工业网络技术第2课pptConvertor.docx

1、工业网络技术第2课pptConvertor东北大学秦皇岛分校第二章 计算机网络体系结构工业网络结构信息层网络(Ethernet)主要内容计算机网络体系结构网络通信基础知识计算机网络的概念计算机网络应用举例（1）共享打印机等各种硬件设备计算机网络应用举例（2）共享数据资源计算机网络应用举例（3）共享应用程序计算机网络的组成资源子网资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。通信子网通信子网由通信控制处理机、通信线路与其它通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。资源子网的组成主机大型机、中型机、小型机、工作站或微机。主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通

2、信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通用户终端通过主机连入网内。主机要为本地用户访问网络其它主机设备与资源提供服务，同时要为网中远程用户共享本地资源提供服务。终端/终端控制器终端控制器连接一组终端，负责这些终端和主计算机的信息通信，或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备，可以是由键盘和显示器组成的简单的终端，也可以是微型计算机系统。连网外设网络中的一些共享设备，如大型的硬盘机、高速打印机、大型绘图仪等。 通信子网的组成通信控制处理机又被称为网络节点。一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中的分组存储转发节点，完成分组的接收、校

3、验、存储、转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的主机的作用。通信线路计算机网络采用了多种通信线路，如电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。一般在大型网络中和相距较远的两结点之间的通信链路，都利用现有的公共数据通信线路。信号变换设备对信号进行变换以适应不同传输媒体的要求。比如，将计算机输出的数字信号变换为电话线上传送的模拟信号的调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。计算机网络分类广域网（WAN）覆盖的地理范围：几十公里到几千公里通常利用公用网络进行组建城域网（MAN）覆盖的地理范围：几十公里之内局域网（LAN）覆盖的地理范围：有限范围（如

4、实验室内、大楼内、校园内）分为共享式局域网与交换式局域网拓扑结构总线型星型环型树型混合型总线型网络拓朴结构终接器终接器工作站工作站工作站工作站总线型的优越性一个节点失效不影响其他节点的工作节点的增删不影响全网的运行结构简单接入灵活扩展容易可靠性高星型网络拓朴结构工作站工作站工作站工作站工作站工作站交换机环型网络拓朴结构工作站工作站工作站工作站工作站工作站环型网络的优点适应重负荷应用环境；具有实时性能和优先权机制；环网的媒体可以使用光纤；覆盖范围较大，可达数十公里。环型的主要问题环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪树型网络拓朴结构工作站工作站工作站混合型网络拓朴结构工作站工作站工作站工作站工作站

5、工作站协议协议（protocol）是通信双方为了实现通信所进行的约定或所作的对话规则协议的基本概念协议的组成语义：做什么（what to do）语法：怎么做（how to do）定时关系：何时做（when to do）开放系统互联参考模型（OSI/RM）1974年，IBM公司宣布推出系统网络体系结构SNA。 随后，其他公司也相继推出各自的体系结构。 ISO于1977年研究实现各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架，即开放系统互联参考模型。开放系统互联参考模型（OSI/RM）ISO-OSI参考模型网络信息传送ISO-OSI参考模型层次结构模型中数据的传送过程 5432154321计算机 1AP

6、2AP1计算机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层 PDU 再传送到传输层加上传输层首部，成为传输层报文计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2传输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机

7、 1AP2AP1计算机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321物理传输媒体计算机 1AP2AP1计算机 2计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层计算机 1 向计算

8、机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2传输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据10100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数

9、 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层H4计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去报文首

10、部后把报文的数据部分交给应用层应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！协议、服务和服务访问点服 务 用 户第 n 层第 n + 1 层服 务 用 户面向连接服务与无连接服务面向连接服务(connection-oriented)面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。 无连接服务(connectionle

11、ss) 两个实体之间的通信不需要先建立好连接。 是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”(best effort delivery)或“尽力而为”。 TCP/IP体系结构TCP/IP协议是工业标准或“事实标准”TCP/IP协议主要特点开放的协议标准，可以免费使用可运行于局域网、广域网和互联网中统一的网络地址分配方案标准化的高层协议TCP/IP 四层协议的表示方法应用层传输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层传输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321OSI 与 TCP/IP的比较 TCP/IP协议栈OSI与TCP的简单比较共同点层次化的结构OSI的主要问

12、题定义复杂实现困难有些功能在每一层重复出现效率低下TCP/IP的主要问题网络接口层并不是实际的一层各层的功能定义与实现方法没能区分开来等开放系统互联参考模型（OSI/RM）传输介质传输介质介质类型连接器类型传输介质非屏蔽双绞线和RJ-45连接器屏蔽双绞线双绞线ext传输介质同轴电缆同轴电缆连接器类型同轴电缆ext同轴电缆ext基带同轴电缆速率10Mbps，传输距离限制在几公里；而宽带同轴电缆速率几百Mbps，传输距离限制在几十公里。同轴电缆的抗干扰能力远好于双绞线，适用于工业现场。传输介质光纤光缆连接器类型 SC与ST光缆光缆相对铜缆的特性传输介质数传电台卫星通信OSI模型各层功能物理层数据链

13、路层物理层物理层是指在传输介质之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。物理层的传输单位为比特。物理层物理层定义了编码的类型、位同步方式、数据传输速率，采用的单工、半双工、全双工传输方式也要在物理层说明。典型的有EIA-232、EIA-485。EIA-232-D机械特性DB25连接器DB9连接器EIA-232-D电气特性EIA-232-D电气特性采用负逻辑。 515V，表示逻辑“1”； 515V，表示逻辑“0”。什么是数据？（重要）各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据。 信号是数据的电子或电磁编码。信息（Information）是对数据（Data）的解释，数据是信息的载体，信号（Sig