI参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 数据链路层：数据链路层：（1 1）产生和识别帧边界产生和识别帧边界。（2 2）数数据据链链路路层层要要解解决决由由于于帧帧的的破破坏坏、丢丢失失和和重重复所出现的问题。复所出现的问题。（3 3）流量调节机制。）流量调节机制。（4 4）控制对共享信道的访问。）控制对共享信道的访问。（5 5）分为）分为LLCLLC和

71、和MACMAC。OSIOSI参考模型中：参考模型中：1 1层层33层是链接起来的，层是链接起来的，4 4层层77层是端到端的。层是端到端的。2.9.1 OSI参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.1 OSI参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.2 TCPIP参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 应用层应用层包包含含所所有有高高层层协协议议，如如：TelnetTelnet、FTPFTP、SMTPSMTP、DNSDNS、NNTPNNTP、HTTPHTTP等。等。传输层传输层(TCP(TCP协议簇协议簇) )使使源源和和目目的的主主机机之之间间可可以以进进行行

72、会会话话。定定义义了了2 2个个端端到到端端协协议议：面面向向连连接接的的TCPTCP（排排序序和和流流量量控控制制）；无无连连接的接的UDPUDP。互联网层互联网层(IP(IP协议簇协议簇) )无无连连接接的的分分组组交交换换网网络络，此此层层中中主主机机可可把把报报文文发发往往任任何何网网络络，报报文文独独立传向目标。分组路由、避免阻塞立传向目标。分组路由、避免阻塞主机至网络层主机至网络层没有详细定义。没有详细定义。2.9.2 TCPIP参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.2 TCPIP参考模型参考模型哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.3 OSI参考模型和参考模型和T

73、CPIP参考模型的比较参考模型的比较它们都是基于独立的协议栈的概念。而且，层的它们都是基于独立的协议栈的概念。而且，层的功能也大体相似。传输层及传输层以上的层都为希功能也大体相似。传输层及传输层以上的层都为希望通信的进程提供端到端的、与网络无关的传输服望通信的进程提供端到端的、与网络无关的传输服务。务。OSIOSI模模型型有有3 3个个主主要要概概念念：（1 1）服服务务；（2 2）接接口口；（3 3）协议。）协议。哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.3 OSI参考模型和参考模型和TCPIP参考模型的比较参考模型的比较TCP/IP参考模型最初没有明确区分服务、接口和协议，例如，互联网层提供的

74、真正服务只是发送IP分组（SEND IP PACKET）和接收IP分组（RECEIVE IP PACKET）。OSI模型中的协议比TCPIP参考模型的协议具有更好的隐藏性，在技术发生变化时能相对比较容易地替换掉。最初把协议分层的主要目的之一就是能做这样的替换。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.3 OSI参考模型和参考模型和TCPIP参考模型的比较参考模型的比较OSI参考模型产生在协议发明之前。这意味着该模型没有偏向于任何特定的协议，因此非常通用。不利的方面是设计者在协议方面没有太多的经验，因此不知道该把哪些功能放到哪一层最好。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.3 OSI参参考考模模

75、型型和和TCPIP参考模型的比较参考模型的比较TCPIP却正好相反。首先出现的是协议，模型实际上是对已有协议的描述。不会出现协议不能匹配模型的情况。唯一的问题是该模型不适合于任何其它协议栈。 哈工大网络与电气智能化研究所 2.9.3 OSI参考模型和参考模型和TCPIP参考模型的比较参考模型的比较OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层。OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信。TCPIP模型在网络层仅有一种通信模式（无连接），但在传输层支持两种模式，给了用户选择的机会。 哈工大网络与电气智能化研究所 思考题思考题l l请列举请列举请列举请列举4 4种数据

76、编码方式。种数据编码方式。种数据编码方式。种数据编码方式。l l给给给给出出出出一一一一个个个个字字字字节节节节的的的的绝绝绝绝对对对对码码码码，请请请请画画画画出出出出其其其其对对对对应应应应的的的的一一一一种种种种差分码。差分码。差分码。差分码。l l给给给给出出出出一一一一个个个个字字字字节节节节的的的的原原原原始始始始数数数数据据据据编编编编码码码码和和和和时时时时钟钟钟钟信信信信息息息息，请请请请画出其对应的曼彻斯特编码。画出其对应的曼彻斯特编码。画出其对应的曼彻斯特编码。画出其对应的曼彻斯特编码。l l请请请请说说说说明明明明数数数数据据据据通通通通信信信信方方方方式式式式都都都都

77、有有有有哪哪哪哪几几几几种种种种，并并并并简简简简单单单单说说说说明明明明其不同之处。其不同之处。其不同之处。其不同之处。l l请请请请列列列列举举举举4 4种种种种常常常常用用用用的的的的网网网网络络络络拓拓拓拓扑扑扑扑结结结结构构构构，并并并并说说说说明明明明各各各各自自自自的的的的优缺点。优缺点。优缺点。优缺点。l l请列举请列举请列举请列举4 4种常用的传输介质。种常用的传输介质。种常用的传输介质。种常用的传输介质。哈工大网络与电气智能化研究所 思考题思考题l l介介质质访访问问控控制制方方式式主主要要分分为为哪哪两两大大类类？CSMA/CD采采用用的的三三种种CSMA坚坚持持退退避避

78、算算法法具具体体是是哪哪三三种种？令令牌牌访访问问控控制制方方式式分分为为令令牌牌环环方方式式和和令令牌牌传传递递总总线线方方式式，这这两两种种方式都有哪些相同之处和不同之处？方式都有哪些相同之处和不同之处？l l从从传传输输技技术术上上讲讲可可以以把把计计算算机机网网络络分分为为哪哪两两种种网网络络？广广播播式式网网络络是是否否可可以以实实现现广广播播式和多点传送？式和多点传送？l l从从网网络络的的规规模模和和连连接接距距离离上上又又可可以以把把网网络络分为哪几种？分为哪几种？哈工大网络与电气智能化研究所 思考题思考题l l请请请请简简简简单单单单说说说说明明明明协协协协议议议议之之之之所

79、所所所以以以以要要要要分分分分层层层层的的的的原原原原因因因因，理理理理解解解解并并并并记忆接口、服务和协议的定义及其区别。记忆接口、服务和协议的定义及其区别。记忆接口、服务和协议的定义及其区别。记忆接口、服务和协议的定义及其区别。l l如如如如果果果果给给给给出出出出书书书书3838页页页页图图图图2-152-15左左左左面面面面的的的的图图图图，请请请请写写写写出出出出图图图图中中中中英英英英文简称对应的中文全称。文简称对应的中文全称。文简称对应的中文全称。文简称对应的中文全称。l l面面面面向向向向连连连连接接接接的的的的服服服服务务务务和和和和无无无无连连连连接接接接的的的的服服服服务

80、务务务都都都都可可可可提提提提供供供供哪哪哪哪几几几几种服务类型，这两种服务那种更可靠？种服务类型，这两种服务那种更可靠？种服务类型，这两种服务那种更可靠？种服务类型，这两种服务那种更可靠？l l服服服服务务务务原原原原语语语语可可可可以以以以分分分分为为为为哪哪哪哪4 4类类类类？有有有有证证证证实实实实服服服服务务务务又又又又包包包包括括括括哪哪哪哪几个原语？无证实服务又包括哪几个原语？几个原语？无证实服务又包括哪几个原语？几个原语？无证实服务又包括哪几个原语？几个原语？无证实服务又包括哪几个原语？哈工大网络与电气智能化研究所 思考题思考题l lOSI参考模型包括哪参考模型包括哪7层？层？l lTCP/IP参考模型包括哪参考模型包括哪4层？层？l l请请分分别别列列举举几几条条OSI参参考考模模型型和和TCP/IP参参考模型的相似之处和不同之处？考模型的相似之处和不同之处？l l请请 给给 出出 TCP、 IP、 UDP、 FTP、 OSI、ISO对应的中文全称？对应的中文全称？哈工大网络与电气智能化研究所