第2部分网络通信

山东省建设厅建筑智能化技术培训班智能建筑与智能小区应用技术哈尔滨工业大学建筑设计研究院建筑智能化技术研究所所长刘晓胜(博士后•副教授)手机：1361-365-1278电话：[phone]`第二部分网络通信技术几个基本概念计算机网络功能、组成、分类与结构局域网技术与常用局域网广域网技术虚拟专用网网络通信技术通信系统信源图3-1单向数字通信系统组成解码编码调制传输介质译码信宿噪声干扰接收设备发送设备几个基本概念数据编码:数字数据编码和模拟数据编码几个基本概念0111011tA0111011tA0111011tA(1)单极性非归零码0111011tA(2)单极性归零码(3)双极性非归零码(4)双极性归零码图3-2几种数字数据编码形式波形数据编码几个基本概念01101001原始信号键控调幅后信号键控调频后信号键控调相后信号图3-3三种模拟数字编码调制后的信号波形数据编码几个基本概念01101001原始信号时钟曼彻斯特编码图4-3曼彻斯特编码10信号传输方式(1)基带传输(2)载波传输(3)宽带网(4)异步传输模式ATM(asynchronoustransfermode)几个基本概念通信方式几个基本概念发送发送接收发送接收单向信道接收双向信道单向信道发送接收发送接收(a)单工(b)半双工(c)双工图3-5三种通信方式单向信道介质访问控制方式CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)令牌访问控制方式ACDB(a)网络拓扑示意图图3-6环型网示意图DCEAFB图3-7令牌传递总线访问控制示意图几个基本概念数据交换方式线路交换(CircuitSwitching)报文交换(MessageSwitching)分组交换(PacketSwitching)信元交换几个基本概念通信系统性能传输速度:9600bps、40kbps、1Mbps、10Mbps误码率：电话线：10-210-4；计算机：10-9信道容量：最大数据传输速率信噪比几个基本概念通信中的检错与纠错检错法:–奇偶校验–循环冗余校验交错法:–自动重发请求–正向纠错几个基本概念TCP/IP中的几个术语网络连接:面向连接和无连接;协议可靠性:可靠和不可靠;协议数据:字节流服务和数据流服务;虚电路几个基本概念计算机网络计算机网络功能计算机网络组成计算机网络分类计算机网络拓扑结构计算机网络通信协议计算机网络功能、组成、分类与结构计算机网络功能资源共享：数据、信息、软件、硬件;信息服务：查询、交流、EDI、新闻、点播、CSCW、教育、娱乐等等;其它功能:可靠性、协同计算、分布处理等;计算机网络功能、组成、分类与结构计算机网络组成(1)网络工作站：PC机、其他设备(2)网络服务器：可从性能或功能划分；(3)网络传输设备：NIC和网络传输介质；(4)局域网交换设备：各种交换机、集线器；(5)网络互连设备：中继器、网桥、路由器、网关和访问服务器；(6)网络外部设备：磁盘阵列、绘图仪、打印机等；(7)网络软件：网络操作系统和网络应用软件计算机网络功能、组成、分类与结构计算机网络分类按网络规模和范围分类：(1)局域网(LAN,LocalAreaNetwork)(2)城域网(MAN,MetropolitanAreaNetwork)(3)广域网(WAN,WideAreaNetwork)(4)因特网(Internet)按网络传输技术分类(1)广播网络；(2)点对点网络；计算机网络功能、组成、分类与结构因特网的总体框架图3-8Internet网络框架美国Internet主干网国家或地区Internet主干网国家或地区Internet主干网国家或地区Internet主干网国家或地区Internet主干网国家或地区Internet主干网国家或地区Internet主干网计算机网络功能、组成、分类与结构表3-1网络分类网络种类距离范围应用场所10m室内100m建筑物内局域网1000m校园内城域网10×103m城市内100×103m城市间、国家内广域网1000×103m国家间因特网10000×103m全球计算机网络功能、组成、分类与结构计算机网络拓扑结构：物理拓扑和逻辑拓扑(a)星型拓扑结构(b)环型拓扑结构(e)网状拓扑结构(d)树型拓扑结构(c)总线型拓扑结构(f)混合型拓扑结构图3-9计算机拓扑结构计算机网络功能、组成、分类与结构拓扑结构实例(a)星型拓扑结构实例集线器终端终端服务器服务器终端终端令牌环(b)环型拓扑结构实例图3-10部分拓扑结构实例计算机网络功能、组成、分类与结构拓扑结构实例服务器终端终端终端终端(a)总线型拓扑结构实例(b)树型拓扑结构实例交换机图4-11部分拓扑结构实例计算机网络功能、组成、分类与结构计算机网络通信协议(Protocol)一般包括三个关键组成部分：(1)语法(Syntax)：”如何讲”；(2)语义(Semantics)：”讲什么”；(3)定时(Timing)：”讲话次序”。计算机网络功能、组成、分类与结构开放式系统互连参考模型OSI：83年应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据链路层网络层物理层传输介质传输介质数据链路层网络层物理层传输介质图3-12ISO/OSI开放系统互连参考模型通信网应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议链路层协议物理层协议计算机网络功能、组成、分类与结构TCP/IP网络协议：DARPA,ARPAnet,1973传输层网际层应用层网络接口层SMTPDNSFTPSNMPRPCUDPTCPEthernet,TokenRing,FastEthernet,FDDI,ATMIP(ICMP,ARP,RARP)应用层会话层传输层网络层数据链路层物理层表示层ISO/OSI网络体系结构对应的TCP/IP协议Internet网络体系结构图3-13ISO/OSI与Internet协议体系计算机网络功能、组成、分类与结构局域网技术与常用局域网局域网组成、分类及国际标准以太网快速以太网FDDI网ATM网千兆位以太网虚拟局域网(VLAN)局域网组成分类主要部件具体组成实例服务器文件服务器、打印服务器、数据库服务器、Web服务器计算机工作站PC机、工作站、终端等外部设备高性能打印机、大容量磁盘等网络接口卡10Mbps网卡、100Mbps网卡等通信介质电缆(同轴、双绞线)、光纤、无线等交换设备交换机、集中器、集线器、复用器等硬件通信设备互连设备网桥、中继器、路由器等网络操作系统WindowsNT、UNIX、NetWare等实用程序网络系统软件其它数据库数据库软件Web服务器Web服务器软件Email服务器电子邮件服务器软件防火墙和网络管理安全防范软件软件网络应用软件其它各类开发工具软件局域网技术与常用局域网局域网分类：(1)按网络拓扑分类：(2)按传输信号分类：(3)按网络使用的介质分类：(4)按网络介质访问方式分类：局域网技术与常用局域网相关国际标准(1)IEEE802.1A局域网体系结构(2)IEEE802.1B寻址、网络互连与网络管理(3)IEEE802.2逻辑链路控制(LCC)(4)IEEE802.3CSMA/CD访问控制方法与物理层规范(5)IEEE802.3i10Base-T访问控制方法与物理层规范(6)IEEE802.3u100Base-T访问控制方法与物理层规范(7)IEEE802.3ab1000Base-T访问控制方法与物理层规范(8)IEEE802.3z1000Base-SX和1000Base-LX访问控制方法与物理层规范(9)IEEE802.4Token-Bus访问控制方法与物理层规范(10)IEEE802.5Token-Ring访问控制方法局域网技术与常用局域网相关国际标准(11)IEEE802.6城域网访问控制与物理层规范(12)IEEE802.7宽带局域网访问控制方法与物理层规范(13)IEEE802.8FDDI访问控制方法与物理层规范(14)IEEE802.9综合数据话音网络(15)IEEE802.10网络安全与保密(16)IEEE802.11无线局域网访问控制方法与物理层规范(17)IEEE802.12100VG-AnyLAN访问控制方法与物理层规范局域网技术与常用局域网以太网(1)发起：Xerox、DEC、Intel1975/1980.9(2)本质：IEEE802.3标准、CSMA/CD局域网类型线缆类型线缆最大长度每网段节点个数连接器特点10Base-5粗缆500m100个DIX安装麻烦，不灵活10Base-2细缆200m30个BNC价格最便宜，价格最低10Base-T双绞线100m1024个RJ-45维护简单，可靠，灵活10Base-F光纤2000m1024个BNC，AUI，RJ-45长距离联网，抗干扰表3-5常用基带802.3局域网局域网技术与常用局域网以太网模型局域网技术与常用局域网图3-14以太网网络模型典型应用10Base-T集线器最长100m最长100m图3-1310Base-T网络组成10Base-T集线器局域网技术与常用局域网以太网交换机又称以太网交换器，也称交换式集线器，简称交换器图3-14以太网交换机工作原理帧传送到端口接收帧检查帧头帧缓存结果帧传送到端口查询结果端口—站地址表交换控制器心(a)直通方式以太网端口检查帧头查询端口—站地址表共享高速缓存交换控制器心(b)存储转发方式以太网端口局域网技术与常用局域网快速以太网(FastEthernet):1993(1)100Base-T:IEEE802.3u标准,3Com,Intel,Sun,Bay(2)100VG-AnyLAN:IEEE802.12标准:IBM,HP,AT&T表3-6100Base-T与10Base-T性能对比项目10Base-T100Base-T传输速度10Mbps100Mbps执行标准IEEE802.3iIEEE802.3u拓扑结构总线型和星型星型集线器到节点最大距离100m100m传输介质同轴电缆、UTP、STP、光纤UTP、光纤介质接口AUIMII局域网技术与常用局域网快速以太网内容与协议体系结构局域网技术与常用局域网IEEE802.3LLC100Base-TX100MbpsMACMII(功能与AUI相同)(两对5类线或STP)(四对3、4、5类线UTP)(光纤)介质100Base-T4100Base-FX数据链路层物理层传输介质图4-15100Mbase-T协议体系结构快速以太网典型应用局域网技术与常用局域网100Mbps共享3类或5类UTP100Base-T集线器100Base-T集线器5类UTP服务器本地服务器100Mbps共享图3-16一种100Base-T典型应用FDDI(FiberDistributedDataInterface)体系结构:1982,(ANSI)X3T9.5委员会局域网技术与常用局域网逻辑链路控制(LLC)子层IEEE802.2LLC介质存取控制(MAC)子层(1)寻帧(2)成帧(3)令牌操作物理层协议(PHY)(1)编码/解码(2)时钟(3)符号集物理介质相关层(PMD)(1)发送参数(2)连接器和电缆站管理(SMT)(1)环监视(2)环管理(3)连接管理(4)SMT帧物理层(Physical)数据链路层(DataLink)图3-17FDDI协议层次与功能FDDI网的组成①光纤旁路开关(OBS,OpticalBypassSwitch)②单连接/双连接集中器(SAC/DAC,SingleAttachmentConcentrator/DualAttachmentConcentrator)③单连接/双连接站点(SAS/DAS,SingleAttachmentStation/DualAttachmentStation)局域网技术与常用局域网