【文档说明】课件-计算机网络电子教案第2章网络体系结构及标准.ppt，共(68)页，1.843 MB，由小橙橙上传

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第2章网络体系结构及标准网络体系结构是指从体系结构的角度来研究和设计计算机网络系统，其核心问题是网络体系的逻辑构造和功能分配，即确定管理和实现不同计算机系统之间互连和通信的方法。层次化网络体系结构。ISO/OSI模型ISO/OSI，念起来有点

像绕口令。它究竟代表什么呢？ISO是“InternationalStandardsOrganization”的缩写,即“国际标准化组织”.OSI是“OpenSystemInterconnection”的缩写,即“开放系统互连”,也就是

“开放系统互连参考模型”，即有名的OSI模型。OSI标准是由国际标准化组织制定的,因此从技术上说，它被称为ISO/OSI标准。OSI模型将计算机网络的各个方面分成了互相独立的七层。这些层就像洋葱的层次一样：每一层都将其下面的层遮起来。在上面的层里，下面层次的细节被

隐藏起来。开放系统互连OSI模型每一层只向它邻接的上层提供服务，并且向上层屏蔽如何实现协议的具体细节。也就是说每一层只调用其相邻下层提供的服务,且只关心下层提供的服务接口,而不理会下层实现服务的细节.不相邻的层之间不发生直接的服务关系.计算系统应用层表示层会话层传输层网络

层数据链路层物理层传输介质通信网协议AB计算系统应用层表示层会话层传输层网络层网络层网络层数据链路层数据链路层数据链路层物理层物理层物理层传输介质传输介质2.1.1物理层是实现通信节点的物理连接。物理层并不是指连接计算机

的具体的物理设备或具体的传输介质，而是指在物理传输介质之上为数据链路层提供一个传输原始比特流的物理连接。物理层接收和发送一串比特流信息，但不考虑信息的意义和结构提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械

、电气、功能和规程特性。OSI模型中并未定义实际的物理层协议，具体的物理层协议如EIA组织制定的RS-232C协议、RS-449协议等、RJ45协议等。机械特性指接口、形状等。在RS-232C中，规定采用的连接器接口有25根针，接口形状为D形。电气特性包括信号电压、持续

时间等。RS-232C规定，对数据信号，以+15V～+5V表示“0”，-15V～-5V表示“1”，对控制信号，“0”表示“开”，“1”表示“断”，数据速率0～20Kbps。功能特性描述物理设备的功能，如RS-232C的第二根针是

用于发送数据的，第三根针是用于接收数据的，第四根针表示请求发送，第五根针表示允许发送。规程特性指事件发生的合法顺序。例如，RS-232C发送数据的顺序为：第四根针置位，请求发送→第五根针置位，允许发送→数据通过第二根针发送。2.1.2

数据链路层在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层的功能是实现两个相邻节点之间二进制信息块的正确传输，通过进行必要的同步控制、差错控制、流量控制，为网络层提供可靠、无错误的数据信息。分为两大类：面向字符的协议和面向比特的协议。面向字符

的协议以字符作为传输的基本单位，并用10个专用字符控制传输过程。这类协议发展较早。面向比特的协议以比特作为传输的基本单位，它的传输效率高，能适应计算机通信技术的发展，已广泛地应用于公用数据网上。。字符：数字、字母和符号的二进制编码

。如ASCII字符，美国信息交换标准码AmericanStandardCodeforInformationInterchange，7位，如#编码为0100011，共128个字符，按字节来存。HDLC协议（高级数据链路控制协议，HighLevelDataLink

Control）帧格式------面向比特的协议FACIFCSF帧起始标志本帧接收站控制段数据信息帧校验序列帧结束标志（可扩展）任意长16位或32位8位8位8位8位（可扩展）控制段:表示所使用帧类型以及序列号2.1.3网络层两台计算机之间的通信通路一般包括许多段链路。数据链

路层研究和解决的问题是两个相邻的结点之间的通信问题，实现信息在两个相邻结点间透明的无差错的帧级传输。它不能解决由多条链路组成通路的数据传输问题。网络层解决的问题主要是：⑴为上一层传输层提供服务。⑵路由选择。⑶流量控制。数据链路层的流量控制是针

对数据链路相邻结点进行的。网络层的流量控制是对整个通信子网内的流量进行控制，是对进入分组交换网的通信量进行控制。⑷连接的建立、保持和终止问题。总之，网络层是实现要在通信子网内把报文分组，从信源结点（信息起点）送到信宿结点（信息传播终点）。理解物理层、数据链路

层、网络层ServerComputerPBXPBXPBXComputerPBXPBXPBXPBXIBMCompatibleComputerComputerABCDEF1236574ServerComputerPBXPBXPBXComputerPBXPBXPBXPBXIBMCompatibleCom

puterComputerABCDEF1236574•物理层---各链路上透明地传送比特流；•数据链路层---使得相邻结点所构成的有可能有差错的链路能够传输无差错的帧；•网络层---是在链路层的基础上提供路由选择流量控制，防止阻塞和死锁

现象的产生，以及提供网络互连功能。弥补各通信子网提供的有差异和有缺陷的服务，使两端的用户都变成透明的。2.1.4传输层•功能在网络层的基础上，完成端对端（不同于数据链路层）的差错纠正和流量控制，并实现两个终端系统间传递的分组无差错

、无丢失、无重复、分组顺序正确。⑴传输协议的分类①A型网络服务网络连接具有可接受的低差错率和可接受的低故障通知率。网络服务是一个完善的、可靠的服务。A型网络服务条件下，网络中传输的分组不会丢失和失序。在这种情况下，传输层就不需

要提供故障恢复和重新排序的服务②B型网络服务网络连接具有可接受的低差错率和不可接受的低故障通知率。网络服务是完善的分组传递交换，但有网络连接释放或网络连接重建问题。③C型网络服务网络连接具有不可接受的高差错率。C型网络服

务质量最差，对于这类的网络，传输协议要具有对网络进行检错和差错恢复能力，具有对失序、重复错误投递的分组进行检错和更正能力。对应各类型网络服务,OSI定义了一套功能集,包括:0类到4类共五类传输层协议：①0类协议0类协议是面向A型网络服务的。其功能只是建立一个简单的端到

端的传输连接和在数据传输阶段具有将长数据报文分段传送的功能。0型协议没有差错恢复和将多条传输连接恢复用到一条网络连接上的功能。0类协议是最简单的协议。②1类协议1类协议是面向B型网络服务的。其功能是在0类型协议的基础上增加了基本差

错恢复功能。基本差错是指出现网络连接断开或网络连接失败，或者收到了未被认可的传输连接数据单元。③2类协议2类协议也是面向A型网络服务的。但2类协议具有复用功能，能进行对传输连接的复用，协议具有相应的流量控制功能。2类协议中没有

网络连接故障恢复功能。④3类协议3类协议是面向B型网络服务的。3类协议的功能既有差错恢复功能，又有复用功能。⑤4类协议4类协议是面向C型网络服务的。4类协议具有差错检测，差错恢复，复用等功能。它可以在网络服务质量差时保证可靠

的数据传输。4类协议是最复杂的协议。传输层提供的服务一类是传输连接管理，即负责建立和在通信完毕时释放连接；另一类是数据传送。①连接与传输建立连接。传输层的连接以通信子网提供的服务为基础。多路复用。把几条传输连接在同一条网络连接上。②传输服务网络层的服务包括数据

报和虚电路。当网络层提供的是虚电路服务，那么传输层能保证对报文的正确接收，传输层协议同通信子网能构成可靠的计算机网。如果网络层提供的是数据报服务，传输层协议则必须包括差错校验和差错恢复。因为此时网络层提供的

服务没有进行差错控制、丢失、报文重复等处理工作的服务，可靠性较差。③端对端通信传输层的协议都具有端对端的性质，其中端被定义为对接传输实体。通过传输层提供的服务，实现了从一个传输实体到另一个传输实体的网络连接，所以传输层不关心路径

选择和中断。④状态报告和安全保密传输层不仅要为传输层用户提供传输层实体或传输连接的状态信息，还要提供对发送者的确认、数据加密与解密、通过保密的链路和结点路由选择等安全服务。2.1.5高层协议会话层、表示

层和应用层构成了OSI参考模型的高层。这几层的标准制定得比较晚，还在完善之中，目前使用得不够广泛。⑴会话层首先它可以象传输层一样支持普通的数据传输，另外它还提供了许多增值服务，例如交互式对话管理，允许一路交互、两路交换和两路同时会话，类似于数

据通信里的单工、半双工和全双工方式；等。⑵表示层功能是处理通信进程之间交换数据的表示方法，包括语法转换、数据格式的转换、加密与解密、压缩与解压缩等。⑶应用层为用户提供最直接的服务，包括虚拟终端、文件传输、事务处理、网络管理等大量的

网络协议。电子邮件程序、文件传输、WWW浏览器、多媒体传输等都属于应用层的范畴。各层的功能物理层：OSI模型的最底层。它提出了网络的物理特性，比如连接的电缆类型。这里是二进制值0和1的世界，也就是数据以信号的电特性（高低电平）来表示。数据链路层

：指明将要发送的每个数据包的大小、每个数据包的地址以使它们送到指定的接收者那里。也能提供基本的错误识别和校正机制，以确保发送的数据和接收的数据一样。网络层：就是告诉数据包从一个网络到另一个网络怎样走（术语叫“路由”）传输层：通过一个唯一的地址指明计算机网络上的每个节点（可能就是你的计算机

），并管理节点之间的连接。同时将大的信息分成小块信息，并在接收节点将信息重新组合起来。会话层：在网络节点之间建立“会话”（你理解为谈判前的准备工作也行）。表示层：负责把网络上传输的数据从一种陈述类型转换到另一种类型

，也能在数据传输前将其打乱，并在接收端将其恢复(就象不同语言之间的翻译)。应用层：OSI的最高层，讨论应用程序用于同网络通信所需要的技术。在这里，我们可以看到很多熟面孔，比如HTTP（超文本传输协议），FT

P（文件传输协议），WAP（无线应用协议），SMTP（简单邮件协议）等等。2.1.6OSI参考模型的特点目前，广泛应用的网络体系结构是TCP/IP。OSI参考模型只定义了各层的功能，并未定义每层的具体实现协议，其

协议由其它标准来定义，这体现了该模型的灵活性。OSI开放式网络体系结构的理论指导作用大于其实际应用。2.2TCP/IP网络体系结构2.2.1TCP/IP的几个重要术语(1)网络连接网络连接方式有两种:面向连接和无连接。面向连接的协议是在通信以前，必须与另一个应用程序建立连接。面向连接的

协议只有建立连接后才能进行数据传输。传输控制协议TCP是面向连接的协议。无连接协议是在传输报文以前，不用建立连接。因此使用无连接协议的每个报文必须包括一个完整和准确的目的地址。无连接协议将报文传给协议

下一层，由网络进行传送。用户数据报协议UDP和互连网协议IP都是无连接协议。(2)协议可靠性协议分为可靠和不可靠两种。当数据通过可靠协议传递时，协议保证数据正确传输。可靠传输有以下特征:①为了确保数据正确传输，协议在通信应用程序之间交换确认信息，即程序每次发送一个报文时，对方

必须发回确认信息。如果发送程序在给定时间内没有收到这样一个确认信息，则重新发送此报文，直到得到应答信息或超时放弃为止。②为了确保传输的数据有效，可靠协议在每次传输时，包含一个或更多的校验和，它保证数据传输时不发生错误。TCP是一种可靠

的协议，UDP是不可靠的无连接协议(3)协议数据两个基本数据服务:字节流服务和数据流服务。字节流服务协议将信息看做一串字节流进行传输。字节流协议不关心每个数据报的长度，能够保证接收端按照发送的顺序接收数据。传输控制协议（TCP）是字节流协议。数据

流协议将信息视为一个独立单元进行传输。协议单独发送每个数据报，数据报之间不相互依赖，也不保证先发先收。如果接收方应用程序要求数据顺序一致，应用程序必须在数据到达后，校对这些数据。用户数据报协议和互连网协议使用数据报传输数据。2.2.2TCP/IP协议SMT

PFTPTELNETDNSTCPUDPIPARPRARPFDDIX.25ATM以太网应用层传输层互连层网络接口层ARP（AddressResolutionProtocol）用来将Internet地址转换成物理地址。RARP（Re

verseAddressResolutionProtocol）为反向地址转换协议，一个新接入网络的站通过RARP发出广播请求，得到RARP服务器给它分配的Internet地址。IP（InternetProtocol）

为重要的网络层协议。TCP（TransportControlProtocol）为传输控制协议，它是主要的协议，是面向连接的。UDP（UserDatagramProtocol）为用户数据报协议，是主机和主机之间无连接的数据报协议。SMT

P（SimpleMailTransferProtocol）为简单邮件传递协议。FTP（FileTransferProtocol）为文件传输协议，用于主机之间文件的交换。TELNET为远程通信协议，用户的终端能够很容易地通过这个协议接入远程系统。DNS（DomainNa

meService）为区域名字服务，DNS提供名字到Internet地址的转换。⑴网络接口层网络接口层是TCP/IP协议的最底层，是负责互连层与硬件设备间联系。这一层的协议非常多，包括各种逻辑链路控制和媒体访问。任何用于IP数据报交换的分组传输协议均可包含在这一层中。⑵互连层互连层解决

的是计算机到计算机间的通信问题，它包括三个方面的功能：①处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后将分组装入IP数据报，填充报头，选择路径，然后将数据报发往适当的网络接口。②处理数据报。③处理网络控制报文协议，即处理路径、流量控制、阻塞等。⑶传输层传输层解决计算机程序到计算机程序之间的通信

问题，即解决“端到端”的通信问题。传输层对信息流具有调节作用，提供可靠性传输，确保数据到达无误。⑷应用层应用层提供一组常用的应用程序给用户。在应用层，用户调节访问网络的应用程序，应用程序与传输层协议相配合，发送或接收数

据。每个应用程序都由自己的数据形式，它可以是一系列报文或字节流，但不管采用哪种形式，都要将数据传送给传输层以便交换。2.2.4IP地址与物理地址MAC（物理、局域网）地址：IEEE802为每一个站都规定了一个48位的全局地址。24（生产网

卡的厂家向IEEE购买，地址块/厂家代码）+24（厂家分配）。1.IPv4地址结构从概念上说，每个IP地址由两部分组成，即网络标识（netid）和主机标识（hostid）。网络标识确定了该台主机所在的物理网络，主机标识确定了在某一物理网络上的一台主机。32位,分4个字节。采用点分十进制

方式记录,4个以小数点隔开的10进制数,每个整数对应一个字节.如166.111.80.67地址分类:每个地址有网络地址+主机地址128个A类地址、每个子网可有16777216台主机16384个B类地址

，每个子网可有65536台主机2097152个C类地址，每个子网可有256台主机每个网络接口分配一个IP地址。主机可有多个网络接口（多穴主机）IP地址并不是标示一台机器，而是一个主机与网络的一个连接32

位0网络主机10110111011110ABCDE网络主机网络主机广播地址保留备用主机地址范围0.0.0.0-127.255.255.255128.0.0.0-191.255.255.255192.0.0.0-223.255.255.25500000000

000000000000000000000000000...000主机1111111111111111111111111111111127任意网络111111111...11111111本主机所在网络的某主机当地网广播远程网广播LOOPB

ACK用于测试网络软件IP地址、分类224.0.0.0-239.255.255.255240.0.0.0-255.255.255.255IP地址的特例(1)网络地址:网络号+全0主机号------表示一个网络本身10.0.0.0(2)网络广播地址:网络号+全1主

机号--------对某个网络的所有主机广播192.168.1.255(3)本地主机:全0网络号+主机号--------当地网的某个主机0.0.0.122(4)本主机:全0------本主机,在自动获取IP的情况下,启动时未确定本机IP前表示本机0.0.0.0(5)全1

本地网广播:当不知道网络号时,用于本地物理网络内广播255.255.255.255(6)回送地址:127开头------测试用,本机上的两个应用程序进行”网络”通讯.127.0.0.1注意:特殊地址不能分配给主机!IPv6简介IPv

6是互联网协议的第六版；准备取代现有标准IPv4。IPv4只支持大概40亿(4×109)个网络地址，而IPv6支持3.4×1038个。预计在2025年以前IPv4都会被支持，以便给新协议的修正留下足够的时间。促使Ipv6形成的主要原因是网络空间的匮乏，尤其是在高速

发展的亚洲国家例如印度和中国。还有其他原因:新的用途，像移动性，服务质量，机密性的扩展等。虽然IPv6十年前就已被指定作为IPv4的下一代(在1994年)，在世界范围内使用IPv6部署的公众网与IPv4相比还非常的少。IPv6编址(1)从IPv4到IPv6最显著的变化就是网络地址的长度。有128

位长,16个字节；(2)IPv6地址分为三种基本类型:单播:对应一台单独的计算机组播:对应一组计算机泛播:对应一组计算机,这些计算机具有相同的地址前缀(在一个点)(3)IPv6的冒分十六进制表示:IPv6地址为128位长但通常写作8组每组四个十六进制数的形式。例如：2001:0

db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344是一个合法的IPv6地址。IPv6编址(4)零压缩:两个冒号表示连续的0,例如:24A7:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34可表示为:24A7::874B:2B34。

(5)IPv4用IPv6表示,开头96个0.用户地址、IP地址与MAC地址纬二路开往北京发车点开往上海北京长途汽车站上海长途汽车站开往济南发车点12点发车，每30MIN一班SAP纬二路888号MAC地址

苏州长途汽车站开往济南发车点开往上海发车点过路车开往苏州下车点下车点多路复用到北京去旅游济南长途汽车站（108）用户地址网络地址不妨象高速公路一样给车站编上号：上海站：100济南站：108苏州站：2012.TCP/IP协议运作网络2网络1IP网络访问协议1#

物理层应用X逻辑连接（TCP/IP连接）NAP1全球网络地址TCP应用Y主机AIP网络访问协议2#物理层应用XTCP应用Y主机BNAP1IP路由器J子网附加点地址逻辑连接（如虚电路）端口或服务访问点（SAP）TCP/IP中

的协议数据单元：控制信息和数据同时进行传送TCP对大的数据块进行分割成小的单元用户数据IP头标目的端口：传给哪个进程？序列号：在接收端如何组装？校验码：编码，接收和发送采用相同的算法产生。正确发送了吗？目的子

网地址：送网哪个子网？功能请求：使用子网的功能，如优先级请求。TCP头标网络访问层头标应用字节流TCP段IP数据报网络访问层包（分组，具体到某个网络称为帧）目的主机的地址：哪个主机接收？3.IP地址映射将一台计算机的IP地址映射到物理地址的过程称地址解析。一台主机或路由器在

需要向同一物理网络上的另一台计算机发送数据时，先要进行地址解析。①查表法将地址映射关系放在内存中的一些表里，当解析地址时，通过查表得到解析结果。②相近形式计算法通过简单的布尔和算术运算得出映射地址。③消息交换法计算机

通过网络交换信息得到映射地址。ARP协议定义了两类基本的消息，一类是请求消息，另一类是应答消息。一个请求消息包含一个IP地址和对相应物理地址的请求；一个应答消息包含发来的IP地址，也包含相应的物理地址。三位一体的标识方式•IP地址：设计IP地址

的目的是隐蔽低层的物理网络，允许高层程序只用IP地址工作。•用户地址：便于记忆•物理地址：发送与接收信号4.子网的划分地址资源预计今后几年用尽，现已分配的网络地址中，主机地址利用率5%。为充分利用地址资源，提出

子网和掩码的概念。32位网络10B主机主机地址范围126.0.0.0-191.255.255.255网络10B主机126.0.0.0-191.255.255.25511111111...111111111000000.....00000subn

etmask子网子网的划分子网：将A类、B类、C类IP地址的网络再分成几个部分，每个部分称为一个子网子网掩码构成：主机号部分全0，网络号（包括子网）部分为全1。标准掩码：A、B、C类地址分别对应一个标准掩码

，分别为255.0.0.0,255.255.0.0,255.255.255.0子网的划分举例:166.111.0.0----B类网络地址掩码:标准掩码+设定位(一般为主机地址的前几位)11111111.111

11111.11100000.00000000255.255.224.0B类网络地址:166.111.0.0子网地址:166.111.00000000.00000000(166.111.0.0)166.111.00100000.000000

00(166.111.32.0)166.111.01000000.00000000(166.111.64.0)166.111.01100000.00000000(166.111.96.0)166.111.10000000

.00000000(166.111.128.0)166.111.10100000.00000000(166.111.160.0)166.111.11000000.00000000(166.111.192.0)166.111.11100000.00000000

(166.111.224.0)子网的划分已知接口IP地址,求接口所在网络的子网地址时,只需与子网掩码相与;已知接口IP地址,求IP地址的主机地址时,只需与子网掩码的反码相与.如网络接口IP地址:166.111.69.12---166.111.

01000101.00001100掩码:255.255.254.0---255.255.11111110.00000000掩码反码:0.0.00000001.11111111与掩码相与:166.111.6

8.0(子网地址)与掩码反码相与:0.0.1.12(主机地址)因此，使用4位子网号的B类地址的子网掩码是:255.255.240.0。使用8位子网号的B类地址的子网掩码是255.255.255.0。5.公有IP和私有IP公有地址公

有地址（Publicaddress）由InterNIC（InternetNetworkInformationCenter因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向InternetNIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。私有地址私有地址（Privateaddress

）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。以下列出留用的内部私有地址A类10.0.0.0--10.255.255.255B类172.16.0.0--172.31.255.255C类192.168.0.0--192.168.255.2556.网络地址转换(NAT)

简介网络地址转换(NAT,NetworkAddressTranslation),是一种将私有地址转化为合法IP地址的转换技术.NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。NAT的实现

方式有三种，即静态转换、动态转换和端口多路复用。静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址时，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络

对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问。动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。当ISP提供的合法IP地址略少于网络

内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。端口多路复用是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换(PAT，PortAddressTranslation).采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大

限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自internet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。2.2.5域名服务（DNS）系统Internet/Intranet上，用户通过浏览器访问网上资源，包括进行发送电子

邮件，WWW浏览，以及进行文件上、下载等工作，很少直接使用不易记忆的二进制IP地址，而经常使用以ASCII（美国标准信息交换码）字符串来表示的目的地，以替代要联系的二进制IP地址。然而网络设备本身只能识别二进制表示的地址，因此在访问过程中首先应该把ASCII字符串转换成二进制IP地址。域名服务（

DNS）系统⑴名字解析过程DNS是一种层次化基于域的命名体系结构以及实现这一体系的一个分布式数据库系统的综合。它的主要功能用于目的主机名到IP地址的映射。为了将一个名字映像成一个IP地址，客户应用程序调用一个称为解析器的库过程，将名字作为参数传递给它，形成DNS

客户；然后DNS客户构成一个名字查询报文后发送一个UDP包给本地名字服务器，服务器首先在其管辖的区域内查找名字，名字找到后，把对应的IP地址返回给DNS客户。名字是否在该名字服务器所管辖的区里入口DNS客户构造名字查询报文将

查询报文发往某名字服务器存在合适的下一个名字服务器吗存在该机器名吗NYNN从DNS数据库中取出相应的IP地址返回给DNS客户哪种求解放式返回“名字不存在”报文给DNS客户结束把名字请求转送给下一个名字服务器，进行递归求解，结果返回给DNS客户递归

迭代产生一个指定名字服务器的响应送给DNS客户（2）名字空间与命名规则国家cn...通用国际govnetcom...int顶级域neteduIBM3com子域btapublicpkutsinghua子域或树叶域每个域或子域都有其固有的域名。Internet国际特别委

员会（IAHC）负责域名的管理，解决域名注册中的问题。域名用英文大小写字母均可书写，域名中用点（dot）分开各级。例如，清华大学的域名为tsinghua.edu.cn。域名中cn为国家顶级域名，表示中

国。edu为子域名，表示教育部门。tsinghua表示清华大学，是第3级域名。顶级域名（TLD）目前分成如下三类：国家顶级域名（nTLD）例如.cn中国，.jp日本。国际顶级域名（iTLD）例如世界知识产权组织的域名为.int通用顶级域名（gTLD）.com公司企业,.edu教育机构,.gov政府

部门,.mil军事部门,.net网络服务机构,.org非赢利性组织,.art突出文化活动单位，等。⑶资源记录每个域都有一系列相关的资源记录。解析器把一个域名交给DNS后，将获得与这个域名相关的资源记录，因此DNS的真正实际的功能是将域名映射成资源记录。

一个资源记录包括域名（Domain-name）、存活期（Time-to-live）、类型（Type）、类别（Class）和值（Value）五个字段。⑷名字服务器名字服务器可以认为是DNS系统中的核心部件。DNS名字空间划分成若干个不重

叠的区。每个区中可以包括一个域，也可以部分命名树，甚至于全部命名树。通常一个区中配置一台名字服务器。由网络的全局管理者对整个DNS系统进行区的划分。划分的原则在很大程度上取决于需要多少名字服务器以及何处需要配置名字服务器。⑸域名解析过程举例用户AAA其电子邮箱名

为aaa@tsinghua.edu.cn发送电子邮件给BBB，BBB的电子邮箱名为bbb@public.bta.net.cn。发送者AAA为CERNET一员，而接收者BBB处在ChinaNET上。当AAA发送电子邮

件后，为了获得BBB电子邮箱的IP地址，就开始了域名解析过程。理想递归查询步骤如图2-8（a）所示。本地名字服务器名字服务器名字服务器名字服务器名字服务器tsinghua.edu.cn.edu.cn.cn.net.cn.bta.net.cnAAA客户12345678910（a)本地名字服务器名字服

务器名字服务器名字服务器tsinghua.edu.cn.cn.net.cn.bta.net.cnAAA客户123456（b)782.3IEEE802标准IEEE为美国电气电子工程师协会Instituteof

ElectricalandElectronicEngineer的简称。IEEE为局域网制定了多种标准，这些标准统称为IEEE802。⑴IEEE802.1——局域网概述、体系结构、网络管理和网络互连。主要制定公共规范。局域网概述、体系结构、网络

互连及局域网和城域网的网络管理和性能测量。除此之外还提供一些综述、辅助信息、建议和指南，如IEEE802简介。IEEE802.1标准主要包括：IEEE802.1D、IEEE802.1E、IEEE802.

1F、IEEE802.1G、IEEE802.1H和虚拟网、质量服务标准IEEE802.1Q和IEEE802.1P。⑵IEEE802.2——逻辑链路控制LLCIEEE802.2是关于逻辑链路控制层LLC的标准协议，它定义了LLC向高层提供的面向连接和无连接服务与协议。IEEE802

.2包括：IEEE802.2a～f和IEEE802.2h。⑶IEEE802.3——CSMA/CD访问方法和物理层规范IEEE802.3基于以太网规范，定义了带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess

/CollisionDetect）和物理层规范。①IEEE802.3——CSMA/CD介质访问控制标准和物理层规范，在物理层定义了4种不同介质的10Mbps以太网规范，包括：10BASE-5、10BAS

E-2、10BASE-F、10BASE-T。②IEEE802.3u——100Mbps快速以太网标准，现在已合并到802.3中。③IEEE802.3z——光纤介质千兆以太网标准规范。④IEEE802.3ab—

—传输距离为100米的5类非屏蔽双绞线介质千兆以太网标准规范。⑷IEEE802.4——TokenPassingBUS（令牌总线）IEEE802.4定义的是令牌总线（Token-PassingBUS）介质访问控制

标准和物理层规范。⑸IEEE802.5——令牌环访问方法和物理层规范⑹IEEE802.6——城域网访问方法和物理层规范IEEE802.6定义了城域网的分布式队列双总线DQDB（DistributedQueueDualBus）访问方法和物理层规

范。⑺IEEE802.7——宽带城域网访问方法和物理层规范⑻IEEE802.8——FDDI访问方法和物理层规范⑼IEEE802.9——综合声音/数据服务的访问方法和物理层规范⑽IEEE802.10——安全与加密访问方法和物理层规范⑾IEEE802.11——无线局域网访问方法和

物理层规范⑿IEEE802.12——100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物理层规范2.4测控网标准测控网是应用在生产现场、微机化测量控制设备之间实现双向串行多点数字通信的网络，是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

它很好地适应了工业控制系统向分散化、网络化和智能化方向发展的趋势，同时也导致了传统控制系统结构的根本变革，形成了新型的集成式全分布控制网络。后端......实时监控站实时监控站(冗余)MCC优化软测量故障诊断便携机对象基础控制层高级控制与优化层生产管理层LONWORK

S总线LONWORKS总线Ethernet(TCP/IP)工业生产过程LON节点LON节点LON节点LON节点LON节点LON节点路由器财务人事市场调度计划服务器Internet远程主机数据库2.4.1测控网的技术特点(1)系统的开放性:开放

是指对相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共同认识与遵从。一个开放系统是指它可以与世界上任何地方遵守相同标准的其它设备或系统连接，通信协议一致公开，各不同厂家的设备之间可以实现信息交换(2)可互操作性与互用性:可互操作性是指实现互连设备之间、系统

之间的信息传送与沟通；而互用性则指不同生产厂家性能类似的设备可以实现相互替换(3)现场设备的智能化与功能的自治性:它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中，仅靠现场设备即可完成自动控制等基本功能，并可以随时诊断设备的运行

状态。(4)系统结构的高度分散性。(5)对现场环境的适应性。2.4.2几种常见的测控网标准⑴BACnet协议BACnet协议即ADataProtocolforBuildingAutomationControlNetworks，是一种为楼宇自动控制

网络所制定的数据通信协议。该协议的目的在于为楼宇暖通空调的监控和楼宇其它系统的计算机设备定义数据通信的标准。同时，还定义了这些设备之间信息通信的抽象的、面向对象的表示法，因此便于在楼宇中使用数字控制技术。1995年美国采

暖、制冷和空调工程师协会（ASHARE）组织的标准委员会135P制定了BACnet协议，并于当年成为美国国家标准。BACnet目前已得到世界主要发达国家的支持，日本、韩国将其列为国家标准，欧盟将其列为标准草案。⑵LonWorks总线L

onWorks总线技术是由美国Echelon公司推出并与Motorola和东芝公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的现场总线标准。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300Kb/s至1.5Mbps不等，

直接通讯距离可达2700m(78Kbps，双绞线)；支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线和电力线等多种通信介质，并开发了相应的安全防爆产品，被誉为通用控制网络。⑶CAN总线CAN是控制局域网络（ControlAre

aNetwork）的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行机构之间的数据通信，其总线规范已被ISO国际标准化组织制定为国际标准。由于得到了Motorola、Intel、Philip、Simence和NEC等公司的支持，它广泛应用于离散控制领域。CAN协议也是建立在国际标准

化组织的开放系统互连模型基础上，不过，其模型结构只有三层，即只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层，其信号传输介质为双绞线，以lMbps传输，其距离可达40m，以5Kb/s传输，其最远直接传输距离可达10km

，最多可挂接设备数达110个。⑷FF总线基金会现场总线FF（FoundationFieldbus）是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好前景的技术，其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、Simen

ce等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地150家公司制定的WorldFIP协议。由于用户的压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发国际上统一的现场总线协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、

应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能块集。⑸PROFIBUS总线PROFIBUS是德国国家标准DIN19245

和欧洲标准EN50170的现场总线标准，PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA组成了PROFIBUS系列。DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，适用于纺

织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IECl158-2标准。该项技术是由Simence为主的十几家德国公司和研究所共同推出的。它采用了0SI模型的物理层和数据链路层，FMS还采用了应用层

。传输速率为9.6Kb/s～l2Mbps，以l0Mbps传输，其最大传输距离为100m；以1.5Mbps传输，其最大传输距离为400m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线或光缆；最多可以

挂接127站点。⑹HART总线HART是HighAddressableRemoteTransducer的缩写，最早由Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金会。

这种被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是在现有的模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，并得到了较快的发展。第二章作业1.试述ISO/OSI参考模型的结构，并根

据自己的理解总结各层的主要功能2.论述5类IP地址的划分及常用的地址解析算法3.设有IP地址为：192.168.2.196问：（1）此地址属于哪一类地址？（2）此类网络地址的子网掩码是多少，若使用两位子网号，

其子网掩码又是多少？每个子网可容纳多少主机？4.常用的现场总线有哪些？