数据通信与控制网络.
工业数据通信和控制网络(现场总线)
工业数据通信和控制网络（现场总线）现场总线技术现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。
操作站LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132现场设备H1现场总线现场总线FCS控制层32现场设备原理图控制系统应用图示例使用控制系统分布确定现场总线的接线H1现场总线#3网段控制室PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网络节点网络体系包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构通信总线在现场设备中的延伸现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2（HSE）和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。
1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。
信息产业数据通信与网络安全方案
信息产业数据通信与网络安全方案第一章数据通信基础 (3)1.1 数据通信概述 (3)1.2 数据通信技术 (3)1.2.1 传输介质 (3)1.2.2 传输技术 (3)1.2.3 交换技术 (3)1.3 数据通信协议 (4)1.3.1 物理层协议 (4)1.3.2 数据链路层协议 (4)1.3.3 网络层协议 (4)1.3.4 传输层协议 (4)1.3.5 应用层协议 (4)第二章网络架构与设计 (4)2.1 网络拓扑结构 (4)2.2 网络设备选型 (5)2.3 网络设计原则 (5)第三章数据传输与交换技术 (6)3.1 数据传输方式 (6)3.1.1 并行传输 (6)3.1.2 串行传输 (6)3.1.3 同步传输 (6)3.1.4 异步传输 (6)3.2 交换技术概述 (6)3.2.1 电路交换 (6)3.2.2 报文交换 (7)3.2.3 分组交换 (7)3.2.4 光交换 (7)3.3 传输介质与设备 (7)3.3.1 传输介质 (7)3.3.2 传输设备 (7)第四章网络安全概述 (7)4.1 网络安全概念 (7)4.2 网络安全威胁与风险 (8)4.3 网络安全策略 (8)第五章防火墙技术与应用 (8)5.1 防火墙概述 (9)5.2 防火墙技术分类 (9)5.2.1 包过滤防火墙 (9)5.2.2 状态检测防火墙 (9)5.2.3 应用层代理防火墙 (9)5.2.4 混合型防火墙 (9)5.3.1 部署策略 (9)5.3.2 配置要点 (10)第六章虚拟专用网络（VPN） (10)6.1 VPN概述 (10)6.2 VPN技术原理 (10)6.2.1 加密技术 (10)6.2.2 隧道技术 (10)6.2.3 身份认证技术 (11)6.2.4 虚拟专用拨号网络（VPDN） (11)6.3 VPN部署与管理 (11)6.3.1 VPN部署 (11)6.3.2 VPN管理 (11)第七章数据加密与认证技术 (11)7.1 数据加密概述 (11)7.2 加密算法与应用 (12)7.2.1 对称加密算法 (12)7.2.2 非对称加密算法 (12)7.2.3 混合加密算法 (12)7.3 认证技术与应用 (12)7.3.1 数字签名 (12)7.3.2 数字证书 (13)7.3.3 MAC (13)第八章网络入侵检测与防护 (13)8.1 入侵检测概述 (13)8.2 入侵检测系统 (13)8.2.1 入侵检测系统的分类 (13)8.2.2 入侵检测系统的关键技术 (13)8.3 防护措施与策略 (14)8.3.1 防火墙 (14)8.3.2 入侵检测系统 (14)8.3.3 安全策略 (14)8.3.4 安全培训与意识 (14)8.3.5 安全审计 (14)8.3.6 应急响应 (14)第九章数据备份与恢复 (14)9.1 数据备份概述 (15)9.2 数据备份策略 (15)9.2.1 备份类型 (15)9.2.2 备份介质 (15)9.2.3 备份频率 (15)9.2.4 备份方式 (15)9.3 数据恢复技术 (15)9.3.1 文件级恢复 (16)9.3.3 数据库级恢复 (16)9.3.4 分布式系统恢复 (16)9.3.5 云存储恢复 (16)第十章网络安全风险管理 (16)10.1 风险管理概述 (16)10.2 风险评估与识别 (16)10.2.1 风险评估 (16)10.2.2 风险识别 (17)10.3 风险防范与控制 (17)10.3.1 风险防范 (17)10.3.2 风险控制 (17)第一章数据通信基础1.1 数据通信概述数据通信是指在不同地点的数据终端设备之间，通过传输介质进行信息交换的过程。
数据通信与工业控制网络知识点总结
数据通信与工业控制网络知识点总结关键信息项：1、数据通信的基本概念和原理定义：＿___________________________特点：＿___________________________重要性：＿___________________________2、工业控制网络的类型和特点类型：＿___________________________各自特点：＿___________________________3、数据传输方式串行传输：＿___________________________并行传输：＿___________________________优缺点比较：＿___________________________4、通信协议常见协议：＿___________________________协议的作用和功能：＿___________________________5、网络拓扑结构总线型：＿___________________________星型：＿___________________________环型：＿___________________________优缺点分析：＿___________________________ 6、工业控制网络中的数据交换技术电路交换：＿___________________________分组交换：＿___________________________报文交换：＿___________________________ 7、差错控制技术纠错编码：＿___________________________检错编码：＿___________________________重传机制：＿___________________________ 8、网络安全与防护威胁类型：＿___________________________防护措施：＿___________________________ 9、工业控制网络的应用案例案例介绍：＿___________________________效果评估：＿___________________________11 数据通信的基本概念和原理数据通信是指在不同设备之间通过传输介质进行数据的传递和交换。
工业数据通信与控制网络
Ch1 绪论1．什么是工业数据通信，现场总线，控制网络？数据通信是指在两点或多点之间以二进制形式进行信息交换的过程。
在工业生产过程中，除了计算机及其外围设备，还存在大量检测工艺参数数值与状态的变送器和控制生产过程的控制设备。
这些设备的个功能单元之间、设备与设备之间以及这些设备与计算机之间遵照通信协议，利用数据传输技术传递数据信息的过程，称之为工业数据通信。
按照IEC对现场总线（fieldbus）一词的定义，现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。
这是由IEC/TC65负责和控制系统数据通信部分国际标准化工作的SC65C/WG6定义的。
因此“现场总线”一词被定位于生产现场的数据通信技术。
工业数据通信是控制网络的基础和支撑条件，是控制网络技术的重要组成部分。
在这个意义上也可以把工业数据通信与控制网络一并简称为控制网络。
2．企业网络系统的层次结构是什么？如图1.4。
按网络连接结构。
一般将企业的网络系统划分为3层：他以底层控制网（infranet）为基础，中间为企业的内部网（intranet），并通过他伸向外部世界的互联网（internet），形成internet-intranet-infranet的网络结构按网络的功能结构分：企业资源规划层EPR（enterprise resource planning）、制造执行层MES(manufacturing excurtion system)以及现场控制层FCS(field control system)。
3．控制网络企业管理的网络层相连方案是什么？P12Ch2 数据通信基础工业数据通信系统的组成是什么？数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等几部分组成。
Ch3 控制网络基础1．控制网络的特点是什么？控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于，他必须满足对控制的实时性要求，实时控制往往要求对某些变量的数据准确时刷新。
数据通信与网络-8章-令牌环
2
到达时间：40 TRT=36 THT=30-36=-6 TRT=0 同步数据 2 THT=-8 异步数据 0
到达时间：43 TRT=12 THT=30-12=18 TRT=0 同步数据 2 THT=16 异步数据 16
到达时间：62 TRT=28 THT=30-28=2 TRT=0 同步数据 2 THT=0 异步数据 0
异常终止
令牌环帧结构
7
数据通信与网络基础
8.1.4 实现 • 环 令牌环中包含了一系列150欧姆、屏 蔽双绞线所构成的段，将站点连接到紧 接着它的邻居上。每个段将一个站点上 的输出端口连接到另一个站点的输入端 口，通过单向的通信形成一个环。最后 一个站点上的输出端口连接到第一个站 点的输入端口上，构成一个完整的环。 帧将按顺序传送给每个站点，在每个站 点上它将被检测，重新生成，然后传送 到下一个站点。 注意：令牌环中的每个站点都重新生成帧 注意：令牌环中的每个站点都重新生成帧。
3
数据通信与网络基础
8.1.3 令牌环要素 • 优先级和保留 通常，一旦令牌被释放，在环中下 一个有数据要发送的站点就拥有了获取 令牌的权利。但在IEEE 802.5模型中还 有另一个选择。忙的令牌可以被一个等 待发送的站点所预留。每个站点都有一 个优先级码，当一帧经过时，等待发送 的站点可以通过将自己的优先级码添入 令牌或数据帧的访问控制 AC 访问控制（AC 访问控制 AC）字段的 方法，来预留下一个开放的令牌。一个 有更高优先级的站点可以删除一个低优 先级的预留。 • 时间限制 为了保持通信的进行，令牌环在每 个等待使用环的站点上加了一个时间限 制。起始分界符必须在指定的时间间隔 （通常是10ms）内到达每个站点。
数据通信与网络基础
第八章 令牌环网和城域网
数据通信与网络
数据通信与网络数据通信与网络数据通信指的是通过某种媒介（如电波、光纤等）传输数据的过程。
而网络则是由多台计算机和其他设备相互连接而成的数据通信系统，可以实现信息和资源的共享。
数据通信与网络的发展始于20世纪60年代，随着计算机技术的发展和各种通信技术的成熟，数据通信与网络得到了迅猛的发展。
如今，数据通信与网络在各个领域都有着广泛的应用，无论是个人生活、工作，还是大型企业的运营，都离不开数据通信与网络。
数据通信与网络的基本组成包括数据发送方、数据接收方和媒介。
数据发送方将要传输的数据进行编码和调制后，通过媒介发送给接收方，接收方则进行解码和调制，得到原始数据。
传输中所用的媒介可以是有线的，如电缆、光纤等，也可以是无线的，如无线电波、红外线等。
不同的媒介具有不同的传输速度、传输距离和传输可靠性。
网络是由多个互连的计算机和其他设备组成的，各个设备之间通过网络协议进行通信和数据交换。
网络可以分为局域网、城域网、广域网和因特网等不同规模和范围的网络。
局域网通常用于办公楼或校园内部，城域网用于城市范围内的通信，广域网则覆盖更大范围，如跨城市、跨国家等。
而因特网是全球最大的网络，连接了世界上各个地区的计算机和网络设备。
数据通信与网络的应用非常广泛。
在个人生活中，我们使用手机进行语音通信、发短信和上网；在办公场所，我们使用局域网与同事进行文件共享和协同办公；在医疗领域，医生可以通过远程医疗技术为患者进行诊断和治疗；在工业控制领域，通过物联网技术可以实现远程监控和控制；在金融领域，我们可以通过网上银行进行转账和支付等。
数据通信与网络的应用不仅提高了工作效率和生活质量，还促进了各行各业的发展和创新。
数据通信与网络也面临着一些挑战与问题。
首先是安全性问题，随着人们对网络的依赖程度越来越高，网络安全问题变得日益严峻。
网络攻击、数据泄露和个人隐私保护等问题亟待解决。
其次是网络拥堵问题，随着用户数量的增加和数据传输量的增大，网络的带宽变得紧张，容易出现拥堵现象，影响用户的体验和数据传输的效率。
工业数据通信与控制网络课件
自动化生产线应用
01
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自动化设备和技术实现生产过程的 自动化和高效化的生产线。
02 03
工业数据通信与控制在自动化生产线中的作 用
工业数据通信与控制网络为自动化生产线提供了实时、可 靠的数据传输和控制功能，支持生产线的自动化、信息化 和智能化。
自动化生产线应用场景
目前市场上存在多种不同的工业数据通信与控制网络技术和 标准，导致不同系统之间的互操作性较差。为了解决这一问 题，需要推动标准统一和技术规范化，促进不同厂商之间的 合作和共同发展。
新技术与新应用的发展趋势
总结词
随着技术的不断进步和应用需求的不断变化，工业数据通信与控制网络的新技术与新应 用将不断涌现。
特点
实时性、可靠性和安全性要求高， 能够支持多种通信协议和数据格 式，具有灵活的网络拓扑结构和 可扩展性。
工业数据通信与控制网络的重要性
提高生产效率
通过实时数据传输和控制，优化生产流程， 减少故障和停机时间，提高生产效率。
增强设备监控与管理
实现对工业设备的远程监控和管理，及时 发现和解决设备故障，提高设备利用率。
无线通信协议的特点 无线通信协议具有灵活、便捷、可移动等特点， 适用于需要无线连接的工业控制场合。
03
工业数据通信与控制网络技术
数据传输技术
数据传输速率
描述数据传输的速度，通常以比特率（ bit per second）表示。
数据传输方式
包括串行传输和并行传输，根据不同的应 用场景选择合适的方式。
数据同步原理：解释数据同步的基本原理 和工作方式。
时间同步技术：如NTP协议、PTP协议等， 用于实现网络中设备的时间同步。
通信网络中的数据传输与传输速率控制
通信网络中的数据传输与传输速率控制随着科技的飞速发展，互联网已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
网页浏览、消息传递、视频通话等日常活动都需要依赖于通信网络进行数据传输。
而在通信网络中，数据传输和传输速率控制是其中最为重要的环节之一。
下面将详细讨论通信网络中的数据传输过程以及传输速率控制的方法。
一、数据传输过程1. 数据的生成和封装：在通信网络中，数据的生成可以来自于用户的输入、传感器的采集或其他系统的输出。
生成的数据需要经过封装，将其转化为网络可识别的数据包。
2. 数据包的传递：封装后的数据包通过网络传递。
数据包在传输过程中经过多个路由器、交换机等网络设备，通过链路和节点的组合完成传递。
3. 数据包的分组和重新组装：在传输过程中，数据包会被切割成多个小的分组进行传送。
这些分组在目的地重新组装为完整的数据包。
4. 数据包的交换和路由选择：传输过程中，路由器和交换机会根据网络拓扑结构和路由选择算法决定数据包的交换路径。
同时，路由器还会根据网络的状态和负载情况来进行动态的路由选择和数据包交换。
二、传输速率控制的方法1. 链路层的速率控制：链路层可以通过多种方式来进行传输速率的控制。
其中一种常用的方法是流量控制，即接收方通过发送控制信息告诉发送方当前可以接收的数据量，以保证发送速率和接收速率之间的平衡。
另一种方法是差错控制，即通过使用差错检测和纠正的技术来确保传输过程中的数据完整性，从而减少传输错误和重新传输的次数，提高传输速率。
2. 传输层的速率控制：传输层可以通过拥塞控制来实现传输速率的控制。
拥塞控制主要包括拥塞窗口和慢启动等技术。
在传输过程中，发送方会根据网络的拥塞情况动态调整自己的发送速率，以避免网络拥塞的发生。
此外，传输层还可以通过改变数据包的优先级、分段大小等方式来影响传输速率。
3. 应用层的速率控制：应用层可以通过限制应用程序的发送速率来实现传输速率的控制。
例如，在视频流传输中，应用层可以根据网络的带宽和延迟情况来调整视频的压缩比例和发送速率，以提供更好的观看体验。
数据通信与工业控制网络知识点总结
数据通信与工业控制网络知识点总结一、引言数据通信与工业控制网络是现代工业中至关重要的组成部分，它们在实现设备之间的信息传递和控制过程中起着至关重要的作用。
本文将对数据通信与工业控制网络的关键知识点进行总结，包括通信协议、网络拓扑结构和安全性等方面。
二、通信协议1. RS485通信协议RS485是一种串行通信协议，常用于在工业环境中连接远距离设备。
它具有多点通信的能力，可以连接多个设备，通信速率高，抗干扰能力强等特点。
2. Modbus通信协议Modbus是一种通信协议，常用于工业自动化领域。
它支持在不同的物理介质上传输数据，并且能够连接到各种不同类型的设备。
Modbus协议简单易懂，操作方便快捷，广泛应用于工业控制系统中。
3. Ethernet通信协议Ethernet是一种局域网通信协议，常用于工业控制网络中。
它具有高速传输、灵活性强、连接设备数量多等特点，适用于复杂的工控系统环境。
三、网络拓扑结构1. 总线型拓扑结构总线型拓扑结构是指所有设备都通过一根共享的传输介质连接在一起。
它具有简单、易于安装和扩展的优点，但是在故障发生时可能会导致整个网络瘫痪。
2. 星型拓扑结构星型拓扑结构是指所有设备都直接连接到一个集线器或交换机上。
它具有良好的可靠性和扩展性，但是需要更多的网络设备和布线成本。
3. 环型拓扑结构环型拓扑结构是指所有设备通过一条环形的传输介质连接在一起。
它具有较好的抗干扰能力和可靠性，但是在故障发生时可能导致整个网络中断。
四、安全性1. 隔离与细分在数据通信与工业控制网络中，对不同的设备和数据流进行隔离与细分是保证网络安全性的重要手段。
通过合理的网络端口管理和访问控制策略，可以防止未经授权的访问和信息泄露。
2. 数据加密在敏感数据的传输过程中，采用数据加密技术可以保证数据的机密性和完整性。
加密算法和密钥管理是有效保护数据安全的关键要素。
3. 安全认证为了防止非法用户的入侵，数据通信与工业控制网络中应采用安全认证机制，如用户名密码认证、数字证书等方式，确保只有经过授权的用户可以访问网络。
数据通信与计算机网络--04差错控制
课堂小结
理解循环冗余码 理解帧的构成
数据通信与计算机网络-04差错控制
2021/7/16
内容：
同步的基本概念 海明码 循环冗余码
目的与要求：
掌握帧同步的基本概念； 掌握海明码编码原理； 掌握循环冗余码编码原理；
重点与难点：
重点：循环冗余码、海明码； 难点：循环冗余码。
课堂讨论：
海明码？ 循环冗余码？
现代教学方法与手段：
投影 PowerPoint幻灯课件
误需要通过反馈重发来纠错
编码效率 R k k
n kr
基本概念
差错控制的编码方式：
自动请求重发ARQ(automatic request for repeat) 向前纠错FEC(Foeward Error Correcytion)
常用的简单差错控制编码
水平奇偶校验：
在面向字符的数据传输中，在每个字符的7位信息码 后附加一个校验位0或1，使整个字符中“1”的个数构成 奇数个（奇校验）或偶数个（偶校验）。
填充的位
字符计数法
在帧头中使用一个字段来标明帧内的字 符数，通常该字段称为帧长字段。 如果发生传输错误，则可能更改帧长的 值，从而导致帧的同步出现问题。 该方法通常与上述其他方法结合使用。
发送: 接收:
计数
计数
计数
第1帧 5个字符
第2帧 5个字符
出错!
第3帧 8个字符
1个字符计数??
7
1
第1 帧正确!
海明码
③为了知道编号为K的数据位对哪些检测 位有影响,将编号K 改写成2的幂的和 (如:11=1+2+8, 29=1+4+8+16),1个位只由 扩展式中所示编号的位检测(编号为11 的位,只能由1,2,8 检测位检测)
通信网络中的数据流控制与拥塞控制算法
通信网络中的数据流控制与拥塞控制算法随着互联网的迅速发展，人们对于数据传输的需求也越来越大。
为了保证通信网络的高效运行，数据流控制和拥塞控制算法成为了非常重要的课题。
本文将详细介绍数据流控制与拥塞控制算法的概念、原理、步骤以及一些常见的算法。
一、数据流控制算法数据流控制算法旨在确保发送方和接收方之间的数据传输速度适应接收方的处理能力，避免数据的丢失或过载。
数据流控制的原理是通过建立一个发送方和接收方之间的缓冲区，发送方根据接收方的反馈调整发送速率。
常见的数据流控制算法有以下几种：1. 停-等协议：发送方发送一个数据包后就停止发送，等待接收方确认。
接收方收到数据包后发送确认信号，发送方收到确认信号后继续发送下一个数据包，如此往复。
2. 滑动窗口协议：发送方设定一个发送窗口，在接收方确认一个数据包之前，可以连续发送多个数据包。
接收方收到数据包后发送确认信号，并更新接收窗口大小，发送方根据接收窗口的大小调整发送速率。
3. 停-等协议和滑动窗口协议的组合使用：在发送方和接收方之间设定一个窗口，用于控制数据发送的速度和接收的速度，以便实现数据传输的平衡。
二、拥塞控制算法拥塞控制算法用于控制网络中的流量，防止网络出现拥塞现象。
拥塞的发生是因为网络流量超过了网络的处理能力，导致数据的延迟和丢失。
拥塞控制的原理是通过监测网络的拥塞程度，减少数据发送的速率，以避免拥塞的发生。
常见的拥塞控制算法有以下几种：1. 慢开始：开始时，发送方每发送一个数据包后，等待一个确认信号。
接收到确认信号后，发送方增加窗口的大小，即发送数据包的速率逐渐增加。
当网络出现拥塞时，发送方减小窗口的大小，降低发送速率。
2. 拥塞避免：为了避免网络拥塞，发送方在每个往返时间内逐渐增加拥塞窗口的大小，即发送数据包的速率逐渐增加，直到出现拥塞为止。
当网络出现拥塞时，发送方减小拥塞窗口的大小，降低发送速率。
3. 快重传和快恢复：当发送方连续发送多个数据包后，接收方只收到部分数据包，并发送重复确认信号。
数据通信与工业控制网络知识点总结
数据通信与工业控制网络知识点总结在当今高度自动化和智能化的工业生产环境中，数据通信与工业控制网络扮演着至关重要的角色。
它们是实现工业设备之间高效、准确信息传递和协同工作的关键基础设施。
接下来，让我们一起深入了解这一领域的重要知识点。
一、数据通信基础数据通信是指在不同设备之间传输数据的过程。
这包括了数据源的生成、数据的编码与调制、数据的传输介质选择以及数据的接收和解码。
（一）数据编码与调制在数据通信中，为了使数据能够在传输介质中有效传输，需要对原始数据进行编码和调制。
常见的编码方式有不归零编码（NRZ）、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。
而调制则是将数字信号转换为模拟信号的过程，常见的调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。
（二）传输介质传输介质是数据传输的物理路径，常见的有双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质等。
双绞线成本较低，适用于短距离传输；同轴电缆具有较好的抗干扰能力，常用于有线电视和早期的网络布线；光纤则具有极高的带宽和传输距离，适用于高速、长距离的数据传输；无线介质如 WiFi、蓝牙等则提供了便捷的移动性和灵活性。
（三）数据传输方式数据传输可以分为串行传输和并行传输。
串行传输是逐位依次传输数据，线路成本低，适用于远距离传输；并行传输则是同时传输多位数据，速度快但线路复杂，成本高，适用于短距离、高速传输。
二、工业控制网络的类型工业控制网络根据应用场景和需求的不同，可以分为多种类型。
（一）现场总线现场总线是一种用于工业现场设备之间通信的网络，如CAN 总线、Profibus 总线等。
它具有实时性强、可靠性高、成本低等优点，广泛应用于制造业、自动化生产线等领域。
（二）工业以太网工业以太网是将以太网技术应用于工业控制领域，它在以太网的基础上增加了实时性、可靠性和安全性等方面的特性，能够满足工业控制对网络性能的要求。
（三）无线网络随着无线技术的发展，工业无线网络也逐渐得到应用，如 Zigbee、WirelessHART 等。
数据通信与网络重点总结
《数据通信与计算机网络》复习要点第1章概述1．以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信，而传输数字信号的通信方式称为数字通信系统。
2．数据通信包括数据传输、数据交换和数据处理。
3．数据通信网络按照覆盖的物理范围可分为广域网、局域网和城域网。
4．计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。
5．计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。
6．计算机网络具有三个主要的组成部分(三大组成要素)，即①能向用户提供服务的若干主机；②由一些专用的通信处理机（即通信子网中的结点交换机）和连接这些结点的通信链路所组成的一个或数个通信子网；③为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个结点之间通信而建立的一系列协议。
7．计算机网络按通信方式分为广播网络和点到点网络。
8．计算机网络主要性能指标，包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积和利用率。
9．OSI模型有七个层次，分别是：(7)应用层；(6)表示层；(5)会话层；(4)运输层；(3)网络层；(2)数据链路层；(1)物理层10．因特网使用的TCP/IP参考模型的四个层次是：应用层、传输层、互联网层、网络接入层。
11．协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
协议的语法定义了所交换信息的结构或格式；协议的语义定义了源端和目的端所要完成的操作。
12．服务指同一开放系统中某一层向它的上一层提供的操作，但不涉及这些操作的具体实现。
13．面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。
14．标准是由标准化组织、论坛以及政府管理机构共同合作制订的。
标准可分为两大类：法定标准和事实标准。
一．数据通信网络由哪些部分组成？答：从系统设备级的构成出发，可以认为数据通信系统由下面三个子系统组成：（1）终端设备子系统，由数据终端设备及有关的传输控制设备组成。
（2）数据传输子系统，由传输信道和两端的数据电路终接设备组成。
（3）数据处理子系统，指包括通信控制器在内的电子计算机。
PLC控制网络与PLC通信网络有何区别？
PLC控制网络与PLC通信网络有何区别？导语：PLC通信网络又称高速数据公路，这类网络既可传送开关量又可传送数字量，一次通信传送的数据量较大。
这类网络的工作过程类似于普通局域网。
PLC网络包括PLC控制网络与可编程控制器通信网络两种，人们常常不加以区分，把这两种PLC网络当成一回事，其实它们是不同的。
1．PLC控制网络
（1）功能
PLC控制网络是只传送on/off开关量，且一次传送的数据量较少的网络。
例如可编程控制器的远程I/O链路，通过Link区交换数据的可编程控制器同位系统。
（2）特点
PLC控制网络尽管要传送的开关量远离可编程控制器，但可编程控制器对它们的操作，就像直接对自己的I/O区操作这样简单、方便
迅速。
2．PLC通信网络
（1）功能
PLC通信网络又称高速数据公路，这类网络既可传送开关量又可传送数字量，一次通信传送的数据量较大。
这类网络的工作过程类似于普通局域网。
（2）特点
随着通信技术的发展，PLC控制网络既传送开关量又能传送数字量，其实开关量与数字量没有界限，多位开关量并在一起就是数字量。
3．PLC控制网络与PLC通信网络区别
两种PLC网络的本质区别在于：PLC控制网络工作过程就像可编程控制器对自己I/O区操作一样，PLC通信网络类似于普通局域网工作过程。
还需要说明一点的是：人们常把应用系统中的PLC网络控制系统
称为可编程控制器控制网络，这是针对应用而言，与通信无关，一般不会造成混淆。
通信协议的网络接口与数据链路控制
通信协议的网络接口与数据链路控制一、引言通信协议是计算机网络中用于实现网络通信的规范和标准。
通信协议的网络接口与数据链路控制是确保网络数据可靠传输的重要组成部分。
本文将详细讨论通信协议的网络接口与数据链路控制的背景、定义、作用和步骤。
二、背景随着计算机网络的普及和发展，为了实现计算机之间的有效通信，需要一种规范和标准来确保数据的可靠传输。
通信协议的网络接口与数据链路控制应运而生。
它们定义了网络中各个设备的通信规则和数据传输方式，保证了数据的完整性、可靠性和安全性。
三、定义1. 通信协议的网络接口：它是计算机网络中硬件设备与网络之间的物理接口，负责将数据传输到网络上。
它包括网卡、网线等硬件设备。
2. 数据链路控制：它是通信协议中用于管理数据在网络中传输的过程，确保数据的误码率低、传输速度高和安全可靠。
四、作用通信协议的网络接口与数据链路控制的作用主要体现在以下几个方面：1. 提供物理接口和网络设备之间的协调和连接，使数据能够顺利传输。
2. 确保数据的完整性和可靠性，通过错误检测和纠正的机制，防止因传输过程中出现的错误导致数据丢失或损坏。
3. 控制数据的传输速率，根据网络的负载情况和传输速度的限制，调整数据的发送频率，避免网络拥堵和数据丢失。
4. 提供安全性保护，通过加密和身份验证的方式，保护数据在传输过程中不被窃取或篡改。
五、步骤通信协议的网络接口与数据链路控制的实现过程可以分为以下几个步骤：1. 确定物理接口：选择合适的物理接口，并根据网络的规模和需求选择适当的网络设备。
2. 配置网络设备：对网络设备进行配置，包括设置IP地址、子网掩码、DNS 等参数，以及选择相应的通信协议。
3. 建立连接：通过物理接口将计算机与网络设备连接起来，确保物理链路的通畅。
4. 数据传输：使用数据链路控制协议进行数据传输，包括数据的发送、接收、检验和纠错等过程。
5. 错误处理：监测数据传输过程中是否有错误发生，并根据错误的类型和程度进行相应的错误处理，如重传数据或纠正错误。
数据通信与工业控制网络知识点总结
网络的功能：数据通信；资源共享（硬件，数据，软件）；提供计算机的可靠性和可用性；分布式处理。
总线型特点:1可以在网中广播信息，每个站点几乎可以同时“收到”每一信息。
2价格低廉，用户站点入网灵活。
3总线型局域网中一个节点的失效不会影响其他节点的正常工作，而且节点的增删也可以不影响全网的运行。
4缺点也是明显的，由于共用一条传输信道，任一时刻只能有一个站点发送数据，而且介质访问控制也比较复杂。
5由于总线型局域网结构简单、接入灵活、扩展容易、可靠性高等特点使它风靡一时，成为使用最广泛的一种网络拓扑结构。
环型结构特点：1每个节点都与两个相邻的节点相连，节点之间采用点到点的链路。
2网络中的所有节点构成一个闭合的环，信息沿着一个方向绕环逐站单向传输。
3在环型拓扑结构中，所有节点共享同一个环型信道，环上传输的任何数据都必须经过所有结点。
4缺点：断开环中的一个节点，意味着整个网络的通信终止。
星型结构特点：1方便了对大型网络的维护和调试，对电缆的安装和检验也相对容易。
2所有工作站都与中心节点相连，星型拓扑结构中移动某个工作站十分简单。
3缺点：就是由于所有都连接到中心节点，依靠中心节点向目的节点传送信息，所以中心节点一旦失效将会导致全网无法工作。
而且星型拓扑结构需要更加可靠的电缆。
4交换局域网是一种典型的星型拓扑结构局域网。
计算机网络的标准化：国际电工委员会IEC，国际电信联盟ITU，国际标准化组织ISO （主要是考虑信息处理与网络体系结构），电气电子工程协会IEEE，Internet工程任务组IETF，Internet研究任务组IRTF，美国国家标准协会ANSI，国家标准和技术协会NIST，因特网活动委员会IAB，国际传输与覆盖研讨会ICTC，国际电报与电话咨询委员会（CCITT）（主要是考虑通信标准的制定）。
消息:对客观世界发生变化的描述或报道；信息:表达消息中的内容；信息量:一条消息中信息量的大小,用该消息中所包含内容发生的可能性的倒数的对数表达；数据:承载信息的实体,描述事物的符号,分模拟数据,数字数据.；信号:数据的表现形式,一种变化的物理现象. 如光信号,电信号等.数据终端设备DTE ：指能生成并向数据通信网络发送和接收数据信息的设备，是人机接口。
数据通信与计算机网络-差错控制
2.3
检错与纠错的基本概念
2.4
几种差错控制编码介绍
目录
2.5
滑窗协议
2.3.1 码距与检错纠错能力
14
1．基本概念
在信道编码中，定义码组中非零码元的数目为码组的重 量，简称码重。例如，“010”码组的码重为1，“011”码 组的码重为2。
把两个码组中对应码位上具有不同二进制码元的位数定 义为两码组的距离，简称码距。例如，（00）与（01）码距 为1，（110）与（101）码距为2。
2.3.2 编码效率
20
编码效率是指一个码组中信息位所占的比重，用R来表示。即
（2-4）
其中，k为信息码元的数目（信息位长度），n为编码组码元的总数（编码后码组 长度：n=k+r），r为监督码元的数目（监督位长度）。
显然，R越大编码效率越高。对于一个好的编码方案，不但希望其检错纠错能力强，而且 还希望它的编码效率高，但两方面的要求是矛盾的，在设计中要全面考虑。
2．差错类型
5
1 2
随机差错
随机差错又称独立差错，是指错码的出现是随机的，且错码 之间是统计独立的。存在这种差错的信道称为随机信道，例 如，微波接力和卫星转发信道。
突发差错
突发差错是指成串集中出现的错码，也就是说，在一些 短促的时间区内会出现大量错码，而在这些短促的时间 区间之间又存在较长的无错码区间。产生突发差错的信 道称为突发信道，如短波、散射等信道。
b5
1111111111
b6
1111111111
b7
0000000000
b8（校验） 0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
2.4.1 奇偶校验码
第3章 数据通信与网络
2．数据报方式 ． 数据报是一种无连接（ 数据报是一种无连接（Connectionless：CL）的 ： ） 网络服务方式。在数据报方式中， 网络服务方式。在数据报方式中，每个分组是单独 传送的，就像报文交换中的报文一样。 传送的，就像报文交换中的报文一样。每个分组称 为一个数据报， 为一个数据报，每个数据报都包含源和目的节点的 地址信息。当一个节点收到一个数据报后， 地址信息。当一个节点收到一个数据报后，根据数 据报中的地址信息和当前网络的工作状态， 据报中的地址信息和当前网络的工作状态，为每个 数据报选择传输路径。 数据报选择传输路径。当某个站点要发送一个报文 时，先把报文拆成若干个带有序号和地址信息的数 据报，依次发送到网络节点上。因此， 据报，依次发送到网络节点上。因此，数据报经过 网络可能会有不同的路由， 网络可能会有不同的路由，不能保证按顺序到达接 收端， 收端，接收端必须对已收到的且属于同一报文的数 据报重新排序。 据报重新排序。
H6 H5
H1
H4
H2
H3
2．数据传输阶段 ． 通过通信子网的物理电路连接建立以后， 在H1与H4通过通信子网的物理电路连接建立以后， 与 通过通信子网的物理电路连接建立以后 数据就可以在主机H1与 之间进行实时 之间进行实时、 数据就可以在主机 与 H4之间进行实时、 双向的 交换。在整个数据传输过程中， 交换。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须 保持连接状态。 保持连接状态。 3．电路拆除阶段 ． 数据传输结束后，要进行线路拆除即终止连接， 数据传输结束后，要进行线路拆除即终止连接，以 便释放电路。由某一方（ 或 ）发出“ 便释放电路。由某一方（H1或H4）发出“释放请 求包” 另一方同意结束传输拆除线路时， 求包”，另一方同意结束传输拆除线路时，发送 释放应答包” 然后逐点拆除到对方节点， “释放应答包”；然后逐点拆除到对方节点，结束 此次通信。被拆除的线路空闲后， 此次通信。被拆除的线路空闲后，可被其它通信使 用。
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பைடு நூலகம்
5.1 现场总线基本概念
• 总线仲裁机构中有一种被称为集中仲裁的仲裁方案。其仲裁 操作由一个仲裁单元完成。如果有两个以上主设备同时请求 使用总线时，仲裁单元利用优先级方案进行仲裁。有多种优 先级方案可以选用。有的方案中，采用高优先级的主设备可 无限期地否决低优先级主设备而占有总统；而另一些方案则 采用所谓“合理方案”，不允许某一主设备“霸占”总线。 • 另一种仲裁方案是分布式仲裁，其仲裁过程是在每一主设备 中完成的。当某一主设备在公共总线上置起它的优先级代码 时，开始一个仲裁周期。仲裁周期结束时，只有最高优先级 仍置放在总线上。某一主设备检测到总线上的优先级和它自 己的优先级相同时，就知道下一时刻的总线主设备是它自己。
3
5.1 现场总线基本概念
• 有代表性的现场总线的定义。 • ISA（美国仪表学会） SP50中对现场总线的定义：现场总线 是一种串行的数字数据通信链路，它沟通了过程控制领域的 基本控制设备（即场地级设备）之间以及与更高层次自动控 制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。
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5.1 现场总线基本概念
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5.1 现场总线基本概念
• 广播寻址 • 广播寻址用于选择多个响应者。命令者把地址信息放在总线 上，从设备将总线上的地址信息与其内部的有效地址进行比 较，如果相符，则该从设备被“连上”（ connect）。能使 多 个 从 设 备 连 上 的 地 址 称 为 “ 广 播 地 址 ” （ broadcast addresses）。命令者为了确保所选的全部从设备都能响应， 系统需要有适应这种操作的定时机构。 • 每一种寻址方法都有其优点和使用范围。逻辑寻址一般用于 系统总线，而现场总线则较多采用物理寻址和广播寻址。不 过，现在有一些新的系统总线常常具备上述两种、甚至三种 寻址方式。
5.2 现场总线的结构
• ② 数据链路层 • 数据链路后规定了物理层与应用层之间接口，如数据结构、从总线上存 取数据的规则、传输差错识别处理、噪声检测、多主站使用的规范化等； 通过帧数据校验来保证信息的正确性、完整性。对每帧数据增加2个子节 校验码，它是通过对所有帧数据按一个多项式计算得到的。该层还控制 对传输介质的访问，决定可以访问、何时访问。现场总线网络存取控制 有3种方式： • ⑴ 令牌传送，是一个站必须持有令牌，才能开始一次“对话”，完成信 息传送后即将令牌交还链路活动调度器（LAS），LAS根据预先的组态或 调度算法将令牌送交下一个令牌申请者； • ⑵ 立即响应，是主站给一站一个机会来应答一次信息； • ⑶ 申请令牌，是一个站在每回答响应中允许立即发给令牌。在总线上， 只有一个现行的LAS负责管理总线，LAS中有总线上所有设备的清单， LAS将实时过程数据与后台的人机接口、下装等报文分开处理。
• 5.1.2 基本概念和基本操作 • 寻址：寻址过程是命令者与一个或多个从设备建立起联系的 一种总线操作。通常有以下三种寻址方式： • 物理寻址：用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备作 为响应者。由于大多数从设备都包含有多个寄存器，因此物 理寻址常常有辅助寻址，以选择响应者的特定寄存器或某一 功能。 • 逻辑寻址：用于指定存储单元的某一个通用区，而并不顾及 这些存储单元在设备中的物理分布。某一设备监测到总线上 的地址信号，看其是否与分配给它的逻辑地址相符，如果相 符，它就成为响应者。物理寻址与逻辑寻址的区别在于前者 是选择与位置有关的设备，而后者是选择与位置无关的设备。
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• • • •
主要内容： 5.1 现场总线基本概念 5.2 现场总线的结构 5.3 一致性与互操作性测试技术
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5.1 现场总线基本概念
• 5.1.1 现场总线的定义 • 目前，对现场总线与现场总线控制系统的定义有许多种不同 的说法。例如： • （ 1 ）现场总线一词广义上是指控制系统与现场检测仪表、 执行装置进行双数字通信的串行总线系统。 • （ 2 ）一般认为现场总线是用于现场仪表与控制室主机系统 之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。 • （3）现场总线（Fieldbus）是一种数字化的串行双向通信系 统。 • （4）基于智能化仪表及现场总线的控制系统FCS。
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5.1 现场总线基本概念
• 总线仲裁 • 总线在传送信息的操作过程中有可能会发生“冲突” （contention）。为解决这种冲突，就需进行总线占有权的 “仲裁”（ arbitration）。总线仲裁是用于裁决哪一个主 设备是下一个占有总线的设备。某一时刻只允许某一个主设 备占有总线，等到它完成总线操作，释放总线占有权后，才 允许其他总线主设备使用总线。当前的总线主设备叫做“命 令者”（ commander）。总线主设备为获得总线占有权而等 待仲裁的时间叫做“访问等待时间（access latency），而 命 令 者 占 有 总 线 的 时 间 叫 做 “ 总 线 占 有 期 ” （ bus tenancy）。命令者发起的数据传送操作，可以在叫做“听 者”（listener）和“说者”（talker）的设备之间进行， 而更常见的是在命令者和一个或多个“从设备”之间进行。 • 总线仲裁操作和数据传送操作是完全分开且并行工作的，因 此总线占有权的交接过程不会耽误总线操作。
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5.2 现场总线的结构
• 在原有ISO/OSI参考模型应用层之上增加了新的用户层。这 样可以将现场总线结构模型现统一为4层，即物理层、数据 链路层、应用层和用户层。 • 现将现场总线结构模型4个层次的任务概括如下。 • ① 物理层 • 物理层规定了传输媒介（铜导线、无线电和光缆3种）、传 输速率、每条线路可接仪表数量、最大传输距离、电源及连 接方式和信号类型等。总线型是点到点，每个现场仪表接到 31.25kb/s的低速现场总线H1上，使用一般的仪表导线，维护 用的设备、手持通信器及个人计算机均可接到H1上，这种接 法与传统的4-20mA接线方式相似。树形是几个现场仪表接到 一根现场总线上，然后再引到控制室系统中去，也用仪表导 线。分股分支形是几台仪表接到分股分支设备上，再接到现 场总线上。 10
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5.2 现场总线的结构
• 5.2 系统结构 • 现场总线的参考模型只具备了ISO/OSI参考模型七层中的三 层，即物理层、数据链路层和应用层。如图所示。 OSI参考模型 应用层 表达层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 7 6 5 4 3 2 1 现场总线模型 应用层
总线访问子层 数据链路层 物理层