网络通信技术

网络通信技术 TCP IP局域网通信LabVIEW具有强大的网络通讯功能 这种功能使得LabVIEW的用户可以很容易编写出具有强大网络通讯能力的LabVIEW应用软件 实现远程虚拟仪器 LabVIEW支持TCP IP协议 UDP协议等等 而且NI公司还开发了一种DATASOCKET技术 很大程度上的简化甚至免除了网络通讯编程 用户很容易地在互联网实现高速数据交换 TCP IP协议 传输控制协议 互联网络协议 是INTERNET最基本的协议 它允许分布在各地的装着完全不同系统的计算机互相通信 由于INTERNET的广泛使用 使得TCP IP成了事实的标准 一 TCP IP协议的体系结构TCP IP是一个四层协议 链路层 包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡 他们一起处理与电缆等传输媒介的物理接口细节 网络层 该层负责传输数据 包括将数据分割打包和组合 它需要确定的IP地址 以寻找路由 传输层 该层主要为两台主机上的应用程序提供点到点的数据通讯 传输控制协议TCP提供质量保证的数据传输 负责数据的分组 质量控制和超时重发 用户数据报协议UDP只提供简单的数据抱传输 在及时性服务中由重要的用途 应用层 该层负责处理实际的应用程序细节 包括Telnet Http Ftp SMTP等著名协议 也包括我们自己编写的网络应用程序 IP地址 互联网上的每个接口 一台主机可以有几个接口 必须有一个唯一的Internet地址 也称作IP地址 IP地址长32bit 这些32位的地址通常写成四个十进制的数 其中每个整数对应一个字节 例如202 38 64 1 另外 127 0 0 1将被认为是本机 LocalHost 的IP地址端口号 大多数情况下 只是将数据包发送给给定地址的机器 例如202 38 64 1 是不足以确定到底要把数据包发送给机器的哪一个进程的 端口号允许你作更确定的指定 应用程序可以使用从1到65535之间的任何一个端口号 不过在选择端口时 必须特别小心 因为有些可用端口号是为 已知的 即固定的 服务保留的 比如说文件传输协议和超文本传输协议 即FTP和HTTP 已知的协议 即固定协议 采用的端口由 互联网编号分配认证 IANA 控制和分配 端口号分为下面这三类 已知 端口 已注册端口 动态和 或 私用端口 0 1023由IANA控制 是为固定服务 如等 保留的 1024 49151是IANA列出来的 已注册的端口 供普通用户的普通用户进程或程序使用 49152 65535是动态和 或 私用端口 普通用户应用应该选择1024 49151之间的已注册端口 从而避免端口号已被另一个应用或系统服务所用 二 WindowsSocketsWindowsSockets规范以U C Berkeley大学BSDUNIX中流行的Socket接口为范例定义了一套MicosoftWindows下网络编程接口 WindowsSockets规范本意在于提供给应用程序开发者一套简单的API 并让各家网络软件供应商共同遵守 应用程序调用WindowsSockets的API实现相互之间的通讯 WindowsSockets又利用下层的网络通讯协议功能和操作系统调用实现实际的通讯工作 三 套接字套接字 Sockets 是通讯端点的一种抽象 它提供了一种发送和接收数据的机制 在Windows套接字中 它有两种形式 数据报套接字 DatagramSockets 和流式套接字 StreamSockets 数据报套接字提供了一种不可靠的 无连接的数据包 packet 通信方式 在这里 不可靠 的意思是指发送一个数据包不能获得担保 也不能保证数据包按照放送的顺序到达 实际上 同一分组数据报可能不止一次的被发送 数据报套接字使用用户数据报协议 UDP协议 流式套接字提供了一种可靠的面向连接的数据传输方式 实现了无差错无重复的顺序数据传输 流式套接字使用传输控制协议 TCP协议 无连接服务器一般都是面向事务处理的 一个请求一个应答就完成了客户程序与服务程序之间的相互作用 面向连接服务器处理的请求往往比较复杂 不是一来一去的请求应答所能解决的 而且往往是并发服务器 TCP通信 1 TCP协议简介TCP协议是TCP IP协议中的一个子协议 TCP IP是TransmissionControlProtocol InternetProtocol的简写 名为传输控制协议 互联网络协议 是20世纪70年代由美国国防部开发的协议标准 TCP提供了一种面向连接的 可靠的传输层服务 2 TCP节点 在LabVIEW8 2中 TCP节点位于函数选板的 数据通信 协议 TCP 子选板中 3 TCP通信编程举例 例利用TCP协议进行双机通信 双机通信流程如图 服务器VI的前面板和程序框图 客户机VI的前面板和程序框图 UDP通信 1 UDP协议简介UDP UserDatagramProtocol 用户数据传输协议 是一个无连接模式协议 提供向另一用户程序发送信息的最简协议机制 使用IP路由功能把数据包发送到目的地 UDP有下述几个特性 UDP是一个无连接协议 由于不建立连接 因此一台服务器可同时向多个客户机传输相同的信息 UDP信息包的标题很短 只有8个字节 相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小 吞吐量不受拥挤控制算法的调节 只受应用软件生成数据的速率 传输带宽 源端和终端主机性能的限制 2 UDP节点 在LabVIEW8 2中 UDP节点位于函数选板的 数据通信 协议 UDP 子选板中 3 UDP通信编程举例 例7 4将服务器端产生的正弦信号由UDPWrite节点发送到客户机 服务器VI的前面板和程序框图 客户机VI的前面板和程序框图 DataSocket通信 1 DataSocket基本概念DataSocket是NI公司推出的一项基于TCP IP协议的新技术 DataSocket面向测量和网上实时高速数据交换 可用于一台计算机内或者网络中多个应用程序之间的数据交换 DataSocket的体系结构如图 DataSocket的组成 DataSocket由DataSocketAPIDataSocketServer组成DataSocketAPI是一个和协议 编程语言 操作系统无关的应用程序接口 能够把测量数据转化为适合在网络上传输的数据流 DataSocketServer是一个独立部分 可以把现场数据高速传给远端客户 发布者 服务器和接收者之间的关系 用DataSocketServer发布数据需要3个部分 发布者 publisher 服务器 DataSocketServer 接收者 subscriber 三者关系如图 1 DataSocketServerManager DataSocketServerManager是一个独立运行的程序 它的主要功能是设置DataSocketServer可连接的客户程序的最大数目和可创建的数据项的最大数目 创建用户组和用户 设置用户创建数据项和读写数据项的权限 DataSocketServerManager窗口 2 DataSocketServe DataSocketServer也是一个独立运行的程序 它负责监管DataSocketServerManager中所设定的各种权限和客户程序之间的数据交换 DataSocketServer运行后的窗口如图 2 DataSocket节点 在LabVIEW8 2中 DataSocket节点位于函数选板的 数据通信 DataSocket 子选板中 在Web上发布VI LabVIEW可以将VI发布到Web上 这样用户就可以通过浏览器来访问VI程序的前面板 甚至还可以控制远程计算机上VI程序的运行 网站服务器 VI及远程用户客户端的关系 Web服务器配置 Web服务器配置界面 Web服务器可见VI配置界面 Web服务器浏览器访问配置界面 Web发布网页配置 选择VI和查看选项界面 选择HTML输出界面 保存新网页界面 客户端的远程连接 连接远程前面板界面 客户端运行结果 在Web上浏览程序前面板时URL填写格式为 发布程序 vi这里202 197 33 63为计算机IP地址 Web发布程序 vi为希望查看的程序名 注意必须填写 vi snap 表示返回一个静态前面板 如将 snap 改写为 monitor 则返回动态的图像 可以监测远程计算机上一个程序的前面板 甚至完全控制一个程序的运行 前面板的远程链接的方法如下 点击Operate ConnecttoRemotePanel 弹出以下对话框 前面板的远程链接 Web浏览的前面板 IrDA无线数字通信 IrDA是红外数据协会的英文缩写 InfraredDataAssociation IrDA标准包括三个基本的规范和协议 红外物理层连接规范 InfraredPhysicalLayerLinkSpecification IrPHY 红外连接访问协议 InfraredLinkAccessProtocol I