计算机控制中的网络与通信技术

一

第6章算机控制系中的网与电信技

■

第6章

算机控制系中的网与通信

技

NetworkandCommunication

TechnologyofComputer

ControlSystem

12/7/24算机控制技1

第6章算机控制系中的网与电信技

■

本章主要内容

・算机网概述

•数据通信技

•工控制算机网与i

12/7/24算机控制技2

矍通逊叫驾■■IE.章门机控制系中的阿镯信技

6.1Unit1

算机网概述

""roHuctloi」ofCojjjp，」士ar

l2/%04।I算机控制技rk3.............

■50吊生艇到四色翳」|['第6章算机控制系中的网与包信技

■

本主耍内容

•算机网的定

•算机网的分

・算机网的次模型

•算机局域网

•算机网互

•以太网

•快速以太网

12/7/24算机控制技4

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.1算机网的定

•算机网是指把若干台地理位置不同且具

有独立功能的算机或，通通和路

相互接起来，以信息和源共享的一

算机系°

•网中的各台算机或（或称点）之

相互通信，并能源共享°

•源包括硬件源、件源和数据源°

12/7/24算机控制技5

第6章算机控制不中

中一般采用局

■域网或局域网

S.1.2算机魁的分■:-2

丁的互

•1•按的跨度分

一局域网LAN(LocalAreaNetwork)1

•算机硬件不大、通信路不、采用-ig介

、覆盖范小°o

一区域网MAN(MetropolitanAreaNetWork)

•通常覆盖一个区域城市，又称城域网°°

一广域网WAN(WideAreaNetwork)

•不可以把多个局域网在一起，，也可以把世界

各地的局域网在一起，装置和媒体由信部提

供。

12/7/24算机控制技6

距圈速

率低率高

，

机制

广域网涉及的范大

局域网指几公里的地理

范内野算机、外和通

,通常可以达到几十

公里、几百公里，甚

信互在一起的网系

O

至更。

算机控制技

7

12/7/24

Illllw6章算机控制系中的取/崛信技

■

图I11广城网.城域网.接入网和局域网的关东

12/7/24算机控制技8

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

8.1.2算机购的分（2）

•2•按网的拓朴构分

•网拓扑构定

在算机通信网中，网的拓扑（Topology）

相是指网中的各台算机、之相互接的方

式。

12/7/24算机控制技9

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

8.1.2算机购的分（3）

按网的拓朴构分

-星形网以一台中心理机主而构成的回，其

他入网的算机与中心理机之有直接的物理路

中心理机采用分的方法入网机器服

一型网：所有入网机器共用一条路，机器通

用的分接接入路。由于路信号的衰威作用，

形网用于有限的区域，常用于建局域两°

12/7/24算机控制技10

_____TT*L.

第6章算机控制不匚呼

1.2算机照~形式多

按网的拓朴构分：

形入网机器通中器接入网，每n器

与两个相的中器有直接的物理路，所有的中器

及其物理路构成了一个雌勺网系，开Q也是局

域网的一主要形式。

-网状网：利用数据通信和的点相沟成的网

,入欧机器直接接入点机行通信，网状网主要

用于地理范大、入网机器多的境，例如构造广域

12/7/24算机控制技II

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.2算机网的分（器）

3•按管理性分

-公用网1由信部建'管理和控制，网内

的和可供任何部和个人使用；公用网常

用于程网的构建，支持用的程通信

-用网：由用部建的网，不允其它用

和部使用；由于投因素，用网常局域网

或者是通租借信部的路而建的广域网°

12/7/24算机控制技12

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.2算机网的分（期）

•3.按管理性分

-程算机控制系中的网常用网，由

于近年来系需求化，特是于程控

需求的增加，使用用网互公用网的方

式来建各算机控制网也始增多°

12/7/24算机控制技13

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

8.1.2算机网的分（，）

•4按信息交方式分

网

交

路:同方式，具有建立路、数据

路

放

和三个段；通信程中，自始至占用

不

用

路允其它用共享其信道源°

网

交

奇:交机采用具有“存”能力的

用

兀

空数据可以保存在交机内，等待路

再

分,行用数据的一次°

网

交

数

的:同文交技，但定了交机理和

她度（称之分），不同用的数据分

可以交出在网中的物理路上。

12/7/24算机控制技14

|『11；第4章，算机控制不中的网信技

交换机°

图1-1电话机的不同连接方法

交换机

中维缱

C

用户线

交换机

?

釐嚏

CG

C

C

nC

图1-2电路交换的示意图

12/7/24算机控制技15

，7左

第早算机控制系中的网上通信技

数据交换技术电路交换

12/7/24算机控制技16

1.嘉.罩算机控制系中的网信技

数据交换技术报文交换

12/7/24算机控制技17

第6章算机控制不中的网与防信技

■

6.1.2算机网的分（7）

5•按功能分

-通信子D

•ra中面向数据通信的源集合，主要支持用数据

的；子网包括路、交机和网控制中心等

硬件施。

源子。

•风中面向数据理的源集合,主要支持用的用

；子网由用的主机源成，包括接入网的用

主机，以及面向用的外（例如端）、件和可

共享的数据（例如公共数据）等°

12/7/24算机控制技19

第6章算机控制系中的网与电信技

12/7/24算机控制技20

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.3算机网的次模型（■）

算机网梅系的

-定和描述一用于算机及其通施之互的准和范

的集合，遵循范可以方便的算机之的通°

•OSI模型

-iso提出

-OSI/RM放系互基本参考模式

-描述了算机之的通信如何生

-划分了7个次

12/7/24算机控制技21

痴峻mi;翡，章•算机控制系中的网信技

12/7/24算机控制技22

■E鼬■维疆敏—-&6章算机控制系中的飒弱信技

6.1.3算机网的次模型（2）

12/7/24算机控制技23

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.3算机网的次模型（3）

1.OSI（放系互

物理(PhysicalLayer)

-提供了建立网的物理及气接特性，如双

、光、同、接器等等。可以一是一个

硬件，通常做成芯片，印刷路板（网适配

器）和等。

-功能：在物理媒体上原始数据的比特流

12/7/24算机控制技25

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.3算机R3次模型（4）

•数据路（DataLinkLayer）

-介存取控制（MAC）:MAC子网（无

是令牌是冲突的路控制）和网控制。

-路控制（LLC）。LLC子工作于MAC子

之上，主要送和接收用的数据信息。

/一的大部分或全部内容由双适配器上的芯片，而

再往上的各是由件（取器）来的。

/功能：差校、流量控制、路管理

12/7/24算机控制技26

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.3算机网的次模型(5)

网(NetworkLayer)

——切路由信息包，使之到达它的目的地

一主要功能：址及送信息包、阻塞控制

互、虚路

12/7/24算机控制技27

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.3算机网的次模型（5）

（TransportLayer）

-当同一刻有多个信息包在送，将控制信息文

成部件的序并范入的信息流（分段、合并等）

如果来了一个重的信息包，将出它是重的并

将其弃。

-功能：流量控制、差控制

一前三（物理、数据路、网）主要面向数据通

-承上后下，是前后三的梁

一后三（会、表示、用）主要面向信息理

12/7/24算机控制技28

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

.3算机班的次模型(•)

会(SessionLayer)

--的功能是使运行于两个工作站上的用程序能

其的通信使之成一个独立的会，可以把它当作

是一个高度相化的°

-会会的建立，支持与期信息包的送接收

的管理及束会°

12/7/24算机控制技29

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.3算机网的次模型(7)

表示(PresentationLayer)

-当各算机打算彼此送信息，表示可将数据

机器内部的数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。一条将要通

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，那个工作站中的

用直至到达需要价信息文的用程序°

12/7/24算机控制技30

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.3算机网的次模型（爵）

•OSI中的通信具有两含

一相之的通信

•生在相的上下之，属于局部。准中定了通

信的内容，未定些内容的具体表形式和通信

的具体方法

一等之的通信

•生在不同放系的相同次之，属于等体之的

信息交，以保相次功能的和服的提供。准

中利用定来定等之的交信息格式和交序

12/7/24算机控制技31

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.3算机网的次模型（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算机控制技32

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域R3(1)

•LAN的定

-是允中等地域的众多独立通中等速率的物理信道直

接互可行通信的数据通信系°

-1980年2月IEEE成立局域网准化委会（802委

会）

•描述和比LAN的因素

-媒体：即用于附接网的型

-技：使用媒体行通信的技

-网拓：指网的形式

-控制方法：固媒体的控制方法

12/7/24算机控制技33

■E鼬■维疆敏—-&6章算机控制系中的飒弱信技

6.1.4算机局域R3(2)

1•局域网的拓扑相

•星形相

-星形相由中央点和分支点所构成，各个分支点均

与中央点具有点到点的物理接，分支点之没有直

接的物理通路°

星形构示意

12/7/24算机控制技34

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域网(3)

形构

-通信方式：任何两个分支点之的通信都要通主

点，主点集中来自各分支点的信息，按照一集

中式的通信控制策略，把集中到主点的信息相

的分支点°

一主点的信息存容量大，通信理量大，硬

、件°

-各分支点的通信理担却小，只需具

的点到点的通迅功能°

12/7/24算机控制技35

第6章算机控制系中的取!与电信技

6.1.4算机局域网(4)

形构

-典型的网系是基于路交的交网

-点：星形拓扑相属于集中型网,易于将信

息流集起来，M而提高全网的信息理效率，

适用于各站之信息流量大的合°

-缺点：可靠性低,如果主点生故障，那将影

响全网的通信

12/7/24算机控制技36

I品哥照Rn技、.大吟―Uli第6章算机控制不中的网与曲信技

12/7/24算机控制技

■E鼬■维疆敏—-&6章算机控制系中的飒弱信技

6.1.4算机局域R3(S)

构

-采用无源媒体作广播，利用抽将各入固

接入；了防止信号的反射，两端使用接器

（也称端适配器）°

接器

构示意

12/7/24算机控制技38

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域网(6)

相

-通信方式：各个点将依据一定的分地使用来

数据，送点送的数据沿着向两端播，上

的各个点都能接收到个数据，并判断是否送本

点，如果是，数据保留下来,否弃数据。

形网的“广播式”是依于数据信号沿向两

端播的特性来的°

形构属于分散型网，其相灵活，易于展。一个

站生故障不会影响其它站的工作，可靠性高。但

送距离短°

12/7/24算机控制技39

■E鼬■维疆敏—-&6章算机控制系中的飒弱信技

6.1.4算机局域R3(7)

形相

-接口通媒体串接形成合路，它之具有点到

点的接，入网通接口接入路

算机

12/7/24算机控制技40

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域网(8)

•形相

-所有分散点用通信路接成形网，通逐个点

来达到路共用，网上信息沿方向着路行循

(或逆)°

-点：形拓扑利属于分散型网，形网的信号每

个中器整形、放大后再送，不但送距离。而且

能保信号的量°

-缺点：一旦有一个中器出故障，就会致路的断

路，使全欧限于，另外因它是共用通信路，所

以不适用于信息流量大的合。

12/7/24算机控制技41

■E鼬■维疆敏—-&6章算机控制系中的飒弱信技

6.1.4算机局域R3(9)

•混合形相

-混合形相是将上述各拓混合起来的相，常的有

形、星形等。

星形构示意

12/7/24算机控制技43

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.4算机局域网(10)

拓构的考

-用

•播媒体用、所需用、安装用等

-灵活性

•的更新、移和增点的方便性

-可靠性

•主要包括媒体接触以及个点故障整个网的影响,

使故障和故障隔离方便

12/7/24算机控制技44

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域网(11)

4局域网

•根据IEEE802准，LAN参照了OSI模型的物理和

数据路，并没有涉及到第三至第七°

•M用到网的高功能完全由件来，它提供了两

个站之的端端服。而最低两(物理和路)功能

上基本上由硬件来完成。

•LAN把路又分成路控制LLC和介控制

MAC

12/7/24算机控制技45

第6章算机控制不中的取!上通信技

IEEE802准

12/7/24算机控制技46

^哙腼中的网与甬信技

■

IEEE802.3的体系构与功能

网卡

AUI

送/接收

12/7/24算机控制技47

第6章算机控制不中的网与防信技

■

6.1.4算机局域网(12)

（1）■物理：在送和接收，数据（信息）位流行或

解。根据IEEE802准,基采用曼斯特或差曼

斯特，介双或同，于采用CSMA/CD技的

网行体厮和突。

⑵路控制

•路控制（LLC）采用IEEE802准°LLC高服，

向上提供高接口。在送，把数据装配成有站地址段

、控制段、信息段和CRC段的。在接受,拆卸,

行站地址，CRC校,并把接收数据送上°LLC

向下提供介控制的接口°

12/7/24算机控制技48

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

算机局域明(13)

⑶介控制(MAC)

一功能：合理解决信道的分配°

一常用的介控制方式有三：

一冲突的波听多路(CSMA/CD)

一令牌(TokenRing)；

一令牌(TokenBus)°

12/7/24算机控制技49

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域R3(14)

①冲突的波听多路（CMSA/CD）

•CSMA/CD又称随机技或争用技。主要用于形网

O

•工作原理是：当某一点要送信息，首先要听网中

有无其它点正送信息，若没有立即送；否，即固

中已有某点送信息（信道被占用），点就需要等

待一段，直至信道空，始送。

•多个点共同使用同一条路，任何点送信息前都必

先网的路是否有信息°

12/7/24算机控制技50

早算机控制系中的网上通信技

CSMA/CD的帧发送流程

随机延时

r=2"KRxA

!停止出口政期,做N冲突次的

A星随机敷

时储片?•»

发送电褰肺冷序轲

____I

i冲突次被Ml

12/7/24算机控制技51

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.4算机局域网(15)

•CSMA/CD技中，需解决信道被占用

等待占用的信息冲突和

两个°

•确定等待的方法：

-当某点到信道被占用后，下去，待信道空

,立即送。

-当某点到信道被占用后就延一个随机，然后再

。重一程，直到信道空，始送。

12/7/24算机控制技52

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域网(16)

•冲突的解决法：当某点始占用网信道

送信息，点再网一段，也就是点

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，明网上有其它

点送信息，引起数据混乱，生冲突，此立

即停止送，等待一个随机后，再重以上

程。

12/7/24算机控制技53

第6章算机控制系中的取!与电信技

6.1.4算机局域网(17)

•CSMA/CD方式特点:

一原理，且技上易

一网中各点于同等地位，无需集中控制°

-不能提供先控制，所有点都有平等争的能力，

在网不重的情况下，有高的效率，但当网增

大，送信息的等待加，效率著降低°

SMA/CD可四句：

前先听,空即送,

12/7/24j.、口R上°算机控制技54

冲突很僻••

第6章算机控制系中的取!与电信技

6.1.4算机局域网(13)

②令牌(Tok❷nRing)

•令牌(TokenRing)全称是令牌通行

(TokenPassingRing),适用于形

网相。

•在方式中，令牌是控制志，网中只

一令牌，只有得令牌的点才能送信

息，送完后，令牌又相的另一个点

12/7/24算机控制技55

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域网(19)

•令牌的方法：

-令牌依次沿每个点送，使每个点都有平等送信

官白勺本儿会*°

-令牌有“空”和“忙”两个状°“空”表示令牌

没有被占用，“忙”表示令牌正在携信息送°

-当“空”的令牌送至正待送信息的点，点立

即送信息并置令牌“忙”状。在一个点占令牌

期；其它点只能于接收状°

-当所信息一周，并由送点清除，“忙”令牌又

被置“空”状，送令牌°

-当下一个点要送信息，下一个点便得到一令

牌，并可送信息。

12/7/24算机控制技56

••

-

第6章算机控制系中的网与电信技

TokenRing/802.5的操作例

(b)

12/7/24算机控制技57

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.4算机局域网(20)

•令牌的缺点：

一•点：能提供可整的控制方式，能提供

先服，有强的性。

一缺点：需要令牌行，且空令牌的失

将会降低路的利用率；控制路°

12/7/24算机控制技58

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.4算机局域网(21)

②令牌(TokenBus)

•令牌方式主要用于形式中°

•工作原理：它把介上的各个点形

成一个,即人地各点定一个序

(例如，可按各点号的大小排列)。

中的控制方式同于令牌。

12/7/24算机控制技59

第6章算机控制不中的网与防信技

■

6.1.4算机局域R3(22)

•令牌缺点

-点:

•吐能力大，吐量随数据速率的提高而增加；

•控制功能不随度的增加而威弱；

•不需冲突，故信号可以有大的范；

•具有一定的性。

•采用方式网的网距离CSMA/CD及TokenRing方

式的回。

一缺点；

•点得令牌的大，一般一个点都需要等待多次

无效的令牌送后才能得令牌°

12/7/24算机控制技60

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

6.1.4算机局域R3(23)

(4)LAN适配器

•LAN网适配器是LAN物理和路的

硬件接口板。只需用几片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准的

LAN网接口板°

12/7/24算机控制技61

，7左

弟6章算机J空制系中的网与电信技

■

6.1.4算机局域R3(24)

3.媒体

•用于局域网的媒体主要有有和无两

•有

•双

•同

•光（光）

•无

-微波、外和激光

12/7/24算机控制技62

第6章算机控制系中的取!与电信技

■

・双

内体芯螺旋合的双，以1mm

双■•每根4、25、1800

・■典型接距园

箔屏蔽100m（LAN）

・RJ45插座、插

屏蔽—缺点：

成本低

外套密度高、省空