2024电力系统网络通信技术

目录TOC\o"1-2"\h\u6235第1章计算机网络概述 2264391.1 2263001.2 450211.3 6315981.4 9266371.5 12101581.6 1417216第2章数据通信基础 2024663第3章数据传输环境 42317703.1 42185413.2 52231833.3RS-232 56320113.4RS-449 6141913.5EIA-485 6355613.6EIA-485 7130870第4章局域网络技术 7693324.1 76235354.2 7668914.3IEEE802 81106544.4 85263074.5 9820228第5章网间交换设备 104258265.1 104282445.2中继器 10530805.3集线器 106295075.4网桥 113289935.5交换机 114159125.6路由器 11774235.7网关 1208513第6章网络通信协议 12476406.1TCP/IP 12422926.2 126282056.3 127121016.4IP 139113596.5 148317106.6 151248766.7TCP/IP 164320806.8 16911882第7章网络管理基础与网络安全 17634557.1 176205487.2 184第1章计算机网络概述在这个网络中，发送端连续地接通或断开干电池，就会在线路上形成在1.5或者0V的电压。如果事先预定好，电压1.5表示数字量的1，电压0表示数字量的0，则发送变化，就可以读到二进制的数字串。如果事先再预定好二进制数据的编码格式（图1-1于1946图12；再随着计算机应用的发展，又出现了多台计算机互联的要求，实现了将分布在不阶段。综上所述，计算机的发展可以归结为以下的3个阶段：面向终端的计算机网络阶段，计算机——图1-2计算机——送至本地，在这里将报文分解为规定长度的报文分组，将各报文分组沿适当的路径送至终点（目的地），了终端接口处理机（）。它既有的功能，又能直接与终端相连。这样，有的终端就可以不必经过主机，只要与本地相连即可。各及经高速通信线路连成的子网叫通信子网；主机系统（软件、硬件及数据库）见图13。通信子网的主要任务是保证可靠的和高效能的数据通信，主机及终端对它来说务，从而有利于主机系统效能的发挥，更好地提高对用户服务的质量。图1-3和变动更易于完成。1974年公司最先提出了系统网络体系（），它是用公司则，并且统一地考虑了由硬件和软件实现的功能划分。1975年，美国分布型网络的数字网络体系（），它实际上是（）公司提供的一套网络软件的总称。1976年公司提出了分布式通信结构（），也是一种可供构成分布式网络的网络体系结构。国际标准化组织（nnonlnddongnon）成立了计算机与信息处理标准化技术委员会（97），从事网络体系结构与协议的标准化问题的研究。经过多年的努力，正式制定了开放系统互联（，pnymnonnon）参考模型 ，IEEE802.3标准就是ISO802.373年提出。1983年，TCP/IP被Unix4.2BSD系统采用，TCP/IP逐步成为Unix的标准网络协因特网1969年11月，n通过租用电话线路将分布在美国不同地区的4所大学的主机连软件等方面的研究。自从1983年1月协议成为正式的n的网络协议标准后，大量的网络、主机和用户都连入了n，使得n迅速发展。20世纪70年代后期，美国国家科学基金会（NSF，NationalScienceFoundation）认识n采取的是一种具有三级层次结构的广域网络，整个网络系统由主干网，地区个地区网又连接到主干网，主干网再通过高速通信线路与n连接。这样一来，学校中的任一主机可以通过n来访问任何一个超级计算机中心，实现用户之间的信息交换。后来，n所覆盖的范围逐渐扩大到全美各大学和科研机构，n和n就是美国乃至世界nn的基础。传统的nn应用主要有、、n、与n等。随着nn的规模扩大以及用户数量的日益增加，各种应用也得到了进一步的开拓。nn不再仅仅是乃至从事跨国学术研究、商贸活动的重要途径。nn的全球性、开放性和平等性，使人们愿意在nn上自由发布和获取信息，而浏览器、超文本标记语言、网上搜索引擎公用数据网（PDN，PublicData些电信局包括MCI、USSprint和AT&T。上述服务也可以由另外一些机构提供，这些机构SNA（SystemNetwork系结构与网络协议，如IBM公司的SNA（SystemNetworkArchitecture）、DEC公司的（DigitalNetworkArchitecture）与UNIVAC公司的DCA（DistributedComputer）局域网（LAN，LocalAreaNetwork）是指范围在几百米到十几公里内办公楼群或校图1-4分布式的。例如IEEE802.3，即以太网，它是基于共享总线，采用分布控制机制，数据传道理，在环型网中必须有一种机制用于仲裁不同机器站点对环的同时访问。IEEE802.5（城域网（MAN，MetropolitanAreaNetwork）所采用的技术基本上与局域网相类似，称为分布式队列双总线（DQDB，DistributedQueueDualBus），它现在已经成为国际标准，编号为IEEE802.6。DQDB的工作范围一般是160km，数据传输率为44.736Mbit/s。采用两条单向总线，如图15所示，这两条平行的单向总线贯穿于整个城市，每个站点都同时与这两条总线相连。其中每条总线都有一个端接点，各自产生一个53的信元流。每个信元都从端接点沿着总线往下传，当它到达终点时，就从总线中消失。图1-5DQDB于它的右方，发送站点使用总线，否则使用总线。在中，每个站点的数据是通过线或电路输入到相应的总线中，因此某个站点的失效不会造成整个网络的瘫痪。广域网（WAN，WideAreaNetwork）通常跨接很大的物理范围，如一个国家。广域网包含接在一起的是通信子网（CommunicationSubnet）。通信子网的任务是在主机之间图1-6。如果连接到不同网络的用户需要进行相互通信，就需要将这些不兼容的网络通过网关y）连接起来，并由网关完成相应的转换功能。多个网络相互连接构成的集合称为互联网（nn）。互联网最常见的形式是多个局域网通过广域网连接起来。实际上，在图16中，只要将通信子网改为广域网，就可得到互联网的结构图。机相结合构成计算机网络（对于局域网来说，它是由电缆和主机构成的，没有通信子网随着笔记本电脑（NotebookComputer）和个人数字助理（PDA，PersonalDigitalAssiDigitalPacketData）的业务，因而可以通过CDPD系统直接建立无线局域网。nalCommunicationSystem）电话、无线数据终端、便携式可视电话、个人数字助理（PD以及服务符合要求。例如，塑料制品生产厂商只有严格按照（美国国家标准协会）不用同一个标准测试，一个公司可能通过对产品施加拉力以测试其柔韧性，而另一数也可能是完全不同的，消费者将无法对不同厂商生产的同类产品的柔韧性进行比较。ANSI（AmericanNationalStandard（美国国家标准协会）是由1000多名来自工业界和政府代表组成的组织，负责筑行业的标准。也代表美国制定国际标准。并不强制生产厂商服从它的标准，格测试才可获得的认可。光纤分布式数据接口（FDDI，FiberDistributedDataInterface）标准是ANSI于20世纪8\hEIA（ElectricalIndustrial（电子工业联盟）是一个商业组织，其代表来自全美各电子制造公司。1924年I作为（无线电生产厂商协会）以及网络设备。该组织不仅为自己的成员设定标准，还帮助制定标准，并进行推广宣传，促使建立更有利于计算机和电子工业发展的立法。包括几个下属组织：电信工业协会（）；用户电子生产商协会（）；电子部件、组装、设备与供应协会（）；联合电子设备工程委员会（）；固态技术协会；政府处以及电子信息组（）。除了促使立法及制定标准，每个特定组根据自身的研究领域，还负责承办会议、展览及研讨会。IEEE（InstituteofElectricalandElectronics工程和计算机科学领域的发展和教育。主办大量的研讨会、会议和本地分会议，发行刊物以培养技术先进的成员。同时，有自己的标准委员会，为电子和计算机工业制定自己的标准，并对其他标准制定组织如的工作提供帮助。技术论文和标准在网络专业受到高度重视。尤其在网络接口卡手册中经常可发现对标准的引用。其在网络方面最著名的标准之一是E 802局域网标准，如信息技术2000年测试方法虚拟桥接局域网以及软件项目管理计划等。ISO（InternationalOrganizationforITU（InternationalTelecommunication网络协议网络协议的3图1-7图1-8ISO/OSI型，即开放系统互联模型（OSI，OpenSystemInterconnection）。OSI模型将网络结构划图1-9OSI图1-10以太网无法接收大于1500在网络中，传输层发送一个（应答）信号以通知发送方数据已被正确接收。如密，如系统口令的处理如果在nn上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。你 运行MicrosoftWord。并选择打开一个文件，该请求将由应用层传输到网络。应用层的一个是（应用程序接口），I是使一个程序与操作系统相互作用的例行程序（即一组指令）。属于I模型的应用层，网络环境中一个的例子是Q第2章数据通信基础由香农（C.EShannon）定义的广义通信系统模型如图2-1所示。其中信源为待传输数图2-1100b的速率发送数据，而接收方仅能处理1b速率的数据，则接收方将因负荷过重而导致大量数据丢失。码元（CodeCell）：图2-2带宽（nddh）：为最高频率与最低频率的差值，单位是。对于数字信号的传输过程，就是最高传输速率，单位是b。 式 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率b。信道容量与数据传输速率的数据传输速率。好比公路上对汽车的最大限速与汽车实际速度的关系一样。 奈奎斯特公式— 香农公式—— 计算机系统的信息交换有两种方式：并行数据传输方式和串行数据传输方式，见图3在串行传输（SerialTransmission）并行传输（ParallelTransmission）是将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同图2-3图2-4图2-5

图2-6图2-7号转换成脉冲电信号时，这个原始的电信号所固有的频带，称为基本频带 于数据传输速率不同。基带数据传输速率为0～10b，更典型的是1～2.5b，通常用于传输数字信息。宽带是传输模拟信号，数据传输速率范围为0～400b，而通常使用的传输速率是5～10b，而且一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道。这样采用频带传输技术的，但频带传输不一定就是宽带传输。（ynhonousnrod）异步传输模式，又叫信元中继，是国际电信联盟于1988年正式命名的技术标准，推荐其为宽带综合业务数据网—的信息传输模式。是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现，这种传输模式是异步的。信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48由于技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以交换速率大大高于传统的数据网，如.25，，帧中继等。另外，对于如此高速的数据网，网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。对不同业务赋予不同的特权，如语音络资源，这样不同的业务在网络中才能做到和平共处。设备称为调制器（oduo）；将接收端模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（oduon），将解调设备称为解调器（oduo）。那么，同时具备调制与解调功能的设备，就被称为调制解调器（od）。数字调制一般指调制信号是离散的，而载波是连续波的调制方式。它有3图2-8曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一。典型的曼彻斯特编码波形如图2所示。曼彻斯特编码的规则是：每比特的周期可分为前2与后2两部分；通过前2传送该比特的反码，通过后2传送该比特的源码。图2-9图2-10差分曼彻斯特编码（Difference4B/5B码是在IEEE802.9a等以太网标准中的编码方案，因其效率高和容易实现而被采用。在同样的20MHz钟频下，利用4B/5B编码可以在10Mbit/s的10BASE-T电缆上得到16M这种编码的特点是将欲发送的数据流每4位作为一个组，然后按照45编码规则将其转换成相应5位码。5位码共有32种组合，但只采用其中的16种对应4位码的16种，其他的16种未用或者用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（停）等。产生的数字外，语音图像信息的数字化已成必然。脉冲编码调制（）是模拟数据化的主要方法。PCM（PulseCodeModulation），幅值。编码的最大的优点就是音质好，最大的缺点就是使用二进制位数太多，而编码效率低。 fmax——图2-11然后将采样所得到样本幅值与上述量化级幅值比较。例如，1.28取值为1.3，1.52取值为图2-12编码是用相应的位数的二进制代码表示量化后的采样样本的量级。如果有k图2-13技术（upxng）。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输，在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用图2-14（a）频分多路复用；（b）时分多路复用用技术，即将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用的一个信号占用，而不像M那样，同一时间同时发送多路信号。这叉可以是按位进行，也可以是由字节组成的块或更大的信息组进行交叉。如图214（b）中的多路复用器有8个输入，每个输入的数据速率假设为9.616b么一条容量达76.8kb的线路就可容纳8个信号源。该图描述的时分多路复用方案，也称同步（ynhonou）时分多路复用，它的时间片是预先分配好的，而且是固定不变的，因此各种信号源的传输定时是同步的。与此相反，异步时分多路复用1M允许动态地分配传输媒体的时间片。时分多路复用不仅仅局限于传输数字信号，也可以同时交叉传输模拟信号。另局域网络中可以使用这种混合技术。波分多路复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）是指在一根光纤上使用不和M基本上都基于相同原理，所不同的是M应用于光纤信道上的光波传输过程，如图215所示，而应用于电模拟传输。包含衍射光栅（onng）的光纤系统完全不活跃，这一点与电M不同，因此它具有高度可靠性能。而且每个光纤信道的载波频率是M载波频率的百万倍。信道上传送2～4种波长。最初的系统采用双信道13101550n系统。要注意相同设备通过相同技术原理可以执行相反过程，即将多波长数据流分解为多个单波长数据是常见的。波分复用器的主要类型有熔融拉锥型、介质膜型、光栅型和平面型4种。

图2-15图2-16串行异步通信ASYNC（AsynchronousData图2-17因此不能够保证在数据块中出现帧头和帧尾标志，为此把帧头和帧尾都使用模式（称为标志），5个1后就插入一个附加的0。当接收方检测到5个1的序列时，就检查后续的一位数据，若该位是0，接收方就删除这个附加的0，这种规程就是所谓的位插入。 组成一条专用的物理链路。电话系统就是最普通的电路交换的例子：当你打电话拨号以后，数据传输不再有延迟，如图218（）所示。电路交换方式适合于传输实时和大量的数据，但线路的利用率不高。对于电路交换方式的通信过程，可以包括3个基本步骤，即建立线路、传输数据和拆除线路。具体如下：图2-18（a）电路交换；（b）报文交换；（c）虚电路交换；（d），这时就建立了一条端到端（用户到用户）报文交换（MessageSwitching）是与电路交换完全不同的一种数据交换方式，它不要报文分组交换（PacketSwitching）方式与报文交换方式十分相似，所不同的是报文分及各种外界因素（

，不能检测偶数位出错）循环冗余校验验（CRC，CyclicRedundancyCheck）。循环冗余校验方法是数据通信中错码检查与纠正110110 多项式短。基本思想是：将校验和附加在数据块的末尾，使这个带校验和的多项式能被第3章数据传输环境在20世纪80年代，同轴电缆（CoaxialCable）是Ethernet网络的基础，并且多年来是图3-1表3-1粗缆（hkn），以太网编号为105，因此也被称之为hkehn。它是一种用于原始以太网网络大约1厚的硬同轴电缆。由于这种电缆常用一层黄色封套覆盖，粗缆有时也被称为owhn或owdno。粗缆的最大段长度为500。在较新的网络中几乎不用粗缆，只有在较老的网络中才可能发现它。在这种网络中它一般用于将两台数据机柜相连以作为网络骨干的一部分。粗缆的特性总结如下：吞吐量：虽然有可能在传输速度为100Mbit/s的网络中使用粗缆，但根据IEEE8连接器：粗缆需要一种转接器（在线上穿孔的连接器）细缆（Thinnet），以太网编号为10Base2，因此也被称为ThinEthernet。在20世纪80细缆黑色的外罩，它也被称为“BlackEthernet”。细缆电缆直径大约为0.64cm，这使得它比连接器：细缆使用BNCT型连接器将电缆与网络设备相连，如图3-2所示。，以便允许信号进出网络接口卡。缩略词BNC表示“BritishNavalConnector（英国海运连图3-2ThinnetBNC图3-3 贝（d）进行度量的。当附近电线传输的信号损害了另一对的信号时，即发生了所谓的害。 图3-4非屏蔽双绞线（UTP—UnshieldedTwistedPair）电缆包括一对或多对由塑料封套包裹图3-5 下的CAT3UTP的数据传输速度可达100Mbit/s。高质量的CAT5UTP也能以每秒1GB的速常见的网线由一定距离长的双绞线与45头组成。双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。在I568标准中，将双绞线按电气特性区分有：三类、四类、五类线。网络中最常用的是三类线和五类线，目前已有六类以上线。第三类双绞线在中常用作为10b以太网的数据与话音传输，符合E802.310的标准。第五类双绞线目前占有最大的N市场，最高速率可达100b，符合E802.3100的标准。做好的网线要将45水晶头接入网卡或等网络设备的45插座内。相应的45插头座也区分为三类或五类电气特性。45水晶头由金属片和塑料构成，特别需要注意的是引脚序号，当面对金属片的时候从左至右引脚序号是1～8重要，不能搞错。在整个网络布线中应用一种布线方式，但两端都有45pug端接方式，还是端接方式，在网络中都是通用的。双绞线的顺序与45头的引脚序号一一对应。10以太网的网线使用1，2，3，6编号的芯线传递数据，100以太网的网线使用4，5，7，8编号的芯线传递数据。100BASE-T4RJ-45（1）2用于发送，3、6用于接收，4、5，7、8图3-6直通UTP等网络设备连接到时，用的网线为直通线，如图36所示。双绞线的两头连线要一一对应，此时，为口（普通口），为口（级连口）。10bi网线只要双绞线两端一一对应即可，不必考虑不同颜色的线的排序，而如果使用100b速率相连的话，则必须严格按照A568或568布线标准制作。图3-7使用直通UTP这里的交叉线，就是在做网线时，用一端RJ-45plug的1脚接到另一端RJ-45plug的3脚；再用一端RJ-45plug的2脚接到另一端RJ-45plug的6脚。可按相关色谱制作：A图3-8使用交叉UTP图3-9级连UTP电缆（交叉线图3-10图3-11图3-12图3-13无线网络。无线局域网通常使用红外或射频（）信号传输信息（这些传输介质适用于非常特殊的网络环境）动无线网络。除红外和传输外，微波和卫星链接也可通过空气传输数据。射频传输（，do quny）是指信号通过特定的频率点传输，传输方式与音机或电视广播相同。在某些频率点，能穿透墙壁，从而对于必须穿过或绕过墙、天花板和其他障碍物传输数据的网络来说，是一种最好的无线解决方案。这一特性也使得大部分类型的传输易于被窃听。因此，不应用于数据保密性重要的环境中。除此之外，也非常易受到干扰影响，因而对于充满着的场所如工厂车间，它不是一种理想的传输介质。由于信号易于相互干扰，它们所使用的频点必须获得联邦通信委员会（）的许可。频率以及频率被传输的地理场所都不能违背许可擅自变更。R计算机和网络部件的制造商也因此必须获得在不同地点使用特定频率的许可。这种获得种最通用的技术。一种是窄带，它将主要的能量聚集到单个频点上；另一种是广谱图3-14图3-15图3-16RS-232

图3-17RS-232-C是美国电子工业协会（EIA，ElectricalIndustrialAssociation）于1973年提出的串行物理接口标准。RS（RecommendedStandard）是“推荐标准”的意思，232是标识号码，C是已被修改过的次数。RS-232-C是用于数字终端设备（DTE，DataTerminalEquipment）与数字电路端接设备（DCE，DataCircuit-terminatingEquipment）之间的接口标准。图3-18

图3-19、负载容限、传输速率及传输距离。232接口使用负逻辑，即逻辑1用负电平（范围为5～15）表示，逻辑0用正电平（范围为5～15）表示，～3V为过渡区，逻辑状态不确定（实际上这一区域电平在应用中是禁止使用的），如图320所示。图3-20RS-232-C另一个电气问题是电缆电容。标准规定在数据传输率为20kb时，被驱动电路的电容（包括所连电缆电容）必须小于2500p。对于一个多芯电缆来说，每英尺40～50pF电容是很平常的，所以满足电容特性的电缆长度为15。因此232标准中规定在数据传输率为20kb时，232传输电缆的长度不能超过15。实际上可以正常工作的电响，会使工作不可靠，所以电缆长度只能限制为不能超过50。当数据传输率较低时，可以适当增加电缆长度。如数据传输率为1200b时，电缆长度可达3000；当数据传输率为9600b时，传输电缆长度为200。图3-21图3-22DB-25和DB-9

图3-23图3-24第一步，将计算机和Modem分别加电，计算机将“数据终端就绪”（DTR，DataTerminalReady）信号线（第20针）置为“ON”状态，而Modem则将“数据设备就绪aSetReady）信号线（第6针）置为“ON”状态，此时Modem处于命令方式（空闲状态）第二步，计算机A通过“发送数据”（TxD，TransmitData）信号线（第2针）发出拨号命令给ModemA，通知ModemA摘机并拨号。第三步，ModemB检测到振铃信号后，通过“振铃指示”（RI，RingIndicator）（第22针）通知计算机对呼叫进行应答。而计算机通过数据终端就绪”（）信号线（第20针）允许odm自动应答odm的拨号呼叫，即odm发出摘机信号（音频信号）。第四步，当odm收到odm返回的应答音频信号后，随即向odm发送载波，而odm收到载波后，通过“载波检测（，ro）信号线（第8针）通知计算机线路接通，同时回应以自身的载波给odm。而当odm检测到odm发出的载波后，它也通过载波检测（ron）信号线（第8针）通知计算机线路接通。此时计算机和计算机接通，od进入联机状态（即数据方式），通信双方可以进入数据通信。 ，ModemA将该二进制数据调制成一串不同频率的音频信号通过公用电话网发送给ModemB，ModemB则从音频信号中解调出原始数据并通过“接收数据”（RxD，ReceiveData）。计算机在发送数据过程中，要求“请求发送”（RTS，RequestToSend）信号线（第4第六步，计算机通过将请求发送”（）信号线置为状态以通知odm 数据发送结束。odm 检测到信号为”状态后，停止发送载波，并置允许发送”（）信号线为状态以响应计算机。而odm检测不到载波后自动恢复到待机状态，并置“载波检测（）信号线（第8针）为状态，通知计算机不能接收数据。第七步，计算机A置DTR信号线（第20针）为“OFF”状态，通知ModemA拆线。ModemA收到DTR的“OFF”信号后撤除与电话线的连接，并将DSR信号线置为“OFF”状态作为空Modem常用于设备之间的直接连接。例如，个人计算机与个人计算机的直接通信，计算机与Modem（NullModem）两台计算机或终端通过od远程连接时，计算机或终端都被作为使用，用标准接口电缆和（如od）相连。当两台计算机仍想采用232标准接口直接互联时就会产生问题，例如ndos 98操作系统中两台计算机通过串口直接连接的电缆是232空od电缆。232标准接口使用的连接器是2的插头和插座（E端为25M连接器，即插头；端为25连接器，即插座），其中第二脚为“发送数据”线、第三脚为接收数据线。若将两台计算机用232标准接口电缆直接连接，不仅因为两台计算机（）的连接器都是插头而无法用232标准接口电缆连接，而且还有接线脚的连接问题。例如，两台计算机都使用第二脚来发送数据，为了解决这些问题，通常采用空od电缆连接方式。简单型空od电缆，如图325所示，保持两台计算机作为的接口不做任何改变，只是将两台计算机的232接口的发送数据”线和接收数据”线交叉连接，而地线直接对接即可。这样两台计算机就可以通过232标准接口直接进行通信。RS-449

图3-25简单型空Modem 的机械特性、功能特性以及过程特性。而接口的电气特性由EIARS-422-A（即CCITTV.10/X.26标准）和EIARS-423-A（即CCITTV.11/X.27标准）标准予以规定。423是为了解决232的信号地电位差问题而对232的电气特性作了一些改进而提出的标准。423是一种不平衡接口电路，它采用差分接收器，接收器的一个输入端接发送方的信号地，如图326所示。423的输入电平与兼容，输出电平与兼容。图3-26RS-423-A422则更进一步采用平衡驱动和差分接收的方法，从根本上消除了信号地电位的输出正好与另一个反相，如图327所示。当干扰信号作为共模信号出现时，接收器则接确接收所传送的数据，因此422接口具有非常好的抗干扰性。422的输入电平与兼容，输出电平与兼容。图3-27RS-422-A44新定义了10个接口电路，包括3个用于测试状态的电路；2个用于控制在备用信道传输的电路；1个在控制下提供终止使用功能的接口电路；1个提供新信号功能的电路和1个对进行频率选择的电路。44还定义了2个为每个方向传输提供公共参考的接口电路。EIA-485图3-28EIA-485表3-2EIA-485、EIA-422、EIA-232EIA-485图3-29EIA-485EIA-485图3-30EIA-485尽管大多数48的连接是半双工的，但是也可以形成全双工485连接是半双工的。但是也可以形成全双工48连接。图331和图332分别表示两点和多点之间的全双工48连接。在全双工连接中信号的发送和接收方向都有它自己的通路。图3-31两个EIA-485图3-32多个EIA-485如果用一台机，或者有23接口微控制器的板卡来采集分散的信号，或构成控制系统，则往往会需要23到485的端口转换。图33表示了232到485端口转换的一种方法。图3-33EIA-232到EIA-485EIA-485如果485图3-34图3-35图3-36（a）全隔离；（b）影响EIA-485在信号分析，衡量反射信号强度的参数是RAF（RefectionAttenuationFactor反射衰减 在叙述A 485规范时曾提到过48驱动器在带了32个节点，配置了150终端电阻的情况下，至少能输出1.5的差分电压。一个接收器的输入电阻为12k。按这样计算，48驱动器的负载能力为EIA-485通用串行协议（UniversalSerialProtocol）是一种采用串行和主从式介质访问控制方利用周期性的报文通信传递数据。而服务和诊断功能一般采用非周期报文的传输来实现。在通用串行协议中规定，对非周期性的报文传输不需要从节点应答。图3-37接下来的地址也为1字节。它指明从节点的地址值和报文类型。地址字节的0～4低5位表示从站地址，因此它能表达的从站地址号可以从0～31；地址字节的位5～位73位表示报文类型。例如高3位为000表示标准报文；001表示广播报文；010；1xxModbus与Modbusodbu通信协议具有两种报文帧格式：和（oenln）报文帧格式。采用格式的报文以：”开始，以两个回车换行符结束。中间的信息为odbus协议的内容。而采用格式的报文则以传递一段空闲时间开始，这段时间不短于3.5倍的字符发送时间，一般取4，并以同样4的标志来表示报文的结束。一个采用格式的odbu通信协议报文格式如图338所示。该报文以1～4标志报文的开始和结束，中间图3-38Modbus地址域是被查询的从节点的地址，它所表示的从节点的有效地址范围是0～2470ModbusPlus是Modbus通信协议的改进版，其网络规范有许多不同于Modbus通信协议ModbusPlus对介质的访问控制除了主从方式外，还允许采用令牌环方式。网络上的ModbusPlus也有ASCII和RTU两种帧格式。采用ASCII格式的ModbusPlus报文帧如图图3-39采用ASCII格式的ModbusPlus采用RTU格式的ModbusPlus报文帧如图3-40所示。由于一帧报文最多可以有500，因而其数据域的最大字节数n为486图3-40采用RTU格式的ModbusPlus 备。两个节点之间的最长传输距离为450m；如果使用中继器可使ModbusPlus网段最多可以支持64个节点，传输距离最长可达1500m。ModbusPlus网段的地址范围是1～64，节点ModbusPlus具有较高的数据更新和传输速率，其传输速率最高可达1Mbit/s。它在工第4章局域网络技术早期，人们将局域网的主要特点归纳为以下32个设备之间交换数据。MAC协议就规定了多种介质访问控制方法，是IEEE802系列模块具有冲突检测的载波监听多路访问方式是：如果在一个节点发送的过程中，有另一个节点进行发送，那么就会产生冲突（碰撞由此，IEEE802.3（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，简称CSMA/CD）空闲，则进行发送（经过一简短的帧间时延，以使其他的实体和物理介质有一恢复时间），（进至步骤①）式 图4-1图4-2令牌环局域网是由IEEE802.5标准定义的。如同以太网，令牌环是开放系统互联（OS一个令牌环局域网中的站点使用一个网络接口卡（）来连接（图43）。令牌环网的网络接口卡通过一个类似于集线器的令牌环网等效设备——多址访问单元（）连接进网络；在星型环状混合拓扑结构中，通过单元两端的ngn和ngu端口连接多个，从而完成一个令牌环网的扩展；中未使用的端口，包括ngn和ingu端口，具有可进行内部关闭循环的自缩短数据连接器。图4-3点（在图43中是逆时针方向）。若一个站点想要给环中的另一个站点发送信息，帧必须经过两个站点间的所有接口。环竞争的处理是通过一个在所有站点间轮转的令牌（殊帧）来实现的。图4-4做出响应。若一个站点失效或掉电，中继器则绕过该站点。例如，若发送到，帧从A至线路中心，然后至，将其转发回中心并被转发到。若失效，中继器会使来自的帧绕过而直接到。这个线路中心主要用来在保持环协议的同时提高可靠性。令牌环网的网络接口卡通过一个类似于集线器的令牌环网等效设备——（MAU）连接进网络；在星型环状混合拓扑结构中，MAU通过单元两端的RingIn和RinggIn和RingOut端口，具有可进行内部关闭循环的自缩短数据连接器。如图4-5所示。图4-5CSMA/CDIEEE802IEEE802局域网标准于1981年提出，相当于OSI模型的第一层与第二层，而在高层与IEEE802IEEE802标准所提供的功能是局域网所应能完成的最小的基本通信功能。局域网有两IEEE802规范定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线等），以及如何的途径。遵循IEEE802标准的产品包括网卡、桥接器、路由器以及其他一些用来建立局域IEEE802协议规定了逻辑链路控制（LLC）、介质存取（MAC）和物理层（PS）3个在IEEE802标准协议中，要求数据链路层完成以下功能： 在IEEE802的三种MAC定义及对应的物理层定义分别体现在IEEE802.3（CSMA/CD介质存取控制方法和物理层规范）、IEEE802.4（令牌总线介质存取控制方法和物理层规范）、IEEE802.5（令牌环介质存取控制方法和物理层规范）等三个协议中。在物理层上，IEEE802采用的存取介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维等类型，对存IEEE802的协议层的结构描述如图4-6图4-6IEEE802此外，IEEE802局域网协议中还包含802.6城域网协议、802.7宽带技术咨询组、光纤技术咨询组和802.9介质存取控制层）因此，MAC所要解决的问题：一是控制定位（LocationofControl）问题；二是访问方法（TypeofAccess）问题。易发生使效率降低的瓶颈问题，所以在IEEE802的几个MAC协议中都没有采用MAC，而在IEEE802协议的三种MAC协议中，上述两种方法都有使用。IEEE802.3（CSMA/CD协议）中使用了事件驱动或竞争的网络存取控制方法，而IEEE802.4（令牌总线协议）和IEEE802.4（令牌环协议）中采用了循环的方法。逻辑链路控制层，通过提供用户之间数据交换的手段。在的上端提供节点之间端对端（nd-ond）的服务；被称为是用户（u），而通过（服务访问点）提供对它的服务；在的下端，则通过子层提供必要的控制逻辑以实现对网络的访问和帧的发送、接收。IEEE802协议的LLC层包括了OSI数据链路层的功能。除此之外，由于局域网不包含IEEE802的LLC协议体现在802.2实际上，为了支持网络复用功能和多用户访问功能，IEEE802协议中包含了两层寻址在E 802协议中，这两级寻址过程是通过在发送端，由于和子层对数进行两级封装，将目的地址和源地址信息加放在用户数据的外面，组成一个特定的帧格式；而在接收端的和子层对接收到的帧进行两级解封，由和利用各自得到的地址信息正确寻址到准备接收数据的进程。IEEE802 ，还包含了其他控制字段如帧起始字段、结束字段、帧校验字段等。对于 ，由于它对于网络结构的相对独立性，IEEE802只规定了一种格式；而对MACPDU则由于该协议规定了几种网络结构下的MAC协议，因此也存在若干种MAC帧（MACPDU）图4-7IEEE802以太网（hn）最初是1975年施乐（ox）公司和斯坦福（nod）大学联合开发的，1981年ox、和nl家公司联合发布了局域网组网规范2.0。随后这3家公司将此规范提交给（电子电气工程师协会）802委员会，经过成员的修改并通过，1985年E802委员会颁布了E802.3。hn和E802.3虽然有很多规定不同，但术语hn通常认为与802.3是兼容的。将802.3标准提交国际标准化组织（S）第一联合技术委员会（1），再次经过修订变成了国际标准8802.3。尽管以太网与E802.3标准有很多相似之处，但也存在一定的差别。以太网提供的服务对应于参考模型的第一层和第二层，而E802.3提供的服务对应于参考模型的第一层和第二层的信道访问部分（即第二层的一部分）。E802.3没有定义逻辑链路控制协议，但定义了几个不同物理层，而以太网只定义了一个。E802.3的每个物理层协议都可以从三方面说明其特征，这三方面分别是的速度、信号传输方式和物理介质类型。以太网的分类采用一种简明的符号记录法，分3个部分：第一部分为以b为单位图48所示。图4-810BASE-T是1990年由IEEE新认可的，编号为IEEE802.3i，T表示采用双绞线，现10B帧长度可变，最大1518使用同轴电缆（59），是一种宽带传输方式。1036是802.3中唯一针对宽带系统的规范，它采用双电缆带宽或中分带宽的75Ω100BASEF5）多模光纤连接的最大距离为550。单模光纤连接的最大距离为3000用45编码方式，信号频率为125。它使用连接器、连接器。它的最大网段长度为150、412、2000或更长至10k，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。100—特别适合于有电气干扰的环境1000BASEX识别各种定义在IEEE802.3z中的吉比特以太网物理层标准，例如1000BAEEE802.3ab工作组的开发任务要比IEEE802.3z复杂些。 图49给出了典型的hn实现方法。从实现角度看，构成hn网络连接的设备由3部分组成：网络接口卡、收发器和收发器电缆；从功能角度看，它包括：发送与接收信号的收发器、曼彻斯特编码与解码器、hn数据链路控制（，hntainkono）、帧装配及主机的接口；从层次角度看，这些功能覆盖了E802.协议的介图4-9Ethernet86、82588Ethernet链路控制处理器与82501Ethernet串行接口、82502收发器VLSI芯片可以10BASE-T传统以太网可使用的传输媒体有4种，即铜缆（分粗缆和细缆）、铜线（双绞线）或光缆等。这样，以太网就有4种不同的物理层。在层下面对应了这4种传输媒体的物理层，即105（粗缆）、102（细缆）、10（双绞线）和10（光线）。这里”表示电缆上的信号是基带信号，采用曼彻斯特编码。字10表示数据率为10b，而后面的数字5或2表示每一段电线的最大长度为500或200（实际上是185）。”代表双绞线，而代表光纤。目前使用得最广泛的是双绞线传输媒体。由于使用105粗缆布线既昂贵，又不便安装；同时，对于102细缆布线虽于发送和接收。在星型网络中心增加了一种可靠性非常高的设备，即集线器（）。样的硬件设备的可靠性已大大提高了。图4-1010（星型网络）的54规则，是指任意两台电脑间最多不能超过5段线（既包括集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到电脑间的连接线缆）、4台集线器，并且只能有3台集线器直接与电脑等网络设备连接。如图410所示即为10网络所允许能与电脑直接连接的集线器。54规则的采用与网络所允许的最大延迟有关。电脑发送限制了集线器的数量。（Star-shapedBus）或盒中总线（BusInABox）光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口（FDDI，FiberDistributedDataInterface）是世界上第一个高速局域网标准。20世纪80年代初，设计人员以业已成熟的IEEE802.5令牌环网技术为基础，经过ANSI的ASCX3T9.5委员会长达近10年的不懈努力，这项技术终于被国际标准化域网改进标准（FFOL，FDDIFollowOnLAN），FFOL的传输速率最高可达2.4Gbit/s。环上的每一个站点随时都在监听经过本站点的帧，如图411所示为的网络站点地址匹配，站点接收该帧，同时将此帧字段的”标志位置1，表示目的站点存在；在接收该帧的同时，站点还对该帧进行差错校验。如果发现错，则在该帧字段的标志位置1。在环网中，站点在接收帧的同时，还要把该帧转发到下一站发送站点负责将该帧剩余部分从环上删除，并同时检查帧中的字段。如果字段中”和”标志位都为1，则说明该帧已被目的站点成功接收；如果只有”标志位为1则说明目的站点存在但没有接收该帧，这说明帧在传输过程中发生了错误；如果”和”标志位都为0，则说明帧中的目的地址有错。图4-11FDDI曾被认为是新一代的，但是除了在主干网市场外，很少被使用。原因在于协议过于复杂，从而导致协议芯片复杂且价格昂贵。的昂贵价格使得它很难成为桌面用户的标准配置，从而影响了厂商的积极性，使得不能占据大块市场。人们从中得到的教训就是必须保证产品的简单和易用。，1992年重新召集了802.3委员会，指示他们制定一个快速的协议。但在内部出现了两种截然不同的观点。一种观点是建议重新设计协议和物理层协议，使用一种“请求优先级的介质访问控制策略。它采用一种具有优先级、集中控制的介质访问控制方法，所以比控制方法更适合于多媒体信息的传输。支持这种观点的人组成自己的委员会，建立了相应的标准，即E802.1，常被称为100nyN。但它不兼容原先的以太网，所以后来的发展不大。另一种观点则建议保留原来以太网的S协议及帧格式，同时为了节省时间，在物理层没有重新设计新协议，而是“嫁接”了物理层协议。只是后来为了兼容原先10兆以太网的布线系统，又设计了可以使用类非屏蔽双绞线的物理层协议。以太网（FastEthernet）标准，该标准被命名为802.3u。从100ns减小到10ns。从技术上讲，快速以太网可以完全照搬原来的10BASE5和10BASE2图4-12快速以太网标准支持3种不同的物理层标准，分别是1004、100和100。1004需要4对3类双绞线：一对专用于发送，一对专用于接收，另两对则是双向的。将100b的数据信号分配到3对电缆传输，从而降低了对电缆的要求。100需要2对高质量的双绞线：一对用于发送数据，另一对用于接收数据。这种电缆类型既可以是五类非屏蔽双绞线（goy ），也可以是M一类屏蔽双绞线Mype1）。我们一般把100和100统称为100。100-表4-1快速以太网3快速以太网支持ClassⅠ和ClassⅡ两种类型的集线器。ClassⅠ集线器延时比较大，该种信号发往其他端口。ClassⅠ集线器支持各种介质类型的端口，但一个冲突域只能配置一个ClassI集线器。ClassⅡ集线器的延时比ClassⅠ集线器小，它可直接转发电信号。ClassⅡ集域网组网技术上与形成竞争格局。千兆位以太网是E802.3以太网标准的扩展，编号为802.3z，其数据传输率为1000b（即1b，因此也称吉比特以太网）。千兆位以太网基本保留了原以太网层协议，但它对协议进行了一些改协议，而是“嫁接了I31的光纤通道（brhnn，）的物理层协议（标准中关于物理介质和接口的和关于编码解码的1这2部分）。传输介质可以采用：①阻抗为150的屏蔽双绞线（），其标准为1000，传输距离为25；②五类非屏蔽双绞线，其标准为1000，传输距离为100；③使用短波长光源的1000B标准，该物理层标准支持62.5和50两种直径的多模光纤，传输距离分别为440和550；④使用长波长光源的1000标准，该物理层标准支持62.5和50m两种直径的多模光纤和直径为5的单模光纤，传输距离分别为250、550和3k。表2给出了千兆位以太网传输介质与距离的关系。千兆位以太网对上层用户的要求依旧是最小帧长度是64字节，最大帧长度为1518检测到冲突，保证网络稳定可靠地运行，千兆位以太网引入了载波扩展（CarrierExtension）和分组猝发（PacketBurst）传输技术。表4-2。由于全双工是点到点专线连接，所以它不需要协议。千兆位以太网最通用的办法是采用3层设计。最下面一层由10b以太网交换机加100bs上行链路组成；第二层由100b以太网交换机加1000bs上行链路组成；最高层由千兆位以太网交换机10b工作站的连接，昂贵的大容量交换机只用在最高层。在这一层由于交换的信息量大，价格相对高一些也合理。图4-13止数据窃听。这些新问题需要更灵活地配置局域网，因此就产生了虚拟局域网（VirtualL图4-14，使网络上传送的包只在与位于同一个的端口之间交换。这样就限制了某个局域网只与同一个的其他局域网互联，避免浪费带宽，从而消除了传统的桥接交换网络的固有缺陷——活性，尤其是在支持广播多播协议和应用程序的局域网环境中，会遭遇到如潮水般涌来的包。而在结构中，可以轻松地拒绝其他的包，从而大大减少网络流量。图4-15基于硬件地址层地址的虚拟局域网具有不同的优点和缺点。由于硬件地址层的地址是硬连接到工作站的网络界面卡（）上的，所以基于硬件地址层地址的虚拟局域域网可以被视为基于用户的虚拟局域网。这种方式的虚拟局域网，交换机对终端的地址和交换机端口进行跟踪，在新终端入网时根据已经定义的虚拟局域网——对应表将其划归至某一个虚拟局域网，而无论该终端在网络中怎样移动，由于其地址保持不变，故不需进行虚拟局域网的重局域网数据库调整，以实现对该终端的动态跟踪。根据IP划分规划图4-16配置图4-17PC1图4-18图4-19PC3在Windows2000网络中，可以将一台Windows2000Server服务器设置为路由器。在第5章网间交换设备（olaok）的迅速增长，把越来越多的彼此独立的个人计算机带入了网络环境，从而达到了共享资源和相互交换信息的目的。然而，由于本身的连接距离限制（一般在几公里之内）和用户针对不同的应用选择的类型不一样，如：工业甚至是同一个企业的不同部门之间便形成了多个孤岛。如何把这些孤岛互联起来像使用电话系统一样使用计算机网络，如进行电子数据交换、无纸贸易、电子邮件传送，这正是网络互连要解决的问题。网络互联是指，，和之间的联通性和互循一种统一的通信标准（如的I7层协议），由于不用考虑兼容问题，那么网络互联将是一件很简单的事情。然而，在出现之前工业界已有多种网络体系（如的A象。可称之为网络的网络（ANetworkofNetworks），即网间网或称为互联网对于使用局域网的一个部门来说，有时需要把一个逻辑上单个的分为若干个分离的来调节负载与性能。如利用交换器技术形成虚拟网络；另外，有时两台机器的中继器图5-1个输出端口，如图51所示，所以它就只能接收和转发数据流。此外，中继器只适用于总线拓扑结构的网络（总线型网络）假设需要把位于学校体育馆的一台个人计算机连接上网络，最近的数据接口在200开外。网络采用的是102以太网，而这种网络的线缆的最大传输距离是185。在这种情况下，利用一个中继器，最大传输距离就可以再增加185，从而就可以把体育馆内的那距离不能超过1000，所以扩展线缆的传输距离时，不能依次级连5个以上的中继器。集线器图5-2图5-3图5-4独立式集线器并不遵循某种固定的设计。它提供的端口数目也是不固定的（通常包含有4、8、12或24个端口）。只含有4个端口的较小的独立式集线器（主要是为小办公室或家庭办公室设计的）也被称作ubby、ub或迷你集线器。另一方面，独立式集线器也可以提供多达200个的连接端口。使用这种带有这么多连接端口的单个集（或其他连接设备）图5-5图5-6集线器堆栈是通过厂家提供的一条专用连接电缆，从一台的堆栈端口直接连接到另一台集线器的行管理，也就是说，堆叠栈中所有的集线器从拓扑结构上可视为一个集线器。图5-7带有Uplink图5-8Uplink图5-9网桥），并决定是否向网络的其他段转发（重发）地址和它们在网络中的位置建立过滤数据库（也就是人们熟知的转发表）。网桥利用过滤数据库来决定是转发数据包还是把它过滤掉，如图511所示。图5-10图5-11地址。一旦获得这些信息，它就会把目标节点的地址和与其相关联的端口录入过滤器，然后到达网桥。网桥要先读取对方的计算机的地址，然后再搜索过滤数据库来查看此地址是否与甲的地址位于同一个段。但网桥所能知道的仅仅是对方的计算机地址是与端口关联的。如果该地址与甲的地址属于不同的段，网桥反之，如果甲向管理计算机，即图511中的工作站5发送数据，数据将首先经过段A的集线器到达网桥。网桥先读取管理计算机（目标地址包含在你发送的数据流中）的A地址，并寻找与该台工作站关联的端口。在这个例子中，网桥会认为与工作站5关联的端口是端口。然后，网桥就把数据转发给端口。接着，端口理工作站。同样的速率和精确度转发AppleTalk、TCP/IP、IPX/SPX以及NetBIOS的帧。由于并不关的信息的（这将在后面的部分讲述）交换机较小的段。与模型第一层的集线器的定义不同，交换机属于模型的数据链路层（第二层），并且，它能够解析出地址信息。从这个意义上讲，交换机与网桥相似。但事实上，它相当于多个网桥。图512示出了一种网络交换机。图5-12输。这些差别使得交换机并不适用于某些特殊的连接需要。比如说，如果想连接一个10B以太网和一个100以太网，使用交换机也就足够了。但如果连接一个令牌环贵3倍，而且使用并未为普及，正处于尝试阶段。这样看来，更高层交换机仍然是一种值得关注的技术。路由器图5-13图5-14图514中表示，如果工作组中的工作站想使用工作组的打印机，就要创建一个包含工作组中的打印机地址的连接。然后才能把数据包传送到集线器。当路由器接收到传输的数据后，在解析第三层数据时，路由器就会暂存这个数据包。一旦发现数据包要传向工作组中的打印机，路由器就会选择最优路径把数据包传送到工作组中的打印机。在这个例子中，也许会把数据包直接传向路由器。在它转发该数据包前，路由器经过一次路由器，中继次数就增加一次。然后，路由器就把数据包转发到路由器，路由器解析出数据包的目标地址后再把它转发至集线器。再由集线器向工作组中的所有用户传播此次传输，直到打印机响应为止。对这4为和设计的（路由信息协议）：是一种最古老的路由协议，但现考虑网络的拥塞状况和连接速率这些因素的缘故。使用的路由器每30s向其他路由器广的时间；所以的收敛时间非常长。而且，还限制中继次数不能超过16次。所以，为IP、IPX和AppleTalk而设计的EIGRP（增强内部网关路由协议）：此路由协为IP、IPX和AppleTalk而设计的BGP（边界网关协议）：BGP是为因特网主干网关图5-15应用网关。应用网关在应用层上进行协议转换。例如，一个主机执行的是O电子邮件标准，另一个主机执行的是nn电子邮件标准，如果这两个主机需要交换电关。例如，在和ovle网络交互操作的上下文中，网关在ndo网络中使用的服务器信息块（）协议以及网络使用的核心协议（）之间起着桥梁的作用。是工作在第七层的协议，用以控制客户站和服务器间的交互作用，主要完成不同方式下文件的打开、关闭、读取功能。图5-16网关实质上是一个网络通向其他网络的地址。比如有网络和网络，如图516所示，网络的地址范围为～54，子网掩码为；网络的地址范围为～54，子网掩码为。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行在和ovle网络交互操作的上下文中，网关在ndo网络中使用的服务器信息块（）协议以及网络使用的核心协议（）之间起着桥梁的作用。因此网关也被称为路由器。现行的的地址是32位的，根据头几位再划分为、、三类地址；但由于nrn的迅猛发展，资源日渐枯竭，可供分配的地越来越少，跟一日千里的nn发展严重冲突，在还远未能全面升级的情况下，唯有以代理服务器的方式，实行内部网地址跟公网地址进行转化而实现接入nn。第6章网络通信协议TCP/IPTCP/IP金会（NSF，NationalScienceFoundation）在ARPAnet的基础上发展了民用的、开放的NS验室（CERN）的科学家TimBerners-Lee提出用于Internet的万维网（WWW，WorldWide网络操作系统（NOS）（如NetWare5.0）都使用TCP/IP为缺省协议。由于n的冷战背景，对提出的要求是应该具有可靠性、开放性和抗毁性3个方面的要求。但是应该注意到，由于的介质访问控制方式是基于M的，因此理论上不能保证实时性，这是导致在工业实时控制领域长期变，这就是所谓的工业以太网技术，或者叫网到底，这里的是指hn（以太网）TCP/IP图6-1TCP/IP协议族的4

图6-2TCP/IP数据链路层不是协议的一部分，但它是赖以存在的各种通信网和P之间的接口，这些通信网包括多种广域网如、和.25公用数据网，以及如hn、的各种标准局域网等。层提供了专门的功能，解决与各种网络物理地址的转换。，则需要在数据链路层运行专门的SLIP（SerialLineIP）协议或PPP（PointtoPointProtocSLIP是一种简单的组帧方式，使用时还存在一些问题。首先，不支持在连接过程中的动态地址分配，通信双方必须事先告知对方地址，这给没有固定地址的个人用户上nn网带来了很大的不便；其次，帧中没有协议类型字段，因此它只能支持协议；再有，层实体或具有纠错能力的来解决传输差错问题。PPP由于帧中设置了校验字段，因而在链路层上具有差错检验的功能。中的L协议提供了通信双方进行参数协商的手段，并且提供了一组协议，使得可以支持多种网络层协议，如、、等。另外，支持的提供了在建立连接时动态分配地址的功能，解决了个人用户上nn网的问题。图6-3IP网络层具有以下3IP图6-4IP生存时间（）：标识一个数据报在它被抛弃前在网络中存在的最大时间。对应于一个数据报通过路由器的数目；一个数据报每次通过一个路由器，将减去一秒，不论路由器是否花费一整秒进行数据处理。填充段：包含填充信息以确保报头是32网际控制报文协议为了提高数据报交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议（nntonolgeooo）。允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。是因特网的标准协议。但不是高层协议，而是层的协议。报文作为层数据报的数据，加上数剧报的首部，组成数据报发送出去。图6-5ICMP表6-1类型字段的值与ICMP在应用层有一个很常用的服务叫做PING（PacketInternetGroper），用来测试两个主图6-6用PING的通道不存在，就会报告超时（RequestTimeOut），如图6-9所示。—ncountNumberofechorequeststosend（发送count指定的Echo数据包数C：>ping—nPinging8with32bytesof图6-7PING图6-8PING一个IP图6-9PING的大小，但有一个大小的限制，就是最大只能发送65500字节，之所以要限制到65500地址解析协议（ARP）和反向地址解析协议地址是不能直接用来进行通信的。这是因为地址只是主机在抽象的网络层中的地址。若要将网络层中传送的数据报交给目的主机，还要传到链路层转变成帧后才能据帧时，最终还是必须使用硬件地址。每一个主机都设有一个ARP高速缓存（ARPcache），里面有所在的局域网上的各主图6-10地址解析协议ARP当主机向发送数据报时，很可能以后不久主机还要向B也可能要向发送请求分组。为了减少网络上的通信量，主机在发送其请求分组时，就将自己的地址到硬件地址的映射写入请求分组。当主机收到的请求分组时，就将主机的这一地址映射写入主机自己的向发送数据报时就更方便了。图6-11IPH2，那么主机H1就无法解析出主机H2的硬件地址（实际上主机H1也不需要知道远程主机因此，在虚拟的网络上用地址进行通信给广大的计算机用户带来很大的方便。在进行地址转换时，有时还要用到反向地址解析协议。反向地址解析协议使只知道自己硬件地址的主机能够知道其站一般只要运行其M中的文件传送代码，就可用下行装载方法从局域网上其他主机得到所需的操作系统和通信软件，但这些软件中并没有地址。无盘工作站要运行RM中的来获得其地址。的工作过程大致如下。IP

图6-12arp在实际应用中，一个企业内部的网络系统可以由多个网络（局域网或广域网）到nn，构成了一个更大规模的互联网络系统。在一个大型的互联网络中，一个主机器一个全局唯一的地址。IPIP地址采用分层结构。IP地址由网络号（netID）与主机号（hostID）两部分组成，图6-13IP图6-14IPIP，19，每一个x的取值为0～255根据不同的取值范围，地址可以分为5类，如61图所示。地址中的前5位含有P地址类别的标识，类地址的第一位为0，类地址的前两位为10，类地址的前3110，类地址的前4位为1110，类地址的前5位为11110。其中，类、类与类地址为基本的地址。图6-15IP～550.0.0～55由于主机号长度为16位，因此每个类网络可以有2166553机号为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的，因此实际上一个类网络允许连接65534个主机和路由器。.0.0～55特殊的IP直接广播（DirectedBroadcasting）络上的所有主机。直接广播地址只能作为分组中的目的地址。许多物理网络（受限广播（LimitedBroadcasting）回送地址（Lookback类地址中是回送地址，它是一个保留地址。回送地址是用于网络软件测么协议软件不会将数据传送到网络上，并立即将它回送。回送地址是网络维护的重要工具。例如：应用程序可以发送一个将回送地址作为目的地址的分组，以测试地址发送一个分组给本机的另一个进程，用来测试本地进程之间的通信状况，如图616所示。图6-16这些地址是不会被nn分配的，它们在nn上也不会被路由，虽然它们不能直接和nn网连接，但通过技术手段仍旧可以和nn通信。我们可以根据需要来选择适当的地址类，在内部局域网中将这些地址像公用地址一样地使用。在nn上，有些不需要与nn通信的设备，如打印机、可管理集线器等也可以使用这些地址，以节省地址资源。IP地址与MAC在现实的生活中，每个人都有属于自己的一个号——身份证号码，你可以去派出中，常常可以听到地址的概念，不过地址这个专业术语却很少被人提起。正如在日常交流的时候，常常叫别人的姓名而不会去称呼别人的身份证号道理是一样的。那么地址与地址同为地址，它们之间有什么地方相似又有什么地方不同呢？在（pnymnonnon，开放系统互联）7层网络协议参考模型中，第二层为数据链路层（a n）。地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网设备制造商生产时写在硬件内部。地址与地址在计算机里都是以二进制表示的，I地址是32位的，而地址则是48位的。地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如：08：00：20：0：8：6就是一个地址，其中前6位16进制数08：00：20代表网络硬件制造商的编号，它由E可以把地址比作一个职位，而地址则好像是去应聘这个职位的人才，职位既可以让甲坐，也可以让乙坐，同样的道理一个节点的地址对于网卡是不做要求，基本上什么样的厂家都可以用，也就是说地址与地址并不存在着绑定关系。职位和人才的对应关系就有点像是地址与地址的对应关系。比如，如果一个网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的地址。如果一个主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的地址，而无须换一个新的网卡。当然地址除了仅仅只有这个功能还地理解地址的作用。无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由（ddsouonoool。比如要去银行提取现金，这时就要用到身份证。那么地址与地址绑定就如同在日常生活中携带自己的身份证去做重要事情一样的道理。有的时候，为了防止用，就通过简单的交换机端口绑定（端口的表使用静态表项），可以在每个交换机端口只连接一台主机的情况下防止修改地址的盗用，如果是三层设备还可以提供：交换机端口三者的绑定，防止修改的盗用。一般绑定地址都是在交这个就是因为地址与地址（端口）绑定引起的。子网划分时需要注意：基于从nn路由器工作效率角度考虑，子网之间的距离必网络地址，就可以通过校园或公司连入nn的路由器，方便地访问校园或公司内部多部的某个网络。三级层次的地址是：ntubnthot，结构如图617所示。第一级nt定义了网络；第二级ubnt定义了子网；第三级hot定义了主机和路由器。在三级层次的地址系统中，一个分组的路由选择的过程就会变成3步：首先交付给网络，其次交付给子网，最后交付给主机。图6-17三级层次的IP缺省子网掩码：即未划分子网，对应的网络号的位都置1，主机号都置0从而得到网络号为由此得到主机号为13确定物理网段的数量，并将其转换为二进制，并确定位数n划分为2个子网（21个），对应主机号前一位为1划分为4个子网（22个）对应主机号前2位为1划分为8个子网（23个）对应主机号前3位为1传输控制协议传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）用于在不可靠的因特网上提供可发送和接收方实体以数据报的形式交换数据。一个数据报包含一个固定的20字节的头、一个可选部分以及0或多字节的数据。对数据报的大小有两个限制条件：首先，每个数据报（包括头在内）必须适合的载荷能力，不能超过65535字节；其次，每个网络都存在最大传输单元（xumnrn），要求每个数据报必须适合T。如果一个数据报进入了一个小于该数据报长度的网络，那么处于网络边界上的路由器会把该数据报分解为多个小的数据报。传输的连接主要是指应用程序使用是通过在收发双方创建套接字ok来实现的，如图618所示；ok的地址是用（地址，主机端口号）来标识的。每条的传输是点到点的全双工通道。通常用16位区分216个端口：256留；取值大于256的为自由端口，在主机建立连接时为本地用户进程动态分配得到。用户数据协议（rgmooo）即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户服务器模式的网络应用都需要使用。些类似协议所掩盖，但是即使是在今天，层协议。图6-18TCP图6-19UDP经过过去20年左右的发展，当前的n已经是一种多功能仿真器。选项使n能传输二进制数据、支持byeos文件传输协议域名系统简单邮件传输协议简单网络管理协议管理的网络有3个主要组成部分：管理的设备，代理和网络管理系统。管理设备是一个网络节点，包含管理信息。通过，路由器、访问服务器，交换机和网桥、、主机或打印机等。代理是被管理设备上的一个网络管理软件模块。代理拥有本地的相关管理信息，并将它们转换成与兼容的格式。运行应用程序以实现监控被管理设备。此外，还为网络管理提供了大量的处理程序及必须的储存资源。任何受管理的网络至少需要一个或多个M。超文本传输协议POP协议允许工作站动态访问服务器上的邮件，目前已发展到第三版，称为POP3域名服务\hdomainname）。这里的域是名字空间中一个可以被管理的划分。域还可以继续划分为子….三级域名.二级域名.现在使用的顶级域名主要有3国家顶级域名nTLD：采用ISO3166的规定。如：cn表示中国，us表示美国，uk表示英国等。国家顶级域名又常记为ccTLD（cc表示国家代码countrycode），现在使用的图6-20本地域名服务器（LocalNameServer）：每一个因特网服务提供者ISP，或一个根域名服务器（RootNameServer）：目前在因特网上有十几个根域名服务器，授权域名服务器（AuthoritativeNameServer）：每一个主机都必须在授权域名\h\h\h电子邮件E- 用户代理（r gn