第一章PETRI-网简介

计算机网络理论及网络基础西安交通大学唐亚哲[e-mail]:82668642-8021Office：西一楼431计算机网络理论及网络基础本科计算机网络内容回顾Petri网通信网络中的排队论通信与信息传输理论通信网络系统硬件容错系统网络分析工具NS2网络信息安全本科计算机网络课程内容回顾本科阶段所学习网络综述（分层）一个小规模网络的介绍和分析一个完整的POP3收信的协议解析网络嗅探器的使用从所抓包分析协议的分层及层次关系目标：系统化地理解网络如何分层，各层之间如何联系，能够自行解决internet网络中各种问题。第一章Petri网简介用于大型，异步，并行系统建模分析两个问题系统的PetriNet表达representation基于系统的PetriNet表达研究分析系统的性状可用于网络系统的建模分析第二章通信网络中的排队论抽象出排队式网络通信模型用概率论和随机过程等数学工具研究排队模型的性状，平均队列长度平均等待时间指导网络节点设计，对网络路由器等关键设备进行建模和性能分析第三章通信与信息传输理论以位和字节为单位的信息在相邻节点之间进行高效率传送的概念和方法链路层和物理层通信与信息传输的基础理论通信，交换（物理）传输，A/D转换基带传输理论第四章通信网络系统信息如何通过互联的网络传输研究网络层以上关键技术信息传输控制交换技术（逻辑）第五章硬件容错系统系统容错问题，可信问题可靠性编码NS2介绍及使用NS2介绍NS2分析实例目标：会使用经典网络模拟仿真工具建模，模拟和仿真特定网络考核闭卷考试80%大作业20%讲义及资料：[e-mail]密码：nettheory111课本：可选计算机网络理论及网络基础张德运编著Petri网导论吴哲辉著机械工业出版社PetriNets.JamesL.Peterson.downloadable本科计算机网络回顾及理解理论有基础了，真正理解了多少？几个问题两个用户发送qq聊天时，是直接发送还是经过腾讯服务器转发？传大文件呢？两个互联的局域网，两个机器的MAC地址是否能相同？两个机器建立TCP连接，进行零星地通信。在通信间隙，拔掉电缆，通信就断掉了吗？……本章内容5层协议深刻理解抓包工具的使用网络传输的基本过程一个典型小而全网络的构造一个POP3收信的全过程解析几个实验5层协议深刻理解物理层传输比特链路层成帧+流量控制网络层路由=选路+路由表构造传输层端到端+QoS应用层HTTP+FTP+POP3+DNS+TELNET物理层（10BaseT波形）物理层曼彻斯特编码电路解码电路细节物理层理论传输理论Fourior香农定理尼奎斯特定理链路层成帧流量控制停等滑动窗口链路层理论ErrorcontrolCRC海明FlowcontrolProtocolerificationPetrinetFSMMAC层理论ALOPHA排队论网络层选路--属于工作过程路由表生成--属于配置过程，难点所在网络层理论路由算法排队论拥塞控制传输层端到端层--端到端的理解很重要QoS--QoS如何实现尤其在IP层无质量无保证的情况下如何实现QoS连接的概念–有序+无错传输层理论protocolverification应用层各种应用层协议通常比较简单–ASCII文本形式的命令交互抓包工具wireshark的使用为什么抓包抓包的条件如何抓包示例网络传输过程从西一楼某台机器访问交大主页的过程用户从本机（202.117.15.20）访问的经过本机浏览器首先与DNS服务器联系，将域名映射为202.117.1.13根据协议封装TCP或UDP消息，很简单将（2）中的结果字节串封装为IP数据报，请参阅相关知识，也不难测试目的IP，是否在本子网内？（如何测试，掩码ANDIP操作一下即可）是，则通过ARP协议获取目的IP机器网卡MAC地址，封装ETHERNETII帧，并发出（以太网协议）；否，则首先读取本机设置的网关IP（202.117.15.1），并通过ARP协议获取网关的MAC地址，并封装ETHERNETII帧，发出。本例中，目的IP不在本子网内，因此，ETHERNETII帧中封装的MAC地址为202.117.15.1机器网卡的MAC地址。其接收方即网关。网关收到帧后，解析帧，取出IP分组，获取目的IP地址，并通过路由表获取下一跳的IP地址（或接口），再通过ARP协议获取下一跳IP地址的MAC地址，封装以太帧，发出……一直到目的网络网关。目的网关收到以太帧后，解析，取出IP分组，看到IP地址属本子网，则通过ARP协议找到目的PC的MAC地址，并封装ETHERNET帧，发出。目的PC收到ETHERNET的帧，解析，取出IP分组，处理IP分组头，并取出IP或者UDP报文，处理头，获取端口号(80)，定位进程为WEBSERVER进程。将HTTP消息转交WEBSERVER进程，由WEB服务器进行处理一个小而全的网络配置显示路由配置选路过程EthernetEthernetPCPCPC202.117.48.0202.117.49.0PCPC华为2500系列路由器2华为2500系列路由器1192.168.2.0网段192.168.1.0网段(两个路由器用同步口互连)192.168.0.0网段192.168.1.1192.168.1.2192.168.0.3192.168.2.1192.168.0.1华为3600系列路由器202.117.49.61WinRoute网关192.168.0.121202.117.48.33路由表iproute0.0.0.00.0.0.0202.117.49.1preference60iproute192.168.1.0255.255.255.0192.168.0.3preference60iproute192.168.2.0255.255.255.0192.168.0.3preference60路由表routeadd0.0.0.0mask0.0.0.0202.117.48.1routeadd192.168.1.0mask255.255.255.0192.168.0.3routeadd192.168.2.0mask255.255.255.0192.168.0.3路由表iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.1.1preference60路由表iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.0.1preference60iproute192.168.2.0255.255.255.0192.168.1.2preference60POP3收信解析见相关word文档层次关系地址转换连接的体现应用层会话几个实验（抓包分析）第一章PETRI网简介问题的提出如何解决大型、复杂、异步系统的描述问题DES--DiscreteEventSystems现有工具及不足（P1）——线性代数、图论、流程图近30年技术的发展及对新理论的渴求——完全规格化的、确切的、易懂易掌握的数学表达工具，可以方便、直观、无二意性地满足人们对一个大型、复杂、异步、并行系统进行描述和研究的需要。§1.1Petri网概述1.1.1Petri网的构成Petri网有两种元素：位置（Place），用圆圈“”表示；过渡（Transition），用短线“—”表示。两个元素之间的连接由过渡到位置的有向弧线；由位置到过渡的有向弧线。Petri网的简单表示P1P2P3TP3P1P2TP、T的含义P：代表一个具体的事物、状态、或某种事物（状态）变化的条件；T：代表一个具体的事物（或状态）变化到下一种事物（或状态）变化的过程。日常事物举例1、2H2+O2=2H2O2H2O2H2O2T2、广播传输其中：D：表示数据，T：表示传输命令D1D2D3T静态Petri网的表示t1t3t6t2P1P2P3P4P5P6P7t4t5动态Petri网的描述位置（Place）表示被描述对象的状态过渡（Transition）表示状态的转移条件在运行的Petri网中，活动的位置用Token（）进行标注。一个带标记的Petri网就是一个活动的Petri网带标记的Petri网t1t3t4t5t2P1P2P3P4P5P6P7t4动态Petri网的运行靠Token的移动完成的上图T2被点燃，Token从P1转移到P2和P3，t1t3t4t5t2P1P2P3P4P5P6P7t4动态Petri网的运行当t1被点燃时,Token从P2转移到P1t1t3t5t6t2P1P2P3P4P5P6P7t4当t3被点燃时，Token从P3和P5转移到P4t1t3t5t6t2P1P2P3P4P5P6P7t4或者当t5被点燃时，Token从P3和P7转移到P6t5t1t3t4t2P1P2P3P4P5P6P7t41.1.2Petri网的发展历史1、Petri网的理论是由德国人C·A·Petri、A·W·Holf和J·Dennis于20世纪50年代提出的。2、Petri网理论已成为“网络理论”研究中的一个重要的系统理论。3、欧洲人在信息基本性质和控制方面的研究—多系统同时、异步工作中的冲突问题，以及一个同时、异步并行系统的表示和分析工具开发方面取得了显著的成绩；4、MIT和其它美国人的研究则是更侧重于Petri网的数学方面、普遍性和抽象理论方向的研究。§1.2Petri网模型对象的模型化tP1：允许输出P2：输出缓冲器满P3：数据传输过程1.2.1Petri网模型的应用t2P1：任务请求P3：任务处理过程t1t3P4：数据输出P2：处理器空闲1.2.2Petri网模型的特性第一、Petri网具有内在的同时性和并行性；第二、Petri网的异步性；第三、描述的是离散事件序列。1.2.3Petri网中事件的分类1、简单事件—过渡的点燃是瞬间进行的，任何两个过渡都不可能同时点燃。t2t1P1P2P32、非简单事件——过渡点燃需要花费一定时间的事件。TP1P2t1P1P2t2P33、并行事件——两个同时发生、互不影响的事件T1P1P2T2P3P44、冲突事件——两个（或多个）同时发生而又相互冲突（排斥）的事件。T1P1P2T2P3P5P45、模型的分层结构——对一个复杂的系统可采用分层的方法建立Petri网模型。T1T1P1P2T2P3P2P3PXt2t11.2.4Petri网事件的操作关系（1）“与”操作P3=P1•P2T1P1P2P3（2）“或”操作P3=P1（T1）+P2（T2）T2P1P2P3T1（3）“非”操作P3=P1•P2—T1P1P2P3（4）“分配式”操作P2=P1（T）；P3=P1（T）；TP2P3P1（5）选择式（冲突）P2=P1（T1）P3=P1（T2）T1P2P3P1T2（6）条件驱动P2=P1（（F=）•T）TP2P1F=(7)条件过渡P2=P1（（f=）•T）或P2P1TP2P1f=f=•T（8）源结点——产生Token（9）阱结点——吸收TokenTPPT1.2.5并行系统的Petri网描述u单元为空指令寄存器寄存器i为空寄存器k为空寄存器j为空准备好下一条指令U、I、j、k、指令工作指令结束发出指令1.2.6顺序系统的Petri网描述输入k-1满输出k-1空输入k空输出k空输入k+1空输出k-1满输出k满输入k+1满输入k满单元k-1单元k单元k-1单元k输出寄存器k－1输入寄存器k输出寄存器k输入寄存器k+1异步流水线控制器描述1.2.7软件的Petri网模型化进入公共程序段出口程序1其它程序1过程1停进入公共程序段出口程序2其