计算机网络的基本概念

计算机网络的基本概念

计算机网络定义为：“利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统” 。

按网络的传输技术（通信信道）广播式网络点到点网络

按跨度（地域范围）局域网 LAN 城域网 MAN 广域网 WAN

按通信介质有线网无线网

按组建属性公用网专用网

按管理性质内联网外联网

计算机网络结构：从逻辑功能上可以分为通信子网和资源子网两个部分。

1.资源子网资源子网主要是对信息进行加工和处理，面向用户，接受本地用户和网络用户提交的任务，最终完成信息的处理。

2.通信子网主要负责计算机网络内部信息流的传递、交换和控制，以及信号的变换和通信中的有关处理工作，间接地服务于用户。

第 2 章计算机网络基础调制与解调调制就是通过调制器将数字信号波形变换成适于模拟信道传输的波形，再根据数据的内容（0 或1）来改变载波的特性（振幅、频率或相位），然后将经过改变的载波送出去，这个过程称为调制。载波是指可以用来载送数据的信号，一般用正弦波作为载波。

在接收端，通过解调器将被修改的载波与正常的载波比较（去掉载波），恢复出原来的数据，这个过程称为解调。

调制与解调是互反的过程。

2.1.2数据编码技术数据编码方法主要有数字数据用数字信号表示、数字数据用模拟信号表示、模拟数据用数字信号表示三种编码方式。

2.1.3数据传输技术（一）基带传输与宽带传输（二）同步传输与异步传输（三）并

行传输与串行传输（四）单工、半双工与全双工通信方式（五）多路复用技术

2.1.4数据交换技术数据交换是指在数据通信时利用中间节点将通信双方连接起来。

数据交换方式包括线路交换（电路交换）、报文交换和分组交换。

2.1.5传输介质

1同轴电缆

2双绞线由两条相互绝缘的铜线组成，其典型粗细约 1mm,两条象螺纹一样绞在一起。

屏蔽双绞线无屏蔽双绞线

3光纤 4 无线介质数据传输介质的选择

传输介质的选择：网络结构、通信容量、可靠性、价格双绞线：价格便宜、带宽受限、通信容量小同轴电缆：价格较贵、连接多个设备、容量大

光纤：频带宽、速度高、体积小、重量轻、衰减小、误码率低、抗电磁干扰强无线：接入方便传输速度的比较

2.1.6媒体访问控制

一、带冲突检测的载波监听多路访问 CSMA/CD

CSMA/CD可以概括为先听后发、边发边听、冲突停止、随机延时后重发

二、令牌环(Token Ring)介质访问控制

三、令牌总线(Token Bus)访问控

2.2.2OSI参考模型

一、OSI参考模型

ISO划分七层的基本原则：网中各结点都具有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口通信；每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信

、分层模型工作原理

应用层与用户应用进程的接口“做什么”

表示层数据格式的转换“对方看起来象什么”

会话层会话管理与数据传输同步“该谁讲话”“从哪儿讲传输层端到端可靠的数据传输“对方在哪儿”

网络层分组传送，路由选择，流量控制“走哪条路可以到达对方

数据链路层相邻结点间无差错地传送帧母步该怎么走

物理层在物理信道上比特流传输“怎样利用物理媒体”

223 TCP/IP参考模型

OSI参考模型TCP/IP参考模型

TCP/IP体系结构各层的功能

1.网络接口层

TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报；包括了能

使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议。

2.网络层

网络层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。

网络层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP

数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机，在网络层中，最常用的协议是互连协议IP,其他一些协议用来协助IP的操作。

相当OSI参考模型网络层无连接网络服务；

处理互连的路由选择、流控与拥塞问题；

3.传输层

主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-

端连接；

传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议；

用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议。

4.应用层

在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管

2.2.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较

它们在设计中都采用了层次结构的思想。无论是OSI参考模型还是TCP/IP

体系结构都不是完美的，对二者的评论与批评都很多。

OSI参考模型的主要问题是定义复杂、实现困难。而TCP/IP体系结构的缺

陷包括网络接口层本身并不是实际的一层，每层的功能定义与其实现方法没能区分开来，使TCP/IP体系结构不适合于其他非TCP/IP协议族等。

第 3 章工业控制网络的基本构成工业控制网络技术是在工业生产的

现代化环境下提出与发展起来的，是计算机技术、控制技术和网络技术综合发展的结果。

工业控制网络的特点就是要适应各类工业企业的不同应用需求，并确定各具应用特色的技术实现方案。

3.1.2工业控制网络与工业企业网

工业企业网具有下列特性：范围确定性集成性安全性相对开放性

3.3 工业控制网络

3.3.1 集散控制系统

集散控制系统（Total Distributed control System）,也称为分散或分布式控制系统（Dis—tributed Control System）统一称为集散控制系统，简记DCS，随着现代大型工业生产自动化的发展和过程控制要求的日益复杂而产生的综合控制系统：

集散控制系统既有计算机控制系统精度高、响应速度快的优点，又有模拟调节仪表控制系统安全可靠、维护方便的优点。

3.3.2现场总线

1.现场总线的定义 : 现场总线是一种互联现场自动化设备及其控制系统的双向串行数字通信协议。也就是说，现场总线是控制系统中底层的通信网络，具有双向数字传输功能，在控制系统中允许智能现场装置全数字化、多变量、双向、多节点，并通过一条物理媒体互相交换信息。现场总线的结构遵循国际标准化组织（ISO）的开放系统互联（OSI）模型，而不同的现场总线的结构又不尽相同。

现场总线可广泛应用于过程工业 /工厂自动化、电力系统自动化、交通、家庭自动化等各领域

3.现场总线系统的特点：

（ 1）系统的开放性

（ 2）互可操作性与互用性

（ 3）现场设备的智能化与功能自治性

（ 4）系统结构的高度分散性

（ 5）对现场环境的适应性

第 4 章现场总线及其应用

4．1 现场总线概述

现场总线（Fieldbus）是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、全开放、

全双工、多节点的串行通信工业控制网络。

CIMS 体系结构可分为 5 层。即工厂级、车间级、单元级、工作站级和现场级。简化的CIMS 则分为 3 层．即工厂级、车间级和现场级。

4.1.2现场总线的特点

（一）现场总线的技术特点

1．开放性。 2．交互性。 3．自治性。 4．适应性。

（二）现场总线的优点

1．节省硬件数量 2．节省安装费用 3．节省维护开销 4、用户具有高度的系统集成主动权 5、提高了系统的准确性与可靠性

4. 2 PROFIBUS 介绍

PROFIBUS有以下三个组成部分：

1.PROFIBUS— FMS