unit3第三章 智能化楼宇内互连网.ppt
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1、 楼宇智能化技术楼宇智能化技术广东工业大学自动化学院广东工业大学自动化学院第三章第三章 智能化楼宇内互连网智能化楼宇内互连网第一节 楼宇内的信息处理平台第二节 楼宇内的Intranet第三节 网络的安全技术第一节第一节 楼宇内的信息处理平台楼宇内的信息处理平台一、TCP/IP 协议二、客户/服务器方式三、浏览器/服务器方式四、Windows NT、LINUX网络平台一、TCP/IP 协议TCP/IP是指一整套数据通信协议,其名字是由这些协议中的两个协议组成的,即传输控制协议(Transmission Control Protocol:TCP)和网间协议(Internet Protocol:IP
2、)TCP/IP协议分别对应于OSI模型中的传输层与网络层,参见图3-1。其中,TCP协议用于在应用程序间传输数据;IP协议用于在主机之间传输数据;网络接口层能灵活地支持多种物理和链路层协议;网络应用层除了其原有的一些应用层的协议外,很容易接纳其他应用层的协议。Internet协议协议(IP)IP的主要目的是为高层协议提供无连接的传递服务。这意味着在IP将数 据包递交给接收站点以前不在传输站点和接收站点之间建立对话(虚拟链 路)。它只是封装和传递数据包。但它不对发送者或接收者报告数据包的 状态,不处理所遇到的故障。IP协议作为通信子网的最高层,提供无连接的数据报传输机制。IP协议 是点到点的,核
3、心问题是寻径。它向上层提供统一的IP数据报,使得各 种物理帧的差异性对上层协议不复存在。互连网协议IP是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一。与IP协议配套使 用的还有三个协议:地址转换协议ARP(Address Resolution Protocol)反向地址转换协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol)Internet控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protcol)IP地址地址IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32bit 地址,并不只是一个计算机的号码,而是指出了连接到某个网
4、络上的某个计算机。为了便于对IP地址进行管理,同时还考虑到网络的差异很大,有的网络拥有很多的主机,而有的网络上的主机则很少。因此Internet 的IP地址分为五类,即A类到E类。这样,IP地址由三个字段组成,即:类别字段类别字段,用来区分IP地址的类型;网络号码字段net-id;主机号码字段host-id。在使用IP地址时,还要知道下列地址是保留作为特殊用途的,一般不使用。1)全0的网络号码,这表示“本网络”或“我不知道号码的这个网络”。2)全1的网络号码。3)全0的主机号码,这表示该IP地址就是网络的地址。4)全1的主机号码,表示广播地址,即对该网络上所有的主机进行广播。5)全0的IP地址
5、,即0.0.0.0。6)网络号码为127.X.X.X.,这里X.X.X为任何数。这样的网络号码用作本地软件回送测试(Loopback test)之用。7)全1地址255.255.255.255,这表示“向我的网络上的所有主机广播”。原先是使用0.0.0.0。表3-1 IP地址的使用范围 网络类别最大网络数第一个可用的网络号码最后一个可用的网络号码每个网络中的最大主机数A126112616777214B16382128.1191.25465534C2097150192.0.1223.255.254254IPIP地址有一些重要的特点地址有一些重要的特点1)IP地址有一些是一种非等级的地址结构。这就
6、是说,和电话号码的结构不一样,IP地址不能反映任何有关主机位置的地理信息。2)一个主机同时连接到两个网络上时(作路由器用的主机即为这种情况),该主机就必须同时具有两个相应的IP地址,其网络号码net-id是不同的,这种主机成为多地址主机(Multihomed Host)。3)按照Internet的观点,用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号码net-id。4)在IP地址中,所有分配到网络号码net-id的网络(不管是小的局域网还是很大的广域网)都是平等的。IP地址层次保证了两个重要性质:1)每台计算机分配一个唯一地址(即一个地址从不分配给多台计算机)
7、。2)虽然网络号分配必须全球一致,但主机号可本地分配,无需全球一致 子网的划分子网的划分为了使IP地址的使用更加灵活,在IP地址的网络号码net-id,而后面的主机号码host-id则是受本单位控制,由本单位进行分配。本单位所有的主机都使用同一个网络号码,而host-id可根据需要划分子网.TCP/IP体系的“子网”(Subnet)是本单位网络内的一个更小些的网络,和OSI体系中的子网(Subnetwork)不同。TCP/IP体系规定用一个32bit的子网掩码来表示子网号字段的长度。具体的做法是:子网掩码由一连串的“1”和一连串的“0”组成。“1”对应于网络号码和子网号码字段,而“0”对应于主
8、机号码字段.地址的转换地址的转换1)IP地址中的主机地址只是主机在网络层中的地址。若要将网络层中传送的数据报交给目的主机,必须知道该主机的物理地址。因此必须在IP地址和主机的物理地址之间进行转换。2)用户平时不愿意使用难于记忆的主机号码,而是愿意使用易于记忆的 主机名字。因此也需要在主机名字和IP地址之间进行转换。在TCP/IP体系中都有这两种转换的机制 域名系统DNS(Domain Name System)完成从主机名到IP地址的转换。DNS中的名字服务器Nameserver上面分层次放有许多主机名字到IP地址转换的映射表。主叫主机中的名字转换软件Resolver自动找到DNS的Namese
9、rver来完成这种转换。域名系统DNS属于应用层软件。IP地址到物理地址的转换由地址转换协议ARP来完成。图3-4还表示出从IP地址209.0.0.6通过ARP得出了目的主机48bit的物理地址 08002B00EE0A(现在假设此主机连接在某个局域网上。如网络是广域网,则转换出主机在广域网上的物理地址)每一个主机都有一个ARP高速缓存(ARP cache),里面有IP地址到物理地址的映射表,这些都是该主机目前知道的一些地址。当主机A欲向本局域网上的主机B发送一个IP数据报时,就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。如有,就可查出其对应的物理地址,然后将该数据报发往此物理地址。ARP
10、的转换过程的转换过程1)ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组,上面有主机B的IP地址。2)在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分组。3)主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址,就向主机A发送一个ARP响应分组,上面写入自己的物理映射。4)主机A收到主机B的ARP响应分组后,就在其ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到物理地址的映射。传输控制协议传输控制协议(TCP)TCP提供的服务有七个主要特征:面向连接 点对点通信 完全可靠性 全双工通信 流接口 可靠的连接建立 完美的连接终止 TCP使用各种不同的技术来实现其可靠性,其中最重要的技术叫重发。当TCP发送
11、数据时,发送方通过一种重发方案来补偿包的丢失,且通信的双方都要参与。当接收方TCP收到数据时,它要回发给发送方一个确认。当发送方发送数据时,TCP就启动一个定时器,在定时器到点之前,如果没有收到一个确认,则发送方重发数据。用户数据报文协议用户数据报文协议UDPUDP也是TCP/IP的传输层协议,它是无连接的,不可靠传输服务。当接受数据时它不同发送方提供确认信息,它不提供输入包的顺序,如果出现丢失包或重复包的情况,也不会向发送方发出差错报文。这一点很像IP协议。UDP的主要作用是分配和管理端口编号,以正确无误地识别运行在网络站点上的个别应用程序。由于它执行功能时具有低的开销,因而执行速度比TCP
12、快。它多半用于不需要可靠传输的应用程序,例如网络管理域、名字服务器等。任何与UDP相配合作为传输层服务的应用程序必须提供确认和顺序系统,以确保包是以发送它们的同样顺序到达。也就是说,使用UDP的应用程序必须提供这类传输可靠性服务。TCP/IP应用程序应用程序 TELNET虚拟终端服务 TELNET协议规定了一个与网络无关的虚拟终 端,经过这个终端,用户能登录到具有用户帐号的远程TCP/IP主机。文件传递协议FTP FTP是一个适合大量数据从一个远程设备向另一个 设备传送的程序。它通常使用TCP和TELNET。简单邮件传送协议SMTP SMTP是一组适于在系统之间交换邮件报文 的标准命令。由于S
13、MTP规定了发送和接收方必须遵守的规则和传送邮 件的格式,从而确保了文件的可靠传输。域名字服务DNS IP协议要求使用IP地址,任何用户可以使用这种地 址连接网络上的任何服务,但无论是人还是机器记忆名字都比记忆数字 地址方便,因此产生了域名字服务(DNS)的概念。域名是有层次的,域 名中最重要的部分位于右边。域名中最左边的段(实例中的mordred)是单 台计算机的名字。域名中的其他段标识了拥有该域名的组。二、客户/服务器方式 客户客户/服务器模式服务器模式客户(Client)和服务器(Server)的术语是指一个通信中所涉及的两个应用。主动启动通信的应用称为客户,而被动等待通信的应用称为服务
14、器。服务器通常是被动的,它总是等待客户的服务请求。图3-5从概念上说明了客户与服务器的关系,一个服务器常常可以处理多个客户。客户端功能1)用户界面 2)命令解释 3)数据输入 4)数据核实 5)在线帮助 6)错误恢复 服务器的种类 1)数据库服务器 2)文件服务器 3)计算服务器 4)显示服务器 客户与服务器的特性客户与服务器的特性客户端软件功能包括:1)它是一个任意的应用程序,在需要进行远程访问时临时成为客户,同时也做其他的本地计算。2)直接被用户调用,只运行一次。3)在用户的个人计算机上本地运行。4)主动地与服务器启动通信。5)能支持所需的多重服务,但同时只与一个远程服务器进行主动通信。6
15、)不需要特殊的硬件和高级的操作系统。服务器软件功能包括:1)它是一种专门用途的、享有特权的程序,专门用来提供某一种服务,可以同时处理多个远程客户的请求。2)在系统初启时自动调用,不断地运行许多遍。3)在一台共享计算机上运行(即,不是在用户的个人计算机上)4)被动地等待来自任意客户的通信。5)接受来自任意客户的通信,但只提供一种服务。6)需要强大的硬件和高级的操作系统支持。服务器程序与服务类计算机服务器程序与服务类计算机在服务器的术语上有时会产生一些混淆。通常地,这个术语指一个被动地等待通信的程序,而不是运行它的计算机。然而,当一台计算机被用来运行一个或几个服务器程序时,这台计算机本身有时也被(
16、不正确地)称作服务器。硬件供应商加深了这种混淆,因为他们将那类具有快速CPU、大存储器和强大操作系统的计算机称为服务器。我们仍然坚持科学精确的术语,并用“服务器”(Server)来指那些运行的程序而不是计算机。用术语“服务类计算机”(Server-class Computer)指那些运行服务器的强大的计算机。请求、应答与数据流向请求、应答与数据流向信息在客户与服务器之间沿任一方向或两个方向传递。典型地,客户向服务器发送请求,服务器向客户返回应答。在一些情况下,客户向服务器发送一系列请求,服务器返回一系列应答(如,一个数据库客户程序可能允许用户同时查询一个以上的记录)。在另一些情况下,服务器在没
17、有请求的情况下不间断地输出数据,客户与服务器的通信一建立,服务器就开始发送数据(如,一个地区气象服务器可能不间断地发送包含最新气温和气压的天气报告)。很重要的一点是,认识到服务器不但能够发送信息也能接收信息。比如,大多数文件服务器都被设置成向客户发送一组文件。就是说,客户发出一个包含文件名的请求而服务器通过发送这个文件的副本来应答。然而,文件服务器也可被设置成输入文件,即允许客户发送一个文件副本而服务器接收它并将其储存于磁盘。客户客户/服务器方式种类服务器方式种类客户/服务器方式分成四类:(1)基于客户类应用 所有处理都由客户完成,服务器仅提供文件类服务,如磁盘服务器,文件服务器和打印机服务器
18、。(2)基于服务器类应用 这类应用实质上是一个多用户系统。所有处理全由服务器承担,客户以终端仿真方式远程注册到服务器。(3)客户/服务器应用 这类应用是前两种应用优点的集合。它将处理分布于客户和服务器双方,服务器相当于后台进程,集中处理作业,而客户应用负责与用户打交道。(4)分布式处理类应用 多个服务器协同处理,是客户/服务器应用的进一步延伸。二层客户机二层客户机/服务器模型服务器模型二层的客户机/服务器结构将应用程序分成完全不同的两个部分,一部分运行在客户机上,另一部分运行在服务器上。但需要注意的是,客户和服务器的程序代码既不关心也不知道它们是在同一台计算机上运行还是在不同的计算机上运行。因
19、此,应用程序被客户和服务器分割开了。二层客户机/服务器模型 中间件中间件中间件是用来描述客户与服务器之间通信的胶合的一个术语。应用系统的客户部分通过API与中间件相连,中间件负责与服务器的通信。它避免了应用程序员直接通过低层操作系统和硬件与服务器通信所必须应付的复杂接口问题,这对于应用系统是非常重要的。一般而言,用中间件来处理通信问题是常见的途径,它可以用于任何应用系统。中间件通常就像是主机中负责客户通信和与服务器软件接口的一种软件,中间件常有以下几种:TCP/IP、NetBIOS、Named Pipes、LAN Manager。中间件模型 三层客户机三层客户机/服务器模型服务器模型客户机/服
20、务器计算的最新进展是三层结构,二层应用和三层应用之间最主要的区别是服务器上附加的软件层。二层应用侧重于将应用逻辑放入客户端和向数据库中传送记录(胖客户模式),或者在存储过程中向数据库传送数据并由数据库引擎实现应用逻辑(瘦客户模式)。三层应用侧重于在客户与服务器的应用代码之间传送消息,由服务器部分实现应用逻辑,然后向数据库发送记录。三层客户机/服务器结构 三层体系的服务器部分增加了一些应用的复杂性。然而,这对于三层客户机/服务器的性能来说是有益的。其中包括:升级能力、低通信流量、可扩充性。升级能力的提高是由于第三层可以将客户与服务器分离,当系统升级时,应用服务器仍然可以在访问多个数据库的同时为客
21、户提供服务。三层模块的重组比在二层客户机/服务器模式下容易得多。低通信流量是由于应用程序中只传送少量报文而不传送整个数据记录。可扩充性的增加是由于客户、服务器和数据库系统可以单独更换而不影响其他部分,同时保证接口不变。例如,将数据库从SyBase换成Oracle,只会影响到应用中的服务器部分而不会影响到客户;将客户程序由 VB 改为Delphi,不会影响应用的其余部分,而且所提供的接口也是适用的。三、浏览器/服务器方式Web及及Web server Web是传送文档,包括文件、图形甚至是语音和视频图像给远程访问者的平台。Web采用的是浏览器/服务器(Browser/server)模式,与传统的
22、C/S模式不同的是,这里Web服务器不需要保留与客户端浏览器连接的信息,当客户通过HTTP协议连接到Web server并提出文档请求,Web server将文档提交出来便立即关闭连接。因此Web server 负载的限制因素不是用户数而是连接请求出现的频率。Web采用浏览器/服务器机制进行信息的传输:客户Web浏览器通过HTTP协议将特定的RUL发送到Web服务器来请求页面,Web服务器使用RUL中的信息来定位和返回页面内容。作为Web服务器,它应能支持和响应多种请求。从Web服务器返回的页面可以是三种类型:静态HTML页面、动态HTML页面或目录列表页面。基于基于Web的信息管理模式的信息
23、管理模式随着各种相关技术的不断成熟和Intranet的逐渐深入企业,未来的企业信息管理模式将是一种分布式的基于Web的管理模式。基于Web的管理模式 这种新型信息管理模式的优点主要有以下几点:1)经济性 2)平台独立性 3)良好的开放性 4)使远程访问的实现变得简单 关键技术关键技术浏览器可以代替专门的客户端软件而实现对数据库的存取,为了实现基于Web的数据库访问,需要有Web server与DBMS之间的接口。常见的Web server接口CGI。常见的DBMS接口有ODBC、JDBC。Web与数据库连接的基本原理如下图所示,其中Web与数据库之间的CGI、API等接口统称为Web网关。为了
24、实现Web服务器对数据库的访问,主要有以下4种方法:在Web服务器端用CGI直接开发与数据库的接口模块 在Web服务器端利用各Web服务器供应商提供的专门接口(API)实现对数据库的访问ISAPI是由 Process Software Corp.Web浏览器端作为数据库的客户 借助各数据库厂商提供的产品或开发平台实现与Web的连接 开发环境开发环境随着Web应用的进一步深化,Web服务器已从单纯发布静态信息,发展 到能提供各种应用服务和对数据库的检索,不仅支持HTTP、也支持数 据库服务器,消息服务以及全文检索引擎。目前比较流行的,主要的开发平台包括:1)Lotus Notes 公司的Lotu
25、s Domino 它是该公司提供的首要的Web应用 服务器,支持多媒体和群件服务。它用Domino Action作为动态站点开发 工具,将Lotus Notes作为数据库服务器使用。Notes虽不是关系型数据库 ,但为文字文档、多媒体文件等非结构化信息提供丰富的内存存储,所以 目前Lotus Domino用于开发办公自动化系统的较多。2)Microsoft的IIS 与 Windows NT高度集成,并追加SQL server作为数据 库服务,其开发工具Active Server Page可以将无需编译的VB代码嵌入到 HTML标识中。无状态记录无状态记录缺省条件下,web应用程序是没有状态记录
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