《工業(yè)通信與網(wǎng)絡技術》第2章

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工業(yè)通信與網(wǎng)絡技術

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2第2章現(xiàn)場總線網(wǎng)絡基礎2.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.2網(wǎng)絡分類2.3網(wǎng)絡軟件2.4OSI和TCP/IP參考模型2.5網(wǎng)絡體系結構內的標準化2.6網(wǎng)絡拓撲結構2.7介質訪問控制方式哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.1低層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-1PROFIBUS-DP（IEC61158第4版，Type3）單主站網(wǎng)絡32.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.1低層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-2HART（IEC61158第4版，Type20）

網(wǎng)絡42.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.1低層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-3ControlNet（IEC61158第4版，Type2）網(wǎng)絡及其冗余方式52.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.1低層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-4FFHl（IEC61158第4版，Type9）網(wǎng)絡62.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.2多層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-5PROFINET（IEC61158第4版，Type10）的網(wǎng)絡結構圖方式72.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.2多層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-6LonWorks（GB/Z20177-2006）本地與遠程監(jiān)控網(wǎng)絡82.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.2多層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-7異構網(wǎng)段集成現(xiàn)場總線網(wǎng)絡92.1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡概觀2.1.2多層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所圖2-8應用Web服務器的現(xiàn)場總線遠程監(jiān)控網(wǎng)絡101.按傳輸技術分類1）點到點網(wǎng)絡點到點（point-to-point）鏈路將一對單獨的機器連接起來。在一個由點到點鏈路組成的網(wǎng)絡中，為了從源端（發(fā)送方）到達接收方，短消息必須首先訪問一個或多個中間機器。這種短消息在某些情況下稱為數(shù)據(jù)包或包或分組（packet）。在網(wǎng)絡中有可能存在多條不同長度的路由。點-點傳輸只有一個發(fā)送方和一個接收方，故有時也稱為單播（unicasting）。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所112）廣播式網(wǎng)絡傳輸通信信道被網(wǎng)絡上的所有機器所共享；任何一臺機器發(fā)出的數(shù)據(jù)包能被所有其他任何機器收到。每個數(shù)據(jù)包的地址字段指定了預期的接收方。地址字段中使用一個特殊的地址編碼可以將一個數(shù)據(jù)包發(fā)送給所有目標機器，如果被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包帶有這樣的地址編碼，那么網(wǎng)絡中的每一臺機器都將會接收該包并對其進行處理。這種傳輸模式稱為廣播（boradcasting）。有些廣播網(wǎng)絡還支持給一組機器發(fā)送數(shù)據(jù)包的模式，這種傳輸模式稱為多播或組播（multicasting）。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所122.2網(wǎng)絡分類哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所132.按網(wǎng)絡尺度分類個域網(wǎng)（PAN）：允許設備圍繞著一個人進行通信。一個常見的例子是計算機通過無線網(wǎng)絡與其外圍設備連接。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所14圖2-11藍牙PAN配置2.按網(wǎng)絡尺度分類局域網(wǎng)（LAN）：是一種私有網(wǎng)絡，一般在一座建筑物內或建筑物附近，比如家庭、辦公室或工廠。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所15圖2-12無線和有線LAN2.按網(wǎng)絡尺度分類城域網(wǎng)（MAN）：規(guī)模局限在一座城市的范圍內，10-100公里的區(qū)域。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所16圖2-13基于有線電視的城域網(wǎng)2.按網(wǎng)絡尺度分類廣域網(wǎng)（WAN）：能跨越很大的地理區(qū)域，通常是一個國家、地區(qū)或者一個大陸。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所17圖2-14連接澳大利亞3個分支辦事處的WAN2.按網(wǎng)絡尺度分類互聯(lián)網(wǎng)（WAN）：一組相互連接的網(wǎng)絡稱為互聯(lián)網(wǎng)絡（internetwork）或互聯(lián)網(wǎng)（internet）。全球范圍的因特網(wǎng)（Internet）則通常用首字母大寫來表示（這是一個特殊的網(wǎng)絡）。Internet使用ISP網(wǎng)絡來連接各種各樣的企業(yè)網(wǎng)絡、家庭網(wǎng)絡和許多其他網(wǎng)絡。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所183.按網(wǎng)絡的拓撲結構分類可分為星形、環(huán)形、總線形、樹形、不規(guī)則形、完整性等。4.按傳輸介質分類5.按網(wǎng)絡的使用目的分類共享資源網(wǎng)：使用者可共享網(wǎng)絡中的各種資源，如：文件、掃描儀、打印機以及各種服務。Internet網(wǎng)是典型的共享資源網(wǎng)。數(shù)據(jù)處理網(wǎng)：用于數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡，如：科學計算網(wǎng)絡、企業(yè)經(jīng)營管理用網(wǎng)絡等。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)：用來收集、交換、傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡，如：情報檢索網(wǎng)絡等。注：目前網(wǎng)絡使用的目的都不是單一的。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所196.按服務方式分類客戶機／服務器網(wǎng)絡：客戶機向服務器發(fā)出請求并獲得服務的一種網(wǎng)絡形式。多臺客戶機可以共享服務器提供的各種資源。對等網(wǎng)：每臺計算機都可以與其它每臺計算機對話，共享彼此的信息資源和硬件資源，組網(wǎng)的計算機一般類型相同。7.按傳輸速率劃分低速網(wǎng)絡：<10kbps中速網(wǎng)絡：10kbps—100Mbps高速網(wǎng)絡：100Mbps—10Gbps2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所208.按交換方式劃分電路交換網(wǎng)：如電話系統(tǒng)。報文交換網(wǎng)：如電報系統(tǒng)。分組交換網(wǎng)：如因特網(wǎng)，ATM網(wǎng)（交換的是信元）。9.按適用范圍劃分公用網(wǎng)：如：CHINAPAC（中國分組交換網(wǎng)）。專用網(wǎng)：如：微軟公司內部網(wǎng)。2.2網(wǎng)絡分類

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所21一、網(wǎng)絡軟件1.網(wǎng)絡協(xié)議和協(xié)議軟件它們是通過協(xié)議程序實現(xiàn)網(wǎng)絡協(xié)議功能。2.網(wǎng)絡通信軟件通過網(wǎng)絡通信軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡工作站之間的通信。3.網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是用以實現(xiàn)系統(tǒng)資源共享、管理用戶對不同資源訪問的應用程序，它是最主要的網(wǎng)絡軟件。2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所224.網(wǎng)絡管理與網(wǎng)絡應用軟件網(wǎng)絡管理軟件：是用來對網(wǎng)絡資源進行管理和對網(wǎng)絡進行維護的軟件；網(wǎng)絡應用軟件：是為網(wǎng)絡用戶提供服務并為用戶解決實際問題的軟件。二、計算機網(wǎng)絡的體系結構/協(xié)議層次結構為了易于設計、分析、實現(xiàn)和測試網(wǎng)絡及其部件的功能，計算機網(wǎng)絡按功能劃分成多層結構。同層之間采用協(xié)議進行通信；相鄰層之間通信使用接口。層和協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡的體系結構。2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所23為了降低網(wǎng)絡設計的復雜性，絕大多數(shù)網(wǎng)絡都組織成一個層次棧或分級棧，每一層都建立在其下一層的基礎之上。層的個數(shù)、每一層的名字、每一層的內容以及每一層的功能，對不同網(wǎng)絡不盡相同。一臺機器上的第N層與另一臺機器上的第N層進行對話，該對話中使用的規(guī)則和約定統(tǒng)稱為第N層協(xié)議。所謂協(xié)議是指通信雙方就如何進行通信的一種約定。不同機器上構成對應層的實體稱為對等進程。對等進程可能是軟件進程、硬件設備，或者是人。正是這些對等進程為了實現(xiàn)彼此溝通才使用協(xié)議來進行通信。2.3網(wǎng)絡軟件哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所242.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所25圖2-17層、協(xié)議和接口在每一對相鄰層之間的是接口。接口定義了下層向上層提供哪些原語操作和服務。當網(wǎng)絡設計者在決定一個網(wǎng)絡中應該包含多少層，以及每一層應該提供哪些功能時，其中最重要的一個考慮是必須定義清楚層與層之間的接口。2.3網(wǎng)絡軟件哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所262.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所272-18支持第5層虛擬通信的信息流三、服務、接口與協(xié)議每一層中的活動元素通常被稱為實體。實體既可以是軟件實體（如一個進程），也可以是硬件實體（如智能輸入／輸出芯片）。不同機器上同一層的實體叫做對等實體。N層實體實現(xiàn)的服務為N+1層所利用。在這種情況下，N層被稱為服務提供者，N+1層為服務用戶。N層基于N-1層的服務來提供它自己的服務。服務是在服務訪問點SAP提供給上層使用的。N層SAP就是N+1層實體（如應用程序）可以訪問N層服務的地方。N+1層的不同實體（如不同應用程序）通過各自的SAP來訪問N層。2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所28哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所29相鄰層之間要交換信息，對接口必須有一致同意的規(guī)則。2.3網(wǎng)絡軟件

圖2-19處于接口兩邊的兩層之間的關系三、服務、接口與協(xié)議協(xié)議就是定義通信雙方同層對等實體之間傳輸/交換的數(shù)據(jù)單元的格式和意義的一組規(guī)則，而所謂的數(shù)據(jù)單元即是指報文、數(shù)據(jù)包或幀。對等實體利用協(xié)議來實現(xiàn)它們的服務定義；對等實體可以自由地改變協(xié)議，只要不改變呈現(xiàn)給它們用戶的服務即可。協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）：PDU是在某給定層中協(xié)議所規(guī)定的一組數(shù)據(jù)。該組數(shù)據(jù)就是一個數(shù)據(jù)單元，其中或者含有該層的用戶（應用）數(shù)據(jù)，或者包含該層的協(xié)議控制信息，或者二者皆有。2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所30三、服務、接口與協(xié)議服務是指某一層向它上一層提供的一組原語（操作）。服務定義了該層準備代表其用戶執(zhí)行哪些操作，但它并不涉及如何實現(xiàn)這些操作。服務與兩層之間的接口有關，低層是服務提供者，而上層是服務用戶。服務涉及層與層之間的接口；相反，協(xié)議涉及不同機器上兩個對等實體之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元（報文、數(shù)據(jù)包或幀）。2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所31四、各層的設計問題可靠性：檢錯糾錯路由網(wǎng)絡演進：協(xié)議分層尋址和命名編號、拆分/分段/分片、重組/組裝可擴展2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所32四、各層的設計問題資源分配：統(tǒng)計復用流量控制擁塞服務質量網(wǎng)絡安全：保密性完整性可認證性2.3網(wǎng)絡軟件

哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所33五、面向連接的服務與無連接服務面向連接的服務無連接服務存儲-轉發(fā)交換直通式交換服務質量哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2.3網(wǎng)絡軟件

34五、面向連接的服務與無連接服務哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2.3網(wǎng)絡軟件

35圖2-206種不同類型的服務2.4.1OSI參考模型OSI模型有7層，其分層原則如下：應該在需要一個不同抽象體的地方創(chuàng)建一層。每一層都應該執(zhí)行一個明確定義的功能。每一層功能的選擇應該向定義國際標準化協(xié)議的目標看齊。層與層邊界的選擇應該使跨越接口的信息流最小。層數(shù)應該足夠多，以保證不同的功能不會被混雜在同一層中；但同時層數(shù)又不能太多，以免體系結構變得過于龐大。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所362.4OSI和TCP/IP參考模型

2.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所374傳輸層為源和目的主機提供透明數(shù)據(jù)傳輸。連接建立與刪除、多路復用、報文分段與重組、流量控制。3網(wǎng)絡層支持網(wǎng)絡連接的實現(xiàn)。路由選擇，擁塞控制，記賬，異種網(wǎng)絡互連。2數(shù)據(jù)鏈路層建立、維護、釋放數(shù)據(jù)鏈路連接，成幀/拆幀、發(fā)送/接收、差錯檢測與控制、流量控制、MAC、產生和識別幀邊界。1物理層物理連接的建立、拆除，物理層管理等，實現(xiàn)透明比特流傳輸。處理機械的、電氣的和過程的接口。2.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所387應用層完成業(yè)務處理所需的服務功能，如文件傳輸、電子郵件等。6表示層提供應用數(shù)據(jù)的信息表示，數(shù)據(jù)編碼。5會話層允許不同機器上的用戶建立會話。對話控制、令牌管理、同步功能。2.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所392.4.1OSI參考模型哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所402.4.2TCP／IP參考模型哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所41應用層包含所有高層協(xié)議，如：Telnet、FTP、SMTP、DNS、NNTP、HTTP等。傳輸層(TCP協(xié)議簇)使源和目的主機之間可以進行會話。定義了2個端到端協(xié)議：面向連接的TCP（排序和流量控制）；無連接的UDP?；ヂ?lián)網(wǎng)層(IP協(xié)議簇)無連接的分組交換網(wǎng)絡，此層中主機可把報文發(fā)往任何網(wǎng)絡，報文獨立傳向目標。分組路由、避免阻塞。主機與傳輸線路接口沒有詳細定義。2.4.2TCP／IP參考模型422.4.2TCP／IP參考模型哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所43圖2-24TCP/IP模型及一些協(xié)議2.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較共同點：都以協(xié)議棧概念為基礎，并且協(xié)議棧中的協(xié)議彼此相互獨立。兩個模型中各個層的功能也大致相似。傳輸層之上的各層都是傳輸層服務的用戶，并且是面向應用的。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所442.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較OSI模型的核心是如下3個概念：（1）服務；（2）接口；（3）協(xié)議。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所452.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較TCP/IP參考模型最初沒有明確區(qū)分服務、接口和協(xié)議，例如，互聯(lián)網(wǎng)層提供的真正服務只是發(fā)送IP數(shù)據(jù)包和接收IP數(shù)據(jù)包。OSI模型中的協(xié)議比TCP／IP參考模型的協(xié)議具有更好的隱藏性，在技術發(fā)生變化時能相對比較容易地替換掉。最初把協(xié)議分層的主要目的之一就是能做這樣的替換。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所462.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較OSI參考模型產生在協(xié)議發(fā)明之前。這意味著該模型沒有偏向于任何特定的協(xié)議，因此非常通用。不利的方面是設計者在協(xié)議方面沒有太多的經(jīng)驗，因此不知道該把哪些功能放到哪一層最好。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所472.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較TCP／IP卻正好相反。首先出現(xiàn)的是協(xié)議，模型實際上是對已有協(xié)議的描述。不會出現(xiàn)協(xié)議不能匹配模型的情況。唯一的問題是該模型不適合于任何其它協(xié)議棧。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所482.4.3OSI參考模型和TCP／IP參考模型的比較OSI模型有7層，而TCP/IP模型只有4層。OSI模型在網(wǎng)絡層支持無連接和面向連接的通信，但在傳輸層僅有面向連接的通信。TCP／IP模型在網(wǎng)絡層僅有一種通信模式（無連接），但在傳輸層支持兩種模式，給了用戶選擇的機會。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所492.5.1標準以及協(xié)議層網(wǎng)絡體系結構，例如TCP/IP或OSI體系結構，為標準化提供了一個框架。在OSI這個模型內，每一層都可以開發(fā)出一個或多個協(xié)議標準?？傮w說來，這個模型定義了每一層要執(zhí)行的功能，并通過兩種方式促進了標準制定的過程：（1）由于每一層的功能都有成熟的定義，因此可以獨立且并行地為每一層開發(fā)標準。這就加速了標準的制定過程。（2）由于層與層之間的邊界有成熟的定義，因此某一層標準的改變并不會影響到另一層中的現(xiàn)存軟件。這使得引入新的標準更加容易。2.5網(wǎng)絡體系結構內的標準化哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所502.5.1標準以及協(xié)議層2.5網(wǎng)絡體系結構內的標準化哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所51圖2-25作為標準框架的網(wǎng)絡體系結構2.5.1標準以及協(xié)議層2.5網(wǎng)絡體系結構內的標準化哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所52圖2-26特定層的標準哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2.5.2服務原語和參數(shù)53在網(wǎng)絡體系結構中，鄰層之間的服務可以用術語原語和參數(shù)表示。服務原語定義的是所執(zhí)行的功能，而參數(shù)則用于傳遞數(shù)據(jù)和控制信息。服務原語的真正形式取決于它的實現(xiàn)方式，過程調用就是服務原語的一個例子。表2-2四類服務原語的簡要解釋原語類別含義對于連接請求

一個實體希望得到完成某些操作的服務請求方使用指示

通知一個實體，有某個事件發(fā)生接收方使用響應

一個實體對一個請求的回復接收方使用證實返回對先前請求的響應請求方使用哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2.5.2服務原語和參數(shù)54哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所2.5.2服務原語和參數(shù)55圖2-27服務原語時間序列（源點（N）層實體向終點（N）層實體傳送數(shù)據(jù)）有證實服務：包括請求、指示、響應和證實4個原語。無證實服務：只有請求和指示2個原語。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所562.5.2服務原語和參數(shù)CONNECT．request：請求建立連接。CONNECT．indication：指示有人請求建立連接。CONNECT．response：被呼叫方用來表示接收／拒絕建立連接的請求。CONNECT．confirm：通知呼叫方建立連接的請求是否被接受。DATA．request：請求發(fā)送數(shù)據(jù)。DATA．indication：表示數(shù)據(jù)的到達。DISCONNECT．request：請求釋放連接。DISCONNECT．indication：指示有釋放連接的請求。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所572.5.2服務原語和參數(shù)CONNECT．request：撥姑媽家的電話號碼。CONNECI'．indication：她家的電話鈴響了。CONNECT．response：她拿起電話。CONNECT．confirm：你聽到了電話鈴停止。DATA．request：你邀請她來喝茶。DATA．indication：她聽到了你的邀請。DATA．request：她說她很高興來。DATA．indication：你聽到她接受了邀請。DISCONNECT．request：你掛斷電話。DISCONNECT．indication：她聽到了掛斷聲，也掛斷了電話。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所582.5.2服務原語和參數(shù)2.6網(wǎng)絡拓撲結構哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所591.星形拓撲結構的特點為：各個節(jié)點直接連接到中心節(jié)點。中心節(jié)點控制整個網(wǎng)絡的通信，任何兩個非中心節(jié)點之間的通信都要通過中心節(jié)點。拓撲結構簡單，易于實現(xiàn)，便于管理。網(wǎng)絡的中心節(jié)點是整個網(wǎng)絡性能與可靠性的瓶頸，中心節(jié)點的故障可能造成整個網(wǎng)絡的癱瘓。2.6網(wǎng)絡拓撲結構哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所602.環(huán)形拓撲結構的特點為：相鄰站點通過點-點鏈路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中數(shù)據(jù)沿一個方向逐站傳送。拓撲結構簡單，傳輸延時確定。環(huán)中每個站點與相鄰站點之間的通信線路都會成為網(wǎng)絡可靠性的瓶頸。環(huán)中任何一個站點或線路出現(xiàn)故障，都有可能造成網(wǎng)絡癱瘓。為了方便站點的加入和撤出環(huán)，控制站點的數(shù)據(jù)傳輸順序，保證環(huán)的正常工作，需設計復雜的環(huán)維護協(xié)議。2.6網(wǎng)絡拓撲結構哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所613.總線型拓撲結構的特點為：所有節(jié)點連接到一條作為公共傳輸介質的總線，以廣播方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。當一個節(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，其他節(jié)點只能接收數(shù)據(jù)。若有兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，就可能會出現(xiàn)沖突，造成傳輸失敗。優(yōu)點是結構簡單，缺點是必須解決多節(jié)點訪問總線的介質訪問控制問題。2.6網(wǎng)絡拓撲結構哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所624.樹形拓撲結構的特點為：節(jié)點按層次進行連接，數(shù)據(jù)交換主要在上、下節(jié)點之間進行；同層節(jié)點之間通常不進行數(shù)據(jù)交換，或數(shù)據(jù)交換量比較小。樹形拓撲可以看成是星形拓撲的一種擴展。樹形拓撲網(wǎng)絡適用于匯集信息。2.6網(wǎng)絡拓撲結構哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所635.網(wǎng)形拓撲結構的特點為：節(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律。網(wǎng)形拓撲的優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高。網(wǎng)形拓撲結構復雜，必須采用路由選擇算法、流量控制與擁塞控制方法。2.6網(wǎng)絡拓撲結構哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所642.7介質訪問控制方式在總線和環(huán)形拓撲中，網(wǎng)上設備必須共享傳輸線路。為解決在同一時間有幾個設備同時爭用傳輸介質，需有某種介質訪問控制方式，以便協(xié)調各設備訪問介質的順序，在設備之間交換數(shù)據(jù)。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所652.7介質訪問控制方式通信中對介質的訪問可以是隨機的，即各工作站可在任何時刻，任意地訪問介質；也可以是受控的，即各工作站可用一定的算法調整各站訪問介質順序和時間。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所662.7介質訪問控制方式在隨機訪問方式中，常用的爭用總線技術為CSMA/CD（CarrierSenseMultiple

AccesswithCollisionDetection載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）。在控制訪問方式中常用令牌總線、令牌環(huán)或稱之為標記總線、標記環(huán)。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所672.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）

對任何工作站都沒有預約發(fā)送時間。工作站的發(fā)送是隨機的，必須在網(wǎng)絡上爭用傳輸介質，故稱之為爭用技術。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”。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，以決定介質上是否存在其它站的發(fā)送信號。如果介質是空閑的，則可以發(fā)送。如果介質是忙的，則等待一定間隔后重試。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所682.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）

三種CSMA堅持退避算法：不堅持CSMA（也叫0堅持CSMA）1-堅持CSMAP-堅持CSMA哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所692.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）

不堅持CSMA——介質空閑就發(fā)送，介質忙就等待一段隨機時間再發(fā)送。利用隨機的重傳時間來減少沖突的概率，缺點是：即使有幾個站有數(shù)據(jù)要發(fā)送，介質仍然可能處于空閑狀態(tài)，介質的利用率較低。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所702.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）

1-堅持CSMA。介質空閑就發(fā)送，介質忙則繼續(xù)監(jiān)聽，等到總線空閑，立即發(fā)送。如果發(fā)生沖突，則等待一段隨機時間，重復第一步。缺點是：假如有兩個或兩個以上的站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送，沖突就不可避免。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所712.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）

P-堅持CSMA。假如介質是空閑的，則以P的概率發(fā)送，或以（1—P）的概率延遲一個時間單位后重復處理。該時間單位等于最大的傳輸延遲。假如介質是忙，繼續(xù)監(jiān)聽直到介質空閑，重復第一步。哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所722.7.1CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）

P-堅持CSMA。如果選擇P過大，使NP>1，則沖突不可避免。最壞的情況是，隨著沖突概率的不斷增大，吞吐率會降為0