EPE_ITS_第5章.ppt

1、1,ITS 智能交通系统 INTELLIGENT TRANPORTATION SYSTEM,能源与动力工程学院,交通运输专业,主讲：胡玉平，,2,第五章 网络技术,5.1 计算机网络基础 5.2 计算机网络拓扑结构 5.3 计算机网络通信协议 5.4 局域网 5.5 网络互联 5.6 网络技术智能交通系统中的应用,3,5.1 计算机网络基础,局域网和广域网 专用网和公用网 公用网对所有的人提供服务，只要符合网络拥有者的要求就能使用这个网，也就是说它是为全社会所有的人提供服务的网络。 专用网为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者提供服务，这种网络不向拥有者以外的人提供服务。 它们之间关系,一、计算

2、机网络的分类,4,5.1 计算机网络基础,数据通信 资源共享 均衡负载 分布处理 提高计算机的可靠性,二、计算机网络的特点,5,5.1 计算机网络基础,通信子网 计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网络的通信子网。 资源子网 网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为资源子网,三、计算机网络的组成,6,5.2 计算机网络拓扑结构,总线型网络拓扑 总线结构是比较普遍采用的一种方式，它将所有的入网计算机均接入到一条通信线上，为防止信号反射，一般在总线两端连有终结器匹配线路阻抗。总线结构的优点是信道利用率较高，结构简单，价格相对便宜。缺点是同一时刻只能有两个网络节点相互通信，网络

3、延伸距离有限，网络容纳节点数有限。在总线上只要有一个点出现连接问题，会影响整个网络的正常运行,7,5.2 计算机网络拓扑结构,星型网络拓扑 星型结构的优点是结构简单、建网容易、控制相对简单。其缺点是属集中控制，主节点负载过重，可靠性低，通信线路利用率低。相对其他网络拓扑来说安装比较困难，比其他网络拓扑使用的电缆要多。容易进行重新配置，只需移去、增加或改变集线器某个端口的连接，就可进行网络重新配置。由于星型网络上的所有数据都要通过中心设备，并在中心设备汇集，星型拓扑维护起来比较容易。受故障影响的设备少，能够较好地处理,8,5.2 计算机网络拓扑结构,环型网络拓扑 在环型结构的网络中，信息按固定方

4、向流动，或顺时针方向，或逆时针方向。环型结构的优点是一次通信信息在网中传输的最大传输延迟是固定的；每个网上节点只与其他两个节点有物理链路直接互连，因此，传输控制机制较为简单，实时性强。缺点是一个节点出现故障可能会终止全网运行，因此可靠性较差,9,5.2 计算机网络拓扑结构,树型网络拓扑 树型结构实际上是星型结构的一种变形，它将原来用单独链路直接连接的节点通过多级处理主机进行分级连接。 这种结构与星型结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络复杂性。网络中除最低层节点及其连线外，任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作,10,5.3 计算机网络通信协议,一、开放系统互联参考模型 OSI

5、/RM 国际标准化组织（ISO）在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互连的体系结构，简称OSI，开放这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。 物理层 透明的传输比特流。即对比特流（多大字节）的传送不加控制，它要考虑的是多大的电压表示“1”和“0”。 数据链路层 在两个相连的节点间的线路上无差错的传送以帧为单位的数据。这样，数据链路层就把一条有可能出差错的实际链路，转变成让网络层向下看起来好像是一条不出差错的链路。 网络层 网络层数据传送的单位是分组或包。其任务就是要选择合适的路由，正确无误的按照地址找到目的

6、站，确定路径、流量，防止阻塞和死锁,11,5.3 计算机网络通信协议,一、开放系统互联参考模型 传输层 该层传送的数据单位是报文。其任务最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两端主机的进程之间，建立一条运输连接。或者说，为上一层进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端（主机对主机）的服务，是通信子网和资源子网的接口。 会话层 在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。 表示层 主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法

7、，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。 应用层,12,5.3 计算机网络通信协议,二、 OSI 和TCP/IP OSI：从一张白纸开始，试图达到一种理想境界，即全世界的计算机网络都遵循这一统一的标准，因而全世界的计算机都能够很方便的进行互联和交换数据，但是OSI事与愿违的失败了。OSI失败的原因可以归结为： 1.OSI专家们缺乏实际经验，完成OSI标准时没有商业驱动力 2.OSI的协议实现过分复杂，而且运行效率低 3.OSI的层次划分不太合理，有些功能在多个层次重复出现 由于Internet已经得到了全

8、世界的承认，因此Internet所使用的TCP/IP体系在计算机网络领域就占有特殊重要的地位。 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 中文译名：传输控制协议/网际协议 TCP/IP实际上是一个协议族，而不仅仅是上面所说的那两个,13,5.3 计算机网络通信协议,OSI TCP/IP,14,5.3 计算机网络通信协议,二、TCP/IP协议 TCP/IP中各层的主要功能 网络接口层：通常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。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。 网络层：Internet协

9、议将数据包封装成Internet数据包并运行必要的路由算法。 传输层：为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。 应用层：在模型的顶部是应用层。本层是应用程序进入网络的通道，负责处理应用程序细节,15,5.3 计算机网络通信协议,二、TCP/IP协议 数据在各层的传输过程,16,5.4 局域网,一、特点 (1)容易构造成规则的拓扑结构 (2)地理分布范较小,一般为数百米至数公里。可覆盖一幢大楼、一所校园或一个企业。(3)数据传输速率高，一般为0.1-100Mbps，目前已出现速率高1000Mbps的局域网。可交换各类数字和非数字(如语音、图象、视频等)信息。(4)误码率低，一般在10-11-10

10、-8以下。这是因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。(5)以PC机为主体，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统 (6)一般包含OSI参考模型中的低三层功能，即涉及通信子网的内容。(7)协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充,17,5.4 局域网,二、组成 (1)容易构造成规则的拓扑结构 (2)地理分布范较小,一般为数百米至数公里。可覆盖一幢大楼、一所校园或一个企业。(3)数据传输速率高，一般为0.1-100Mbps，目前已出现速率高1000Mbps的局域网。可交换各类数字和非数字(如语音、图象、视频等)信息。(4)误码率低，

11、一般在10-11-10-8以下。这是因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。(5)以PC机为主体，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统 (6)一般包含OSI参考模型中的低三层功能，即涉及通信子网的内容。(7)协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。 具体结构: 传输介质及附属设备：目前常用的传输介质有双绞线，同轴电缆，光纤等 网络适配器：网卡 工作站连入网络的目的是为了获取更多的网络共享资源，其连入与退出不影响网络的工作状态。 网络服务器：运行网络0S，提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能，是网络控制的核心。 网络软件,1

12、8,5.4 局域网,三、控制令牌按照所有站点共同理解和遵守的规则，从一个站点到另一个站点传递控制令牌，一个站点只有当它占有令牌时，才能发送数据端帧，发完帧后，即把令牌传递下一个站点。其操作次序如下：首先建立一个逻辑环，将所有站点同物理媒体相连，然后产生一个控制令牌。控制令牌由一个站点沿着逻辑环顺序向下一个站点传递。等待发送帧的站点接收到控制令牌后，把要发送的帧利用物理媒体发送出去，然后再将控制令牌沿逻辑环传递给下一站点。控制令牌方法除了用于环形网拓扑结构(即令牌环)之外,也可以用于总线网拓扑结构(即令牌总线),19,5.5 网络互联,一、概述 网际互联主要指：LAN-LAN、LAN-WAN、

13、WAN- WAN、 LAN- WAN- LAN,20,5.5 网络互联,一、概述 网际互联的结构方案：中继器(Re-peater)、网桥(Bridge)、路由器(Router)和网关(Gateway,21,5.5 网络互联,二、局域网互联 中继器：中继器工作在物理层，用于互联相同类型的网络。是最简单也是较常用的连接设备，它的作用是将网络上的一个电缆段上传输的数据信号进行放大和整形，然后再发送到另一个电缆段上，以克服信号经过较长距离传输后引起的衰减,22,5.5 网络互联,二、局域网互联 网桥：当局域网上的用户日益增多，局域网上的信息量也将随着增加，可能会引起局域网性能的下降。这是所有局域网共存

14、的一个问题。在这种情况下，必须将网络进行分段，以减少每段网络上的用户量和信息量。将网络进行分段的设备就是网桥。网桥的第二个适应场合就是用于互联两个相互独立而又有联系的局域网。 网桥是在数据链路层上连接两个网络，即网络的数据链路层不同而网络层相同时要用网桥连接,23,5.5 网络互联,二、局域网与广域网互联 路由器：是网络层上的连接，即不同网络与网络之间的连接。 路径的选择就是路由器的主要任务。路径选择包括两种基本的活动：一是最佳路径的判定；二是网间信息包的传送，信息包的传送一般又称为“交换,24,5.5 网络互联,二、局域网与广域网互联 协议转换器（网关）：在传输层上实现互连，一般只在两个体系

15、结构完全不同的网络互连时才用,25,5.6网络技术智能交通系统中的应用,全国公安计算机网络 1.广域网 一级网（骨干网）：租用DDN（将数万、数十万条以光缆为主体的数字电路，通过数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量好，网络时延小，全透明、高流量的数据传输基础网络）和公安卫星数据专网。 二级网：光线专用网、 DDN、帧中继（以帧为单位在网络上传输，并将流量控制、纠错等功能全部交由智能终端设备处理的一种新型高速网络接口技术）、X.25。 三级网：上述。 2.局域网 传统以太网 快速以太网 千兆以太网,26,5.6网络技术智能交通系统中的应用,3.专用网络服务器 4.网络软件 5.网络安全,27,5.6网络技术智能交通系统中的应用,公安IP网络总体设计 1.IP地址与主机名规划 2. IP路由设计 （1）路由器、路由选择协议 （2）OSPF（开放最短路径优先）标准定义了这样一种协议：它被高端多协议路由器使用，用来交换一个网络的物理拓扑结