列车总线控制PPT演示文稿.ppt
1,第2章 网络通信基础,主要内容,学习目标,新课讲授,本节小结,本节习题,2, 【主要内容】,2.2 计算机网络的拓扑结构 星型拓扑 总线型拓扑 树形拓扑 环形拓扑 网状拓扑 混合型拓扑 介质访问控制方式 CSMA/CD 令牌访问控制方式,3, 【学习目标】,掌握计算机网络的常见拓扑结构 了解各种拓扑结构的优缺点及应用场合 掌握CSMA/CD、令牌访问控制等介质访问控制方式的基本原理,4,拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间关系； 在计算机网络中，将主机和终端抽象为点，将通信介质抽象为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确的全貌印象； 计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。,2.2 网络的拓扑结构,5,2.2 网络的拓扑结构,6,2.2.1 星形拓扑,各节点通过点到点的链路与中心节点相连，中心节点可以是转接中心，起到连通的作用，也可以是一台主机，兼具数据处理和转接的功能。 中心节点结构复杂，每个站的通信处理负担很小。 目前流行的PBX（Private Branch Exchange，用户交换机）就是星形拓扑的典型实例。,7,2.2.1 星形拓扑,优点： 1.配置方便，很容易在网络中增加/删除新的站点。 2.容易检测和隔离故障：单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，且可方便地将有故障的结点从系统中删除。 3.简单的访问协议：数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控。 缺点 1.需要大量电缆,费用和安装工作量大。 2.在安装之初始要配置大量冗余电缆，以备扩展。 3.集中控制，对中心节点的依赖性大。,8,2.2.2 总线拓扑,总线：信息传输的公共通道。 总线拓扑：采用单根传输线作为传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到主干线上。 网络中所有的站点共享一条数据通道。一个节点发出的信息都可以沿着介质双向传播，被网络上的多个节点接收（广播方式）。,9,2.2.2 总线拓扑,工作过程： A发信息，其他收 A、C同时发，冲突发生 检测到冲突后，A、C同时停止发 按协议，决定A先发 A发完，C再发 存在介质访问冲突，必须采取某种方法分配信道，以决定哪个节点可以发送数据。,10,2.2.2 总线拓扑,总线拓扑的优点： 节约电缆（成本低），容易布线（安装方便） 可靠性高：某个站点自身的故障不会影响整个网络 易于扩充 总线拓扑的缺点： 中继器配置 站点必须是智能的 采用总线拓扑的最常见的网络有10Base2以太网、10Base5以太网以及ARCnet网。,11,2.2.3 树型拓扑,树型拓扑是从总线拓扑演变过来的，形状象一棵倒置的树，顶端有一个带有分支的根，每个分支还可延伸出子分支。 树型拓扑是一种层次结构，适用于分级管理和控制系统。低层计算机一般都具有明确定义的和专业化很强的任务，如数据的采集和变换等，而高层的计算机具备通用的功能，以便协调系统的工作，如数据处理、命令执行和综合处理等。 与其它拓扑的主要区别在于其根的存在。当下面的分支节点发送数据时，根接收该信号，然后再重新广播发送到全网。 这种结构不需要中继器。与星型拓扑相比，由于通信线路总长度较短，故它的成本低，易推广，但结构较星型复杂。,12,2.2.3 树型拓扑,树型拓扑结构有以下的优点： 易于扩展。从本质上看这种结构可以延伸出很多分支和子分支，因此新的节点和新的分支易于加入网内。 故障隔离容易。如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将这分支和整个系统隔离开来。 树型拓扑的缺点 是对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作，因此这种结构的可靠性与星型结构相似。,13,2.2.4 环型拓扑,节点通过中继器和点到点通信线路连接成闭合环路。 环形网是点到点、一个结点一个结点的连接，可以在网上的不同段使用各种传输介质。 每个中继器都与两条链路相连。这种链路是单向的，数据在一个方向上围绕着环进行循环。,14,2.2.4 环型拓扑,工作过程： 工作站将每个报文分组（包括一段数据再加上某些控制信息，在控制信息中含有目的地址）依次送到环路上； 中继器能接收一条链路上来的数据，并对报文分组的目的地址进行判断，看其是否与本地工作站的地址相同，若同，则接收该报文分组，并将分组拷贝下来；若异，以同样的速度串行地把数据送到另一条链路上； 当该报文分组在环路上绕行一周重新回到发送站时，由发送站把这些分组从环路上摘除。 中继器不起缓冲作用，每个站对环的使用权是平等的，所以它也存在着一个对于环型线路的“争用”和“冲突”的问题。,15,2.2.4 环型拓扑,环形拓扑的优点： 节约电缆 无需接线盒 可用光纤 环形拓扑的缺点： 一个结点故障会引起全网故障 诊断故障困难 不易重新配置网络 拓扑结构影响访问协议 常见的采用环形拓扑的网络有令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）和CDDI（铜线电缆分布式数据接口）网络。,16,2.2.5 网状型拓扑,网络中任意两站点间都有直接通路相连，所以任意两站点间的通信无需路由，而且有专线相连没有等待延迟，因此通信速度快，可靠性高。 但是组建这样网络投资非常巨大。例如你在有4个站点的全互连拓扑网络上增加一个站点，那么你就得在这个网络上增加4根线使这4个站点的每一个站点都与新站点有一根线进行连接。由此也可看出这种全部互连型拓扑的灵活性差。 但这种全部互连型拓扑结构适用于对可靠性有特殊要求的场合。,17,2.2.5 网状型拓扑,网状型拓扑网络中，节点之间的连接是任意的，没有规律。 主要优点是可靠性高，但结构复杂，必须采用路由选择算法和流量（拥塞）控制方法。 广域网基本上采用网状型拓扑结构。,18,2.2.6 混合型拓扑网络,常见的有星型/总线拓扑和星型/环型拓扑。 星型/总线拓扑是综合星型拓扑和总线拓扑的优点，它用一条或多条总线把多组设备连接起来，而这相连的每组设备本身又呈星型分布。对于星型/总线拓扑，用户很容易配置和重新配置网络设备。,19,2.2.6 混合型拓扑网络,星型/环型拓扑。 取这两种拓扑的优点于一体。这种星型环拓扑主要用于IEEE802.5的令牌网。 从电路上看，星型环结构完全和一般的环型结构相同，只是物理走线安排成星型连接。 星型环拓扑的优点： 故障诊断方便而且隔离容易； 网络扩展简便； 电缆安装方便。,20,2.2.7 介质访问控制方式,在总线形和环形拓扑中，网上设备必须共享信道。为解决在同一时间几个设备同时争用总线信道的问题，需有某种访问控制方式，以便协调各设备访问介质的顺序，在设备之间交换数据。 通信中对公用信道的访问： 随机：各工作站可在任何时刻，任意地点访问介质载波监听多路访问冲突检测 (CSMACD) 受控：各工作站可用一定的算法调整各站访问介质的顺序和时间令牌（标记）总线、令牌（标记）环。,21,1、载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD 先听后发：听后，可采用三种CSMA坚持退避算法： 不坚持CSMA 1-坚持CSMA P-坚持CSMA 边听边发 冲突停发 随机重发,2.2.7 介质访问控制方式,22,2.2.7 介质访问控制方式,1、载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD,23,2、令牌(或称标记)访问控制方式 令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌 (Token)的方法。谁得到令牌，谁才有发报权。令牌访问原理可用于环形网络，构成令牌环形网；也可用于总线网，构成令牌总线网络。,2.2.7 介质访问控制方式,24,2、令牌(或称标记)访问控制方式 (1)令牌环(Token-Ring)方式 令牌在网络环路上不断地传送，只有拥有此令牌的站点，才有权向环路上发送报文，而其他站点仅允许接收报文。 站点在发送完毕后，便将令牌交给网上下一个站点，如果该站点没有报文需要发送，便把令牌顺次传给下一个站点。 表示发送权的令牌在环形信道上不断循环。环上每个相应站点都可获得发报权，而任何时刻只会有一个站点利用环路传送报文，因而在环路上保证不会发生访问冲突。,2.2.7 介质访问控制方式,25,2.2.7 介质访问控制方式,2、令牌(或称标记)访问控制方式,(1)令牌环(Token-Ring)方式,26,2、令牌(或称标记)访问控制方式 (2)令牌传递总线(Token-Passing Bus)方式 网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环。 每个工作站在环中均有一个指定的逻辑位置，末站的后站就是首站，即首尾相连。每站都了解先行站(PS)和后继站(NS)的地址，总线上各站的物理位置与逻辑位置无关。,站A,站B,站C,站D,站E,站F,令牌传递顺序（可以设定）：ACFEBD,2.2.7 介质访问控制方式,27,小结、习题,计算机网络有哪些拓扑结构？各有哪些特点？ 试述CSMA/CD介质访问方式的原理？ 试述令牌环控制方式和令牌总线控制方式的原理？两者有何区别？,
