現(xiàn)場總線技術(shù)02數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

1、第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)n2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)n2.2 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)n2.3 網(wǎng)絡(luò)硬件n2.4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)n2.5 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備n2.6 通信參考模型2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)n2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念n1.1.總線的基本術(shù)語總線的基本術(shù)語n（1）總線與總線段(bus segment)。n從廣義說，總線就是傳輸信號或信息的公共路徑，是遵循同一技術(shù)規(guī)范的連接與操作方式。n一組設(shè)備通過總線連在一起稱為“總線段”。n 可以通過總線段相互連接把多個總線段連接成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。n（2）總線主設(shè)備n可在總線上發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備叫做“總線主設(shè)備”(bus maste

2、r) ，又稱命令者。n（3）總線從主設(shè)備n不能在總線上主動發(fā)起通信、只能掛接在總線上、對總線信息進行接收查詢的設(shè)備稱為總線從設(shè)備(bus slaver)，也稱基本設(shè)備。n在總線上可能有多個主設(shè)備，某一設(shè)備既可以是主設(shè)備，也可以是從設(shè)備，但不能同時既是主設(shè)備又是從設(shè)備。n（4 4）控制信號（三種類型）控制信號（三種類型）n（a）控制連在總線上的設(shè)備，讓它進行所規(guī)定的操作，如設(shè)備清零、初始化、啟動和停止等。n（b）用于改變總線操作的方式，如改變數(shù)據(jù)流的方向，選擇數(shù)據(jù)字段的寬度和字節(jié)等。n（c）表明地址和數(shù)據(jù)的含義，如對于地址，可用于指定某一地址空間，或表示出現(xiàn)了廣播操作；對于數(shù)據(jù)，可用于指定它能否

3、轉(zhuǎn)譯成輔助地址或命令。n（5 5）總線協(xié)議）總線協(xié)議n管理主、從設(shè)備使用總線的一套規(guī)則稱為“總線協(xié)議”(bus protocol)。這是一套事先規(guī)定的、必須共同遵守的規(guī)約。n2.2.總線操作的基本內(nèi)容總線操作的基本內(nèi)容n （1 1）總線操作）總線操作n總線上命令者與響應(yīng)者之間的連結(jié)數(shù)據(jù)傳送脫開這一操作序列稱為一次總線“交易”(transaction)，或者叫做一次總線操作?！懊撻_”(disconnect)是指完成數(shù)據(jù)傳送操作以后，命令者斷開與響應(yīng)者的連接。n（2 2）總線傳送）總線傳送n“讀”(read)數(shù)據(jù)操作是讀來自響應(yīng)者的數(shù)據(jù)；“寫”(write)數(shù)據(jù)操作是向響應(yīng)者寫數(shù)據(jù)。讀寫操作都需要

4、在命令者和響應(yīng)者之間傳遞數(shù)據(jù)。n（3 3）請求通信）請求通信n通信請求是由總線上某一設(shè)備向另一設(shè)備發(fā)出的請求信號，要求后者給予注意并進行某種服務(wù)。它們有可能要求傳送數(shù)據(jù)，也有可能要求完成某種動作。n（4 4）尋址）尋址n尋址過程是命令者與一個或多個從設(shè)備建立起聯(lián)系的一種總線操作。通常有以下三種尋址方式:n（a）物理尋址 用于選擇某一總線段上某一特定位置的從設(shè)備作為響應(yīng)者。n（b）邏輯尋址 用于指定存儲單元的某一個通用區(qū)，而并不顧及這些存儲單元在設(shè)備中的物理分布。n（c）廣播尋址 廣播尋址用于選擇多個響應(yīng)者。n（5 5）總線仲裁）總線仲裁n總線在傳送信息的操作過程中有可能會發(fā)生“沖突”(cont

5、ention)。為解決這種沖突，就需進行總線占有權(quán)的“仲裁”（arbitration)。總線仲裁是用于裁決哪一個主設(shè)備是下一個占有總線的設(shè)備。n總線仲裁操作和數(shù)據(jù)傳送操作是完全分開且并行工作的，因此總線占有權(quán)的交接過程不會耽誤總線操作。n（6 6）總線定時）總線定時n總線操作用“定時”(timing)信號進行同步。定時信號用于指明總線上的數(shù)據(jù)和地址在什么時刻是有效的。n定時信號有異步和同步兩種。n（7 7）出錯檢測）出錯檢測n在總線上傳送信息時會因噪聲和干擾而出錯，因此在高性能的總線中一般設(shè)有出錯碼產(chǎn)生和校驗機構(gòu)，以實現(xiàn)傳送過程的出錯檢測。n（8 8）容錯）容錯n設(shè)備在總線上傳送信息出錯時，如

6、何減少故障對系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的重配置能力是十分重要的。故障對分布式仲裁的影響就比菊花鏈?zhǔn)街俨眯　：笳咴谠O(shè)備出故障時，會直接影響它后面設(shè)備的工作?？偩€系統(tǒng)應(yīng)能支持軟件利用一些新技術(shù)，如動態(tài)重新分配地址，把故障隔離開來，關(guān)閉或更換故障單元。n2.1.2 2.1.2 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成n通信系統(tǒng)是傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和。它一般由信息源和信息接收者，發(fā)送、接收設(shè)備，傳輸媒介幾部分組成。n1.1.信息源和接收者信息源和接收者n信息源和接收者是信息的產(chǎn)生者和使用者。n在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男畔⑹菙?shù)據(jù)，是數(shù)字化了的信息。這些信息可能是原始數(shù)據(jù)，也可能是經(jīng)計算機處理后的結(jié)果，還可能是某

7、些指令或標(biāo)志。n信息源可根據(jù)輸出信號的性質(zhì)不同分為模擬信息源和離散信息源。n2.發(fā)送設(shè)備n發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信息源和傳輸媒介匹配起來，即將信息源產(chǎn)生的消息信號經(jīng)過編碼，并變換為便于傳送的信號形式，送往傳輸媒介。n信源編碼：把連續(xù)消息變換為數(shù)字信號；n信道編碼：使數(shù)字信號與傳輸介質(zhì)匹配，提高傳輸?shù)目煽啃曰蛴行?。n發(fā)送設(shè)備還要包括為達到某些特殊要求所進行的各種處理，如多路復(fù)用、保密處理、糾錯編碼處理等。n3.傳輸介質(zhì)n傳輸介質(zhì)指發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間信號傳遞所經(jīng)媒介。它可以是無線的，也可以是有線的(包括光纖)。有線和無線均有多種傳輸媒介，如電磁波、紅外線為無線傳輸介質(zhì)，各種電纜、光纜、雙絞線

8、等為有線傳輸介質(zhì)。n介質(zhì)在傳輸過程中必然會引入某些干擾，如熱噪聲、脈沖干擾、衰減等。媒介的固有特性和干擾特性直接關(guān)系到變換方式的選取。n4.接收設(shè)備n接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進行解調(diào)、譯碼、解密等。它的任務(wù)是從帶有干擾的信號中正確恢復(fù)出原始信息來，對于多路復(fù)用信號，還包括解除多路復(fù)用，實現(xiàn)正確分路。n以上所述是單向通信系統(tǒng)，但在大多數(shù)場合下，信源兼為收信者，通信的雙方需要隨時交流信息，因此要求雙向通信。n2.1.3 傳輸方式 n通信方式按照信息的傳輸方向分為 ：n(1)單工 (simplex)方式 信息只能沿單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞椒Q為單工方式；。n(2)半雙工(Half du

9、plex)方式 信息可以沿著兩個方向傳輸，但在某一時刻只能沿一個方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞椒Q為半雙工方式；n(3)全雙工 (Full duplex)方式 信息可以同時沿著兩個方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞椒Q為全雙工方式。單工、半雙工和全雙工通信方式 n2.1.4 傳輸模式n基帶傳輸 n載波（帶）傳輸 n寬帶傳輸 n異步轉(zhuǎn)移模式ATMn1.基帶傳輸 n基帶傳輸是指在基本不改變數(shù)據(jù)信號頻率的情況下，在數(shù)字通信中直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號，即按數(shù)據(jù)波的原樣進行傳輸，不采用任何調(diào)制措施。它是目前廣泛應(yīng)用的最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。n局域網(wǎng)、控制局域網(wǎng)n特點n2.載波（帶）傳輸n載波傳輸是先用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，然后進行傳輸?shù)?/p>

10、傳輸模式。最基本的調(diào)制方式有幅值鍵控 (ASK)，頻移鍵控 (FSK)和相移鍵控 (PSK)3種。n在載波傳輸中，發(fā)送設(shè)備首先要產(chǎn)生某個頻率的信號作為基波來承載信息信號，這個基波就稱為載波信號，基波頻率就稱為載波頻率;然后按幅值鍵控、頻移鍵控、相移鍵控等不同方式改變載波信號的幅值、頻率、相位，形成調(diào)制信號后發(fā)送。n3.寬帶傳輸 n由于基帶網(wǎng)不適于傳輸語言、圖像等信息，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、文字、語音、圖像等多種信號的任務(wù)愈來愈重，因此提出了寬帶傳輸?shù)囊蟆寬帶傳輸與基帶傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別:一是數(shù)據(jù)傳輸速率不同，基帶網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0一l0Mbit/s，寬帶網(wǎng)可達0400

11、Mbit/s;二是寬帶網(wǎng)可劃分為多條基帶信道，能提供良好的通信路徑。一般寬帶局域網(wǎng)可與有線電視系統(tǒng)共建，以節(jié)省投資。 n4.異步轉(zhuǎn)移模式ATMnATM(Asynchronous Transfer Mode)是一種新的傳輸與交換數(shù)字信息的技術(shù)，也是實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，被規(guī)定為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) (B-ISDN)的傳輸模式。這里的轉(zhuǎn)移包含傳輸與交換兩方面的內(nèi)容。ATM是一種在用戶接入、傳輸和交換級綜合處理各種通信問題的技術(shù)。它支持多媒體通信，包括數(shù)據(jù)、語音和視頻信號，按需分配頻帶，具有低延遲特性，速度可達155Mbit/s一2.4Gbit/s,也有25Mbit/s和50Mbit/s的ATM技術(shù)

12、。n2.1.5 二進制表示方法n1基帶傳輸中數(shù)據(jù)的表示方法 n(1)信息傳輸有平衡傳輸和非平衡傳輸。n(2)根據(jù)對零電平的關(guān)系，信息傳輸可以分為歸零傳輸和不歸零傳輸。n(3)根據(jù)信號的極性，信息傳輸分為單極性傳輸和雙極性傳輸。n 單極性碼n 雙極性碼n常用的數(shù)據(jù)表示方法常用的數(shù)據(jù)表示方法n1)平衡、歸零、雙極性n2)平衡、歸零、單極性n3)平衡、不歸零、單極性n4)非平衡、歸零、雙極性n5)非平衡、歸零、單極性n6)非平衡、不歸零、單極性數(shù)據(jù)表示方法數(shù)據(jù)表示方法 n2載帶傳輸中的數(shù)據(jù)表示方法n(1)調(diào)幅方式 調(diào)幅方式AM (Amplitude M o d u l a t i o n ) 又 稱

13、 為 幅 移 鍵 控 法 A S K (Amplitude-Shift Keying)n(2)調(diào)頻方式 調(diào)頻方式FM (Frequency M o d u l a t i o n ) 又 稱 為 頻 移 鍵 控 法 F S K (Frequency-Shift Keying)n( 3 ) 調(diào) 相 方 式 調(diào) 相 方 式 P M ( P h a s e Modulation)又稱為相移鍵控法PSK (Phase-Shift Keying) 數(shù)據(jù)調(diào)制方式數(shù)據(jù)調(diào)制方式（a）調(diào)幅調(diào)幅 （b）調(diào)頻調(diào)頻 （c）調(diào)相調(diào)相n2.1.6通信網(wǎng)鉻的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信網(wǎng)鉻的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) n在分布控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是

14、星型、環(huán)型和總線型。 通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(a)星形結(jié)構(gòu)；星形結(jié)構(gòu)； (b)環(huán)型結(jié)構(gòu)；環(huán)型結(jié)構(gòu)； (c)總線型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu) n1星型結(jié)構(gòu)n在星型結(jié)構(gòu)中，每一個節(jié)點都通過一條鏈路連接到一個中央節(jié)點上去。任何兩個節(jié)點之間的通信都要經(jīng)過中央節(jié)點。中央節(jié)點有一個開關(guān)裝置來接通兩個節(jié)點之間的通信路徑。因此，中央節(jié)點的構(gòu)造是比較復(fù)雜的，一旦發(fā)生故障，整個通信系統(tǒng)就要癱瘓。因此，這種系統(tǒng)的可靠性是比較低的，在分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用得較少。 n2環(huán)型結(jié)構(gòu)n在環(huán)型結(jié)構(gòu)中，所有的節(jié)點通過鏈路組成一個環(huán)形。需要發(fā)送信息的節(jié)點將信息送到環(huán)上，信息在環(huán)上只能按某一確定的方向傳輸。當(dāng)信息到達接收節(jié)點時，該節(jié)

15、點識別信息中的目的地址與自己的地址相同，就將信息取出，并加上確認(rèn)標(biāo)記，以便由發(fā)送節(jié)點清除。n3總線型結(jié)構(gòu)n所有的站都通過相應(yīng)的硬件接口直接接到總線上。由于所有的節(jié)點都共享一條公用的傳輸線路，所以每次只能由一個節(jié)點發(fā)送信息，信息由發(fā)送它的節(jié)點向兩端擴散。n這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)又稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。某節(jié)點發(fā)送信息之前，必須保證總線上沒有其他信息正在傳輸。當(dāng)這一條件滿足時，它才能把信息送上總線。n2.1.7網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)n網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，實際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有電話線、同軸電纜、雙絞線、光導(dǎo)纖維、無線與衛(wèi)星通信。n1） 物理特性:傳輸介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的描述;n2） 傳輸特性:傳輸介質(zhì)

16、允許傳送數(shù)字或模擬信號以及調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍;n3）連通特性:允許點-點或多點連接n4） 地理范圍:傳輸介質(zhì)最大傳輸距離n5） 抗干擾性:傳輸介質(zhì)防止噪聲與電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力。n1.雙絞線的主要特性n(1)物理特性n雙絞線由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的2根或4根絕緣線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個線對螺旋排列的目的是使各線對之間的電磁干擾最小。n(2)傳輸特性n雙絞線最普遍的應(yīng)用是語音信號的模擬傳輸。在一條雙絞線上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)可以進行多個音頻通道的多路復(fù)用。n數(shù)據(jù)傳輸速率可達9600bit，24條音頻通道總的數(shù)據(jù)傳輸速率可達230Kbit。n(3)連通特性n用

17、于點-點連接，也可用于多點連接。n(4)地理范圍n雙絞線用作遠程中繼線時，最大距離可達15km;用于l0Mbit/s局域網(wǎng)時，與集線器的距離最大為100m。n(5)抗干擾性n雙絞線的抗干擾性取決于一束線中相鄰線對的扭曲長度及適當(dāng)?shù)钠帘?。在低頻傳輸時，其抗干擾能力相當(dāng)于同軸電纜。在10100kHz時，其抗干擾能力低于同軸電纜。n2同軸電纜的主要特性n(1)物理特性n它由內(nèi)導(dǎo)體、外屏蔽層、絕緣層及外部保護層組成。同軸介質(zhì)的特性參數(shù)由內(nèi)、外導(dǎo)體及絕緣層的電參數(shù)和機械尺寸決定。n(2)傳輸特性n根據(jù)同軸電纜通頻帶，同軸電纜可以分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類?；鶐S電纜一般僅用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號傳輸。

18、寬帶同軸電纜可以使用頻分多路復(fù)用方法，將一條寬帶同軸電纜的頻帶劃分成多條通信信道，使用各種調(diào)制方案，支持多路傳輸。寬帶同軸電纜也可以只用于一條通信信道的高速數(shù)字通信，此時稱之為單通道寬帶。n(3)連通特性n同軸電纜支持點-點連接，也支持多點連接。寬帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)千臺設(shè)備的連接;n基帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)百臺設(shè)備的連接。n(4)地理范圍n基帶同軸電纜最大距離限制在幾km范圍內(nèi)，而寬帶同軸電纜最大距離可達幾十km。n(5)抗干擾性n同軸電纜的結(jié)構(gòu)使得它的抗干擾能力較強。n3.光纜的主要特性n光纜是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用最廣泛的一種。n(1)物理特性n光纖是一種直徑為50一100件m的柔軟、能

19、傳導(dǎo)光波的介質(zhì)，各種玻璃和塑料可以用來制造光纖，其中用超高純度石英玻璃纖維制作的光纖可以得到最低的傳輸損耗。在折射率較高的單根光纖外面用折射率較低的包層包裹起來，就可以構(gòu)成一條光纖通道，多條光纖組成一束就構(gòu)成光纖電纜。n(2)傳輸特性n光導(dǎo)纖維通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號。由于光纖的折射系數(shù)高于外部包層的折射系數(shù)，因此可以形成光波在光纖與包層界面上的全反射。光纖可以看作頻率從10。一1OHz的光波導(dǎo)線，這一范圍覆蓋了可見光譜與部分紅外光譜。以小角度迸人的光波沿光纖按全反射方式向前傳播。n光纖傳輸分為單模與多模兩類。所謂單模光纖是指光纖的光信號僅與光纖軸成單個可分辨角度的單光纖傳輸

20、。而多模光纖的光信號與光纖軸成多個可分辨角度的多光纖傳輸。單模光纖性能優(yōu)于多模光纖。n(3)連通特性n光纖最普遍的連接方法是點-點方式，在某些實驗系統(tǒng)中也可采用多點連接方式。n(4)地理范圍n光纖信號衰減極小，它可以在68km距離內(nèi)不使用中繼器，實現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸。n(5)抗干擾性n光纖不受外界電磁干擾與噪聲的影響，能在長距離、高速度傳輸中保持低誤碼率。雙絞線典型的誤碼率在10一10。之間，基帶同軸電纜為10，寬帶同軸電纜為10-。而光纖誤碼率可以低于10。光纖傳輸?shù)陌踩耘c保密性極好。n2.1.8數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式n數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中通常采用三種數(shù)據(jù)交換方式：n 線路交換方式n 報文交換方

21、式n 報文分組交換方式n 報文分組交換方式包含：n 虛電路n 數(shù)據(jù)報n1線路交換方式n在需要通信的兩個節(jié)點之間事先建立起一條實際的物理連接，然后再在這條實際的物理連接上交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換完成之后再拆除物理連接。因此，線路交換方式將通信過程分為三個階段:即線路建立、數(shù)據(jù)通信和線路拆除階段。n2報文交換方式n報文交換以及報文分組交換方式不需要事先建立實際的物理連接，而是經(jīng)由中間節(jié)點的存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，有時又將其稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。n3報文分組交換方式n報文分組交換方式交換的基本數(shù)據(jù)單位是一個報文分組。報文分組是一個完整的報文按順序分割開來的比較短的數(shù)據(jù)組。由于報文分組比報文短的多，傳輸時比

22、較靈活。特別是當(dāng)傳輸出錯需要重發(fā)時，它只需重發(fā)出錯的報文分組，而不必像報文交換方式那樣重發(fā)整個報文。n(1)虛電路方法n(2)數(shù)據(jù)報方法n2.1.9介質(zhì)訪問控制方式n在總線和環(huán)形拓?fù)渲?，網(wǎng)上設(shè)備必須共享傳輸線路。為解決在同一時間有幾個設(shè)備同時爭用傳輸介質(zhì)，需有某種介質(zhì)訪問控制方式，以便協(xié)調(diào)各設(shè)備訪問介質(zhì)的順序，在設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。n通信中對介質(zhì)的訪問可以是隨機的，即各工作站可在任何時刻，任意地點訪問介質(zhì);也可以是受控的，即各工作站可用一定的算法調(diào)整各站訪問介質(zhì)順序和時間。在隨機訪問方式中，常用的爭用總線技術(shù)為CSMA/CD；在控制訪問方式中則常用令牌總線、令牌環(huán)，或稱之為標(biāo)記總線、標(biāo)記環(huán)。n1

23、.CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測) n工作站的發(fā)送是隨機的，必須在網(wǎng)絡(luò)上爭用傳輸介質(zhì)，故稱之為爭用技術(shù)。若同一時刻有多個工作站向傳輸線路發(fā)送信息，則這些信息會在傳輸線上相互混淆而遭破壞，稱為 沖突。為盡量避免由于競爭引起的沖突，每個工作站在發(fā)送信息之前，都要監(jiān)聽傳輸線上是否有信息在發(fā)送，這就是 載波監(jiān)聽。n載波監(jiān)聽CSMA的控制方案是先聽再講。一個站要發(fā)送，首先需監(jiān)聽總線，以決定介質(zhì)上是否存在其他站的發(fā)送信號。如果介質(zhì)是空閑的，則可以發(fā)送。如果介質(zhì)是忙的，則等待一定間隔后重試。 n三種CSMA堅持退避算法:n1）不堅持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的，則等待一段隨

24、機時間，重復(fù)第一步。n2） 1-堅持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑，立即發(fā)送;假如沖突發(fā)生，則等待一段隨機時間，重復(fù)第一步。n3）P-堅持CSMA。假如介質(zhì)是空閑的，則以P的概率發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑，重復(fù)第一步。n2.令牌 (標(biāo)記)訪問控制方式nCSMA的訪問存在發(fā)報沖突問題，產(chǎn)生沖突的原因是由于各站點發(fā)報是隨機的。為了解決沖突問題，可采用有控制的發(fā)報方式，令牌方式是一種按一定順序在各站點傳遞令牌(Token)的方法。誰得到令牌，誰才有發(fā)報權(quán)。令牌訪問原理可用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成令牌環(huán)形網(wǎng);也可用于總線網(wǎng)，構(gòu)成令牌總線網(wǎng)絡(luò)。n(1

25、)令牌環(huán) (Token-Ring)方式 n某一瞬間可以允許發(fā)送報文的站點只有一個，令牌在網(wǎng)絡(luò)環(huán)路上不斷地傳送，只有擁有此令牌的站點，才有權(quán)向環(huán)路上發(fā)送報文，而其他站點僅允許接收報文。站點在發(fā)送完畢后，便將令牌交給網(wǎng)上下一個站點，如果該站點沒有報文需要發(fā)送，便把令牌順次傳給下一個站點。因此，表示發(fā)送權(quán)的令牌在環(huán)形信道上不斷循環(huán)。環(huán)上每個相應(yīng)站點都可獲得發(fā)報權(quán)，而任何時刻只會有一個站點利用環(huán)路傳送報文，因而在環(huán)路上保證不會發(fā)生訪問沖突。n(2)令牌傳遞總線 (Token-PassingBus)方式n這種方式和CSMA/CD方式一樣，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但不同的是在網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個邏輯環(huán)

26、。每個工作站在環(huán)中均有一個指定的邏輯位置，末站的后站就是首站，即首尾相連。每站都了解先行站 (PS)和后繼站 (NS)的地址，總線上各站的物理位置與邏輯位置無關(guān)。n2.1.10差錯控制n分布控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)是在條件比較惡劣的工業(yè)環(huán)境下工作的，因此，在信息傳輸過程中，各種各樣的干擾可能造成傳輸錯誤。這些錯誤輕則會使數(shù)據(jù)發(fā)生變化，重則會導(dǎo)致生產(chǎn)過程事故。因此必須采取一定的措施來檢測錯誤并糾正錯誤，檢錯和糾錯統(tǒng)稱為差錯控制。n突發(fā)錯誤；由突發(fā)噪聲引起的，誤碼連續(xù)成片出現(xiàn)；n隨機錯誤：由隨機噪聲引起的，誤碼與其前后的代碼是否出錯無關(guān)。n差錯控制方法：n在傳輸信息中附加冗余度n在傳輸方法中附加冗余度

27、2.2 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)n現(xiàn)場總線又稱現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，它屬于一種特殊類型的計算機網(wǎng)絡(luò)，是用于完成自動化任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)備類型、傳輸信息的種類、網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)所處的工作環(huán)境等方面，現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)都有別于由普通PC機或其他計算機構(gòu)成的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。n2 2.2.1 .2.1 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點n現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點大都是具有計算與通信能力的測量控制設(shè)備。n限位開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)等各類開關(guān); 條形碼閱讀器; 光電傳感器; 溫度、壓力、流量、物位等各種傳感器、變送器; 可編程邏輯控制器PLC; PID等數(shù)字控制器; 各種數(shù)據(jù)采集裝置; 作為監(jiān)視操作設(shè)備的監(jiān)控計算機、工作站

28、及其外設(shè); 各種調(diào)節(jié)閥; 電動機控制設(shè)備; 變頻器; 機器人; 作為現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的中繼器、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等。n把單個分散的有通信能力的測量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使它們之間可以相互溝通信息，由它們共同完成自控任務(wù)，這就是現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)。 n2 2.2.2 .2.2 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)n現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)要將現(xiàn)場運行的各種信息傳送到遠離現(xiàn)場的控制室(把生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的運行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室)；又將各種控制、維護、組態(tài)命令等送往位于現(xiàn)場的測量控制現(xiàn)場設(shè)備中；現(xiàn)場級控制設(shè)備之間數(shù)據(jù)聯(lián)系與溝通的作用；現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)還要在與操作終端、上層管理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)連接和信息共

29、享中發(fā)揮作用。n參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)測覽和遠程監(jiān)控n控制網(wǎng)絡(luò)必須解決的問題控制網(wǎng)絡(luò)必須解決的問題：n類惡劣的工作環(huán)境、控制網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)與互操作。n不同于普通計算機網(wǎng)絡(luò)的特點不同于普通計算機網(wǎng)絡(luò)的特點：n數(shù)據(jù)傳輸量相對較小，傳輸速率相對較低，多為短幀傳送，但它要求通信傳輸?shù)膶崟r性強，可靠性高。n現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的特定需求現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的特定需求：n滿足控制的實時性要求、工業(yè)環(huán)境下的抗干擾、總線供電等。n2 2.2.3 .2.3 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的實時性現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的實時性n現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點:它必須滿足對現(xiàn)場控制的實時性要求。實時控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時刷新。這種對動作時間有實時要求

30、的系統(tǒng)稱為實時系統(tǒng)。n實時系統(tǒng)的運行不僅要求系統(tǒng)動作在邏輯上的正確性，同時要求滿足時限性。實時系統(tǒng)又可分為硬實時和軟實時兩類。硬實時系統(tǒng)要求實時任務(wù)必須在規(guī)定的時限完成，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果;而軟實時系統(tǒng)中的實時任務(wù)在超過了截止期后的一定時限內(nèi)，系統(tǒng)仍可以執(zhí)行處理。 2.3 網(wǎng)絡(luò)硬件n2.3.1 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)n1.1.廣播式網(wǎng)絡(luò)廣播式網(wǎng)絡(luò)(broadcast network)(broadcast network)n廣播式網(wǎng)絡(luò)僅有一條通信信道，由網(wǎng)絡(luò)上的所有機器共享，按某種語法組織的分組或包 (packet)，可以被任何機器發(fā)送并被其他所有的機器接收。分組的地址字段指明此

31、分組應(yīng)被哪臺機器接收。一旦收到分組，各機器將檢查它的地址字段。如果是發(fā)送給它的，則處理該分組，否則將它丟棄。（一對一）n一對多一對多n廣播(broadcasting)：廣播系統(tǒng)也允許在地址字段中使用一段特殊代碼，以便將分組發(fā)送到所有目標(biāo)。使用此代碼的分組發(fā)出以后，網(wǎng)絡(luò)上的每一臺機器都會接收和處理它。n某些廣播系統(tǒng)還支持向機器的一個子集發(fā)送的功能，即多點播送(muIticasting)。n2.2.點到點網(wǎng)絡(luò)點到點網(wǎng)絡(luò)(point-to-point network)n由一對對機器之間的多條連接構(gòu)成。為了能從源到達目的地，這種網(wǎng)絡(luò)上的分組可能必須通過一臺或多臺中間機器。通常是多條路徑，并且可能長度不

32、一樣，因此在點到點網(wǎng)絡(luò)中路由算法十分重要。n網(wǎng)絡(luò)類型的選擇：小的、地理上處于本地的網(wǎng)絡(luò)采用廣播方式，而大的網(wǎng)絡(luò)則采用點到點方式。n另一個網(wǎng)絡(luò)分類的標(biāo)準(zhǔn)連接距離。n數(shù)據(jù)流機器 (data fIow machine)n多計算機 (muItiComputers)n網(wǎng)絡(luò)：n 局域網(wǎng)n 城域網(wǎng)n 廣域網(wǎng)n 互聯(lián)網(wǎng)n距離是重要的分類尺度，因為在不同的連接距離下所使用的技術(shù)是不一樣的。按連接距離分類的多處理器系統(tǒng)按連接距離分類的多處理器系統(tǒng)2.3.2 局域網(wǎng)n局域網(wǎng)(Local Area Network)，簡稱LAN，是處于同一建筑、同一大學(xué)或方圓幾公里遠地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)常被用于連接公司辦公室或工廠

33、里的個人計算機和工作站，以便共享資源 (如打印機)和交換信息。nLAN有和其他網(wǎng)絡(luò)不同的三個特征:范圍、傳輸技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LAN的覆蓋范圍比較小，即使是在最壞情況下其傳輸時間也是有限的，簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理。LAN的傳輸技術(shù)：用用一條電纜連接所有的機器。傳統(tǒng)的LAN速度為10-1OOMbit/s，傳輸延遲低 (幾十個ms)，并且出錯率低。新的LAN運行速度更高，可達到每秒數(shù)百兆位。廣播式LAN可以有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如總線形、環(huán)形。2.3.3 城域網(wǎng)n城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network)，簡稱MAN，基本上是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術(shù)。它可能覆蓋一組鄰近的

34、公司辦公室和一個城市，既可能是私有的也可能是公用的。MAN可以支持?jǐn)?shù)據(jù)和聲音，并且可能涉及到當(dāng)?shù)氐挠芯€電視網(wǎng)。MAN僅使用一條或兩條電纜，并且不包含交換單元，即把分組分流到幾條可能的引出電纜的設(shè)備。2.3.4 廣域網(wǎng)n廣域網(wǎng) (Wide Area Network)，或者稱WAN，是一種跨越大的地域的網(wǎng)絡(luò)，通常包含一個國家或州。它包含想要運行用戶 (即應(yīng)用)程序的機器的集合。2.3.5 無線網(wǎng)n移動計算機，例如筆記本計算機和個人數(shù)字助理PDA( Personal Digital Assistant)，是計算機工業(yè)增長最快的一部分。許多擁有這種計算機的人在他們的辦公室里都有連接到LAN上的桌面計算

35、機，并且希望當(dāng)他們不在辦公室或在路途中時，仍然能連接到自己的大本營。顯然在汽車或飛機中不可能使用有線連接，這時，無線網(wǎng)絡(luò)可滿足用戶的需要。n無線網(wǎng)絡(luò)有很多用處：n移動式辦公室，旅途中的人通常希望使用他們的便攜式電子設(shè)備來發(fā)送和接收電話、傳真和電子郵件，閱讀遠程文件，登錄到遠程計算機上等，并且不論是在陸地、海上和天空中都可以工作。n無線網(wǎng)絡(luò)對于卡車、出租車、公共汽車和維修人員與基地保持聯(lián)系極其有用。2.3.6 互聯(lián)網(wǎng)n世界上有許多網(wǎng)絡(luò)，而且常常使用不同的硬件和軟件。在一個網(wǎng)絡(luò)上的用戶經(jīng)常需要和另一個網(wǎng)絡(luò)上的用戶通信。這就需要連接不同的、而且往往是不兼容的網(wǎng)絡(luò)。使用網(wǎng)關(guān) (gateway) 來完成

36、連接，并提供硬件和軟件的轉(zhuǎn)換?；ヂ?lián)的網(wǎng)絡(luò)集合就稱為互聯(lián)網(wǎng)(internetwrork或internet)。n常見的互聯(lián)網(wǎng)是通過WAN連接起來的LAN集合。2.4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)n2.4.1 2.4.1 基本概念基本概念n 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)資源共享。相互連接的網(wǎng)絡(luò)可以是同種類型的網(wǎng)絡(luò)，也可以是運行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異型系統(tǒng)。n網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)要求：n不改變原有子網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信速率、硬件和軟件配置等，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)使原先不能相互通信和共享資源的網(wǎng)絡(luò)間有條件實現(xiàn)相互通信和信息共享。n每個子網(wǎng)：整個網(wǎng)絡(luò)的共享資源，屏蔽各子網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)

37、議、服務(wù)類型、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的差異。n2.4.2 2.4.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范n網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)必須遵循一定的規(guī)范，局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(IEEE802委員會)，建立了802課題，制定了開放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。n2.4.3 2.4.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和操作系統(tǒng)n局域網(wǎng)操作系統(tǒng)是實現(xiàn)計算機與網(wǎng)絡(luò)連接的重要軟件。局域網(wǎng)操作系統(tǒng)通過網(wǎng)卡驅(qū)動程序與網(wǎng)卡通信實現(xiàn)介質(zhì)訪問控制和物理層協(xié)議。對不同傳輸介質(zhì)、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同介質(zhì)訪問控制協(xié)議的異型網(wǎng)，要求計算機操作系統(tǒng)能很好地解決異型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題。nNetware，Windows NT Server,LAN M

38、anager都是局域網(wǎng)操作系統(tǒng)的范例。n2.4.4 2.4.4 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)n現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交換，包括在不同傳輸介質(zhì)、不同速率、不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)互聯(lián)。n現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)規(guī)范對一條總線段上容許掛接的自控設(shè)備節(jié)點數(shù)有嚴(yán)格的限制。n同種總線的網(wǎng)段采用中繼器或網(wǎng)橋n不同類型的現(xiàn)場總線網(wǎng)段之間采用網(wǎng)關(guān)n采用中繼器、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)、路由器等將不同網(wǎng)段、子網(wǎng)連接成企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。n2.5 2.5 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備n不同層次采用不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備：n物理層使用中繼器 (Repeater)，通過復(fù)制位信號延伸網(wǎng)段長度n數(shù)據(jù)鏈路層使用網(wǎng)橋

39、 (bridge)，在局域網(wǎng)之間存儲或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀n網(wǎng)絡(luò)層使用路由器 (Router)在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組信號n傳輸層及傳輸層以上，使用網(wǎng)關(guān) (gateway)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口n2.5.1 2.5.1 中繼器中繼器n中繼器 (repeater)又稱重發(fā)器。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間存在一定的傳輸距離，網(wǎng)絡(luò)中攜帶信息的信號在通過一個固定長度的距離后，會因衰減或噪聲干擾而影響數(shù)據(jù)的完整性，影響接收節(jié)點正確的接收和辨認(rèn)，因而經(jīng)常需要運用中繼器。n中繼器接受一個線路中的報文信號，將其進行整形放大、重新復(fù)制，并將新生成的復(fù)制信號轉(zhuǎn)發(fā)至下一網(wǎng)段或轉(zhuǎn)發(fā)到其他介質(zhì)段。n中繼器不同于放大器：n放大器從輸人

40、端讀入舊信號，然后輸出一個形狀相同、放大的新信號；n而中繼器則不同，它并不是放大信號，而是重新生成它；n中繼器是一個再生器，而不是一個放大器。n中繼器放置在傳輸線路上的位置是很重要的，中繼器必須放置在任一位信號的含義受到噪聲影響之前。n2.5.2 2.5.2 網(wǎng)橋網(wǎng)橋n 網(wǎng)橋是存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來連接同一類型的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層進行差錯校驗，再送到物理層，通過物理傳輸介質(zhì)送到另一個子網(wǎng)或網(wǎng)段。它具有尋址與路徑選擇的功能，在接收到幀之后，要決定正確的路徑將幀送到相應(yīng)的目的站點。n網(wǎng)橋能夠互聯(lián)兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸速率、不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。它要求兩個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層

41、以上采用相同或兼容的協(xié)議。網(wǎng)橋同時作用在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。n網(wǎng)橋比中繼器多了一點智能。中繼器不處理報文，它沒有理解報文中任何東西的智能，它們只是簡單地復(fù)制報文。而網(wǎng)橋有一些小小的智能，它可以知道兩個相鄰網(wǎng)段的地址。n 網(wǎng)橋與中繼器的區(qū)別在于:網(wǎng)橋具有使不同網(wǎng)段之間的通信相互隔離的邏輯，或者說網(wǎng)橋是一種聰明的中繼器。它只對包含預(yù)期接收者網(wǎng)段的信號包進行中繼。這樣，網(wǎng)橋起到了過濾信號包的作用，利用它可以控制網(wǎng)絡(luò)擁塞，同時隔離出現(xiàn)了問題的鏈路。n2.5.3 路由器n路由器工作在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，在路由器所包含的地址之間，可能存在若干路徑，路由器可以為某次特定的傳輸選擇一條最好的路徑。n路

42、由器如同網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點那樣工作，同時連接到兩個或更多的網(wǎng)絡(luò)中，并同時擁有它們所有的地址。路由器從所連接的節(jié)點上接收包，同時將它們傳送到第二個連接的網(wǎng)絡(luò)中。n2.5.4 網(wǎng)關(guān)n網(wǎng)關(guān)又被稱為網(wǎng)間協(xié)議變換器，用以實現(xiàn)不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間、包括使用不同網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。由于它在技術(shù)上與它所連接的兩個網(wǎng)絡(luò)的具體協(xié)議有關(guān)，因而用于不同網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換連接的網(wǎng)關(guān)是不相同的。n網(wǎng)關(guān)允許在具有不同協(xié)議和報文組的兩個網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)。在報文從一個網(wǎng)段到另一個網(wǎng)段的傳送中，網(wǎng)關(guān)提供了一種把報文重新封裝形成新的報文組的方式。n網(wǎng)關(guān)需要完成報文的接收、翻譯與發(fā)送。n它使用兩個微處理器和兩套各自獨立的芯片組。每

43、個微處理器都知道自己本地的總線語言，在兩個微處理器之間設(shè)置一個基本的翻譯器。I/O數(shù)據(jù)通過微處理器，在網(wǎng)段之間來回傳遞數(shù)據(jù)。n在工業(yè)數(shù)據(jù)通信中網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用：把一個現(xiàn)場設(shè)備的信號送往另一類不同協(xié)議或更高一層的網(wǎng)絡(luò)。例如，把ASI網(wǎng)段的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)送往PROFIBUS-DP網(wǎng)段。 2.6 通信參考模型n2.6.1 2.6.1 OSIOSI參考模型參考模型n為了實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備之間的互聯(lián)操作與數(shù)據(jù)交換，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC97于1978年建立了 “開放系統(tǒng)互聯(lián)”分技術(shù)委員會，起草了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI(open system interconnection)的建議草案，形成OSI參考

44、模型。n開放并不是指對特定系統(tǒng)實現(xiàn)具體的互聯(lián)技術(shù)或手段，而是對標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)同。一個系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，是指它可以與世界上任一遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他系統(tǒng)互聯(lián)通信。OSIOSI參考模型參考模型n1.1.物理層物理層n物理層 (physical layer)涉及到通信在信道上傳輸?shù)脑急忍亓鳌ＴO(shè)計上必須保證一方發(fā)出二進制 “1”時，另一方收到的也是 “1”而不是 “0”。n典型問題（1）用多少伏特電壓表示 “1”，多少伏特電壓表示 “0”（2）一個比特持續(xù)多少微秒（3）傳輸是否在兩個方向上同時進行（4）最初的連接如何建立和完成通信后連接如何終止（5）網(wǎng)絡(luò)接插件有多少針以及各針的用途。n主要是處理機械的、電氣的和

45、過程的接口，以及物理層下的物理傳輸介質(zhì)等問題。n2.2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層n數(shù)據(jù)鏈路層 (data link layer)的主要任務(wù)是加強物理層傳輸原始比特的功能，使之對網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)為一條無錯線路。n（1）通過在幀的前面和后面附加上特殊的二進制編碼模式來產(chǎn)生和識別幀邊界。n（2）解決由于幀的破壞、丟失和重復(fù)所出現(xiàn)的問題。n（3）防止高速發(fā)送方的數(shù)據(jù)把低速的接收方 “淹沒”。采用某種流量調(diào)節(jié)機制，使發(fā)送方知道當(dāng)前接收方還有多少緩存空間。n（4）雙向傳輸數(shù)據(jù)：從A到B數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)幀將同從B到A的數(shù)據(jù)幀競爭線路的使用權(quán)。n（5）廣播式網(wǎng)絡(luò)：控制對共享信道的訪問，數(shù)據(jù)鏈路層的一個特殊的子層介質(zhì)訪問子層

46、。n3.3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層n網(wǎng)絡(luò)層 (network layer)關(guān)系到子網(wǎng)的運行控制，其中一個關(guān)鍵問題是確定分組從源端到目的端如何選擇路由。n過多分組，相互阻塞通路擁塞控制n網(wǎng)絡(luò)層設(shè)有記賬功能，軟件必須對每一個顧客究竟發(fā)送了多少分組、多少字符或多少比特進行記數(shù)，以便于生成賬單。n分組跨越網(wǎng)絡(luò)：尋址方法完全不同，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也不同，異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。n4.4.傳輸層傳輸層n傳輸層 (transport layer)的基本功能是從會話層接收數(shù)據(jù)，并且在必要時把它分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達對方的各段信息正確無誤。n會話層每請求建立一個傳輸連接，傳輸層就為其創(chuàng)建一個獨立的網(wǎng)絡(luò)連接。n最流行的傳輸

47、連接是一條無錯的、按發(fā)送順序傳輸報文或字節(jié)的點到點的信道。n傳輸層是真正的從源到目標(biāo) 端到端的層。n5.5.會話層會話層n會話層 (Session layer)允許不同機器上的用戶建立會話 (session)關(guān)系。n管理對話：n（1）方式：會話層允許信息同時雙向傳輸，或任一時刻只能單向傳輸。n（2）令牌管理 (token management)：令牌可以在會話雙方之間交換，只有持有令牌的一方可以執(zhí)行某種關(guān)鍵操作。n（3）同步 (synchronization)：在數(shù)據(jù)流中插人檢查點，每次網(wǎng)絡(luò)崩潰后，僅需要重傳最后一個檢查點以后的數(shù)據(jù)。 n6.6.表示層表示層n表示層 (presentation

48、 layer)完成某些特定功能：所傳輸?shù)男畔⒌恼Z法和語義。n為了讓采用不同表示法的計算機之間能進行通信，交換中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用抽象的方式來定義，并且使用標(biāo)準(zhǔn)的編碼方式。表示層管理這些抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且在計算機內(nèi)部表示法和網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)表示法之間進行轉(zhuǎn)換。n7.7.應(yīng)用層應(yīng)用層n應(yīng)用層 (application layer)包含大量人們普遍需要的協(xié)議。n虛擬終端軟件都位于應(yīng)用層。n解決不同的系統(tǒng)之間傳輸文件所需處理的各種不兼容問題。n文件傳輸、電子郵件、遠程作業(yè)輸入、名錄查詢和其他各種通用和專用的功能。 n2.6.2 2.6.2 TCP/IPTCP/IP參考模型參考模型n計算機網(wǎng)絡(luò)的祖父ARPA

49、NET和其后繼的因特網(wǎng)使用的參考模型TCP/IP參考模型 (TCP/IP reference model) 。nARPANET是由美國國防部DoD(USDepartment of Defense)贊助的研究網(wǎng)絡(luò)。n主要設(shè)計目標(biāo)：n 無縫隙地連接多個網(wǎng)絡(luò)n 網(wǎng)絡(luò)不受子網(wǎng)硬件損失的影響TCP/IP參考模型n1.1.互聯(lián)網(wǎng)層互聯(lián)網(wǎng)層n基于無連接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層的分組交換網(wǎng)絡(luò)。n功能是使主機可以把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)并使分組獨立地傳向目標(biāo) (可能經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò))。這些分組到達的順序和發(fā)送的順序可能不同，因此如果需要按順序發(fā)送及接收時，高層必須對分組排序。n互聯(lián)網(wǎng)層定義了正式的分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議 (internet protocol)。n2.2.傳輸層傳輸層n功能：使源端和目標(biāo)端主機上的對等實體可以進行會話和OSI的傳輸層一樣。n定義了兩個端到端的協(xié)議：n傳輸控制協(xié)議TC