3第三章CIMS体系支撑环境——网络数据库技术

2014.7夏绪辉武汉科技大学机械自动化学院工业工程系第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术武汉科技大学机械自动化学院工业工程系2014-7第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成3.2计算机网络的软件系统3.3计算机局域网3.4广域网技术3.5网络互连技术3.6CIMS系统数据库技术第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成资源子网通信子网开放系统互连(OSI)参考协议与协议分层相对应的网络结构主计算机(Host)数据处理与网络控制支持本地用户与网中其他用户之间的互访与资源共享终端(Terminal)直接面对用户，是人机交互环境只完成输入输出及通信工作可以是简单的输入输出设备3.1.1资源子网第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成资源子网CCPCCPCCPCCPTTHHHTTTTTTTTTT通信子网高速线路低速线路终端通讯控制处理器主计算机TCCPH第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成局域网的通信子网由传输介质与网络接口板组成广域网的通信子网在以上基础上包括转发部件，通常具有交换功能路由器、网关、协议转换器均属于这类转发部件3.1.2通信子网第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成通讯控制处理器（CCP）控制本模块与终端设备之间的数据传输，对其通信线路进行控制管理。集中器（Concentrator）将若干个终端经低速通信线路集中起来，经高速线路与CCP相连，以提高效率。调制解调器（MOdulate-DEModulate）将数字信号与模拟信号进行相互转换，以便可以利用只能传输音频范围模拟信号的电话线路网络传输线路线路通常分成高、中、低三个速度，可以涉及同轴电缆，双绞线、光纤等。CCP：作为网络中各个模块之间的接口机，负责接口之间的信息传输控制。包括线路传输控制、差错监测与恢复、路径选择与流量控制、代码转换、作业的装配与拆卸集中器：主要负责差错控制、信息缓存、代码转换、电路转接等3.1.2通信子网第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成物理层链路层网络层传输层会话层表示层应用层面向通信面向用户3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成链路层协议物理层协议网络层协议分组流比特流帧流报文流应用层7应用层传输层4传输层网络层3网络层链路层2链路层物理层1物理层表示层6表示层会话层5会话层报文流报文流报文流网络层网络层链路层链路层物理层物理层子网内部协议通信子网转接节点转接节点3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成OK,可以通信了确定如何在通信信道上传输比特流涉及网络物理结构、传输介质的规程、位传输的编码与定时规则。1物理层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成传输介质——光纤(Fibleopticcable)光纤：分单模与多模两种单模光纤：内径为10微米(9)的光纤介质，光沿轴路径直线传输，频率单一，速率高，可达百G，用红外激光管作光源(ILD)。传输远，达数十公里、成本高。多模光纤：内径为〉50微米(62.5)的光纤介质，光沿非轴路径在壁之间波浪式反射，多频率共存（多色光），用发光二极管作光源(LED)。传输距离近，2公里左右，损耗大，成本低。其中多模突变光损耗更大3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成传输介质——双绞线(Twistedpaircable)双绞线分屏蔽双绞线（STP）与介质为非屏蔽双绞线（UTP），其中屏蔽双绞线具有较高的带宽，因成本高而较少出现，非屏蔽双绞线因成本低而流行，两对线型的接插头称为RJ11，四对线型的接插头称为RJ45。双绞线共分5大类：1类(CAT1)：用于音频传输；2类(CAT2)：速率为1Mbps，早期用于1M的令牌网；3类(CAT3)：称为音频电缆，可用于10M以太网；4类(CAT4)：主要用于16M令牌网，也勉强可用于10/100M以太网5类(CAT5)：速率为100M，可用于10/100M以太网3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成传输介质——同轴电缆(Coaxialcable)粗缆（RG-11）：直径为10mm，阻抗为50，带宽10M，连接方式是以针状的插针刺入电缆中并接触到电缆中心的导体。需要通过外部收发器来将信号传入计算机或发向网络。接插头称为AUI。细缆（RG-58）：直径为5mm，带宽10M，连接方式是简单串接，因此可靠性低，一点短、断路将会波及全网，接插头称为BNC，简称T型头，与设备端连接处不得再有线路出现。需要终端匹配器，阻抗为50，CATV（RG-59）：直径为0.5英寸，阻抗为75，带宽50M，连接方式是中继放大式树状连接，接插头称为BNC。3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成无线电的频谱范围是1KHz到1GHz，含短波波段(SF)，超高频波段(VHF)及甚高频波段(UHF)，分别属于管制频段及非管制频段。单频通信（SingleFrequency）载波频率单一，可用频率范围为整个无线电频率传输速率低，一般在1-10M之间传输距离近，通常在25m之内，出发提高发射功率扩频通信（SpreadSpectrum）信号调制在很宽的频率范围上，使得信号幅值可以很小，甚至小于噪音。易于加密，通常采用跳频技术，需要专门的设备来接受并恢复。可用频段为（不受管制）：902MHz-928MHz，2.4GHz-2.4835GHz,5.725GHz-5.825GHz传输介质——无线电频率传输(Radiowave)3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成以红外二极管或红外激光管作为发射源，以光电二极管(Photodiode)作为接收设备，但介质是空气而不是光纤。其工作于红外波段，不受频率限制。受白光的影响，黑暗中误码率低。点到点方式通过透镜聚焦的红外光线有很强的方向性，但可以通过折射接收。带宽高，一般为16Mbps，距离远，数十米至数百米。广播方式红外线不通过聚焦而直接散射，没有方向性，在有效范围内均能接收到。带宽低，通常为1Mbps，距离近，数米至数十米。传输介质——红外传输(InfraredLight)3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成微波系统通过抛物面天线来接受并发送信息，通过信号的折射聚集的方法来提高发射与接收功率，传输距离为数十公里。地面微波系统采用点对点式的连接方法，通过频率范围是4-6GHz或21-23GHz星载微波系统覆盖面积大，同步卫星可覆盖1/3地球表面，三颗卫星可覆盖整个地球星载转发器可以视为集线器以构成星型网络结构频率范围是11-14GHz通常有时分多址访问(TDMA)与预约带宽(BOD)两种通讯方式前者是共享带宽，通常在256Kbps，后者是独占带宽，可在2Mbps。传输介质——微波系统(Microwave)3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成加强物理层的传输功能，建立一条无差错的传输线路将物理层传输的比特组合成帧，确定帧界及速率差错纠正2链路层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成介质访问控制（MAC）层寻址：广播方式进行网卡地址（MAC地址）出厂设置,全球唯一物理拓扑结构总线结构环型结构星型结构网状结构蜂窝结构访问方式（以太网、令牌网等）MAC地址：以太网的地址技术有两个，一是全球唯一地址，即MAC地址，一是广播地址。3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成逻辑链路控制（LLC）层帧界确定和识别——帧结束的判定结束符法，面向位的传输连接类型——对连接类型进行判定无确认、无连接；有确认、无连接；面向连接结束符法是以特定的符号作为帧的结束符。面向位的传输是将每5个连续的1后面自动插入一个0，收到后每5各连续的1后面的0自动去掉。由此确定连续6个1表示帧结束。错误控制——用超时、确认的方式解决错误流量控制——确保收发双方具有相同的通讯能力静态窗口流控，动态窗口流控，预定速率流控差错检验和纠正——设置检错码与纠错码奇偶校验码，循环冗余纠错码静态窗口流控：定义一个窗口大小，如10，选择10个帧附上窗口号发出，每收到针对一个窗口号的确认帧，该窗口号即可分配给新的帧。由此，最多未收到的确认帧数不会超过10个。动态窗口流控：接收方发阻塞帧来要求降速，发送方收到后则调小窗口；当发送方在长时间未收到阻塞帧时则尝试调大窗口。由此得到最佳速度。无确认、无连接：不考虑丢失情况，适用于语音类对误差要求不高的信息。有确认、无连接：接收方返回确认信息，确认信息丢失会导致一帧被多次接收。面向连接：建立连接通道，按顺序发送帧，根据帧编号确定重复包3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成用于解决如可将源端发出的分组经过各种途径送到目的端寻址，路径交换，路由的搜索，选择3网络层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成传输层的目的是在源端与目的端之间建立可靠的端到端服务。隔离网络的上下层协议，使得网络应用与下层无关。在网络中负责相当于链路层的错误控制，流量控制及顺序问题寻址，段合并，连接服务4传输层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成为会话用户提供一个建立连接及在上按顺序传送数据的方法。负责每一站究竟什么时间可以传送与接收数据。会话连接与传输层有差别，前者需双方同意才可中断连接，后者可单方中断，有如电话。5会话层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成将用户信息转换成易于发送的比特流，在目的端再转换回去的方式。数据压缩、数据转换、数据加密。6表示层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成各种应用HTTP，EMAIL等7应用层3.1.3开放系统互连(OSI)参考协议第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成在计算机网络中，作为资源子网主体的计算机也参与通信操作，因为网络的重要目的是提供用户之间的资源共享，通信只是一种手段。因此，计算机网络可划分为通信服务提供者与通信服务使用者。通信子网是通信服务提供者，主机则分为两个部分，即两者均包含3.1.4与协议分层相对应的网络结构第三章CIMS体系支撑环境：网络数据库技术3.1计算机网络的结构及基本构成应用程序应用程序传输层传输层网络层网络层主机主机网络层网络接口板传输介质传输介质转发部