智能家居网络结构搭建

1、智能家居网络环境智能家居网络环境全力全力本课内容本课内容网络的概念和相关知识点网络的概念和相关知识点智能智能家居的网络结构家居的网络结构具体的网络环境搭建过程具体的网络环境搭建过程什么是网络什么是网络网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实现这些资源的共享。现这些资源的共享。网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。和通信的目的。

2、网络七层协议网络七层协议应用层（应用层（Application LayerApplication Layer）表示层表示层（Presentation LayerPresentation Layer）会话层会话层（Session LayerSession Layer）传输传输层（层（Transport LayerTransport Layer）网络层（网络层（Network LayerNetwork Layer）数据链路层数据链路层（Data Link LayerData Link Layer）物理层物理层（Physical LayerPhysical Layer）网络的由来网络的由来美国国防部

3、认为美国国防部认为，如果仅有一个集中的军事指挥，如果仅有一个集中的军事指挥中心，万一这个中心中心，万一这个中心被摧毁，全国被摧毁，全国的军事指挥将的军事指挥将处于瘫痪状态，其后果将不堪设想，因此有必要处于瘫痪状态，其后果将不堪设想，因此有必要设计这样一个分设计这样一个分 散的指挥系统散的指挥系统它必须由一它必须由一个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后其它点仍能正常工作，而这些分散的点又能通过其它点仍能正常工作，而这些分散的点又能通过某种形式的通讯网取得联系某种形式的通讯网取得联系。19691969年，美国国防部高级研究计划管理局年，美国国防部高级

4、研究计划管理局（ ARPA - - Advanced Research Projects ARPA - - Advanced Research Projects Agency Agency ）开始建立一个命名为）开始建立一个命名为ARPAnetARPAnet的网络，的网络， 把美国的几个军事及研究用电脑主机联接起来。把美国的几个军事及研究用电脑主机联接起来。网络的发展网络的发展19831983年年，用于，用于异构网络的异构网络的TCP/IPTCP/IP协议协议研制研制成功，成功，从而诞生了的真正的从而诞生了的真正的InternetInternet。19861986年，美国国家科学基金会建立了年

5、，美国国家科学基金会建立了NSFnetNSFnet广域广域网，网， ARPAnet - ARPAnet -网络之父，逐步被网络之父，逐步被NSFnetNSFnet所替所替代。如今，代。如今，NSFnetNSFnet已成为已成为InternetInternet的重要骨干网的重要骨干网之一之一。19891989年，由年，由CERNCERN开发成功开发成功WWWWWW，为，为Internet Internet 实现实现广域超媒体信息截取广域超媒体信息截取/ /检索奠定了基础。检索奠定了基础。网络形成的四要素网络形成的四要素通信通信线路和通信设备；线路和通信设备；有有独立功能的计算机；独立功能的计算机

6、；网络网络软件支持；软件支持；实现实现数据通信与资源共享。数据通信与资源共享。中国的三大网络中国的三大网络中国公用计算机互联网（中国公用计算机互联网（CHINANETCHINANET）是邮电部经营管理的基于是邮电部经营管理的基于InternetInternet网络技术的电子网络技术的电子信息网，信息网，19951995年初与国际互联网连通，并于年初与国际互联网连通，并于5 5月向月向社会提供服务社会提供服务。中国教育与科研网（中国教育与科研网（CERNETCERNET）19941994年启动，年启动，19951995年底完成首期年底完成首期工程。工程。中国科学技术网（中国科学技术网（CSTNE

7、TCSTNET）19941994年年4 4月开通了与月开通了与InternetInternet的专线连接。的专线连接。19941994年年5 5月月2121日完成了我国最高域名日完成了我国最高域名CNCN主服务器的设置主服务器的设置局域网和广域网局域网和广域网局部区域网络局部区域网络(local area network)(local area network)通常简称为通常简称为 局域网局域网,缩写为缩写为LANLAN。局域网是结构复杂程度最。局域网是结构复杂程度最低的计算机网络。局域网仅是在同一地点上经网低的计算机网络。局域网仅是在同一地点上经网络连在一起的一组计算机。局域络连在一起的一组

8、计算机。局域 网通常挨得很网通常挨得很近，它是目前应用最广泛的一类网络。通常将具近，它是目前应用最广泛的一类网络。通常将具有如下特征的网称为局域网有如下特征的网称为局域网。局域网局域网1 1）网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过）网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过几十公里，甚至只在一幢建筑或一个房间内。几十公里，甚至只在一幢建筑或一个房间内。2 2）信息的传输速率比较高）信息的传输速率比较高, ,其范围自其范围自1Mbps 1Mbps 到到10Mbps ,10Mbps ,已达到已达到100Mbps 100Mbps 。而广域网运行时的传。而广域网运行时的传输率一般为输率一般为2400bps

9、 2400bps 、9600bps 9600bps 或者或者38.4kbps 38.4kbps 、56.64kbps 56.64kbps 。专用线路也只能达到。专用线路也只能达到1.544Mbps 1.544Mbps 。3 3）网络的经营权和管理权属于某个单位。）网络的经营权和管理权属于某个单位。广域网广域网广域网广域网(wide area network, WAN )(wide area network, WAN )它是影响广它是影响广泛的复杂网络系统泛的复杂网络系统。WANWAN由两个以上的由两个以上的LANLAN构成构成，大型，大型的的WANWAN可以由各可以由各大洲的许多大洲的许多LA

10、NLAN和和MANMAN组成。最广为人知的组成。最广为人知的WA N WA N 就是就是InternetInternet，它由全球成千上万的，它由全球成千上万的LANLAN和和WAN WAN 组成组成。MANMAN（ Metropolitan Area Network Metropolitan Area Network 城域网）城域网）网关网关网关不能完全归为一种网络硬件。用概括性的术网关不能完全归为一种网络硬件。用概括性的术语来讲，它们应该是能够连接不同网络的软件和语来讲，它们应该是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。特别地，它们可以使用不同的硬件的结合产品。特别地，它们可以使用不同的格

11、式、通信协议或结构连接起两个系统格式、通信协议或结构连接起两个系统。网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取。为了完成这项任务，网关必须能运个系统读取。为了完成这项任务，网关必须能运行行在在OSI OSI 模型的几个层上模型的几个层上。OSI OSI Open System Interconnection开放式系统互联参考模型 常见网关常见网关电子邮件电子邮件网关网关IBM IBM 主机主机网关网关因特网网关：这种网关允许并管理局域网和因特因特网网关：这种网关允许并管理局域网和因特网间的接入。因特网网关可以限制某些局域网用网间的接入。因特网

12、网关可以限制某些局域网用户访问因特网。反之亦然户访问因特网。反之亦然。局域网网关：通过这种网关，运行不同协议或运局域网网关：通过这种网关，运行不同协议或运行于行于 OSI OSI 模型不同层上的局域网网段间可以相模型不同层上的局域网网段间可以相互通信。路由器甚至只用一台服务器都可以充当互通信。路由器甚至只用一台服务器都可以充当局域网网关。局域网网关。IPIP地址地址在在InternetInternet上，每一个节点都依靠唯一的上，每一个节点都依靠唯一的IPIP地址地址互相区分和相互联系。互相区分和相互联系。IPIP地址是一个地址是一个3232位二进制位二进制数的地址数的地址, ,由由4 4个个

13、8 8位字段组成，每个字段之间用位字段组成，每个字段之间用点号隔开点号隔开, ,用于标识用于标识TCP/IPTCP/IP宿主机宿主机。每个每个IPIP地址都包含两部分地址都包含两部分: :网络网络IDID和主机和主机IDID。每一台联网的计算机无权自行设定每一台联网的计算机无权自行设定IPIP地址，有一地址，有一个统一的机构个统一的机构-IANA-IANA负责对申请的组织分配唯一负责对申请的组织分配唯一的网络的网络ID,ID,而该组织可以对自己的网络中的每一而该组织可以对自己的网络中的每一个主机分配一个唯一的主机个主机分配一个唯一的主机IDID。IPIP地址分类地址分类A A类地址（类地址（7

14、 7位网络位网络IDID和和2424位主机位主机IDID）B B类地址类地址（1414位网络位网络IDID和和1616位主机位主机IDID）C C类地址类地址（2121位网络位网络IDID和和8 8位主机位主机IDID）由于历史原因和技术发展的差异，由于历史原因和技术发展的差异， A A类地址和类地址和B B类类地址几乎分配殆尽，能够供全球各国各组织分配的地址几乎分配殆尽，能够供全球各国各组织分配的只有只有C C类类地址。地址。静态静态IPIP与动态与动态IP-IP-智能家居的远程访问的尴尬智能家居的远程访问的尴尬我们是如何拨号上网的我们是如何拨号上网的对于对于大多数拨号上网的用户，由于其上网

15、时大多数拨号上网的用户，由于其上网时间和空间的离散性，为每个用户分配一个固定的间和空间的离散性，为每个用户分配一个固定的IPIP地址（静态地址（静态IPIP）是非常不可取的，这将造成）是非常不可取的，这将造成IPIP地址地址资源的极大浪资源的极大浪 费。因此这些用户通常会在每次拨费。因此这些用户通常会在每次拨通通ISPISP的主机后，自动获得一个动态的的主机后，自动获得一个动态的IPIP地址，该地址，该地址当然不是任意的，而是该地址当然不是任意的，而是该ISPISP申请的网络申请的网络IDID和和主机主机IDID的合法区间的合法区间 中的某个地址。拨号用户任意中的某个地址。拨号用户任意两次连接

16、时的两次连接时的IPIP地址很可能不同，但是在每次连接地址很可能不同，但是在每次连接时间内时间内IPIP地址不变。地址不变。路由器路由器路由器相当于一个共享器路由器相当于一个共享器。路由器。路由器是一种多端口是一种多端口设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网，也可以采用不同的协议境的局域网和广域网，也可以采用不同的协议。路由器属于路由器属于OS I OS I 模型的第三层模型的第三层。路由器指导路由器指导从一个网段到另一个网段的数据传输，从一个网段到另一个网段的数据传输，也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。也能指导从一种网络

17、向另一种网络的数据传输。无线路由器无线路由器无线路由器是带有无线覆盖功能的路由器，它主无线路由器是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。无线路由器可以要应用于用户上网和无线覆盖。无线路由器可以看作一个转发器，将家中墙上接出的宽带网络信看作一个转发器，将家中墙上接出的宽带网络信号通过天线转发给附近的无线网络设备（笔记本号通过天线转发给附近的无线网络设备（笔记本电脑、支持电脑、支持wifiwifi的手机等等）。的手机等等）。交换机交换机交换机交换机（switchswitch）就是一种在通信系统中完成信就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。是一种基于息交换功能的设备。是一种

18、基于MACMAC地址识别，地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以可以“学习学习”MACMAC地址，并把其存放在内部地址地址，并把其存放在内部地址表表中。中。网络交换机分为两种：广域网交换机和局域网交网络交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。换机。服务器服务器定义：局域网中，一种运行管理软件以控制对网定义：局域网中，一种运行管理软件以控制对网络或网络资源（磁盘驱动器、打印机等）进行访络或网络资源（磁盘驱动器、打印机等）进行访问的计算机，并能够为在网络上的计算机提供资问的计算机，并能够为在网络上的计算机提供资源使其犹如工作站那样地进

19、行操作源使其犹如工作站那样地进行操作。按照体系架构来区分，服务器主要分为两类按照体系架构来区分，服务器主要分为两类：非非x86x86服务器（包括大型机、小型机和服务器（包括大型机、小型机和UNIXUNIX服服务器）务器）x86x86服务器（基于服务器（基于PCPC的体系结构）的体系结构）服务器的外形分类服务器的外形分类机架式机架式- -刀片式刀片式塔式塔式- -机柜式机柜式服务器和服务器和PCPC机的区别机的区别使用目的和关键指标使用目的和关键指标服务器最服务器最重要的并不是高速和高性能，而是重要的并不是高速和高性能，而是高稳定性，即长时间正确运行的能力高稳定性，即长时间正确运行的能力。台式机

20、台式机主要用于个人的简单应用和家庭娱乐，主要用于个人的简单应用和家庭娱乐，因此更注重性能因此更注重性能。主板和电源主板和电源服务器主板是专用于服务器的主板产品，板服务器主板是专用于服务器的主板产品，板型较大，通常采用型较大，通常采用ATXATX，EATXEATX或或WATXWATX，使用专，使用专用的服务器机箱电源。中高端产品则都会采用的服务器机箱电源。中高端产品则都会采用专用的服务器芯片用专用的服务器芯片组。组。服务器和服务器和PCPC机的区别机的区别中央处理器（中央处理器（CPUCPU）和内存）和内存服务器中经常安装服务器中经常安装2 2、4 4、8 8等多颗处理器提高等多颗处理器提高数据

21、的处理速台式机主要用于个人的简单应数据的处理速台式机主要用于个人的简单应用和家庭娱乐，因此更注重性能用和家庭娱乐，因此更注重性能。服务器主板能支持高达十几服务器主板能支持高达十几GBGB甚至几十甚至几十GBGB的的内存容量，而且大多支持内存容量，而且大多支持ECCECC内存以提高可靠内存以提高可靠性性散热散热服务器机箱使用的材料一般有两种服务器机箱使用的材料一般有两种全铝全铝质和铝合金，这是为了保证服务器能够充分质和铝合金，这是为了保证服务器能够充分的散热。服务器机的散热。服务器机箱有更多箱有更多的排的排风口。风口。服务器和台式机的不同服务器和台式机的不同冗余技术冗余技术实验室的服务器实验室的

22、服务器双双CPUCPU，8 8核。共核。共1616线程。线程。16G16G内存。内存。750G750G硬盘。硬盘。RAID5RAID5磁盘阵列。磁盘阵列。4 4千兆网卡。千兆网卡。实验室网络建设实验室网络建设一个自定义概念：内网和外网一个自定义概念：内网和外网内内网：我们指的是家庭局域网，更详细的说是处网：我们指的是家庭局域网，更详细的说是处于无线路由器内，地址为于无线路由器内，地址为92.168.1.* *的网络设的网络设备的集合。备的集合。外外网：路由器的网：路由器的WANWAN口连接外部的网络。口连接外部的网络。注意：由于学校内部的网络（校园网）是能够互注意：由于学

23、校内部的网络（校园网）是能够互相访问的，所以我们提到外网的时候，更多的指相访问的，所以我们提到外网的时候，更多的指的是广域网。的是广域网。实验室网络建设实验室网络建设需求分析需求分析零布线：采用零布线：采用WifiWifi、红外、红外、zigbeezigbee、蓝牙等、蓝牙等方式连接。方式连接。管理内网设备：管理家庭设备。管理内网设备：管理家庭设备。能够远程访问：能在广域网访问家庭能够远程访问：能在广域网访问家庭服务服务。安全：禁止在广域网直接访问家庭安全：禁止在广域网直接访问家庭设备设备。数据存储：数据库。数据存储：数据库。网络的设计网络的设计内网内网所有的家庭设备处于同一个路由器之下，以所

24、有的家庭设备处于同一个路由器之下，以便于家庭设备的互联互通。便于家庭设备的互联互通。服务器也处于路由器之内。服务器也处于路由器之内。其他通信介质的设备转化到其他通信介质的设备转化到WifiWifi上。一个方上。一个方法是设备输出直接透明传输到法是设备输出直接透明传输到wifiwifi，另一个，另一个是设备通过服务器的网关功能转换到是设备通过服务器的网关功能转换到SocketSocket服务上。服务上。网络的设计网络的设计外网外网服务器连接到校园网服务器连接到校园网/ /adsladsl的公网。的公网。学校提供固定地址，开放防火墙端口。学校提供固定地址，开放防火墙端口。网络的设计网络的设计安全安

25、全家居设备连接到路由器，并不连接外网。家居设备连接到路由器，并不连接外网。服务器对外提供服务，要求用户名密码，代服务器对外提供服务，要求用户名密码，代理控制家庭设备。理控制家庭设备。摄像头摄像头http:/31:81/snapshot.cgi?user=a31:81/snapshot.cgi?user=admin&pwd=dmin&pwd=家电控制家电控制5050：5000500050 50 fa 01 15 00 14fa 01 15 00 14安防采集安防采集健康数据健康数据内网控制内网控制

26、外网控制外网控制整体设计图整体设计图服务器向家庭转变服务器向家庭转变PCPC机的地址不固定机的地址不固定了了解决方法：地址问题解决方法：地址问题解决方法：端口映射解决方法：端口映射端口映射的设置方法端口映射的设置方法安装配置服务器安装配置服务器服务器的硬盘是硬盘阵列，需要特殊驱动。因此，服务器的硬盘是硬盘阵列，需要特殊驱动。因此，按照安装按照安装PCPC的习惯，用系统光盘引导系统，只会的习惯，用系统光盘引导系统，只会提示提示Disk not found errorDisk not found error之类之类的错误。的错误。服务器随机分发安装引导盘，我们需要使用引导服务器随机分发安装引导盘，

27、我们需要使用引导盘安装服务器操作系统，这里我们安装盘安装服务器操作系统，这里我们安装windows windows server 2008R2server 2008R2操作系统。系统的破解方法请大操作系统。系统的破解方法请大家家百百度。度。服务器安装步骤服务器安装步骤放入放入DELLDELL引导光盘，按引导光盘，按F11F11键键服务器安装步骤服务器安装步骤光盘启动光盘启动服务器安装步骤服务器安装步骤安装界面类似安装界面类似服务器安装步骤服务器安装步骤配置界面配置界面服务器安装步骤服务器安装步骤选择要安装的系统选择要安装的系统服务器安装步骤服务器安装步骤弹出驱动盘，放入系统光盘，重启弹出驱动盘

28、，放入系统光盘，重启服务器安装步骤服务器安装步骤以后的安装步骤与安装以后的安装步骤与安装win7win7相同相同连接服务器网卡连接服务器网卡连接配置外围设备连接配置外围设备安装软件环境安装软件环境安装安装3.5和和4.0运行环境运行环境安装安装IISIIS运行程序，部署运行程序，部署网站网站安装安装 3.5 3.5Win2008Win2008下已经集成了下已经集成了.NET 3.5.1 .NET 3.5.1 frameworkframework服务器管理器服务器管理器 - - 功能功能 - - 添加功能，添加功能，安装安装 3.5 3.5然后在然后在“选择功能选择功能”界面勾选界面勾选“.NE

29、T Framework .NET Framework .1功能功能”安装安装IISIIS右键点击右键点击 “ “计算机计算机”，在弹出菜单中选择，在弹出菜单中选择“管管理理”选项，在服务器管理器左侧选项，在服务器管理器左侧界面。界面。点击点击 “角色角色”选项。选项。安装安装IISIIS点击点击“添加角色添加角色”按钮后，弹出如下按钮后，弹出如下界面。界面。安装安装IISIIS选择选择“角色角色”列表中的列表中的“WebWeb服务器服务器(IIS)(IIS)”和和“应用程序服务器应用程序服务器”，点击，点击“下一步下一步”。安装安装IISIIS点击点击“添加必须的功能添加必须的

30、功能”按钮后，进行下一步操按钮后，进行下一步操作作：安装安装IISIIS选择选择“角色角色”列表中的列表中的“WebWeb服务器服务器(IIS)(IIS)”和和“应用程序服务器应用程序服务器”，点击，点击“下一步下一步”。安装安装IISIIS安装安装IISIIS安装数据库安装数据库插入插入SQL Server 2008 R2SQL Server 2008 R2安装安装光盘光盘在左侧的目录树中选择在左侧的目录树中选择“安装安装”。在在右侧的选择项中，选择第右侧的选择项中，选择第1 1项目项目“全新安装或全新安装或向现有安装添加功能向现有安装添加功能”，然后就进入了安装程序。，然后就进入了安装程序

31、。安装数据库安装数据库安装程序支持规则。在这个步骤中，一定不要忽安装程序支持规则。在这个步骤中，一定不要忽略略“WindowsWindows防火墙防火墙”这个这个警告。警告。安装数据库安装数据库设置角色。这里有设置角色。这里有3 3个选项可供选择。我们选择个选项可供选择。我们选择“SQL ServerSQL Server功能安装功能安装”。安装数据库安装数据库功能选择功能选择点一下点一下“全选全选”按钮，会发现左边的目录树多了按钮，会发现左边的目录树多了几个项目：在几个项目：在“安装规则安装规则”后面多了一个后面多了一个“实例实例配置配置”，在，在“磁盘空间要求磁盘空间要求”后面多了后面多了“

32、服务器服务器配置配置”、“数据库引擎配置数据库引擎配置”、“Analysis Analysis ServicesServices配置配置”和和“Reporting ServicesReporting Services配置配置”。如果只做为普通数据引擎使用如果只做为普通数据引擎使用，可以只，可以只勾选：勾选：“数据库引擎服务数据库引擎服务”和和“管理工具管理工具- -基本基本”安装数据库安装数据库一直选择下一步一直选择下一步安装数据库安装数据库服务器服务器配置配置首先要配置服务器的服务帐户，也就是让操作系首先要配置服务器的服务帐户，也就是让操作系统用哪个帐户启动相应的统用哪个帐户启动相应的服务。

33、选择服务。选择“对所有对所有SQL ServerSQL Server服务使用相同的帐户服务使用相同的帐户”。接着，还要设备排序规则，默认是不区分大接着，还要设备排序规则，默认是不区分大小写。小写。 安装数据库安装数据库安装数据库安装数据库安装数据库安装数据库一路下一步一路下一步然后，等待然后，等待安装完成即可。安装完成即可。安装数据库安装数据库运行程序运行程序拷贝程序到服务器上，运行即可。拷贝程序到服务器上，运行即可。拷贝网站文件到拷贝网站文件到IISIIS即可。即可。服务器发布的服务服务器发布的服务WebServiceWebService协议的服务协议的服务Web ServiceWeb Service是一项新技术，是一项新技术， 能使得运行在不同能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，方软件或硬件， 就可相互交换数据或集成。依就可相互交换数据或集成。依据据Web ServiceWeb Service规范实施的应用之间，规范实施的应用之间， 无论它们无论它们所使用的语言、所使用的语言、 平台或内部协议是什么，平台或内部协议是什么， 都可都可以相互