控制网络技术期末考试复习纲要课件

1、控制网络技术期末考试复习纲要（注：本复习纲要不保证完全把握考试要点，外加本课程知识点细而散乱，复习时请勿彻底脱离讲义；时间紧迫，难免疏漏，望各位谅解！对于最后两个章节CAN & PROFIBUS实在不好总结，故而本文件该部分参考价值很低；计算题参见文件结尾附录。）第一章 绪论（了解）1、 现场总线：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。2、 现场总线系统的组成（见右图）3、 现场总线是当今3C技术，即通信（Communication）、计算机（Computer）、控制（Control）技术发展的结合点。4、 现场总线的技术特点：现场通信网

2、络数字通信网络开放互连网络现场设备互连网络结构与功能高度分散的系统互操作性与互换性网络5、 现场总线的优点：导线和连接附件大量减少仪表和输入输出转换器（卡件）大量减少设计、安装和调试费用大大降低维护开销大幅度下降系统可靠性提高系统测量与控制精度提高（后面略，了解即可，讲义中共计11点）。第二章 数据通讯基础1、 为何说傅里叶分析是数据通信的数学基础？（原因共有三个层面，概要如下，自行用语言丰富）答：进行数据通信的信号都可以通过傅里叶分解转化为不同频率不同幅值的正弦信号。不同频率的信号在传播过程中受到的抑制效果不同，即不同频率信号会出现不同效果的衰减。每条通信信道都有自己的信道带宽和最大数据传输

3、速率，不在信道范围内的信号进行传输就会出现失真，甚至根本不能传送。2、 重要定义 信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。信道：通信过程中信源和信宿之间的通信线路。 数据率(Bit Rate) ：每秒钟传输的二进制代码位数，单位为比特/秒（bit/s或bps）。数据率也称为比特率或数据传输速率调制速率Baud Rate：每秒钟传输的电信号单元数或码元数，单位为波特Baud。调制速率也称为波特率或码元速率注：注意二者区别，一个码元可能存储多位二进制信息。3、 Nyqust公式比特率与波特率的关系S = B log2N(bps)S是比特率，B是波

4、特率，N表示信号为N进制，或称一个电信号单元可能状态为N个。（注：此处可能有计算题，所有计算题参见附录）4、 信道的技术指标 信道带宽 (Channel Bandwidth) ：信道中传输的信号在不失真的情况下所占用的频率范围，通常称为信道的通频带，单位HZ。注：信号带宽：频率分量的范围；将信号频谱中最高频率减去最低频率。注意二者区别，当信道的带宽大于被传送信号的带宽时，信号才能顺利通过信道。 信道容量(Channel Capacity) ：信道能够传送的最大数据率；单位时间内，信道能够传送的最大比特数。 吞吐量 ：信道在单位时间内成功传输的总信息量。 传播速度(Propagation Spe

5、ed)：通信线路上，信号单位时间内传送的距离 （米/秒）。 出错率(Bit Error Rate) ：误码率，二进制位在传输中被传错的概率；信道传输可靠性指标。误码率 P = 传送错的位数 / 传送总位数。5、 香农定理信道的最大数据传输速率C-最大传输速率（bps）；H-信道带宽；S/N-信噪比注：对于无噪声信道（式中V为被传信号的电平级数）：最大数据传输速率(b/s) 6、 数据通信的方式（通常有以下三种分类方法）：串行传输和并行传输同步传输和异步传输单工、半双工、全双工。单工通信：信息只能单方向传输半双工通信：允许数据向两个方向的任一方向流动，但每一时刻只能朝一个方向流动全双工通信：每个

6、端既可同时发送，又可同时接收7、 数据编码技术 数字数据的模拟信号调制：一个正弦波有三个主要特性定义：振幅、频率和相位。相应的有三种将数字数据调至到模拟信号的机制：幅移键控法、频移键控法、相移键控法。A）幅移键控法：用载波信号的不同幅值(A1和A2)来表示两个二进制值“0”和“1”。B）频移键控法：用载波信号不同的频率(f1和f2)表示两个二进制值“0”和“1”。C）相移键控法：用载波信号的不同的相位(1和2)来表示两个二进制值“0”和“1”。 模拟信号转换成数字信号脉冲编码调制PCM8、 主干和多路复用 频分多路复用FDM：把信道的可用频带分成多个互不交叠的频段，每个信号占其中一个频段。接收

7、时用适当的滤波器分离出不同信号，分别进行解调接收。 时分多路复用TDM：按传输信号的时间进行分割，使不同的信号在不同时间内传送。即将整个传输时间分成许多时间间隔，每个时间片被一路信号占用。 波分多路复用WDM：光的频分复用，在光纤信道上使用的频分多路复用的一个实例。9、 常用传输介质：有线传输媒体（双绞线、同轴电缆、光纤、磁介质等）和无线传输媒体（无线电、短波、光波、卫星等）。第三章 计算机网络基础1、 计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件实现网络的硬件、软件及资源共享和信息传递的系统。（计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的

8、产物，它的定义略显重要，老师在课堂上多次提及，但讲义中无官方定义，前文摘自维基百科，请各位领略其内涵后自行描述）2、 网络拓扑结构：星型树形环形不规则形总线型完整型3、 计算机网络的分类 按信息交换方式分：电路交换网、分组交换网及综合交换网 按传输技术分：广播式网络、点到点网络 按网络规模分：局域网、城域网及广域网4、 计算机网络结构OSI参考模型7层结构 物理层：为数据链路层提供一个物理连接，保证信息进入信道并在接收方取下，实现透明地传送比特流。 数据链路层：负责在两个相邻结点间建立、维护和拆除链路，并通过差错控制、流量控制将不太可靠的物理链路改造成无差错的数据链路。 网络层：从源端到目的端

9、中间经过多个中间结点，有很多种走法，网络层负责从中选择出一条最优的路径。即确定分组从源端到目的端如何选择路由。（网络层要处理的问题：路由选择、拥塞控制、网络寻址、网络互联） 传输层：是主计算机对主计算机的层次，根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为源主机和目的主机的会话层之间建立一条传输通道，用以透明的传送报文。 会话层：用户（进程）的入网接口。会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。会话层在两个互相通信的应用进程之间建立、组织和协调起交互活动（即会话）。 表示层：所处理的是通信双方之间的数据表示问题，包括数据加密与解密、数据压缩和数据转换问题。 应用

10、层：OSI模型的最高层，是直接面向用户的一层，通过向应用和系统管理进程提供分布式信息服务，实现进程和OSI 环境的访问。5、 五层协议的体系结构：应用层+运输层+网络层+数据链路层+物理层。6、 参照讲义自行了解主机1向主机2发送数据的流程。7、 相关定义（不在老师所划重点范围，个人感觉需要掌握）如时延（发送时延、传播时延）、时延带宽积。 发送时延=数据块长度/发送速率 传播时延=信道长度/信号在信道上的传播速率 时延带宽积=传播时延*带宽第四章 物理层1、 物理层的特性 机械特性：规定了物理连接时，接口所用接线器的形状、几何尺寸、引脚数目、排列方式固定和锁定装置等。如插头、插座几何尺寸等。

11、电气特性：电气特性规定了DTE 和DCE之间多条信号线的连接方式、发送器和接收器的电气参数，包括信号源输出阻抗、负载输入阻抗、信号“1”或“0”的电压范围、传输速率和距离的限制等。（DTE-数据终端设备（data terminal equipment），是具有一定数据处理能力的发送、接收数据的设备。DCE-数据电路端连接设备，数据终端设备和传输网络之间的通信接口设备；任何能够通过网络发送和接收模拟或数字数据的功能单元。） 功能特性：说明接口信号引脚的功能分配和确切的定义；信号线包括：数据线、控制线、定时线和地线等。 规程特性：规定了使用接口线实现数据传输的操作过程，也就是在物理连接的建立、维持

12、和释放阶段，DTE 和DCE双方在各自电路上的动作序列。2、 物理层关心的并不是具体物理设备或物理传输介质，而是关心DTE通过DCE介入通信网的描述和规定，即物理层关心的是DTE和DCE的接口。第五章 数据链路层1、 数据链路层的三种基本服务： 无确认的无连接服务：目的结点不作确认，差错由上层负责。 有确认的无连接服务：目的结点对收到的帧要作确认，发送结点可以知道已发出的帧是否安全到达目的结点；误帧重传。 面向连接服务：可靠地传送数据的服务，即提供在网络实体间建立、维持和释放数据链路的功能。2、 差错控制死锁问题 何为死锁：如果发方发出的数据帧在传输过程中丢失，收方因没有收到数据帧，当然不会向

13、发方发任何应答帧，若发方要等收到应答帧后再发送下一个数据帧，必然永远等待下去，出现死锁。同理，若收方发给发方的应答帧丢失，也会产生死锁。 常用解决办法：发方每发完一个数据帧，就启动一个超时定时器，若超过定时器所设置的定时时间仍未收到收方的应答帧，则发方重传前面所发送的数据帧。（定时时间一般选为略大于“从发完数据帧到收到应答帧所需的平均时间”）3、 常用的差错检测方法有奇偶校验和循环冗余校验CRC（重要计算，参见附录）。4、 基本的数据链路协议： 无限制的单工协议（理想工作情况无差错控制，无流量控制）A）发送：在源机器的数据链路层上运行；无限循环，尽可能快地把数据放到线上。B）接收：等待帧到达，

14、从硬件缓冲中取出新到的帧，赋给变量。最终，数据部分传给网络层，而数据链路层返回初始状态，等待新帧的到来。 单工的“停等”协议（非理想工作情况无差错控制，有流量控制）A） 主要问题：如何防止发送过程发送数据过快，使接收过程来不及处理。B） 解决办法：要求接收方提供反馈信息（ACK）。C） 存在死锁问题，解决办法即是采用超时定时器。D） 不使用否认帧，ACKn 表示“第 n 1 号帧已经收到，现在期望接收第 n 号帧”。E） “停等”协议的要点：1） 只有收到序号正确的确认帧 ACKn 后，才更新发送状态变量 V(S)一次，并发送新的数据帧。2） 接收端接收到数据帧时，就要将发送序号 N(S) 与

15、本地的接收状态变量 V(R) 相比较, 若二者相等就表明是新的数据帧，就收下，并发送确认; 否则为重复帧，就必须丢弃。但这时仍须向发送端发送确认帧 ACKn，而接收状态变量 V(R) 和确认序号 n 都不变。3） 连续出现相同发送序号的数据帧，表明发送端进行了超时重传。连续出现相同序号的确认帧，表明接收端收到了重复帧。4） 发送端在发送完数据帧时，必须在其发送缓存中暂时保留这个数据帧的副本。这样才能在出差错时进行重传。只有确认对方已经收到这个数据帧时，才可以清除这个副本。5） 实用的 CRC 检验器都是用硬件完成的。6） CRC 检验器能够自动丢弃检测到的出错帧。因此所谓的“丢弃出错帧”，对上

16、层软件或用户来说都是感觉不到的。7） 发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行的，因而这种差错控制体制常简称为 ARQ (Automatic Repeat reQuest)，直译是自动重传请求，但意思是自动请求重传。 有噪声信道的单工协议（非理想工作情况有差错控制，有流量控制）其采用连续ARQ协议/流水线协议，工作原理为：在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧；如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧；若收到对其中某一帧的否认帧，则从该帧开始的后续帧全部重发；由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。 滑动窗口协议A） 任何时刻发送方都维

17、持着一组序列号，对应于允许它发送的帧。这些帧落在发送窗口之内。接收过程也维持一个接收窗口，对应于一组允许接收的帧。B） 发送窗口：序列号代表已发送了的但尚未确认的帧。C） 接收窗口：对应着允许接收的帧。任何落在窗口外的帧都不加说明的丢弃。当序列号等于窗口下限的帧收到后，把它交给网络层，产生一个确认，且窗口整个向前移动一个位置。接收方窗口总是保持初始时的大小。 退后N帧协议（与前面连续ARQ协议原理一致） 选择性重传协议：只重传出现差错的数据帧或定时器超时的数据帧，由接收方的数据链路层存储差错帧之后的所有正确的帧。当发送过程最终意识到了某个帧出错时，只是重传此差错帧，而不是所有的后继帧。第六章

18、介质访问控制子层1、 LAN参考模型： 物理层：必不可少；与OSI参考模型的物理层相同，负责物理连接和在媒体上传输比特流；主要任务是描述传输媒体结构的一些特性； 数据链路层：与网络拓扑结构、通道（介质）访问方法以及介质类型密切相关。为了适应技术发展且又能保持数据链路层与上层的接口尽可能稳定，IEEE802课题组将局域网数据链路层划分为两个子层LLC （logical link control）和MAC （medium access control）；MAC子层功能：成帧/拆帧， 实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址；LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理；

19、 网络层：广播式通信，不需要路由选择功能，所以将其简化成了上层协议的服务访问点SAP。2、 多路访问协议（Multiple Access Protocols） Ethernet 的核心技术是介质存取访问控制方法,记为CSMA/CD，CSMA/CD 方法用来解决多结点公用总线的问题。Ethernet 的核心技术经历了从纯 ALOHA、时隙ALOHA到载波侦听多路访问 CSMA 方法的演化过程。 纯ALOHA协议：任何时刻只要用户有数据要发，就可以自由地进行发送。信息发送完毕，发送站等待一段时间，若在等待时间内收到接收站的应答信息，则表明发送成功，否则重发该数据帧。（纯ALOHA协议的特点是：不对

20、结点发送数据的时间进行任何约束，因而吞吐率很低。） 分隙ALOHA协议：通过限制信息发送的时刻来改进的。各站只能在时隙的起始时刻才能开始发送信息。 载波监听(Carrier Sense)的思想是：站点在发送帧访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。多路访问(Multiple Access)是指多个用户共用一条线路。 载波侦听多路访问协议要求网络各站点侦听载波是否存在（即有无传输），并执行相应动作的协议。提出“先听后说”的方法，是对ALOHA的一种改进协议。基本思想：每个站在发送数据前，先侦听信道上有无其他站正在发送信息。如果没有，则发送数

21、据；如果有，则暂不发送，退避一段时间后再尝试。（根据侦听策略的不同，分为三种：持续CSMA、 p持续CSMA、非持续CSMA。这三种侦听策略参照讲义了解其工作原理。） 有冲突检测的CSMA：先听后说，边说边听，冲突停止，延时再发。3、 IEEE802.3 的物理层标准：以10 Base 5为例，10位表示数据率（Mbps），base位表示基带/宽带，5位表示段最大长度（百米）。4、 令牌环（Token Ring，IEEE 802.5） 环接口（TCU）的操作模式：发送模式 (站点发送数据时)/侦听模式 (其他时候) 令牌环的操作过程：空令牌截获令牌，发送数据转发帧和接收帧撤销帧重新发令牌。5、

22、 环长的比特度量计算，参见附录6、 虚拟局域网：常用的划分方式有三种（根据端口来划分VLAN, 根据MAC地址划分VLAN, 根据网络层划分VLAN）。第七章 网络层1、 计算机网络分为资源子网和通信子网。网络层是通信子网的最高层，它在数据链路层提供服务的基础上向资源子网提供服务。2、 网络层是否面向连接和网络层是否可靠是两个独立的问题。重要的两种组合：可靠的、面向连接的网络层ATM; 不可靠的、面向无连接的网络层因特网。3、 拥塞控制 产生原因：分组太多；处理器速度慢；线路带宽低。 所有解决方案分为两类：开环和闭环。开环致力于通过良好的设计来避免问题的出现，确保问题在一开始时就不会发生。一旦

23、系统安装并运行起来，就不再做任何中间阶段的更正。闭环的解决方案是建立在反馈环路上的。当用于拥塞控制时，有3个部分（监视系统，检测何时何地发生了拥塞；将此信息传送到可能采取行动的地方；调整系统操作以更正问题）。4、 常见网络互联设备： 物理层：中继器（Repeater，对接收信号进行再生和发送）、集线器（Hub） 数据链路层：网桥（Bridge，用于实现不同LAN的互联）、交换机 网络层：路由器（最基本的功能是转发数据包） 网络层以上的协议层：网关（可以实现不同协议网络之间的互联）5、 IP协议 IP协议的功能：定义数据报，Internet最基本的传输单位；定义Internet的寻址方式，即IP

24、地址；在网络访问层和主机-主机传输层之间传送数据；将数据报递送到远端主机，即进行路由选择的功能；进行数据报的分解和重组。 IP协议的特点：IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议；IP协议是点-点的网络层通信协议；IP协议向传输层屏蔽了物理网络的差异。 IP地址的结构：IP地址共有4个字节，每个字节用十进制表示，并用“.”隔开，由网络号和主机号构成。 IP地址分类a) A类IP地址的网络号长度为7位，主机号长度为24位；地址范围：55。（其中网络号为127的IP地址以及主机号为全0和全1的IP地址均保留用于特殊目的，故其有效范围实际是：1.0.0

25、.154）b) B类IP地址的网络IP长度为14位，主机IP长度为16位，IP地址范围：55（IP地址有效范围是：54）。c) C类IP地址的网络号长度为21位，主机号长度为8位；IP地址范围：55（IP地址有效范围是：54）。d) D类IP地址不标识网络，用于其他特殊的用途；地址范围：55。e) E类IP地址暂时保留；地址范围：25

26、55。 特殊的IP地址：a) A类、B类与C类IP地址中，主机号全1的地址为直接广播地址；b) 网络号与主机号的32位全为1的IP地址为有限广播地址；c) 主机号全为“0”时，表示本地网络；d) 回送地址：以127开始的IP地址作为保留地址；回送地址是用于网络软件测试和本地主机进程间通信。6、 子网划分 子网划分原因：充分使用地址；划分管理职能；提高网络性能。 子网划分方法计算题，参见附录。7、 因特网控制协议 IP协议用于数据传输（无连接，不可靠）。 ICMP协议（Internet Control Message Protocol）因特网控制消息协议；可用来监测因特网。

27、 ARP协议地址分辨协议；从已知的IP地址找出对应物理地址的映射过程。 RARP协议反向地址分辨协议；从已知的物理地址找出对应IP地址的映射过程。 DHCP协议-动态地址协议。8、 IPv6（更大的地址空间，简化了头部格式，协议的灵活性了解即可）。第八章 传输层1、 传输层是整个协议层次的核心，其任务是在源主机和目的主机之间提供可靠的、性能价格比合理的数据传输功能，并且与当前所使用的物理网络完全独立。（向用户应用层的进程，提供有效、可靠且价格合理的服务；弥补、加强网络层所提供的服务，改善服务质量。）2、 因特网TCP/IP协议栈的传输层有两个并列的协议：传输控制协议TCP：面向连接的，相当于O

28、SI参考模型传输层的TP4用户数据报协议UDP：无连接的，相当于OSI参考模型传输层的TP03、 传输控制协议TCP： TCP协议是专门设计用于在不可靠的因特网上提供可靠的、端到端的字节流通信的协议。 发送端TCP实体从本地进程接收用户的数据流，并将其分为数据片断，作为单独的IP数据报发送出去；接收端包含有TCP数据的IP数据报被送给目的机器的TCP实体，重新组合为原来的字节流。 TCP协议的主要特点：面向连接服务、高可靠性（确认与超时冲发机制）、全双工通信、支持流传输、传输连接的可靠建立与释放（使用3次握手方式）、提供流量控制和拥塞控制（滑动窗口方法）。4、 端口的含义与分配： TCP分设源

29、端口和目的端口，用于标识通信的进程；在一台计算机中，不同进程用进程号或进程标识惟一的标识。在网络环境中完整的进程标识是：主机地址进程标识。 端口号是TCP与UDP协议与应用程序连接的访问点，是TCP与UDP协议软件的一部分；端口号可作为网络环境中的进程标识。 端口的基本分配方式有：全局分配集中控制方式；本地分配动态联编方式。 TCP/IP端口号有216个，将端口分为两部分：保留端口和自由端口。5、 传输连接的建立/释放 三次握手过程建立传输连接：A（客户端进程）发出“请求连接”TCP段，段头的SYN置1，序列号Seq取值x（A初始报文序列）；B（服务器进程）返回一个TCP段，段头的SYN和AC

30、K均置1，其Seq=y(B初始报文序号)，确认域为x+1，告示A端序列号为x的请求正确收到，并对此给出确认应答；A正确收到B的应答后，需要再发送一个ACK置1的TCP段，在确认域中填入y+1，以示对B的初始序号的确认。 TCP连接的释放过程：若B发完数据而请求释放，发出FIN=1的TCP段报文；若A的数据传送尚未结束，允许继续传送，直至发完；然后再给B送出FIN=1的TCP段，请求释放。两个方向上的连接均关闭后，该连接就被完全释放了。（突然释放：有一方提出释放请求得到确认后，双方通信立即终止。）第九章 应用层1、 防火墙的两个基本部件：包过滤路由器和应用级网关。2、 加密技术（四个元素：明文、

31、密文、加密算法、密钥） 密码体制可分为两类：对称密码体制（加密密钥和解密密钥相同）和非对称密码体制（加密密钥和解密密钥不同） 传统加密算法基本采用对称密码体制，常用方法有：替换密码和变位密码。 现代加密算法中有一个典型的对称加密算法数据加密标准DES。 非对称密钥密码体制中有一种典型的公开密钥密码体制RSA体制。3、 TCP/IP主要的应用层协议（各协议详细介绍自行参照讲义了解）： 域名系统DNS：实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务； 简单网络管理协议SNMP：用于管理与监视网络设备； 远程登录协议Telnet：用于实现互联网中远程登录功能； 文件传输协议FTP：实现互联网中交互式文件传

32、输功能； 简单邮件传输协议SMTP：实现Internet中电子邮件传送功能； 超文本传输协议HTTP：用于WWW服务； 简单邮件传送协议SMTP：负责客户端向本邮件服务器传送邮件，以及服务器之间的邮件传送（发邮件）； 邮政代理协议POP3：实现当用户计算机与邮件服务器连通时，将邮件服务器的电子邮箱中的邮件直接传送到用户计算机上（收邮件）。4、 www万维网 www系统以C/S（客户端/服务器）模式工作。 www服务的核心技术是：超文本标记语言HTML+超文本传输协议HTTP+超链接 hyperlink。 统一资源定位器（URL）的组成信息服务方式：/信息资源地址/文件路径。第十章 CAN总线1

33、、 CAN控制器局域网（Control Area Network）为1983年由德国Bosch（博世）公司推出。2、 CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。了解其的10个技术特点：（注：老师应该不会用此十点出道大题难为人，但其中有些零碎知识点需要掌握，请自行从下方提取）（1） CAN从本质上讲是一种多主或对等网络，网络上任一节点均可主动发送报文。（2） 废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据进行编码；通过报文过滤，可实现点对点、多点播送（传送）、广播等几种数据传送方式。（3） 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低。（4） 具有多种检错措施及相应的处理功能，检错效果极好，处理功能很强

34、，保证了通信的高可靠性。位错误和位填充错误检测、CRC校验、报文格式检查和应答错误检测及相应的错误处理。（5） 通信介质（媒体）可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。（6） 总线长度可达10km（速率为5kbps及其以下）；网络速度可达1Mbps（总线长度为40m及其以下）。（7） 网络上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；标准格式的报文标识符可达2032个，而扩展格式的报文标识符的个数几乎不受限制。（8） 采用非破坏性逐位仲裁机制来解决总线访问冲突。通过采用这种机制，即使在网络负载很重时，也不会出现网络瘫痪现象。（其中两点点无重要知识点，略去，详情自己看讲义！）3、 CAN节点

35、的分层结构及其功能（物理层+数据链路层，其中数据链路层又可划分为两个子层）LLC子层（逻辑链路控制子层）报文过滤、超载通知、恢复管理MAC子层（媒体访问控制子层）传送协议（即控制成帧、执行仲裁、错误检测、错误标注和故障界定）4、 CAN的一些基本概念（参照讲义，了解即可）：报文、信息路由、系统灵活性、报文路由、多点传送、数据一致性、位速率、优先权、远程数据请求、多主站、仲裁、安全性、错误标注和恢复时间、故障界定、连接、单通道、应答、睡眠方式、唤醒。5、 CAN总线报文传送的帧类型：数据帧、远程帧、错误帧、超载帧。其中数据帧由帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束这7个不同的位

36、场组成。（这条重要，有关数据帧的知识参照讲义自己多看看）6、 CAN总线五种错误类型：位错误、填充错误、CRC错误、形式错误、应答错误。第十一章 PROFIBUS现场总线5、 PROFIBUS概述及基础知识 PROFIBUS优点：节省硬件和安装费用、节省工程费用、更大的制造灵活性 PROFIBUS网络构成：PROFIBUS主站+PROFIBUS从站+PROFIBUS网络部件+人机界面设备 PROFIBUS介质存取控制MAC的基本要求：在主站间通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务；在主站和从站间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。6、 PROF

37、IBUSDP（分布式外设） 应用：PROFIBUSDP 用于设备级的高速数据传送，中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进行通信。 通信模式：点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)、循环主从用户数据传送、非循环主主数据传送。 FPOFIBUS-DP 设备的GSD文件：每一个设备类型分别需要一个GSD文件；在GSD文件中，描述每一个FPOFIBUS-DP 设备的特性；每个设备的GSD文件用设备的电子数据单来表示；GSD文件包含所有设备的特定参数。7、 PROFIBUSPA（过程自动化）8、 PROFIBUSFMS（现场总线报文规范）（注：后面两部分重要性较低，自己看着讲义了解了解，注意应用场

38、合就差不多了）计算题（注：为方便学习，以下内容存在个别例题引自网络，题号后有标示。）香农定理及奈奎斯特定理1、 如果在一条3kHz的信道上发送一个二进制信号，该信道的信噪比为20dB，则最大可达到的数据传输率为多少？答：信噪比为20 dB 即S/N = 100.由香农定理，该信道的信道容量为：3log2(1+100) =19.98kbps。又根据奈奎斯特定理，发送二进制信号的3kHz 信道的最大数据传输速率为：2*3log22=6kbps。所以可以取得的最大数据传输速率为6kbps。2、 在话音通道中（有噪声的信道），当带宽为3000Hz，信噪比为30dB（电话系统中模拟部分的典型参数），求最

39、大数据传输速率？答：由10lgS/N30 dB 求得S/N1000，所以最大数据传输速率Hlog2(1+S/N) 30k bps3、数字信号传输时，一个数字脉冲信号的宽度T=833x10-6秒，则波特率为多少？如果采用四相调制方式，即N=4，则信道的数据传输速率为多少？B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud) R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps)4、对于宽带为50KHz的信道，若有16种不同的物理状态来表示数据，信噪比为20dB,问该信道的最大数据传输率是多少？答：根据奈奎斯特定理：C=2*H* log2N(bps)C=2*50

40、* log216= 400kbps根据香农定理：C=H* log2(1+S/N)(bps)因为10log10(S/N)=20dB所以S/N=1020/10 =100所以C=50* log2(1+100)=50* log2101=333kbps由于噪声的存在，无论采用何种编码，信道最大数据传输率不会超过香农定理的极限值，故该信道的最大数据传输率为333kbps。5、在数字传输系统中，数据率为4800bps，调制速率为1200 Baud，则信号取几种不同的状态？若要使数据率与调制速率相等，需要信号取几种状态?答：根据Nyqust公式S=Blog2N，因为已知S=4800bps, B=1200Bau

41、d，所以，N=16，信号取16种不同的状态。 当信号取2种不同的状态（N=2）时, 数据速率与调制速率相等(宽带传输特例：基带传输)。 CRC校验1、冗余码的计算 模二除法：不存在借位。进行多项式除法时，只要对其相应系数相除就可以了。以K（x）= 为例（ 即信息位为1010001），若取r = 4，G（x）= （ 对应的代码为10111 ），则 X4 K（x）=x10+x8+x4（对应的代码为10100010000），那末由除法来求余式R（X）可这样做。（如图所示）这里，最后的余数1101就是冗余位，而R（x）=x3+x2+1。2、CRC接收校验示例设发送方传输给接收方的二进制位流为11010

42、110111，生成多项式为G(x)=x4+x3+x+1，检验接收方的收到的数据是否正确？解：按模2除法，加法没有进位，减法没有借位。加法和减法都等同于异或。余数为0，表明接收正确。 3、CRC发送示例设发送方准备的二进制数据帧为1101011011，生成多项式为G(x)=x4+x+1，求CRC发送的数据帧？解：G(x)为4阶，在帧的低位端加上4个0，则帧为14位。实际发送的帧为：T(x)=11010110111110。接收校验时，若T(x)能被G(x)整除，则表示传输和接收正确。 环长的比特度量环的比特长度=信号传播时延数据传输速率+接口延迟位数=环路媒体长度5(us/Km)数据传输速率+接口

43、延迟位数 式中5us/km即信号传播速度200m/us的倒数。1、 某令牌环媒体长度为1OKm,数据传输速率为4Mbps,环路上共有50个站点,每个站点的接口引入1位延迟,则可计算得:环的比特长度=10(Km)5(s/km)4(Mbps)+1(bit)50=10510-64106+150=200+50=250(bit)2、设有媒体长度10km、数据传输速率16Mbps、共100个站点的令牌环网络，每个站点引入1bit延迟，信号传播速度为200m/s。求：（1）该环上的1bit延迟相当于多少米长度的电缆？（2）该环的有效位长度（bit环长）是多少位？答 (1) 10103(m)200(m/s)1

44、0-616106(bps)=800(bit)10km/800=12.5m（注：讲义中此处计算结果为11.1m，与下道例题相矛盾；个人认为正确结果应为此般所得的12.5m） (2) 800(bit)3、长10km，16Mbps，100个站点的令牌环，每个站点引入1位延迟位，信号传播速度为200m/us，则该环上1位延迟相当于_(4)_米长度的电缆，该环有效长为_(5)_。A.10 B.12.5 C.15 D.20A.100 B.200 C.500 D.800 据时延估算公式：传播时延(us/km)*传播介质长度(km)*数据率(Mpbs)+中继器时延传播介质长度=10km传播速度=200m/us

45、=0.2km/us 传播时延=1/0.2(us/km)=5(us/km)数据率=16Mbps其环上可能存在的最大时延(环的比特长度)是 10*5*16+100=900 位没有帧发送时，其环上可能存在的最小时延为 10*5*16=800位环上1位延迟相当于10km/800=12.5m 子网划分1、某C类网络用于网络中的100台主机，考虑路由器的两个端口，需要标识的主机数为102个。假定每个子网各占一半，各51个。请进行子网划分，写出每个子网的子网号及每个子网的主机范围。答：因为要划分两个子网，考虑全0和全1的地址不可用，故需从主机号中提取两位进行子网划分。子网号位数2位，可

46、能组合00、01、10、11，其中01和10为可用的子网号。子网掩码为：92.每个子网的网络号和主机范围如下： 网号为4，主机号范围为526 网号为28，主机号范围为2990 2、某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为，试给每一地点分配一个子网号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。答：4000/16=250，平均每个地点250台机器。如选为掩码，则每个网络所连主机数=28-2=254250，共有子网数=28-2=25416，能满足实际需求。可给每个地点分配如下子网号码地点： 子网号（subnet-id） 子网网络号 主机IP的最小值和最大值1： 00000001 -54 2： 00000010 -129