計算機控制中的網(wǎng)絡與通信技術

一

第6章算機控制系中的網(wǎng)與電信技

■

第6章

算機控制系中的網(wǎng)與通信

技

NetworkandCommunication

TechnologyofComputer

ControlSystem

12/7/24算機控制技1

第6章算機控制系中的網(wǎng)與電信技

■

本章主要內容

?算機網(wǎng)概述

?數(shù)據(jù)通信技

?工控制算機網(wǎng)與i

12/7/24算機控制技2

矍通遜叫駕■■IE.章門機控制系中的阿鐲信技

6.1Unit1

算機網(wǎng)概述

""roHuctloi」ofCojjjp，」士ar

l2/%04?I算機控制技rk3.............

■50吊生艇到四色翳」|['第6章算機控制系中的網(wǎng)與包信技

■

本主耍內容

?算機網(wǎng)的定

?算機網(wǎng)的分

?算機網(wǎng)的次模型

?算機局域網(wǎng)

?算機網(wǎng)互

?以太網(wǎng)

?快速以太網(wǎng)

12/7/24算機控制技4

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.1算機網(wǎng)的定

?算機網(wǎng)是指把若干臺地理位置不同且具

有獨立功能的算機或，通通和路

相互接起來，以信息和源共享的一

算機系°

?網(wǎng)中的各臺算機或（或稱點）之

相互通信，并能源共享°

?源包括硬件源、件源和數(shù)據(jù)源°

12/7/24算機控制技5

第6章算機控制不中

中一般采用局

■域網(wǎng)或局域網(wǎng)

S.1.2算機魁的分■:-2

丁的互

?1?按的跨度分

一局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)1

?算機硬件不大、通信路不、采用-ig介

、覆蓋范小°o

一區(qū)域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetWork)

?通常覆蓋一個區(qū)域城市，又稱城域網(wǎng)°°

一廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)

?不可以把多個局域網(wǎng)在一起，，也可以把世界

各地的局域網(wǎng)在一起，裝置和媒體由信部提

供。

12/7/24算機控制技6

距圈速

率低率高

，

機制

廣域網(wǎng)涉及的范大

局域網(wǎng)指幾公里的地理

范內野算機、外和通

,通?？梢赃_到幾十

公里、幾百公里，甚

信互在一起的網(wǎng)系

O

至更。

算機控制技

7

12/7/24

Illllw6章算機控制系中的取/崛信技

■

圖I11廣城網(wǎng).城域網(wǎng).接入網(wǎng)和局域網(wǎng)的關東

12/7/24算機控制技8

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

8.1.2算機購的分（2）

?2?按網(wǎng)的拓樸構分

?網(wǎng)拓撲構定

在算機通信網(wǎng)中，網(wǎng)的拓撲（Topology）

相是指網(wǎng)中的各臺算機、之相互接的方

式。

12/7/24算機控制技9

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

8.1.2算機購的分（3）

按網(wǎng)的拓樸構分

-星形網(wǎng)以一臺中心理機主而構成的回，其

他入網(wǎng)的算機與中心理機之有直接的物理路

中心理機采用分的方法入網(wǎng)機器服

一型網(wǎng)：所有入網(wǎng)機器共用一條路，機器通

用的分接接入路。由于路信號的衰威作用，

形網(wǎng)用于有限的區(qū)域，常用于建局域兩°

12/7/24算機控制技10

_____TT*L.

第6章算機控制不匚呼

1.2算機照~形式多

按網(wǎng)的拓樸構分：

形入網(wǎng)機器通中器接入網(wǎng)，每n器

與兩個相的中器有直接的物理路，所有的中器

及其物理路構成了一個雌勺網(wǎng)系，開Q也是局

域網(wǎng)的一主要形式。

-網(wǎng)狀網(wǎng)：利用數(shù)據(jù)通信和的點相溝成的網(wǎng)

,入歐機器直接接入點機行通信，網(wǎng)狀網(wǎng)主要

用于地理范大、入網(wǎng)機器多的境，例如構造廣域

12/7/24算機控制技II

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.2算機網(wǎng)的分（器）

3?按管理性分

-公用網(wǎng)1由信部建'管理和控制，網(wǎng)內

的和可供任何部和個人使用；公用網(wǎng)常

用于程網(wǎng)的構建，支持用的程通信

-用網(wǎng)：由用部建的網(wǎng)，不允其它用

和部使用；由于投因素，用網(wǎng)常局域網(wǎng)

或者是通租借信部的路而建的廣域網(wǎng)°

12/7/24算機控制技12

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.2算機網(wǎng)的分（期）

?3.按管理性分

-程算機控制系中的網(wǎng)常用網(wǎng)，由

于近年來系需求化，特是于程控

需求的增加，使用用網(wǎng)互公用網(wǎng)的方

式來建各算機控制網(wǎng)也始增多°

12/7/24算機控制技13

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

8.1.2算機網(wǎng)的分（，）

?4按信息交方式分

網(wǎng)

交

路:同方式，具有建立路、數(shù)據(jù)

路

放

和三個段；通信程中，自始至占用

不

用

路允其它用共享其信道源°

網(wǎng)

交

奇:交機采用具有“存”能力的

用

兀

空數(shù)據(jù)可以保存在交機內，等待路

再

分,行用數(shù)據(jù)的一次°

網(wǎng)

交

數(shù)

的:同文交技，但定了交機理和

她度（稱之分），不同用的數(shù)據(jù)分

可以交出在網(wǎng)中的物理路上。

12/7/24算機控制技14

|『11；第4章，算機控制不中的網(wǎng)信技

交換機°

圖1-1電話機的不同連接方法

交換機

中維繾

C

用戶線

交換機

?

釐嚏

CG

C

C

nC

圖1-2電路交換的示意圖

12/7/24算機控制技15

，7左

第早算機控制系中的網(wǎng)上通信技

數(shù)據(jù)交換技術電路交換

12/7/24算機控制技16

1.嘉.罩算機控制系中的網(wǎng)信技

數(shù)據(jù)交換技術報文交換

12/7/24算機控制技17

第6章算機控制不中的網(wǎng)與防信技

■

6.1.2算機網(wǎng)的分（7）

5?按功能分

-通信子D

?ra中面向數(shù)據(jù)通信的源集合，主要支持用數(shù)據(jù)

的；子網(wǎng)包括路、交機和網(wǎng)控制中心等

硬件施。

源子。

?風中面向數(shù)據(jù)理的源集合,主要支持用的用

；子網(wǎng)由用的主機源成，包括接入網(wǎng)的用

主機，以及面向用的外（例如端）、件和可

共享的數(shù)據(jù)（例如公共數(shù)據(jù)）等°

12/7/24算機控制技19

第6章算機控制系中的網(wǎng)與電信技

12/7/24算機控制技20

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型（■）

算機網(wǎng)梅系的

-定和描述一用于算機及其通施之互的準和范

的集合，遵循范可以方便的算機之的通°

?OSI模型

-iso提出

-OSI/RM放系互基本參考模式

-描述了算機之的通信如何生

-劃分了7個次

12/7/24算機控制技21

癡峻mi;翡，章?算機控制系中的網(wǎng)信技

12/7/24算機控制技22

■E鼬■維疆敏—-&6章算機控制系中的颯弱信技

6.1.3算機網(wǎng)的次模型（2）

12/7/24算機控制技23

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型（3）

1.OSI（放系互

物理(PhysicalLayer)

-提供了建立網(wǎng)的物理及氣接特性，如雙

、光、同、接器等等?？梢砸皇且粋€

硬件，通常做成芯片，印刷路板（網(wǎng)適配

器）和等。

-功能：在物理媒體上原始數(shù)據(jù)的比特流

12/7/24算機控制技25

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.3算機R3次模型（4）

?數(shù)據(jù)路（DataLinkLayer）

-介存取控制（MAC）:MAC子網(wǎng)（無

是令牌是沖突的路控制）和網(wǎng)控制。

-路控制（LLC）。LLC子工作于MAC子

之上，主要送和接收用的數(shù)據(jù)信息。

/一的大部分或全部內容由雙適配器上的芯片，而

再往上的各是由件（取器）來的。

/功能：差校、流量控制、路管理

12/7/24算機控制技26

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型(5)

網(wǎng)(NetworkLayer)

——切路由信息包，使之到達它的目的地

一主要功能：址及送信息包、阻塞控制

互、虛路

12/7/24算機控制技27

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型（5）

（TransportLayer）

-當同一刻有多個信息包在送，將控制信息文

成部件的序并范入的信息流（分段、合并等）

如果來了一個重的信息包，將出它是重的并

將其棄。

-功能：流量控制、差控制

一前三（物理、數(shù)據(jù)路、網(wǎng)）主要面向數(shù)據(jù)通

-承上后下，是前后三的梁

一后三（會、表示、用）主要面向信息理

12/7/24算機控制技28

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

.3算機班的次模型(?)

會(SessionLayer)

--的功能是使運行于兩個工作站上的用程序能

其的通信使之成一個獨立的會，可以把它當作

是一個高度相化的°

-會會的建立，支持與期信息包的送接收

的管理及束會°

12/7/24算機控制技29

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型(7)

表示(PresentationLayer)

-當各算機打算彼此送信息，表示可將數(shù)據(jù)

機器內部的數(shù)字格式或者完成其逆程°

用(ApplicationLayer)

-OSI模型中的一可以被用程序使用。一條將要通

M的信息文在一入OSI模型向下一送，

最后至物理，并在打包后至其它工作站。之后

由目的工作站的物理向上送，那個工作站中的

用直至到達需要價信息文的用程序°

12/7/24算機控制技30

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型（爵）

?OSI中的通信具有兩含

一相之的通信

?生在相的上下之，屬于局部。準中定了通

信的內容，未定些內容的具體表形式和通信

的具體方法

一等之的通信

?生在不同放系的相同次之，屬于等體之的

信息交，以保相次功能的和服的提供。準

中利用定來定等之的交信息格式和交序

12/7/24算機控制技31

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.3算機網(wǎng)的次模型（9）

?在。si境中,等之的通信是目的，相之

的通信是手段

OSI境下的通信

12/7/24算機控制技32

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域R3(1)

?LAN的定

-是允中等地域的眾多獨立通中等速率的物理信道直

接互可行通信的數(shù)據(jù)通信系°

-1980年2月IEEE成立局域網(wǎng)準化委會（802委

會）

?描述和比LAN的因素

-媒體：即用于附接網(wǎng)的型

-技：使用媒體行通信的技

-網(wǎng)拓：指網(wǎng)的形式

-控制方法：固媒體的控制方法

12/7/24算機控制技33

■E鼬■維疆敏—-&6章算機控制系中的颯弱信技

6.1.4算機局域R3(2)

1?局域網(wǎng)的拓撲相

?星形相

-星形相由中央點和分支點所構成，各個分支點均

與中央點具有點到點的物理接，分支點之沒有直

接的物理通路°

星形構示意

12/7/24算機控制技34

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(3)

形構

-通信方式：任何兩個分支點之的通信都要通主

點，主點集中來自各分支點的信息，按照一集

中式的通信控制策略，把集中到主點的信息相

的分支點°

一主點的信息存容量大，通信理量大，硬

、件°

-各分支點的通信理擔卻小，只需具

的點到點的通迅功能°

12/7/24算機控制技35

第6章算機控制系中的取!與電信技

6.1.4算機局域網(wǎng)(4)

形構

-典型的網(wǎng)系是基于路交的交網(wǎng)

-點：星形拓撲相屬于集中型網(wǎng),易于將信

息流集起來，M而提高全網(wǎng)的信息理效率，

適用于各站之信息流量大的合°

-缺點：可靠性低,如果主點生故障，那將影

響全網(wǎng)的通信

12/7/24算機控制技36

I品哥照Rn技、.大吟―Uli第6章算機控制不中的網(wǎng)與曲信技

12/7/24算機控制技

■E鼬■維疆敏—-&6章算機控制系中的颯弱信技

6.1.4算機局域R3(S)

構

-采用無源媒體作廣播，利用抽將各入固

接入；了防止信號的反射，兩端使用接器

（也稱端適配器）°

接器

構示意

12/7/24算機控制技38

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(6)

相

-通信方式：各個點將依據(jù)一定的分地使用來

數(shù)據(jù)，送點送的數(shù)據(jù)沿著向兩端播，上

的各個點都能接收到個數(shù)據(jù)，并判斷是否送本

點，如果是，數(shù)據(jù)保留下來,否棄數(shù)據(jù)。

形網(wǎng)的“廣播式”是依于數(shù)據(jù)信號沿向兩

端播的特性來的°

形構屬于分散型網(wǎng)，其相靈活，易于展。一個

站生故障不會影響其它站的工作，可靠性高。但

送距離短°

12/7/24算機控制技39

■E鼬■維疆敏—-&6章算機控制系中的颯弱信技

6.1.4算機局域R3(7)

形相

-接口通媒體串接形成合路，它之具有點到

點的接，入網(wǎng)通接口接入路

算機

12/7/24算機控制技40

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(8)

?形相

-所有分散點用通信路接成形網(wǎng)，通逐個點

來達到路共用，網(wǎng)上信息沿方向著路行循

(或逆)°

-點：形拓撲利屬于分散型網(wǎng)，形網(wǎng)的信號每

個中器整形、放大后再送，不但送距離。而且

能保信號的量°

-缺點：一旦有一個中器出故障，就會致路的斷

路，使全歐限于，另外因它是共用通信路，所

以不適用于信息流量大的合。

12/7/24算機控制技41

■E鼬■維疆敏—-&6章算機控制系中的颯弱信技

6.1.4算機局域R3(9)

?混合形相

-混合形相是將上述各拓混合起來的相，常的有

形、星形等。

星形構示意

12/7/24算機控制技43

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(10)

拓構的考

-用

?播媒體用、所需用、安裝用等

-靈活性

?的更新、移和增點的方便性

-可靠性

?主要包括媒體接觸以及個點故障整個網(wǎng)的影響,

使故障和故障隔離方便

12/7/24算機控制技44

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(11)

4局域網(wǎng)

?根據(jù)IEEE802準，LAN參照了OSI模型的物理和

數(shù)據(jù)路，并沒有涉及到第三至第七°

?M用到網(wǎng)的高功能完全由件來，它提供了兩

個站之的端端服。而最低兩(物理和路)功能

上基本上由硬件來完成。

?LAN把路又分成路控制LLC和介控制

MAC

12/7/24算機控制技45

第6章算機控制不中的取!上通信技

IEEE802準

12/7/24算機控制技46

^噲靦中的網(wǎng)與甬信技

■

IEEE802.3的體系構與功能

網(wǎng)卡

AUI

送/接收

12/7/24算機控制技47

第6章算機控制不中的網(wǎng)與防信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(12)

（1）■物理：在送和接收，數(shù)據(jù)（信息）位流行或

解。根據(jù)IEEE802準,基采用曼斯特或差曼

斯特，介雙或同，于采用CSMA/CD技的

網(wǎng)行體廝和突。

⑵路控制

?路控制（LLC）采用IEEE802準°LLC高服，

向上提供高接口。在送，把數(shù)據(jù)裝配成有站地址段

、控制段、信息段和CRC段的。在接受,拆卸,

行站地址，CRC校,并把接收數(shù)據(jù)送上°LLC

向下提供介控制的接口°

12/7/24算機控制技48

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

算機局域明(13)

⑶介控制(MAC)

一功能：合理解決信道的分配°

一常用的介控制方式有三：

一沖突的波聽多路(CSMA/CD)

一令牌(TokenRing)；

一令牌(TokenBus)°

12/7/24算機控制技49

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域R3(14)

①沖突的波聽多路（CMSA/CD）

?CSMA/CD又稱隨機技或爭用技。主要用于形網(wǎng)

O

?工作原理是：當某一點要送信息，首先要聽網(wǎng)中

有無其它點正送信息，若沒有立即送；否，即固

中已有某點送信息（信道被占用），點就需要等

待一段，直至信道空，始送。

?多個點共同使用同一條路，任何點送信息前都必

先網(wǎng)的路是否有信息°

12/7/24算機控制技50

早算機控制系中的網(wǎng)上通信技

CSMA/CD的幀發(fā)送流程

隨機延時

r=2"KRxA

!停止出口政期,做N沖突次的

A星隨機敷

時儲片???

發(fā)送電褰肺冷序軻

____I

i沖突次被Ml

12/7/24算機控制技51

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(15)

?CSMA/CD技中，需解決信道被占用

等待占用的信息沖突和

兩個°

?確定等待的方法：

-當某點到信道被占用后，下去，待信道空

,立即送。

-當某點到信道被占用后就延一個隨機，然后再

。重一程，直到信道空，始送。

12/7/24算機控制技52

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(16)

?沖突的解決法：當某點始占用網(wǎng)信道

送信息，點再網(wǎng)一段，也就是點

一送一接收，且把收到的信息和自己送的

信息行比，若比果相同,明送正常行,

可以送；若比果不同，明網(wǎng)上有其它

點送信息，引起數(shù)據(jù)混亂，生沖突，此立

即停止送，等待一個隨機后，再重以上

程。

12/7/24算機控制技53

第6章算機控制系中的取!與電信技

6.1.4算機局域網(wǎng)(17)

?CSMA/CD方式特點:

一原理，且技上易

一網(wǎng)中各點于同等地位，無需集中控制°

-不能提供先控制，所有點都有平等爭的能力，

在網(wǎng)不重的情況下，有高的效率，但當網(wǎng)增

大，送信息的等待加，效率著降低°

SMA/CD可四句：

前先聽,空即送,

12/7/24j.、口R上°算機控制技54

沖突很僻??

第6章算機控制系中的取!與電信技

6.1.4算機局域網(wǎng)(13)

②令牌(Tok?nRing)

?令牌(TokenRing)全稱是令牌通行

(TokenPassingRing),適用于形

網(wǎng)相。

?在方式中，令牌是控制志，網(wǎng)中只

一令牌，只有得令牌的點才能送信

息，送完后，令牌又相的另一個點

12/7/24算機控制技55

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(19)

?令牌的方法：

-令牌依次沿每個點送，使每個點都有平等送信

官白勺本兒會*°

-令牌有“空”和“忙”兩個狀°“空”表示令牌

沒有被占用，“忙”表示令牌正在攜信息送°

-當“空”的令牌送至正待送信息的點，點立

即送信息并置令牌“忙”狀。在一個點占令牌

期；其它點只能于接收狀°

-當所信息一周，并由送點清除，“忙”令牌又

被置“空”狀，送令牌°

-當下一個點要送信息，下一個點便得到一令

牌，并可送信息。

12/7/24算機控制技56

??

-

第6章算機控制系中的網(wǎng)與電信技

TokenRing/802.5的操作例

(b)

12/7/24算機控制技57

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(20)

?令牌的缺點：

一?點：能提供可整的控制方式，能提供

先服，有強的性。

一缺點：需要令牌行，且空令牌的失

將會降低路的利用率；控制路°

12/7/24算機控制技58

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.4算機局域網(wǎng)(21)

②令牌(TokenBus)

?令牌方式主要用于形式中°

?工作原理：它把介上的各個點形

成一個,即人地各點定一個序

(例如，可按各點號的大小排列)。

中的控制方式同于令牌。

12/7/24算機控制技59

第6章算機控制不中的網(wǎng)與防信技

■

6.1.4算機局域R3(22)

?令牌缺點

-點:

?吐能力大，吐量隨數(shù)據(jù)速率的提高而增加；

?控制功能不隨度的增加而威弱；

?不需沖突，故信號可以有大的范；

?具有一定的性。

?采用方式網(wǎng)的網(wǎng)距離CSMA/CD及TokenRing方

式的回。

一缺點；

?點得令牌的大，一般一個點都需要等待多次

無效的令牌送后才能得令牌°

12/7/24算機控制技60

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

6.1.4算機局域R3(23)

(4)LAN適配器

?LAN網(wǎng)適配器是LAN物理和路的

硬件接口板。只需用幾片LAN用的

集成路芯片，再外加一部分助路或存

器，就可以一符合IEEE802準的

LAN網(wǎng)接口板°

12/7/24算機控制技61

，7左

弟6章算機J空制系中的網(wǎng)與電信技

■

6.1.4算機局域R3(24)

3.媒體

?用于局域網(wǎng)的媒體主要有有和無兩

?有

?雙

?同

?光（光）

?無

-微波、外和激光

12/7/24算機控制技62

第6章算機控制系中的取!與電信技

■

?雙

內體芯螺旋合的雙，以1mm

雙■?每根4、25、1800

?■典型接距園

箔屏蔽100m（LAN）

?RJ45插座、插

屏蔽—缺點：

成本低

外套密度高、省空