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网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信网络控制技术第讲网络与数据通信 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望FF第第1 1部分部分 绪论绪论FF第第2 2部分部分 网络与数据通信网络与数据通信FF第第3 3部分部分 实时控制网络实时控制网络FF第第4 4部分部分 网络与控制性能分析网络与控制性能分析FF第第5 5部分部分 NCSNCS调度方法调度方法FF第第6 6部分部分 NCSNCS常规控制器的设计常规控制器的设计FF第第7 7部分部分 现代主干网络技术综述现代主干网络技术综述8 8部分部分 物联网技术综述物联网技术综述网络控制技术2022/11/1531 1 1 1、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展(1)面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络 图2.1 面向终端的计算机网络示意图网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2.1 2.1 2.1 2.1 计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础(2)多机互连系统多机互连系统 通过通信线路和设备把计算机连接起来，使之能相互通信通过通信线路和设备把计算机连接起来，使之能相互通信现代计算机网络的雏形现代计算机网络的雏形 计算机公司自行研制，缺乏统一标准计算机公司自行研制，缺乏统一标准 例如，例如，IBMIBM公司公司 SNASNA网和网和DECDEC公司公司 DNADNA网网 1 1、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展 2.1 2.1 2.1 2.1 计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/154(3)开放式标准化计算机网络开放式标准化计算机网络 1977年，国际标准化组织ISO(International Standardization Organization)设立分委员会SC16，以“开放系统互连”为目标，专门研究网络体系结构、互连标准等。1984年，ISO正式颁布了OSI(Open System Interconnection)参考模型。OSI参考模型的提出，解决了不同厂家生产的计算机之间的互连问题，现代计算机网络便是以OSI模型为标准进行工作的。1 1、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展、计算机网络的形成与发展 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1552 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念(1)计算机网络的定义计算机网络的定义 计算机网络是利用通信设备和线路把地理上分散的多台自主计算机系统连接起来，在相应软件(网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等)的支持下，以实现数据通信和资源共享为目标的系统。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/156图2.2 计算机网络构成示意图 计算机网络是由资源子网计算机网络是由资源子网(虚框外部虚框外部)和通信子网和通信子网(虚框内部虚框内部)构成的，构成的，资源子网负责信息处理，通信子网负责全网中的信息传递。资源子网负责信息处理，通信子网负责全网中的信息传递。2 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/157(2)计算机网络的功能计算机网络的功能 信息交换 资源共享 均衡使用网络资源 分布处理 数据信息的综合处理 提高计算机的安全可靠性 2 2 2 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/158(3)计算机网络的分类计算机网络的分类 u 按通信距离和作用范围划分：广域网、局域网和城域网。u 按数据交换方式划分：电路交换网、报文交换网和分组交换网。2 2 2 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/159按覆盖范围对网络进行划分u局局域域网网（LAN：Local Area Network）是是一一种种在在近近距距离离内内具具有有很很高高数数据据传传输输速速率率的的物物理理网网络络，覆覆盖盖范范围围在在几几米米到到几几千千米米之之间间。如：以太网、令牌总线网、令牌环网等。如：以太网、令牌总线网、令牌环网等。u广广域域网网（WAN：Wide Area Network）广广域域网网又又称称远远程程网网，通通常常是指作用范围为几十到几千公里的网络。是指作用范围为几十到几千公里的网络。u城城域域网网（MAN：Metroplitan Area Network)通通常常是是指指作作用用范范围围在在WAN与与LAN 之之间间，其其运运行行方方式式与与LAN相相似似，但但距距离离可可以以到到550千米的网络千米的网络2 2 2 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1510按数据交换方式划分 u 电电路路交交换换网网：电电路路交交换换方方式式类类似似于于传传统统的的电电话话交交换换方方式式，用用户户在在开开始始通通信信前前必必须须申申请请建建立立一一条条从从发发送送端端到到接接收收端端的的物物理理信信道道，并并且且双双方方在通信期间始终占用该信道。在通信期间始终占用该信道。u 报报文文交交换换网网：当当一一个个节节点点要要发发送送报报文文时时，它它将将一一个个目目的的地地址址附附加加到到报报文文上上，网网络络节节点点根根据据报报文文上上的的目目的的地地址址信信息息，把把报报文文发发送送到到下下一一个个节节点点，一一直直逐逐个个节节点点地地转转送送到到目目的的节节点点。端端节节点点之之间间无无需需先先通通过过呼叫建立连接。呼叫建立连接。u 分分组组交交换换网网：将将报报文文分分成成若若干干个个分分组组，每每个个分分组组的的长长度度有有一一个个上上限限，有有限限长长度度的的分分组组可可以以减减少少每每个个节节点点所所需需的的存存储储空空间间，分分组组可可以以存存储储到到内内存存中中提提高高交交换换速速度度。分分组组交交换换网网适适用用于于交交互互式式通通信信，如如终终端端与与主机间的通信。主机间的通信。2 2 2 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1511(4)典型的计算机网络应用系统典型的计算机网络应用系统 办公自动化OA(Office Automation)；工业自动化IA(Industrial Automation)；管理信息系统MIS(Manage Information System)；图书、信息检索系统；证券及期货交易系统；POS与ATM系统；电子政务(Electronic Government)；电子商务(Electronic Business)；远程教育(Distance Education)；2 2、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念、计算机网络的概念 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15123 3、计算机网络的拓扑结构、计算机网络的拓扑结构、计算机网络的拓扑结构、计算机网络的拓扑结构(1)总线型结构总线型结构(2)星型结构星型结构(3)环形结构环形结构(4)混合型结构混合型结构 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1513 网络拓扑采用一种传输媒体作为公用信道，所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。(1)总线型结构总线型结构图2.3 总线拓扑结构示意图网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1514(1)总线型结构总线型结构总线拓扑的优点是：总线拓扑的优点是：u总线结构需要的电缆数量少。总线结构需要的电缆数量少。u总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性。总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性。u易于扩充，数据端用户入网灵活。易于扩充，数据端用户入网灵活。总线拓扑结构的缺点是：总线拓扑结构的缺点是：u总线的传输距离有限，通信范围受到限制。总线的传输距离有限，通信范围受到限制。u当接口发生故障时，将影响全网，且诊断和隔离较困难。当接口发生故障时，将影响全网，且诊断和隔离较困难。u一次仅能由一个端用户发送数据，其它端用户必须等待，直到获一次仅能由一个端用户发送数据，其它端用户必须等待，直到获得发送权，因此媒体访问控制机制较复杂。得发送权，因此媒体访问控制机制较复杂。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1515(2)星型结构星型结构图2.4 电话网的星型结构 图2.5 以Hub为中心的结构 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1516星型拓扑的优点是：星型拓扑的优点是：u控制简单控制简单 。u故障诊断和隔离容易故障诊断和隔离容易 。u方便服务方便服务 。星型拓扑结构的缺点是：星型拓扑结构的缺点是：u电缆长度和安装工作量可观电缆长度和安装工作量可观 。u中央节点的负荷较重，形成信息传输速率的瓶颈中央节点的负荷较重，形成信息传输速率的瓶颈 。u对中央节点的可靠性和冗余度要求高对中央节点的可靠性和冗余度要求高 。(2)星型结构星型结构网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1517(3)环型结构环型结构 环型拓扑结构是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环。图2.6 环型拓扑结构示意图网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1518(3)环型结构环型结构环型拓扑的优点是：环型拓扑的优点是：u电缆长度短电缆长度短 。u当增加或减少工作站时，只需简单的连接操作当增加或减少工作站时，只需简单的连接操作 。u 可使用光纤可使用光纤 。环型拓扑结构的缺点是：环型拓扑结构的缺点是：u节点故障会引起全网故障节点故障会引起全网故障 。u故障检测困难故障检测困难 。u环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式，环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式，在负载较轻时，信道利用率相对来说就比较低。在负载较轻时，信道利用率相对来说就比较低。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1519(4)混合型结构混合型结构 将总线型、星型、环型中的某两种单一拓扑结构混合起来，将总线型、星型、环型中的某两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑。取两者的优点构成的拓扑。图2.7“星环”拓扑示意图 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1520(4)混合型结构混合型结构图2.8“星总”拓扑示意图网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1521(4)混合型结构混合型结构 环型拓扑的优点是：环型拓扑的优点是：u故障诊断和隔离较为方便故障诊断和隔离较为方便 。u易于扩展易于扩展 。u安装方便安装方便 。环型拓扑结构的缺点是：环型拓扑结构的缺点是：u需要选用带智能的集中器需要选用带智能的集中器 。u故障检测困难故障检测困难 。u像星型拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加。像星型拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15222.2 2.2 2.2 2.2 数据通信技术数据通信技术数据通信技术数据通信技术1 1 1 1、数据通信的基本概念、数据通信的基本概念、数据通信的基本概念、数据通信的基本概念(1)(1)常常用术语用术语(2)(2)通信方式通信方式(3)(3)常用指标常用指标网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1523(1)(1)常用术语常用术语 u 信息u 数据和信号u 信道u 码元和码字 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1524(2)(2)通信方式通信方式 u 单工通信方式单工通信方式 u 半双工通信方式半双工通信方式 u 全双工通信方式全双工通信方式 图2.9 数据通信方式网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1525(3)(3)常用指标常用指标u 比特率S 和波特率B u 带宽 u 信道容量 u 误码率Pe 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15262 2 2 2、数据传输、数据传输、数据传输、数据传输(1)(1)传输方式传输方式 (2)(2)调制与编码调制与编码(3)(3)异步传输与同步传输异步传输与同步传输 (4)(4)多路复用技术多路复用技术 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1527(1)(1)传输方式传输方式按照传输信号的时序：按照传输信号的时序：u串行传输串行传输u并行传输并行传输图2.10 传输方式 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1528(1)(1)传输方式传输方式按照传输信号的表示形式按照传输信号的表示形式：u模拟数据模拟数据u数字数据数字数据 数字数据在通道中的传输又可分为“基带传输”和“宽带传输”。基带传输有三种编码方法：u 非归零编码 u 曼彻斯特编码 u 差分曼彻斯特码 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1529图2.11 数字信号的三种编码(1)(1)传输方式传输方式网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1530(1)(1)传输方式传输方式按照传输介质可分：按照传输介质可分：有线传输：电话线、双绞线、同轴电缆、光缆、有形传输介质。无线传输：无线电、微波、卫星、通信信道、激光和红外线等。u有线传输有线传输u无线传输无线传输网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1531(2)(2)调制与编码调制与编码调制：调制：将数字信号转换成模拟信号解调：解调：把模拟信号转化为数字信号载波信号可以用数学表达式表示为：载波信号可以用数学表达式表示为：U(t)=A(t)sin(t+)(2.4)通过调制参数的改变对模拟信号进行编码，构成调幅、调频通过调制参数的改变对模拟信号进行编码，构成调幅、调频和调相三种基本调制形式。和调相三种基本调制形式。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1532(2)(2)调制与编码调制与编码图2.12 数据调制方式网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1533(3)(3)异步传输与同步传输异步传输与同步传输异步方式：在被传送字符前后加起止位，实现定时的传输方式。图2.13 异步传输方式网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1534(3)(3)异步传输与同步传输异步传输与同步传输同步方式：大的数据块一起发送，在它的前后使用一些特殊字符进行标识。图2.14 同步传输方式网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1535(4)(4)多路复用技术多路复用技术多路复用技术是指在同一传输介质上“同时”传送多路信号的技术。多路复用技术的实质就是共用物理信道，有效利用通信线路。图2.15 多路复用技术原理图网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1536(4)(4)多路复用技术多路复用技术频分多路复用(FDM)图2.16 频分多路复用网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1537(4)(4)多路复用技术多路复用技术时分多路复用(TDM)图2.17 时分多路复用网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1538(4)(4)多路复用技术多路复用技术波分多路复用(WDM)图2.18 波分多路复用网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15393 3 3 3、信息交换技术、信息交换技术、信息交换技术、信息交换技术(1)(1)线路交换线路交换 (2)(2)报文交换报文交换(3)(3)分组交换分组交换 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1540(1)(1)线路交换线路交换图2.19 线路交换图示 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1541(1)(1)线路交换线路交换由由于于在在电电路路交交换换中中，在在通通信信两两方方进进行行通通信信的的所所有有时时间间内内始始终终占占用用了了端端到到端端两两个个节节点点的的固固定定传传输输带带宽宽，所所以以电电路路交交换换是是一一种种面面向向连连接接的的通通信信方式。方式。线路交换过程包含三个阶段：线路交换过程包含三个阶段：u在在网网络络上上两两个个通通信信节节点点开开始始通通信信前前，交交换换机机必必须须为为两两个个通通信信节节点点建建立一条通信线路立一条通信线路 ，而且这条线路要从通信开始保持到通信结束；，而且这条线路要从通信开始保持到通信结束；u当当通通信信线线路路建建立立后后，两两个个通通信信节节点点通通过过这这条条线线路路传传输输数数据据，此此时时线线路可以全双工工作（即可以同时发送和接收数据）；路可以全双工工作（即可以同时发送和接收数据）；u当通信节点中的任何一方结束通信时释放这条通信线路。当通信节点中的任何一方结束通信时释放这条通信线路。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1542(2)(2)报文交换报文交换图2.20 报文交换图示 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1543 报报文文交交换换是是一一种种在在某某站站收收到到报报文文后后，首首先先将将其其存存储储起起来来，待待有有空空闲闲出出现现时时，再再将将其其转转发发出出去去的的一一种种技技术术，因因此此称称为为“存存储储转转发发(Store-and-Forward Exchanging)”式交换，主要用于非实时的通信。式交换，主要用于非实时的通信。(2)(2)报文交换报文交换网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1544(3)(3)分组交换分组交换图2.21 分组交换图示 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1545 分分组组交交换换又又叫叫包包交交换换，即即根根据据报报文文交交换换传传输输，它它的的特特点点是是对对传传输输的的数数据据大大小小不不加加限限制制，而而对对某某些些大大报报文文的的传传输输，将将大大报报文文分分成成若若干干个个报报文文分分组组包包，并并以以报报文文分分组组为为单单位位，在在网网络络中中传传输输，每每一一报报文文分分组组均均含含有有源源地地址址、目目的的地地址址等等信信息息。同同一一个个报报文文的的不不同同分分组组可可以以沿不同的路径传输，到达终点后，再将它们组装成完整的报文。沿不同的路径传输，到达终点后，再将它们组装成完整的报文。(3)(3)分组交换分组交换网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15464 4 4 4、差错检测与控制、差错检测与控制、差错检测与控制、差错检测与控制(1)(1)差错的产生差错的产生 (2)(2)差错检测差错检测(3)(3)差错控制技术差错控制技术 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1547(1)(1)差错的产生差错的产生传输差错：通过通信信道接收到的数据与原来发送的数据不一致的现象。传输差错：通过通信信道接收到的数据与原来发送的数据不一致的现象。差错的分类与差错出现的可能原因如下：u 热噪声差错：由传输介质的内部因素引起，如噪声脉冲、衰减延迟失真等。u 冲击噪声差错：由外部因素引起，如电磁干扰噪声、工业噪声等。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1548(2)(2)差错检测差错检测 通通过过在在发发送送方方的的数数据据中中增增加加一一些些用用于于检检查查差差错错的的附附加加位位，在在接接收收方方通通过过同同样样的的方方法法检检查查接接收收信信号号，通通过过译译码码发发现现差差错错。用用于于检检测测差差错错的附加位被称为检错码或校验码。的附加位被称为检错码或校验码。常用的检错法：u 奇偶校验 u 行列监督u循环冗余校验CRC 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1549(3)(3)差错控制技术差错控制技术u 停止等待的ARQ（自动重传请求）协议方式 u 连续的ARQ协议方式 当发现错误时采用差错控制机制进行纠正，常用的差错控制当发现错误时采用差错控制机制进行纠正，常用的差错控制通过反馈重发的方法实现纠错。通过反馈重发的方法实现纠错。反馈重发有两种方式：网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15502.3 2.3 2.3 2.3 网络体系结构与协议网络体系结构与协议网络体系结构与协议网络体系结构与协议1 1 1 1、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念 网络协议主要由以下三个要素组成：语法，语义，同步。网络协议主要由以下三个要素组成：语法，语义，同步。网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分，相当于我们人类的语言。网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分，相当于我们人类的语言。将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。网络的体系结构就是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。网络的体系结构就是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15511 1 1 1、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念 图2.22 邮政系统分层模型网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15521 1 1 1、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念、网络体系结构的基本概念 图2.23 层次模型网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15532 2 2 2、OSIOSIOSIOSI参考模型参考模型参考模型参考模型 图2.24 OSI参考模型网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15542 2 2 2、OSIOSIOSIOSI参考模型参考模型参考模型参考模型 图2.25 层次结构模型中数据的实际传送过程网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15553 3 3 3、TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP协议集协议集协议集协议集 TCP/IP是由以传输控制协议TCP和网际协议IP为代表的许多协议组成的协议集。图2.28 TCP/IP协议体系结构网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15562.4 2.4 2.4 2.4 局域网技术局域网技术局域网技术局域网技术1 1 1 1、局域网的特点、局域网的特点、局域网的特点、局域网的特点(1)局域网的覆盖范围小，通常在一栋大楼或一个有限区域范围内部。(2)局域网的连接要专门布线。(3)局域网拥有较高的内部数据传输速率。(4)局域网有较低的时延和较低的误码率。(5)局域网一般采用广播技术而非交换技术。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15572 2 2 2、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法 (1)局域网标准，称为IEEE802标准。(2)局域网体系结构由物理层、介质访问控制子层MAC和逻辑链路子层LLC组成。图2.29 IEEE802参考模型和OSI模型网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15582 2 2 2、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法 (3)以太网是最成功的局域网技术，也是当前应用最广泛的一种局域网。(4)IEEE802.3数据帧格式 前导帧定界符目的地址源地址长度LLC DATA填充码FCS图2.30 数据帧结构图网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15592 2 2 2、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法、局域网访问控制方法 (5)采用具有冲突检测(CD)功能的载波监听多路访问(CSMA)介质访问控制方法。图2.31 CSMA/CD的工作过程网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15603 3 3 3、高速局域网技术、高速局域网技术、高速局域网技术、高速局域网技术 (1)(1)快速以太网快速以太网(Fast Ethernet)(Fast Ethernet)(2)100Mb/s(2)100Mb/s快速以太网分类快速以太网分类 u 100Base TXu 100Base FXu 100Base T4 网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15614 4 4 4、网络互连技术、网络互连技术、网络互连技术、网络互连技术 (1)转转发器发器(Converter)(2)中继器中继器(Repeater)(3)集集线器线器(Hub)(4)网桥网桥(Bridge)(5)交换机交换机(Switch)(6)路由器路由器(Router)(7)网关网关(Gateway)网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1562网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15631、转、转发器发器(Converter)（1）由由于于类类型型网网线线的的传传输输距距离离限限制制，借借助助Converter可可以以完成网络扩展；完成网络扩展；（2）运作在物理层的一种廉价解决方案；）运作在物理层的一种廉价解决方案；（3）连连接接2个个或或多多个个电电缆缆段段并并将将进进入入的的所所有有信信号号传传输输到到其其他段上。他段上。优点：扩展网络时成本低。优点：扩展网络时成本低。缺缺点点：对对进进来来的的信信号号重重新新传传送送到到所所有有输输出出段段（包包括括根根本本不不包含目的节点的段！），加重了网络信息量。包含目的节点的段！），加重了网络信息量。附注：网络设备名称解释网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1564附注：网络设备名称解释2 2、RepeaterRepeater（中继器）（中继器）（1 1）能能够够持持续续检检测测到到电电缆缆中中模模拟拟信信号号的的设设备备，有有信信号号来来时时信号放大信号放大转发到另外一根电缆。转发到另外一根电缆。（2 2）物物理理层层设设备备，只只是是转转发发信信号号，不不能能纠纠正正错错误误，噪噪声声也也放大转发了，不是智能设备。放大转发了，不是智能设备。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1565附注：网络设备名称解释3 3、集、集线器线器(Hub)(Hub)（1）多端口中继器；（2）以太网中支持星形和混合型结构，（3）支持各种不同传输介质和数据传输速率。特点：特点：1 1）使使用用集集线线器器连连接接网网络络是是最最方方便便，最最简简单单的的方方法法。无无需需做做任任何何改改动动，只只要把网线插入集线器接口就可以了；要把网线插入集线器接口就可以了；2 2）集线器价格很便宜，是小型的网络最有效地连接方式。）集线器价格很便宜，是小型的网络最有效地连接方式。3 3）集线器使网络的有效带宽降低，因为所有的端口使用同一条网络通路。）集线器使网络的有效带宽降低，因为所有的端口使用同一条网络通路。4 4）如如果果网网络络中中使使用用广广播播协协议议的的话话，那那么么网网络络间间会会常常常常发发生生数数据据冲冲突突和和堵堵塞。塞。5 5）不不同同的的集集线线器器厂厂商商对对集集线线器器有有不不同同的的标标准准（大大部部分分都都相相同同），有有的的集集线器规定连接的网线不能够超过线器规定连接的网线不能够超过50 50 米，等等。米，等等。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1566附注：网络设备名称解释4 4、网桥网桥(Bridge)工作在OSI第二层(数据主连路层)上的，有在不同网段之间再生信号的功能，它可以有效地联接两个局域网，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。智能设备（学习、过滤、转发）特点：1 1）对）对LANLAN进行扩展（节点数和传输距离）；进行扩展（节点数和传输距离）；2 2）将）将LANLAN分段以减少数据信息量瓶颈；分段以减少数据信息量瓶颈；3 3）防止未授权的节点访问）防止未授权的节点访问LANLAN。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1567附注：网络设备名称解释5 5、交换机交换机(Switch)广广义义的的交交换换机机switchswitch就就是是一一种种在在通通信信系系统统中中完完成成信信息息交交换换功功能能的的设设备。备。交交换换机机是是一一种种基基于于MACMAC地地址址识识别别，能能完完成成封封装装转转发发数数据据包包功功能能的的网网络络设设备备。交交换换机机可可以以“学学习习”MACMAC地地址址，并并把把其其存存放放在在内内部部地地址址表表中中，通通过过在在数数据据帧帧的的始始发发者者和和目目标标接接收收者者之之间间建建立立临临时时的的交交换换路路径径，使使数数据据帧直接由源地址到达目的地址。帧直接由源地址到达目的地址。交交换换机机拥拥有有一一条条很很高高带带宽宽的的背背部部总总线线和和内内部部交交换换矩矩阵阵。交交换换机机的的所所有有的的端端口口都都挂挂接接在在这这条条背背部部总总线线上上，控控制制电电路路收收到到数数据据包包以以后后，处处理理端端口口会会查查找找内内存存中中的的地地址址对对照照表表以以确确定定目目的的MAC(MAC(网网卡卡的的硬硬件件地地址址)的的NICNIC(网网卡卡)挂挂接接在在哪哪个个端端口口上上，通通过过内内部部交交换换矩矩阵阵迅迅速速将将数数据据包包传传送送到到目目的的端端口口，目目的的MACMAC若若不不存存在在才才广广播播到到所所有有的的端端口口，接接收收端端口口回回应应后后交交换换机机会会“学习学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。新的地址，并把它添加入内部地址表中。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1568附注：网络设备名称解释5 5、交换机交换机(Switch)分类：分类：从从广广义义上上来来看看，交交换换机机分分为为两两种种：广广域域网网交交换换机机和和局局域域网网交交换换机机。广广域域网网交交换换机机主主要要应应用用于于电电信信领领域域，提提供供通通信信用用的的基基础础平平台台。而而局局域域网网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PCPC机及网络打印机等。机及网络打印机等。从从传传输输介介质质和和传传输输速速度度上上可可分分为为以以太太网网交交换换机机、快快速速以以太太网网交交换换机机、千兆以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDIFDDI交换机、交换机、ATMATM交换机和令牌环交换机等。交换机和令牌环交换机等。从从规规模模应应用用上上又又可可分分为为企企业业级级交交换换机机、部部门门级级交交换换机机和和工工作作组组交交换换机机等等。各各厂厂商商划划分分的的尺尺度度并并不不是是完完全全一一致致的的，一一般般来来讲讲，企企业业级级交交换换机机都都是是机机架架式式，部部门门级级交交换换机机可可以以是是机机架架式式（插插槽槽数数较较少少），也也可可以以是是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另另一一方方面面，从从应应用用的的规规模模来来看看，作作为为骨骨干干交交换换机机时时，支支持持500500个个信信息息点点以以上上大大型型企企业业应应用用的的交交换换机机为为企企业业级级交交换换机机，支支持持300300个个信信息息点点以以下下中中型型企企业业的的交交换换机机为为部部门门级级交交换换机机，而而支支持持100100个个信信息息点点以以内内的的交交换换机为工作组级交换机。机为工作组级交换机。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1569附注：网络设备名称解释5 5、交换机交换机(Switch)功能：功能：交交换换机机的的主主要要功功能能包包括括物物理理编编址址、网网络络拓拓扑扑结结构构、错错误误校校验验、帧帧序序列列以以及及流流控控。目目前前交交换换机机还还具具备备了了一一些些新新的的功功能能，如如对对VLANVLAN（虚虚拟拟局局域域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。交交换换机机除除了了能能够够连连接接同同种种类类型型的的网网络络之之外外，还还可可以以在在不不同同类类型型的的网网络络（如如以以太太网网和和快快速速以以太太网网）之之间间起起到到互互连连作作用用。如如今今许许多多交交换换机机都都能能够够提提供供支支持持快快速速以以太太网网或或FDDIFDDI等等的的高高速速连连接接端端口口，用用于于连连接接网网络络中中的的其其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。一一般般来来说说，交交换换机机的的每每个个端端口口都都用用来来连连接接一一个个独独立立的的网网段段，但但是是有有时时为为了了提提供供更更快快的的接接入入速速度度，我我们们可可以以把把一一些些重重要要的的网网络络计计算算机机直直接接连连接接到到交交换换机机的的端端口口上上。这这样样，网网络络的的关关键键服服务务器器和和重重要要用用户户就就拥拥有有更更快快的接入速度，支持更大的信息流量。的接入速度，支持更大的信息流量。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/1570附注：网络设备名称解释5 5、交换机交换机(Switch)交换式局域网主要特点：（1）独占通道、独占带宽，网络的总带宽通常为各个交换端口带宽之和；（2）允许多对站点同时通信，大大提高了网络的利用率；（3）具有灵活的接口速度；（4）具有高度的可扩展性和网络延展性；（5）易于管理，便于调整网络的负载分布，可有效利用网络带宽。网络工程教研室 邬春学网络控制技术第2部分 网络与数据通信2022/11/15716、路由器路由器(Router