智能运输系统概论第7章

智能运输系统概论（第三版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材21世纪交通版高等学校教材杨兆升于德新主编史其信高世廉主审智能运输系统概论目录第1章绪论第2章智能运输系统的体系框架第3章智能运输系统的理论基础第4章交通信息采集与处理技术第5章通信技术第6章车辆定位技术第7章网络技术第8章数据库技术第9章新技术在智能运输系统中的应用第10章交通信息服务系统智能运输系统概论第7章网络技术概述7.1网络技术在智能运输系统中的应用7.2小结7.3智能运输系统概论7.1.1计算机网络基础计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。第一，只有两台或两台以上的计算机互联才能构成计算机网络，达到资源共享的目的；第二，信息传递需要一条通道，这条通道可以是物理的有线介质，如双绞线、同轴电缆或光纤等，也可以是无线介质，如激光、微波或卫星通道等；第三，计算机之间的通信必须遵循一些特定的协议。智能运输系统概论1）计算机网络的发展计算机技术与通信技术的结合（诞生阶段）：20世纪60年代末是计算机网络发展的萌芽阶段，其主要特征是增强了系统的计算能力和资源共享能力，把小型计算机连成实验性质的网络。标志是第一个远程分组交换网ARPANET。计算机网络具有通信功能（形成阶段）：第二代计算机网络以多个主机通过线路互联，为用户提供服务。主机之间由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。7.1.1计算机网络基础智能运输系统概论1）计算机网络的发展计算机网络互联标准化（互联互通阶段）：指具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。计算机网络具有通信功能（形成阶段）：第二代计算机网络以多个主机通过线路互联，为用户提供服务。主机之间由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。ARPANET兴起后，计算机网络发展迅猛，相继推出了多种网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。7.1.1计算机网络基础智能运输系统概论计算机网络高速和智能化发展（高速网络技术阶段）：20世纪90年代初至现在是计算机网络飞速发展的阶段。此阶段的主要特征是计算机网络化，协同计算能力发展以及全球互联网络（Internet）的盛行。2）计算机网络的组成一个计算机网络由资源子网和通信子网构成。资源子网主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享功能，主要包括主机系统、终端、I/O设备、联网外设、各种软件资源与信息资源。7.1.1计算机网络基础智能运输系统概论7.1.1计算机网络基础2）计算机网络的组成通信子网也称数据传输系统，它由通信控制处理机、通信线路和其他通信设备组成，负责完成网路数据传输、转发等通信处理任务。标准化网络结构示意图智能运输系统概论7.1.1计算机网络基础3）计算机网络的功能资源共享：硬件资源、软件资源、数据资源、信道资源网络通信：通过信道传输各种类型的信息分布处理：即将任务分散到多个计算机中进行并行处理集中管理：在某个中心位置实现对整个网络的管理均衡负荷：将作业分散到网络中的计算机中，由多台计算机共同完成智能运输系统概论7.1.1计算机网络基础4）计算机网络的分类按覆盖地理范围的不同：局域网（LocalAreaNetwork，简称LAN）城域网（MetropolitanAreaNetwork，简称MAN）广域网（WideAreaNetwork，简称WAN）网络中地位的不同：对等网络模式客户机/服务器模式客户机/服务器模式的网络智能运输系统概论7.1.1计算机网络基础4）计算机网络的分类按传播方式的不同：广播式网络：单播、组播、广播点—点网络传输介质的不同：有线网（WiredNetwork）：双绞线、同轴电缆、光纤电缆无线网（WirelessNetwork）：无线电话网、语音广播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网智能运输系统概论7.1.1计算机网络基础4）计算机网络的分类按传播技术的不同：普通电信网数字数据网虚拟专用网微波扩频通信网卫星通信网智能运输系统概论7.1.2计算机网络拓扑结构网络拓扑结构指网络中计算机与线缆以及其他组件间的物理布局。常用的拓扑结构有：总线型结构、环型结构、星型结构和树型结构。总线型拓扑结构网络上的所有计算机都通过一条电缆相互连接起来。在总线上，任何一台计算机在发送信息时，其他计算机必须等待。智能运输系统概论7.1.2计算机网络拓扑结构星型拓扑结构又称集中控制式网络结构，每个节点都由单独的通信线路与中心节点相连，它控制全网的通信。中心节点的设备可以是集线器（Hub）或交换机。优点：结构简单、便于维护管理；单个线路问题，不影响其他计算机通信。缺点：通信线路专用，电缆成本高；中心结点是全网络的瓶颈，一旦故障，将会导致全网的瘫痪。智能运输系统概论7.1.2计算机网络拓扑结构环型拓扑结构又称为令牌环（TokenRing）。在令牌环中，信号沿着环型信道按一个方向传播，每台计算机会对信号进行放大，传给下一台计算机。优点：增减工作站时，连接简单；信息传输时间固定，便于实时控制。缺点：节点过多时，影响传输效率；断一处即断全网；故障检测困难，需逐个进行。智能运输系统概论7.1.2计算机网络拓扑结构树型拓扑结构星型结构的扩展，由根节点和分支节点所构成。优点：结构简单，成本低，扩充节点灵活。缺点：电缆成本高；对根节点的依赖性大，一旦故障，将导致全网瘫痪。智能运输系统概论7.1.2计算机网络拓扑结构网状结构与混合型结构网状结构将网络节点与通信线路连成不规则的形状，每个节点至少与两个节点相连。优点：路径多选，流量分配得到改善；可靠性高、时延减少。缺点：线路成本高；结构复杂，不易管理和维护。智能运输系统概论7.1.3计算机网络通信协议通信协议即通信双方都要遵守的通信规则。网络协议通常都按结构化的层次方式来进行组织，每一层完成一定功能，每一层又都建立在它的下层之上。不同的网络协议，其层的数量、名字、内容和功能不尽相同。H7用户应用表示物理会话传输网络链路H6H7H5H6H7H4H5H6H7系统A用户数据报文报文报文报文报文分组帧H7位流系统BH2H3H4H5H6H7H2H3H5H7H3H4H5H6H7H4H3H4H5H6H4H5H6H7H7H5H6H7H6H7用户应用表示物理会话传输网络链路信息流动过程智能运输系统概论1）OSI参考模型OSI（OpenSystemInterconnection/ReferenceModel）开放系统互连参考模型是由国际标准化组织（InternationalStandardsOrganization，简称ISO）在分析和消化已有网络的基础上，提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架。OSI参考模型将整个网络的通信功能分为7层，由低至高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。这里层次划分的基本出发点是：从逻辑上将功能分组，各层相互独立，每层完成所定义的功能。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层减小复杂性使接口标准化便于模块工程化便于协同合作促进技术进步简化教学与学习应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层减小复杂性使接口标准化便于模块工程化便于协同合作促进技术进步简化教学与学习触及到应用程序的网络业务数据表达主机间通信端到端的连接可靠性地址和最佳路径访问介质二进制传输OSI参考模型的分层结构OSI参考模型各层功能描述OSI参考模型的每层都相互独立，并且只和其相邻层存在接口，可以进行数据通信，而且修改本层功能不影响其它层。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论OSI的7层模型又可以分为两个大的层次：介质层和主层。介质层控制网络之间消息的物理传送，是面向网络通信的；主层负责计算机之间数据的精确传输，是面向数据的。常见的网络互联设备，如集线器工作在物理层，交换机工作在数据链路层，路由器工作在网络层。每层协议处理数据的单位叫做协议数据单元（ProtocolDataUnit，简称PDU）。物理层的是数据位（bit），数据链路层的是数据帧（frame），网络层的是数据包（packet），传输层的是数据段（segment），其他更高层次的是数据（data）。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论因特网电子邮件数据数据段数据包数据帧比特流11010110101011101010110101011110帧头帧尾数据包头数据包尾数据数据数据电子邮件数据封装7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论2）TCP/IP协议簇传输控制协议/网际协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，简称TCP/IP）并不完全符合OSI的七层参考模型，它采用了4层的体系结构，目的仍是实现结构化，使各种硬件在相同层次上相互通信。OSI模型TCP/IP模型TCP/IP模型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传输层Internet层网络接口层TCPHTTPFTPSMTPDNSRIPSNMPUDPARPIP（IPv4）ICMP以太网令牌环帧中继ATMIPv6MLDIGMPICMPv6ND7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论2）TCP/IP协议簇TCP协议面向连接的服务：发送方和接收方分别使用原语创建一个称为套接字的连接端点。面向数据流：两个应用程序相互传输大量数据时，可以将数据划分为字节（B）流。缓冲传输：当应用程序将数据送给TCP实体时，TCP可能将其缓存起来累加到一定量后，作为一个数据片发送出去，这样可以提高传输效率。提供可靠性：TCP采用带重传的肯定确认来进行差错控制和流量控制。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论2）TCP/IP协议簇全双工连接：TCP允许在两个方向上同时进行传送。UDP协议即用户数据包协议，是一种无连接的协议，提供面向事物的简单的信息传输服务。与TCP协议位于同一层，也是传输层协议。是IP协议与上层协议的接口。IP协议IP（InternetProtocol）即网际协议，是TCP/IP参考模型的心脏，也是OSI参考模型中网络层中最重要的协议。连入互联网中的每台计算机与路由器等设备都必须遵守这个通信规则。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论2）TCP/IP协议簇IP协议不可靠的数据投递服务；面向无连接的传输服务；尽最大努力的投递服务。ICMP协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）即互联网控制报文协议，是一种差错和控制报文协议。ARP协议ARP（AddressResolutionProtocol）即地址解析协议，是一种能够实现IP地址到MAC地址转化的协议。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论2）TCP/IP协议簇SMTP协议、FTP协议、HTTP协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）即简单邮件传送协议，是一种电子邮件协议，它既具有客户机（发送者）功能，又具有服务器（接收者）功能。FTP（FileTransferProtocol）即文件传输协议，提供交互式的访问，允许用户指明文件的类型和格式，并允许对文件具有存取权限。HTTP（HypertextTransferProtocol）即超文本传输协议，是用于从服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。7.1.3计算机网络通信协议智能运输系统概论2）TCP/IP协议簇DNS协议DNS（DomainNameSystem）即域名服务协议，它提供域名到IP地址的转换。Internet上，服务器地址表达有两种方式：一种是IP地址，另一种便是“域名”。域名系统是一个树状结构，由一个根域（名字为空）下属若干的顶级域，顶级域下属若干个二级域、三级域、四级域或更多