2.智能建筑自動化系統(tǒng)關鍵技術基礎2.1數(shù)據(jù)通信技術基本概念2.2智能建筑中的計算機網(wǎng)絡2.3樓宇自動控制基本原理及測控設備2.4樓宇電氣控制及PLC基礎2.5智能建筑中的計算機控制系統(tǒng)2.6數(shù)據(jù)庫基礎2.1數(shù)據(jù)通信技術基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信

2.1.2信道與傳輸介質

2.1.3數(shù)據(jù)交換技術

不同的獨立系統(tǒng)經(jīng)由線路互相交換數(shù)據(jù)，便是通信；而構成整個通信的線路稱之為網(wǎng)絡；網(wǎng)絡中交換信息的系統(tǒng)若為計算機系統(tǒng)，則稱該網(wǎng)絡為計算機網(wǎng)絡。

在智能建筑自動化系統(tǒng)中，為滿足建筑物在監(jiān)控功能、管理功能和信息共享等方面的需求，需要使用各種各樣的計算機網(wǎng)絡。由于計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術發(fā)展的產(chǎn)物，因此，在介紹計算機網(wǎng)絡的知識之前，應該先了解一些通信方面的基礎概念。

2.1.1數(shù)據(jù)通信

一、信息、數(shù)據(jù)和信號

信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形和圖像，例如，數(shù)字通信終端產(chǎn)生的信息一般就是字母、數(shù)字、符號的組合。通信的目的是交換信息，為了傳送這些信息，首先要將每一個字母、數(shù)字、符號用二進制代碼表示，這些被傳輸?shù)拇a稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和信息的主要區(qū)別是：數(shù)據(jù)是信息的載體，涉及事物的表示形式；而信息涉及的是這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。

數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)的值域是連續(xù)的；數(shù)字數(shù)據(jù)不僅在時間上離散，在值域上也是離散的。

模擬數(shù)據(jù)可以通過“數(shù)字化”處理，轉變成數(shù)字數(shù)據(jù)，例如，對聲音進行等間隔采樣及A/D轉換；可以用數(shù)碼序列來表示原先的聲音數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)通信就是發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)通信，必須首先解決如何表示、傳輸數(shù)據(jù)的問題。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，通常用信號來表示和傳輸數(shù)據(jù)。信號分為模擬信號和數(shù)字信號，它們都是數(shù)據(jù)的電磁波或光波表示形式。

二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構成

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指用通信線路將分布于不同地點的基于計算機的數(shù)據(jù)終端設備連接起來，執(zhí)行數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。圖2-1所示的是最基本的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。它由信息源、收信者、發(fā)送設備、接收設備和傳輸媒介（狹義信道）幾部分組成。

圖2-1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本模型

信道是任何信息傳輸系統(tǒng)不可缺少的組成部分。所謂傳輸信道指的是以傳輸介質為基礎的信號通路。具體地說，它是由有線或無線電路提供的信號通路；抽象地說，它是指定的一段頻帶。它允許信號通過，又給信號以限制與損害。

信道可分為狹義信道與廣義信道。狹義信道就是信號的傳輸介質，而把傳輸介質和傳輸設備構成的信道稱作廣義信道。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在傳送與接收數(shù)據(jù)時，根據(jù)信道上的數(shù)據(jù)流動情形可以分為單工、半雙工和全雙工三種工作模式。

圖2-2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的幾種工作模式(a)單工通信(b)半雙工通信(c)全雙工通信（1）單工是指所傳送的信息始終朝著一個方向；而不進行與此相反方向的傳送，如圖2-2(a)所示。數(shù)據(jù)只能從發(fā)送終端A傳送至接收終端B，而不能由B傳送至A。

（2）半雙工通信是指信息流可在兩個方向上傳輸，但同一時刻只限于一個方向傳輸，如圖2-2(b)所示。通信雙方都具有發(fā)送器和接收器，但要實現(xiàn)雙向通信必須改換信道方向。這種在一條信道上進行轉換，實現(xiàn)A→B與B→A兩個方向通信的方式，稱為半雙工通信。

（3）全雙工通信是指通信系統(tǒng)能同時進行如圖2-2(c)所示的雙向通信。三、信道復用與同步技術（一）信道復用同時攜帶多個信號高效率地使用傳輸介質，就是多路復用(Multiplexing)。多路復用普遍使用：頻分多路復用FDM和時分多路復用TDM。FDM技術如圖2-3（a）所示。每個信號都需要一個以它的載波頻率為中心的一定的帶寬，稱之為信道。為了防止信道間的相互干擾，使用保護頻帶隔離。TDM技術如圖2-3（b）所示。每個輸入的數(shù)據(jù)傳輸率是960Obps，一條容量達5760Obps的線路就能容納這六個信號源。每個信號源的時間片序列稱為一條通道時間片的一個周期，亦稱之為一幀。圖2-3多路復用(a)頻分多路復用(b)時分多路復用圖2-3（b）為同步(synchronous)時分多路復用TDM。其時間片是預先分配好的，且固定不變。因此，各信息源的傳輸定時是同步的。與此相反，異步時分多路復用TDM允許動態(tài)地分配傳輸介質的時間片。

(二)同步技術所謂同步，就是要求接收端按照發(fā)送端所發(fā)送碼元的重復頻率及起止時間來接收數(shù)據(jù)，使收發(fā)雙方在時間基準上保持一致。此外，在通信過程中，還要求接收端能夠根據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時間和重復頻率校正自己的時間基準與重復頻率，這個校正過程稱為同步過程。

同步分為碼元同步、字符同步、幀同步等。

1.碼元同步

碼元同步使接收端接收的每一個碼元都要和發(fā)送端準確地保持同步。有外同步法和內(nèi)同步法。外同步法以發(fā)送端發(fā)送的同步時鐘作為接收端同步標準。內(nèi)同步則從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同步時鐘。（1）

異步式字符同步(異步傳輸)

1）每個字符作為一個獨立的整體進行發(fā)送，字符之間的時間間隔是任意的；

2）每個字符前加l位起始位(邏輯“1”)，字符的最后一位后加上1、1.5或2位的停止位(邏輯“0”)。

2.字符同步

分為起止(start-stop)式與同步(synchronous)式兩種。起止式又稱為異步(asynchronous)式。

（2）同步式字符同步(同步傳輸)

同步傳輸將一組字符連續(xù)排列后傳送，每個字符不加附加位，但每組字符之前必須加上一個或多個同步字符SYN。接收端接收到SYN字符以后，能夠根據(jù)SYN來實現(xiàn)比特同步與確定字符起始位。

同步傳輸方式比異步傳輸方式的傳輸效率高，適用于高速傳輸要求。

3.幀同步

屬于同步傳輸方式。幀結構有兩類，一類是面向字符幀，另一類是面向比特幀。四、模擬傳輸和數(shù)字傳輸

模擬傳輸是傳輸模擬信號的方法，模擬信號可以表示模擬數(shù)據(jù)或表示數(shù)字數(shù)據(jù)。模擬信號在傳輸一定距離后將衰減，為了實現(xiàn)長距離傳輸，要在模擬傳輸系統(tǒng)中設置放大器。

數(shù)字傳輸是傳輸數(shù)字信號的方法，數(shù)字信號可以表示模擬數(shù)據(jù)或表示數(shù)字數(shù)據(jù)。數(shù)字傳輸?shù)幕緝?yōu)點是比發(fā)送模擬信號更便宜，而且很少受噪聲干擾的影響。最主要的缺點是數(shù)字信號比模擬信號易衰減。因此，數(shù)字信號一般比模擬信號的傳輸距離短。為了獲得更大的傳輸距離，可以用中繼器。數(shù)字傳輸也稱為基帶傳輸，模擬傳輸也稱為寬帶傳輸。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以分別用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而它們都既可以用數(shù)字傳輸方式，也可以用模擬傳輸方式。

對于遠程通信，數(shù)字信號的傳輸不像模擬信號的傳輸那樣用途廣泛和實用。但在局部網(wǎng)絡中，由于數(shù)字電路價格下降，采用數(shù)字技術越來越經(jīng)濟。

五、數(shù)據(jù)編碼技術

（一）數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬信號

數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號傳輸是借助于載波實現(xiàn)的。載波通常是正弦信號。振幅、頻率和相位是周期函數(shù)的三個重要特征，把一個數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號，就是用數(shù)字數(shù)據(jù)來控制一個連續(xù)載波信號的振幅、頻率和相位。因此，在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)制的連續(xù)信號，就承載了原始數(shù)字數(shù)據(jù)的信息。在接收端采用與調(diào)制技術相反的“解調(diào)技術”，可以把調(diào)制信號解調(diào)為原數(shù)字數(shù)據(jù)。數(shù)字數(shù)據(jù)對模擬信號進行調(diào)制的方法有三種:幅移鍵控法ASK(Amplitude—ShiftKeying)、頻移鍵控法FSK(Frequency—ShiftKeying)和相移鍵控法PSK(Phase—ShiftKeying)，如圖2-4所示。

在幅移鍵控法ASK方式下，用載波的兩個不同的振幅來表示兩個二進制值。在有些情況下，用振幅恒定的載波的存在表示一個二進制數(shù)字，而另一個二進制數(shù)字用載波的不存在來表示。ASK方式容易受增益變化的影響，是一種效率相當?shù)偷恼{(diào)制技術。在音頻線路上，通常只能達到12OObps。

在頻移鍵控法FSK方式下，用載波頻率附近的兩個不同頻率表示兩個二進制值。這種方案比起ASK方式來，不容易受干擾的影響。在音頻線路上，通常在高于12OObps的數(shù)據(jù)傳輸時使用。這種方式也廣泛用于高頻(3～3OMH)的無線電傳輸。它甚至也能用于較高頻率的使用同軸電纜的局部網(wǎng)絡。

在相移鍵控法PSK方式下，利用載波信號的相位移動來表示數(shù)據(jù)，用發(fā)送與以前發(fā)送信號串同相的信號表示0，用發(fā)送與以前發(fā)送信號串反相的信號表示1。PSK技術有較強的抗干擾能力，而且比FSK方式更有效，在音頻線路上，傳輸速率可達到96OObps。

（二）數(shù)字數(shù)據(jù)、數(shù)字信號

對于傳輸數(shù)字信號來說，最普遍而且最容易的辦法是用兩個電壓電平來表示兩個二進制數(shù)字。例如，無電壓(也就是無電流)常用來表示0，而恒定的正電壓用來表示1。使用負電壓(低)表示0、正電壓(高)表示1也是很普遍的。后一種技術表示于圖2-5(a)中，稱為不歸零制NRZ(Non-ReturntoZero)。

不歸零制NRZ傳輸也有若干缺點。它難以決定一位的結束和另一位的開始，需要用某種方法在發(fā)送器和接收器之間進行定時或同步。另外，如果傳輸中1或0占優(yōu)勢的話，那么在幾位時間內(nèi)將有累積的直流分量。這樣，就不能使用變壓器在數(shù)據(jù)通信設備和所處環(huán)境之間提供良好絕緣的交流耦合。

克服上述缺點的另一個編碼方案是曼徹斯特編碼，如圖2-5(b)所示。這種編碼通常用于局部網(wǎng)絡傳輸。在曼徹斯特編碼方式中，每一位的中間有一個跳變。位中間的跳變既作為時鐘，又作為數(shù)據(jù)；從高到低的跳變表示1，從低到高的跳變表示0。有時，人們也使用差分曼徹斯特編碼，如圖2-5(c)所示。在這種情況下，位中間的跳變僅提供時鐘定時。用每位周期開始時有（無）跳變來表示0(1)的編碼。在上述兩種情況下，由于時鐘和數(shù)據(jù)包含在信號數(shù)據(jù)流中，所以這種編碼稱為自同步編碼。

。

如果聲音數(shù)據(jù)限于4000Hz以下的頻率，那么每秒8000次的采樣可以滿足完整地表示聲音信號特征的要求。

（三）模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號

利用數(shù)字信號對模擬數(shù)據(jù)進行編碼的最常見的例子是脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)，它常用于對聲音信號進行編碼。脈碼調(diào)制是以采樣定理為基礎的。采樣定理指出:如果在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，以高于兩倍最高有效信號頻率的速率對信號進行采樣的話，那么這些采樣值就包含了原始信號的全部信息。利用低通濾波器可以從這些采樣中重新構造出函數(shù)。2.1.2信道與傳輸介質

一、信道和傳輸損耗

（一）信道分類

信道的主要分類方法有以下幾種:

（1）按信道的用途分，分為用于電話的電話信道，用于電報的電報信道，用于電視的電視信道等。（2）按傳輸介質分，分為有線信道和無線信道。有線信道有雙絞線、同軸電纜和光纖，無線信道有無線微波接力系統(tǒng)和衛(wèi)星中繼通信系統(tǒng)。（3）按傳輸信號的頻譜分，分為基帶傳輸信道和載波信道?；鶐诺烙糜诮嚯x的傳輸，載波信道用于長途的數(shù)據(jù)、話務、報務的傳輸。（4）按允許通過的信號分，分為模擬信道和數(shù)字信道。模擬信道允許通過取值連續(xù)的模擬信號，目前大部分的信道均屬此類。數(shù)字信道只允許通過取值離散的數(shù)字信號。

（5）按使用的方法分，分為專用(租用)信道和公共(交換)信道。專用信道是指兩點或多點之間的固定線路，盡管它可能是從電信局租用的，但與公共交換網(wǎng)不發(fā)生關系。公共信道是通過交換機轉接為大量用戶服務的信道。（二）信道容量

在給定信道的條件下，如果要求誤碼率任意地小(即趨近于零)，那么信息傳輸速率有沒有一個極限值?對于一些信道，信息論證明了這個極限的存在，這個極限就是信道容量。

也就是說，一個給定信道的信道容量是在傳輸差錯概率趨于零的條件下，單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)男畔⒘?，或把信道能夠傳送信息的最大速率稱為信道容量。

（三）傳輸損耗

信號在信道中傳輸時，面臨許多損耗，其中，最重要的是衰減、延遲畸變和噪聲。

1.衰減

在任何傳輸介質上，信號的強度都會隨距離的增加而降低，對于有線信道，信號強度的減小一般是對數(shù)式的。對于無線信道，衰減是距離和大氣組成的一個更為復雜的函數(shù)。

衰減畸變對于數(shù)字信號來說算小問題，對矩形脈沖數(shù)字信號，其頻譜的大部分能量都集中在靠近信號的基頻處，因此高頻的衰減對數(shù)字信號影響不大。

2.延遲畸變

延遲畸變是有線信道的特殊現(xiàn)象。這種畸變是由于信號通過傳輸介質時，其傳播速度隨頻率變化而引起的畸變。對于限帶的信號，在中心頻率附近，傳播速度可能增高，而在頻帶邊緣，傳播速度可能下降。因此，一個信號的不同頻率成分在不同的時間到達接收端。

延遲畸變對于數(shù)字信號特別關鍵。在傳輸一個比特序列時，由于延遲畸變，某個比特位置上的信號成分的一部分可能分散到別的比特位置上，從而產(chǎn)生碼間干擾，這是最大比特率(信道容量)的一個主要限制。均衡補償技術也可用于減小延遲畸變。

3.噪聲

噪聲是通信系統(tǒng)性能受到限制的主要因素。噪聲可以分為四種類型:熱噪聲、交調(diào)噪聲、串音和脈沖噪聲。

二、傳輸介質

（一）雙絞線

雙絞線是最廉價也最便于使用的一種傳輸介質。由于把銅線相互絞在一起可以減少串擾以及信號輻射的影響，因此雙絞線在通信系統(tǒng)中被大量使用。1.物理描述

雙絞線由兩條絕緣銅導線排成勻稱的螺旋狀組成，一對線作為一條通信線路。通常，一定數(shù)量這樣的導線對被捆成一個電纜，外面包著硬保護性護套，如圖2-6所示。

雙絞線電纜有兩種類型：如圖2-6（a）所示的無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)以及如圖2-6（b）所示的屏蔽雙絞線STP(shieldedTwistedPair)，其中STP在雙絞線外面用起屏蔽作用的鋁箔包住。

2.傳輸特性

雙絞線可以用于傳輸模擬及數(shù)字信號。對于模擬信號，每隔5～6km需要放大器，對于數(shù)字信號，每隔2～3km需要轉發(fā)器。與其它傳輸介質相比，雙絞線的傳輸距離、帶寬和數(shù)據(jù)率有限。當頻率增高時，信號衰減增大。

（二）同軸電纜

1.物理描述

同軸電纜的基本結構如圖2-7所示。它由一個空心的圓柱面外導體，隔了一層固體絕緣材料，包著一條線形內(nèi)導體而組成。同軸電纜的外導體是接地的，由于它的屏蔽作用，外界噪聲很少能進入其內(nèi)。

2.傳輸特性

同軸電纜可以傳輸模擬和數(shù)字信號。同軸電纜比雙絞線有著優(yōu)越的頻率特性，因而可以用于較高的頻率和數(shù)據(jù)傳輸率。由于其屏蔽的同軸心結構，比起雙絞線來，它對于干擾和串音就不敏感。影響性能的主要因素是衰減、熱噪聲和交調(diào)噪聲。對于模擬信號的長途傳輸，每隔幾千米就需要設置一個放大器。如果使用的頻率較高，則此距離還要縮短。模擬信號傳輸?shù)目捎妙l率大約可達到40OMHz，對于長距離的數(shù)字信號傳輸來說，每千米左右需設置轉發(fā)器，而要達到較高的傳輸速率，轉發(fā)器的間隔還要近些。（三）光纖通信纜（光纜）

光纜具有傳輸容量大、損耗低、線徑細、質量小、不受電磁干擾等優(yōu)點，還可以部分取代電纜，減少金屬材料的消耗。

1.光纖的物理描述及光纖傳光原理

圖2-8是一種多模光纖的結構。它由直徑為50～75的玻璃纖維芯線和適當厚度的玻璃包層構成。芯線的拆射率略大于包層的折射率，在芯與包層之間形成良好的光學界面。

當光以某一角度射到纖維端面時，光的傳播情形取決于入射角的大小，如圖2-9所示。入射光線與纖維軸線夾角稱為端面入射角。光線入芯線后又射到包層與芯線的界面上，而入射光線與包層法線夾角稱為包層界面入射角。

到芯線的光線將在包層界面上不斷地發(fā)生全反射，從而向前傳播，如圖中的射線②、③。由于，當大于某一臨界角時，光線在包層界面上發(fā)生全反射。與此對應的端面臨界入射角為，當，即時，不會產(chǎn)生全反射，這部分光線將射入包層而跑到光纖維外面去，如圖中射線①。如果，滿足全反射條件，那么，入射如圖2-10所示，光纖有三種基本的傳輸模式:（1）多模方式，指的是多條滿足全反射角度的光線在光纖里傳播。由于存在多條傳播路徑，每一條路徑長度不等，因而傳過光纖的時間不同（如圖2-9中的射線②、③）。這就造成信號碼元在時間上分散開，從而限制了數(shù)據(jù)率。

（2）單模方式，如果光纖芯體減小，必須減小入射角才能入射而向前傳播。當芯體半徑減小到波長數(shù)量級時，可以在光纖里傳播的只有一個角度的光波。

（3）多模變率方式，多模變率方式是多模方式的一種，即芯體的折射率是變化的，光線傳播的路徑象正弦曲線。與不變折射率多模方式比較，它具有更有效的射線聚焦效果，因而性能有較大的改善。這種形式的光纖應用較多，因為它的性能介于單模與多模方式之間，而傳播系統(tǒng)的費用較單模便宜得多。2.光纖信道的組成

光纖信道的簡化框圖如圖2-11所示。它由光源、光纖線路和光探測器等三個基本部件組成。

要傳送的電信號經(jīng)處理變成可以對光進行調(diào)制的電信號，如二進制電信號。從光源發(fā)出的光和該電信號輸入光調(diào)制器，輸出己調(diào)光信號反映電信號的變化。并耦合到光纖線路。在接收端的光探測器檢測到光波，并轉換(解調(diào))成相應的電信號，經(jīng)處理，輸出給用戶可以接受的信號方式。

3.傳輸特性

與其它信道一樣，光纖信道也存在傳輸損耗，而且有時延失真。光導纖維的連通性不如電纜線，普遍用于點到點的鏈路。

（四）無線信道

1.微波信道

微波的波長很短，它具有與光類似的傳播特性，只能像光波一樣沿直線傳播，即所謂的視線傳播。由于受到地球表面曲率的影響，微波要在更遠距離傳輸信息，就需要采用中繼站“接力”的方式了。

2.衛(wèi)星中繼信道

衛(wèi)星中繼構成的信道可視為無線接力信道的一種特殊形式，它以距地面35860km的同步衛(wèi)星為中繼站，實現(xiàn)地球上18000km方圓范圍內(nèi)多點之間的聯(lián)接。

衛(wèi)星通信信道中傳輸?shù)淖钸m宜頻率范圍是1～10GHz，低于1GHz時，相當大的噪聲來自于自然界，還有來自各種電子裝置的人為噪聲。高于10GHz時，由于大氣吸收和降雨，信號嚴重衰減。

現(xiàn)在提供點到點業(yè)務的大多數(shù)衛(wèi)星用5.925～6.425GHz的頻帶從地面向衛(wèi)星(上行線路)傳輸，用3.7～4.2GHz的帶寬從衛(wèi)星到地面(下行線路)傳輸。上下行線路頻率是不同的，以提供全雙工通信方式。

（五）傳輸介質的選擇

傳輸介質的選擇是由許多因素決定的。它受網(wǎng)絡拓撲結構的約束，也要考慮其它因素，例如:（1）容量：支持所期望的網(wǎng)絡通信量。

（2）可靠性：滿足可用的要求。

（3）支持的數(shù)據(jù)類型：根據(jù)應用特定。

（4）環(huán)境范圍：在所要求的環(huán)境范圍內(nèi)提供服務。傳輸介質的選擇是設計信息傳輸網(wǎng)絡整個任務的一部分。表2.1給出了網(wǎng)絡拓撲結構與介質選擇的關系。

雙絞線是一種價格便宜的介質。其典型的用法是給辦公樓架線，不僅要滿足當前的電話系統(tǒng)的要求，還要有相當大的余量。與同軸電纜相比，其帶寬受到限制。對于單個建筑物，低通信量的局域網(wǎng)來說，雙絞線的性能價格比可能最好。同軸電纜比雙絞線貴一些，但容量較大。對于大多數(shù)局域網(wǎng)來說，可以選擇同軸電纜，價格也合理。需要連接許多設備而且通信量相當大時，同軸電纜是占有優(yōu)勢的。隨著雙絞線傳輸技術的改進，同軸電纜的需要正在減少。選用光纜作為傳輸介質，比之用同軸電纜和雙絞線有一系列優(yōu)點：更寬的頻帶、體積小、質量輕、衰減小、電磁兼容性能好、誤碼率低等。因此，它在國際和國內(nèi)長話傳輸中的地位日益重要，并已廣泛用于高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。隨著光纖通信技術的發(fā)展，成本降低，光纜作為局域網(wǎng)的傳輸介質也將得到普遍采用。

2.1.3數(shù)據(jù)交換技術

最簡單的數(shù)據(jù)通信形式是在兩個用傳輸介質直接連接的設備之間進行通信。但是，當受到通信距離和通信設備數(shù)量等因素的影響，直接連接兩個設備不現(xiàn)實時，往往需要通過一個交換通信網(wǎng)絡來把數(shù)據(jù)從源地發(fā)送到目的地，如圖2-13所示。需要通信的裝置稱為站，站可以是計算機、終端、電話機或其它通信設備。交換通信網(wǎng)絡由許多用傳輸鏈路互連的節(jié)點組成，這些中間節(jié)點并不關心數(shù)據(jù)內(nèi)容，其目的是提供一個交換設備，用這類交換設備把數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點直至目的地。目前通常使用的交換信息的方式有電路交換、報文交換和分組交換三種形式。

一般站到節(jié)點之間的傳輸鏈路是專用的點到點鏈路，而節(jié)點到節(jié)點的傳輸鏈路，通常使用多路復用鏈路。節(jié)點的網(wǎng)絡拓撲一般是部分連通的，但通常希望每一對站之間能夠有多條通過網(wǎng)絡的路徑，以提高網(wǎng)絡的可靠性。

一、電路交換

所謂電路交換就是通過網(wǎng)絡中的節(jié)點在兩個站之間建立一條專用的通信線路。電路交換最普通的例子是公用電話網(wǎng)。

通過電路交換進行通信時，要在兩個站之間建立一個實際的物理連接，這種連接是節(jié)點之間傳輸鏈路的連接序列。利用電路交換方式進行通信包括三個階段，見圖2-13。

二、報文交換

報文交換不需要在兩個站之間建立一條專用通路，可以把一個目的地址附加在報文上，然后把報文從網(wǎng)絡的一個節(jié)點到另一個節(jié)點傳送。在每個節(jié)點，都接收整個報文，并暫存這個報文，然后發(fā)送到下一個節(jié)點，是一種存儲轉發(fā)的方式。

在電路交換的網(wǎng)絡中，每個節(jié)點是一個電子的或者是機電結合的交換設備，這種設備發(fā)送二進制位同接收二進制位一樣快。報文交換節(jié)點通常是一臺通用的小型計算機，它具有足夠的存儲容量來緩沖進入的報文。一個報文在每個節(jié)點的延遲時間等于接收報文的所有位所需的時間加上向下一個節(jié)點再傳送報文所需的排隊等待延遲時間。

這種方法比起電路交換來有許多優(yōu)點:

（1）線路效率較高。許多報文可以分時共享一條節(jié)點到節(jié)點的通道。

（2）不要求發(fā)送端和接收端同時可用。在接收端可使用之前，網(wǎng)絡可以暫時存儲這個報文。

（3）在電路交換網(wǎng)絡上，當通信量變得很大時，某些呼叫會被封鎖。而在報文交換網(wǎng)絡上，卻仍然可以接收報文，只是傳送延遲會增加。

（4）報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地，而線路交換網(wǎng)絡很難做到這一點。

（5）能夠建立報文的優(yōu)先權。如果一個節(jié)點有一些報文排隊等候傳輸?shù)脑挘梢韵葌魉蛢?yōu)先級高的報文，這些優(yōu)先權比較高的報文有較小的延遲。

（6）報文交換網(wǎng)可以進行速度和代碼的轉換。因為每個站可以用它特有的數(shù)據(jù)傳輸率連接到其它節(jié)點，所以兩個不同傳輸率的站也可以連接。報文交換網(wǎng)絡也可以轉換數(shù)據(jù)報的格式。

報文交換的主要缺點是它不能滿足實時或交互式的通信要求。經(jīng)過網(wǎng)絡的延遲相對較長，且延遲長短不確定，往往有相當大的變化。因此，這種方式不能用于聲音連接，也不適合交互式終端到主機的連接。

三、分組交換

分組交換又稱為報文分組交換，它試圖結合報文交換和線路交換的優(yōu)點，而減少兩者的缺點。當許多站中有大量業(yè)務產(chǎn)生時，分組交換可以充分發(fā)揮其優(yōu)越性。

在報文交換中，雖然可以利用緩沖存儲來提高信道和交換設備的利用率，但是報文長度是隨機的，設計時如果按最長報文來計算，必定要擴大存儲器的容量。為此，一般報文交換機中除了內(nèi)存外，還需要使用外存。在處理過程中，報文在內(nèi)存和外存之間需往返轉移交換，增加了報文處理時間。另外，擴大存儲容量也要增加交換設備的費用。

為此，將每份較長的報文分解成若干固定長度的“段”，每一段報文加上交換時所需的地址、控制和差錯校驗信息，按規(guī)定的格式構成一個數(shù)據(jù)單位，稱之為“報文分組”，或叫“包”，有時簡稱為“分組”。在通信網(wǎng)絡中，分組作為一個整體進行交換。在傳輸時，各個分組可以斷續(xù)地傳送，也可以經(jīng)不同的路徑傳送到目的地。分組到達收信點后，再把它們按原來的順序裝配起來。由于分組長度固定，一般長度為一千比特到幾千比特，分組交換機以分組作為存儲、處理和傳輸?shù)膯挝?，將能夠?jié)省緩沖存儲器容量，提高緩沖存儲器的利用率，降低了交換設備費用，而且縮短了處理時間，加快了信息的傳輸速率。

在分組交換系統(tǒng)中，暫存分組僅僅是為了校正錯誤，一旦分組已被接收并確認無誤就立即把它從存儲器中清除。

分組交換也屬于“存儲轉發(fā)”方式。在分組交換網(wǎng)中，為了控制和管理通過網(wǎng)絡的“報文分組流”，目前有兩種主要方法:“數(shù)據(jù)報”和“虛電路”。

（一）數(shù)據(jù)報方式

每個分組獨立地處理，就像在報文交換網(wǎng)絡中每個報文獨立地處理那樣。在這種技術中，獨立處理的每個分組通常稱之為“數(shù)據(jù)報”。假設A站有一個3個分組的報文要發(fā)送到E站，如圖2-14所示。

（二）虛電路方式

虛電路技術的主要特點是：在數(shù)據(jù)傳輸以前建立站與站之間的一條路徑(邏輯連接)。并不必象電路交換那樣有一條專用的物理通路，分組在每個節(jié)點上仍然需要緩沖，并在線路上進行輸出排隊。它與數(shù)據(jù)報方法之間的差別在于，各節(jié)點不需要為每個分組作路由選擇判定。

該方式在發(fā)送任何分組之前，需要建立一條邏輯連接。如圖2-15所示。

2.2智能建筑中的計算機網(wǎng)絡2.2.1計算機網(wǎng)絡概述

2.2.2網(wǎng)絡體系結構與標準

2.2.3局域網(wǎng)技術

2.2.4以太網(wǎng)技術

2.2.5網(wǎng)絡互連技術

2.2.1計算機網(wǎng)絡概述

一、計算機網(wǎng)絡

二、計算機網(wǎng)絡的分類

三、計算機網(wǎng)絡的功能

四、計算機網(wǎng)絡拓撲

計算機網(wǎng)絡是計算機設備的互連集合體。它利用通信設備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機或計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件（即網(wǎng)絡通信協(xié)議，信息交換方式及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡中資源共享和信息傳遞。

一、計算機網(wǎng)絡

由此可見。計算機網(wǎng)絡是由兩部分組成，一部分是負責信息處理的資源子網(wǎng)，它向網(wǎng)絡提供可用的資源（微機、工作站、小型機、主機等）；另一部分是負責全網(wǎng)信息傳遞的通信子網(wǎng)，通信子網(wǎng)傳遞信息，其通信介質既可用有線的方式（如電纜、光纜），也可用無線的方式（如微波、衛(wèi)星、紅外線等）。

二、計算機網(wǎng)絡的分類

計算機網(wǎng)絡按照網(wǎng)絡的規(guī)模及聯(lián)網(wǎng)計算機所處位置的遠近不同分為局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)和城域網(wǎng)(MAN)。

局域網(wǎng)將一幢大樓或一個建筑群之內(nèi)的個人計算機和電子辦公設備互連起來,使得用戶之間可以通信，共享資源(如數(shù)據(jù)庫和打印機等)。局域網(wǎng)覆蓋地理范圍有限，其分布距離一般不超過幾千米。因而局域網(wǎng)一般不利用郵電或公共部門的公用或專用通信網(wǎng)絡，而采用廉價高速的寬帶信道。所以局域網(wǎng)的通信頻帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率高。

廣域網(wǎng)是由遠程線路(如電話交換網(wǎng)、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)、衛(wèi)星等)將地理位置不同的兩個或多個局域網(wǎng)連起來的網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)絡跨越城市和地區(qū)，其覆蓋范圍可以延伸到整個國家和全世界。廣域網(wǎng)的傳輸速率較低，響應時間長，且建網(wǎng)及維護網(wǎng)絡的費用也較高。

城域網(wǎng)是在局域網(wǎng)的基礎上發(fā)展起來的一種新型數(shù)據(jù)網(wǎng)，介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間，把多個局域網(wǎng)互相連起來，也構成一個覆蓋范圍更大，支持高速傳輸和綜合業(yè)務，適合大城市范圍使用的計算機網(wǎng)絡。

三、計算機網(wǎng)絡的功能

計算機網(wǎng)絡的功能主要表現(xiàn)在以下三個方面:一是硬件資源共享(如互聯(lián)網(wǎng)上的任何一臺微機或終端可以訪問網(wǎng)上的所有主機，從而節(jié)省硬件開銷)；二是軟件資源共享(如互聯(lián)網(wǎng)上的任何一臺微機或終端都可以訪問網(wǎng)上各種類型的數(shù)據(jù)庫、圖書資源，新聞資料、科技資料等)；三是提供了強有力的通信手段，通過計算機網(wǎng)絡來傳送電子郵件，發(fā)布新聞消息等，方便了用戶之間信息的交換，而且通過計算機網(wǎng)絡進行信息共享和相互協(xié)作，不受地理因素和時間的限制。

四、計算機網(wǎng)絡拓撲

計算機網(wǎng)絡拓撲即計算機網(wǎng)絡的結構，它是指網(wǎng)絡中各站點相互連接的方法和形式。常見的網(wǎng)絡拓撲形式有星形拓撲、總線拓撲、環(huán)形拓撲及樹形拓撲。

（一）星形拓撲

（二）總線拓撲

（三）環(huán)形拓撲

（四）樹形拓撲

（一）星形拓撲

星形拓撲是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中使用最廣泛的結構之一，如圖2-16所示。它是由中央節(jié)點和通過點對點鏈路連到中央節(jié)點的各個站點組成。中央節(jié)點的主要功能是進行電路轉換，因此常常稱作中央轉接站。網(wǎng)絡中一個通信站要向另一個通信站發(fā)送數(shù)據(jù)，必須先向中央轉接站發(fā)出請求，由中央轉接站在它們之間建立通路后，通信方可進行。

星形拓撲的優(yōu)點是網(wǎng)絡配置靈活方便，且便于故障的檢測和隔離，單個點到點鏈路的故障不會影響全網(wǎng)。但是這種拓撲形式對中央節(jié)點的依賴太大，如果中央節(jié)點出了故障，則造成全網(wǎng)的癱瘓。

（二）總線拓撲

總線拓撲是目前最常見的局域網(wǎng)拓撲形式，其結構也最簡單，如圖2-17所示。它采用單根傳輸線作為傳輸介質，所有的站點都通過相應的無源硬件接口直接連至傳輸介質（或稱總線）上。在總線上數(shù)據(jù)傳輸采用廣播方式，即任何一個通信站發(fā)出的信號到達硬件分接頭后沿總線向兩個相反方向傳輸，可以被所有通信站接收到?？偩€拓撲可靠性高，容易擴充,而且易于布線和維護,相對來說價格也較低。但這種拓撲故障隔離、診斷困難，而且由于這種拓撲通常只有一個信道來為所有的設備服務、一旦這個通信信道失效，則造成整個網(wǎng)絡的癱瘓。為解決這個問題，可以提供冗余信道,在主信道發(fā)生故障時進行替代。

（三）環(huán)形拓撲

環(huán)形拓撲是另一種常用的網(wǎng)絡結構，它屬于非集中控制方式，各工作站之間無主從關系，它是由一系列點對點通信鏈路把各工作站連接成的一個首尾閉合的環(huán)路，如圖2-18所示。信息在環(huán)上的流動是單方向的。環(huán)形網(wǎng)絡中采用有源節(jié)點，即環(huán)上點到點鏈路通過有源的中繼器相連。中繼器是一種比較簡單的設備，它能夠接收從一條鏈路上傳來的數(shù)據(jù)，并在本站不是數(shù)據(jù)目的站時，能夠以同一速率串行地把該數(shù)據(jù)送到另一條鏈路上，數(shù)據(jù)不必在中繼器中緩沖，傳輸延遲很小。

在環(huán)形拓撲中因為信息傳遞始終是單向的，所以通信接口簡單而實時，而且因為不需要進行路徑選擇，控制比較簡單。另外因為在環(huán)路中每個節(jié)點的地位和作用是相同的，每個節(jié)點都可以獲得并執(zhí)行控制權，所以很容易實現(xiàn)分布式控制，但這種結構擴充不太容易，而且任何一個站的故障都會導致整個網(wǎng)絡的通信中斷，因此常采用旁路技術和雙環(huán)技術。

（四）樹形拓撲

樹形拓撲又稱為層次型拓撲或垂直型拓撲。樹形拓撲的形狀像棵倒置的大樹，頂端有一個帶分支的根，每個分支還可以延伸出子分支。在這種拓撲中根部的數(shù)據(jù)終端設備負責網(wǎng)絡的控制，所有節(jié)點之間的信息流都起源于根部的數(shù)據(jù)終端，如圖2-19所示。當一個站點發(fā)送信息時，根接收這些信息，然后再重新廣播發(fā)送到全網(wǎng)。

樹形拓撲構網(wǎng)比較靈活，容易擴展，另外因為它故障隔離比較容易，所以網(wǎng)絡可靠性高，控制也比較簡單，但它存在潛在的瓶頸問題，對根節(jié)點的依賴性大，如果根節(jié)點發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。

2.2.2網(wǎng)絡體系結構與標準一、概述

二、開放系統(tǒng)互連參考模型

三、TCP/IP體系結構

四、IEEE802標準

一、概述

計算機網(wǎng)絡由計算機、通信網(wǎng)絡、通信協(xié)議三大部分組成。通信網(wǎng)絡實現(xiàn)各計算機間的物理連接，而通信協(xié)議則使各計算機間可以自由地交換數(shù)據(jù)。

開放的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成必須基于某個模型或協(xié)議，而該模型或協(xié)議是公開發(fā)表的，任何人都可以方便地獲取它。該模型或協(xié)議規(guī)定了一系列標準，任何產(chǎn)品，只要是開放的，都必須遵守這些標準。

有一些專門的組織致力于開發(fā)完整的、無歧義性的標準。在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)方面有3個重要的標準化組織，它們是國際標準化組織ISO、美國因特網(wǎng)結構委員會及美國電子電氣工程師協(xié)會IEEE802委員會。

國際標準化組織建立了開放式系統(tǒng)互連參考模型，簡稱OSI/RM，這個模型結構嚴謹，定義嚴格，有著較高的理論和學術價值。

美國因特網(wǎng)結構委員會制訂的標準就是有名的TCP/IP。TCP/IP既是通信協(xié)議，也可解釋為標準。這個標準來源于因特網(wǎng)，又是因特網(wǎng)進一步發(fā)展的依據(jù)。TCP/IP是事實上的工業(yè)標準，現(xiàn)代的計算機網(wǎng)絡產(chǎn)品均遵循這一標準。

IEEE802委員會專門從事對局部網(wǎng)絡的標準化工作，雖然它本身不是一個國際標準化組織，但其制訂的局部網(wǎng)絡標準得到了工業(yè)界的廣泛支持，有些已得到國際標準化組織的承認。

二、開放系統(tǒng)互連參考模型

1980年國際標準化組織(ISO)提出了計算機網(wǎng)絡的開放式系統(tǒng)互連參考模型OSI，OSI模型規(guī)定了網(wǎng)絡協(xié)議標準。它要求在終端設備、計算機、人群、網(wǎng)絡和處理機之間互相交換信息時，都能遵守一個共同的標準協(xié)議。凡能遵守這一標準協(xié)議的，就可做到互相連接，取得開放的效果。

所謂協(xié)議是指計算機之間通信時對所傳送信息內(nèi)容的理解、表示方式以及各種情況下應答信號所必須遵循的共同約定,由語法(定義了數(shù)據(jù)格式、編碼及信號電平)、語義（定義了數(shù)據(jù)流量和差錯處理的控制信息）和定時(定義了速度、匹配和排序)三部分組成。

網(wǎng)絡中計算機間的通信任務是十分復雜的，如果由單一的程序來實現(xiàn)，當某一局部發(fā)生變動，就要修改整個軟件包。因此現(xiàn)在網(wǎng)絡中計算機間的通信任務都是由一組彼此相關的模塊來實現(xiàn)，并且各個模塊之間以層次的結構進行組織。每兩個相鄰層是通過“層間接口”進行連接，低層通過層間接口向它的上一層提供服務。而高層又是在低層提供的服務基礎上實現(xiàn)高一級的服務。對上層來說，它不需要了解其低層是如何實現(xiàn)這一服務細節(jié)的。

OSI模型將網(wǎng)絡通信任務劃分為7個功能層，每一層執(zhí)行一部分通信功能，各層次之間相互協(xié)作共同完成網(wǎng)絡通信。OSI模型中的7個功能層為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層以及應用層，如圖2-20所示。每層需要來自下層的服務，而每一層僅向上一層提供服務。

OSI參考模型中的低三層(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層)主要提供電信傳輸能力，以點到點通信為主，因此應歸入計算機網(wǎng)絡中的通信子網(wǎng)范疇，其協(xié)議由專門的VLSI通信芯片實現(xiàn)，直接做到網(wǎng)卡上。

而參考模型中的高三層(會話層、表示層和應用層)以提供應用程序處理功能為主，應歸入資源子網(wǎng)的范疇。

而傳輸層起著銜接上三層和下三層的作用。OSI的高層協(xié)議(包括傳輸層協(xié)議),基本上仍由軟件實現(xiàn)，被網(wǎng)絡操作系統(tǒng)所控制。

7個功能層的作用如下。

（一）物理層

OSI模型的最低層是物理層，它以通信介質為基礎，實現(xiàn)通信設備和通信介質的物理接口。這需要解決設備和通信介質如何連接、對傳輸信號作何種規(guī)定以及應按照什么步驟傳輸信息等問題。物理層為解決這些問題提供了一些規(guī)則，這些規(guī)則可保證數(shù)據(jù)從一個設備順利地傳送至另一個設備。物理層具有4個重要特征，它們是：機械特征、電氣特征、功能特征和過程特征。

（二）數(shù)據(jù)鏈路層

物理層只提供了一種粗糙的位串服務能力，它可把數(shù)據(jù)信息一位位地從一點傳到另一點。至于這種傳輸是否正確、可靠，則不加以過問。數(shù)據(jù)鏈路層的目的就是使物理鏈路變得可靠，并提供一種手段，去開始、維持和停止一個鏈路的操作。

所謂鏈路，是指兩個結點之間的無源的物理線路段，中間沒有任何交換結點。數(shù)據(jù)鏈路則是另一個概念，這是因為在傳送數(shù)據(jù)時，除了必須有一條物理線路外，還必須有一些規(guī)程來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。把實現(xiàn)這些規(guī)程的硬件和軟件加到鏈路上，就構成了數(shù)據(jù)鏈路。

數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了信息的格式、信息的成幀和拆幀、校驗碼的產(chǎn)生及差錯校驗，并對鏈路的建立、維持和釋放進行管理。數(shù)據(jù)鏈路層將要傳輸?shù)拇髩K數(shù)據(jù)劃分為一些較小的“數(shù)據(jù)幀”或“分組”，并按照先后順序將這些幀排列起來加以傳輸。每個數(shù)據(jù)幀在傳輸前要增加一些根據(jù)傳送數(shù)據(jù)算出的冗余校驗碼，這些校驗碼和傳送數(shù)據(jù)同樣地傳送到接收端。接收端根據(jù)接收的傳送數(shù)據(jù)按照同樣的算法求出校驗碼，并和接收到的校驗碼進行對照，相同則認為傳輸正確，否則，進行重傳。另外，當發(fā)送信息的設備和接收信息的設備二者在速度上不同時，鏈路層也可對信息流動的速度加以控制，使二者相互匹配。

歸結起來，通過采用諸如以上的措施，可保證數(shù)據(jù)在相鄰的兩個節(jié)點間進行正確的傳輸。

（三）網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和一個分組交換網(wǎng)的接口，也規(guī)定了兩個用戶DTE之間經(jīng)過一個分組交換網(wǎng)的接口。它還規(guī)定了網(wǎng)絡路由選擇以及網(wǎng)絡之間的通信（網(wǎng)絡互連），負責建立，維護以及結束兩個使用者之間的聯(lián)系。

數(shù)據(jù)鏈路層可保證直接相連的兩點之間的信息傳輸，而數(shù)據(jù)通信不僅發(fā)生在直接相連的兩點之間，有時一次通信要經(jīng)過多次轉接，才能將數(shù)據(jù)報文傳送到目的地。在一個復雜的網(wǎng)絡內(nèi)，發(fā)出信息的站點(也稱為信源)和接收信息的站點(信宿)之間有多條路由可供選擇，但究竟選擇哪一條路由較為合適，這就是網(wǎng)絡層要解決的主要問題。路由的選擇，要根據(jù)線路的長短、當前通信量等因素加以決定。經(jīng)數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，再經(jīng)網(wǎng)絡層，就可以將數(shù)據(jù)可靠地從源端傳送到目的端，解決不相鄰的用戶DTE穿過通信子網(wǎng)正確傳輸數(shù)據(jù)的問題。

（四）傳輸層

傳輸層是資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的界面和橋梁，是整個協(xié)議層次結構中最核心的一層。它不再處理數(shù)據(jù)鏈路層實體網(wǎng)絡傳輸?shù)南嚓P信息，而是對真正需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理。網(wǎng)絡層雖然可以按尋址方式把數(shù)據(jù)傳送到目的端，但對于大量數(shù)據(jù)的傳輸，它無法在傳送前后進行包的拆組裝工作，這些服務由傳輸層提供。為了使目的端正確無誤地將先后到達的包組合成原來的數(shù)據(jù)，傳輸層一般會在每一包上進行編訂序列碼的處理，此外它通過流量控制還可以對包的重復傳送與遺失等傳輸錯誤進行更正。數(shù)據(jù)的多路復用也由傳輸層實現(xiàn)。

傳輸層的目的是為不同系統(tǒng)的進程之間的數(shù)據(jù)交換提供一個可靠的機構，它所實現(xiàn)的己不再是節(jié)點和節(jié)點之間的通信，而是計算機的進程和進程之間的通信，是真正的源和目的之間的通信。所謂的進程在此處可理解為要進行通信的用戶或應用程序。對于一個具有多個用戶的計算機，只完成了計算機之間的信息傳輸是不夠的，真正的通信往往是發(fā)生在用戶和用戶之間。

（五）會話層

用戶與用戶的連接(技術上稱為兩個表示層的進程)，通稱為會話。會話層的職責就是建立、管理和拆除進程與進程之間的連接，在會話不可靠時進行斷開、檢查、再接通的服務。這一層往往放在操作系統(tǒng)中。

會話層組織應用進程之間的數(shù)據(jù)交換并使之同步。它與應用層協(xié)同工作，提供稱為“同步”點的簡單數(shù)據(jù)集，以便讓應用程序知道數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的進度，并在出錯時從雙方確認的同步點重新開始同步。會話層可使當前正連接的應用程序重新同步化。

（六）表示層

表示層的任務是把較低層與應用程序的數(shù)據(jù)格式隔離開來。它把應用程序中的數(shù)據(jù)轉換成通用格式，這種格式通常稱為規(guī)范表達式。不同的計算機在表示數(shù)據(jù)時，可能采用不同的格式。表示層把來自應用層與計算機有關的數(shù)據(jù)格式處理成與計算機無關的格式，以使計算機之間對信息的識別有了共同“語言”。

表示層對輸入數(shù)據(jù)進行相反的處理，它根據(jù)應用程序機器指令的類型，把數(shù)據(jù)從通用格式轉換為應用程序專用格式。

表示層還能提供數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮服務。表示層還可以對數(shù)據(jù)加密、解密。

（七）應用層

應用層是OSI系統(tǒng)的終端用戶界面，是電子郵件、Usenet新聞讀者和數(shù)據(jù)庫顯示模塊等應用程序所在的層。應用層的任務是顯示接收到的信息，把用戶的新數(shù)據(jù)發(fā)送至較低層。為了做到這些，應用層必須為各種應用提供用戶的界面。

（一）TCP/IP協(xié)議概述

TCP/IP體系常稱為TCP/IP。TCP是傳輸控制協(xié)議的英文（TransmissionControlProtocol）首字母縮寫詞，而IP是網(wǎng)際協(xié)議的英文（InternetProtocol）首字母縮寫詞。TCP/IP并非國際標準，但它在計算機網(wǎng)絡體系結構中占有非常重要的地位。OSI的體系結構從理論上講是比較完整的，其各層協(xié)議也考慮得很周到。但實際上，完全符合OSI各層協(xié)議的產(chǎn)品卻極為少見。尤其近年來因特網(wǎng)迅速發(fā)展，TCP/IP己經(jīng)成為計算機網(wǎng)絡事實上的國際標準，有人也稱它為工業(yè)標準。

三、TCP/IP體系結構

因特網(wǎng)是一個由多個網(wǎng)絡互連而成的全球性網(wǎng)絡，對于所連的各個網(wǎng)絡不作要求。這些被連的網(wǎng)絡，可以是一個局部網(wǎng)絡，也可以是一個廣域網(wǎng)。它們可采用不同的網(wǎng)絡體系結構，使用不同的通信協(xié)議。故而，TCP/IP是和具體的物理傳輸媒體無關的，在其標準中并沒有在這方面做出規(guī)定。它重點考慮的是網(wǎng)絡之間的互連以及網(wǎng)上的信息傳輸。圖2-21為TCP/IP的體系結構，以及它和OSI之間的對應關系。

與OSI不同的是，TCP/IP協(xié)議模型從更實用的角度出發(fā)，采用了具有更高效率的四層體系結構，即主機至網(wǎng)絡層、互聯(lián)網(wǎng)層（IP層）、傳輸層（TCP層）和應用層。

1.互聯(lián)網(wǎng)層

互聯(lián)網(wǎng)層是TCP/IP體系結構的關鍵部分。它的功能是使主機可以把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡并使分組獨立地傳向目標(可能經(jīng)由不同的網(wǎng)絡)。這些分組到達的順序和發(fā)送的順序可能不同，因此如果需要按順序發(fā)送及接收時，高層必須對分組排序。

互聯(lián)網(wǎng)層定義了幀的分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議?；ヂ?lián)網(wǎng)層的功能就是把IP分組發(fā)送到應該去的地方。分組路由和避免阻塞是這里的主要設計問題。由于這些原因，我們有理由說TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)層和OSI網(wǎng)絡層在功能上非常相似。圖2-21顯示了它們的對應關系。

2.傳輸層

傳輸層的功能是使源端和目標端主機上的對等實體可以進行會話。

傳輸層主要有兩個端到端的協(xié)議。第一個是傳輸控制協(xié)議TCP。它是一個面向連接的協(xié)議，允許從一臺機器發(fā)出的字節(jié)流無差錯地發(fā)往互聯(lián)網(wǎng)上的其他機器。它把輸入的字節(jié)流分成報文段并傳給互聯(lián)網(wǎng)層。在接收端，TCP接收進程把收到的報文再組裝成輸出流。第二個協(xié)議是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(userdatagramprotocol)。它是一個不可靠的、無連接協(xié)議，用于不需要TCP的排序和流量控制能力而是自己完成這些功能的應用程序。

3.應用層

TCP/IP模型沒有會話層和表示層。這是由于運行經(jīng)驗證明，它們對大多數(shù)應用程序都沒有用處。

應用層包含所有的高層協(xié)議。最早引入的是虛擬終端協(xié)議(TELNET)、文件傳輸協(xié)議(FTP)和電子郵件協(xié)議(SMTP)，如圖2-22所示。虛擬終端協(xié)議允許一臺機器上的用戶登錄到遠程機器上并且進行工作。文件傳輸協(xié)議提供了有效地把數(shù)據(jù)從一臺機器移動到另一臺機器的方法。這些年來又增加了不少協(xié)議，例如域名系統(tǒng)服務DNS(domainnameservice)用于把主機名映射到網(wǎng)絡地址；NNTP協(xié)議用于傳遞新聞文章；還有HTTP協(xié)議用于在萬維網(wǎng)(WWW)上獲取主頁等。

4.主機至網(wǎng)絡層

TCP/IP參考模型沒有真正描述互聯(lián)網(wǎng)層的下面一層，只是指出主機必須使用某種協(xié)議與網(wǎng)絡連接，以便能在其上傳遞IP分組。這個協(xié)議末被定義，并且隨主機和網(wǎng)絡的不同而不同，一般就稱為網(wǎng)絡接口層。

（二）OSI和TCP/IP的比較

OSI和TCP/IP這兩個網(wǎng)絡體系結構既有相同點，也有不同點。相同點是它們都將網(wǎng)絡通信這樣一個大問題加以分解、抽象和綜合，在層次上也有諸多的對應關系。然而在分解的基礎、處理的方法上均有不同，歸結起來主要有如下幾點:

（1）OSI的通信協(xié)議結構是以公用數(shù)據(jù)網(wǎng)為基礎，而TCP/IP則是以計算機網(wǎng)絡為基礎。OSI對問題的闡述較為嚴格，因而具有更高的科學性和學術性。而TCP/IP更多地體現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡的設計、實現(xiàn)方案的闡述，因而其實用性較強。

（2）TCP/IP在層次關系上不像OSI那樣嚴格。在OSI中，高一層只能調(diào)用和它相鄰的低層提供的服務；而TCP/IP不受此限制，高層可以調(diào)用所有低于它的層次提供的服務。這顯然減少了不必要的開銷，提高了協(xié)議的效率。

（3）TCP/IP一開始就考慮到多種異構網(wǎng)的互聯(lián)問題，并將IP作為重要的組成部分。但ISO最初只考慮用一種公用的數(shù)據(jù)網(wǎng)將各種不同的系統(tǒng)互聯(lián)起來。后來，只好在網(wǎng)絡層上劃分成嚴格的子層來完成類似于TCP/IP中的IP的作用。

（4）TCP/IP一開始就對面向連接和無連接的服務并重，而OSI很晚才開始制訂無連接服務的有關標準。

（5）TCP/IP有很好的網(wǎng)路管理功能，而OSI后來才考慮這個問題。

四、IEEE802標準

美國電氣與電子工程師學會IEEE(InstituteofElectricalandElectronicEngineer)中的網(wǎng)絡專家組成的IEEE802委員會為局域網(wǎng)制定了多種標準，這些標準分別用802后面加一個數(shù)字來表示，統(tǒng)稱為IEEE802標準。比如802.3是以太網(wǎng)標準。

IEEE802參考模型以OSI為基礎，但還必須考慮到局域網(wǎng)在通信方面的特點：第一，數(shù)據(jù)是以幀為單位傳輸?shù)?；第二，局域網(wǎng)一般不需內(nèi)部轉接，所以也不要求路由選擇。因此，局域網(wǎng)的參考模型相對應于OSI參考模型的最低兩層，如圖2-23所示。1.物理層

和OSI的物理層功能一樣，主要處理位流的傳輸與接收。它規(guī)定了所使用的信號、編碼和介質，規(guī)定了有關網(wǎng)絡拓撲結構等。

2.數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層又分為兩個功能子層，邏輯鏈路控制（LLC）子層和介質訪問控制（MAC）子層。這種功能分解主要是為了使數(shù)據(jù)鏈路功能中與硬件有關的部分和與硬件無關的部分分開。邏輯鏈路控制層負責讓上層的網(wǎng)絡在使用網(wǎng)絡服務時不必考慮其下層是如何設置的。介質訪問控制層負責定義許多種不同的介質訪問控制方法，以決定如何控制實際傳輸媒體的使用。

2.2.3局域網(wǎng)技術

一、局域網(wǎng)概述

二、介質訪問控制方法

三、局域網(wǎng)構成

四、常用的局域網(wǎng)

一、局域網(wǎng)概述

點對點連接的代價是特別高的，因為許多連接都按相同的物理路徑連接，如圖2-25（a）所示。

局域網(wǎng)（LAN）在基本原理上與點對點網(wǎng)絡不同，每一個局域網(wǎng)包括一種共享介質，通常是電纜，許多計算機都連在上面，如圖2-25（b）所示，計算機通過按某種順序使用介質來傳送數(shù)據(jù)。

共享消除了重復性，降低了網(wǎng)絡費用，因此，使計算機共享介質的局域網(wǎng)技術得以流行。允許多臺計算機共享通信介質的網(wǎng)絡被用于局域通信，點對點連接被用于長距離網(wǎng)絡和一些其他特殊情況。

局域網(wǎng)被大量使用的原因之一是經(jīng)濟方面的。然而，對局域網(wǎng)有很高需求的主要原因應歸結為計算機網(wǎng)絡的訪問局部性（LocalityofReference)原理。訪問的局部性原理講述了在一組計算機中通信不是隨機的，而是按兩種方式進行的。第一，計算機與附近的計算機通信的可能性比與遠離的計算機通信的可能性大。第二，計算機很有可能與同一個計算機重復通信。

二、介質訪問控制方法

既然局域網(wǎng)在共享的通信介質上連接了多個站，而LAN中的所有站又都是對等的，任何一個站都可以和其它站通信，就需要一種必要的仲裁方式來控制各站對網(wǎng)絡的訪問。介質訪問方式是確保對網(wǎng)絡中節(jié)點進行有序訪問的一種方法。下面將討論局域網(wǎng)中兩種主要的介質訪問方式，競爭方式和令牌方式。

（一）競爭方式

（二）令牌傳送方式

（一）競爭方式

典型的競爭方式是CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）。CSMA/CD主要是為了解決如何爭用一個廣播型的共享傳輸信道而設計的，通常用于總線或樹形拓撲結構中。

由于在共享介質上只允許兩個站點（一個發(fā)送站點，一個接收站點）同時進行通信，其它站點必須等待。因此，在CSMA/CD方式中，發(fā)送站在發(fā)送數(shù)據(jù)時，要先檢測通信信道中有無載波信號，也就是監(jiān)聽信道是否忙。如果沒有檢測到載波信號，就說明沒有其他站在傳送數(shù)據(jù)，信道處于空閑狀態(tài)，則立即開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

如果檢測到載波信號，就表示其它站點正在占用信道傳輸數(shù)據(jù)，信道處于忙的狀態(tài)，這時發(fā)送站就持續(xù)等待，直到監(jiān)聽到信道空閑時，再將數(shù)據(jù)送出（持續(xù)CSMA）或者等待一個隨機時間后，再重新監(jiān)聽信道（非持續(xù)CSMA），如仍為空閑，再送出數(shù)據(jù)。這樣做可以避免許多沖突。當數(shù)據(jù)信號在電纜中傳送時，每個站檢查數(shù)據(jù)幀中的地址字段，并依此判定是接收該幀還是忽略該幀。當信號傳送時，共享介質上所有的站都有接收信息的機會。

當兩個或兩個以上站點同時監(jiān)聽到信道空閑，并開始發(fā)送數(shù)據(jù)時，就會發(fā)生碰撞，產(chǎn)生沖突。另外，由于數(shù)據(jù)在介質上傳輸需要時間，因此有可能第一個站點的信號還未到達第二個站點的位置，第二個站點就已經(jīng)監(jiān)聽到信道空閑，并開始發(fā)送數(shù)據(jù)，這也會導致沖突而引起數(shù)據(jù)丟失。為了避免沖突就要使用沖突檢測

(ColisionDetection)，每個發(fā)送站在發(fā)送數(shù)據(jù)后，同時監(jiān)聽自己發(fā)出的信號，如果該信號出現(xiàn)錯誤，發(fā)送站再發(fā)送一個干擾信號。聽到這一干擾信號后，發(fā)送站停止一段時間再發(fā)送，這一時間由網(wǎng)卡中的一個算法來決定。

這種系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，各站點無需依靠一個中心控制就能進行發(fā)送，當網(wǎng)絡通信量較小時，沖突也就較少發(fā)生，CSMA/CD方式是快速而有效的。而網(wǎng)絡負載較重時，就容易出現(xiàn)沖突，網(wǎng)絡性能也就相應降低。最常見的CSMA/CD系統(tǒng)是以太網(wǎng)(Ethernet)及IEEE802.3標準。

（二）令牌傳送方式

在令牌傳送系統(tǒng)中，令牌在網(wǎng)絡中沿各站依次傳遞。令牌是一個特殊的幀（3字節(jié)），它的作用是控制網(wǎng)絡站點的數(shù)據(jù)發(fā)送權。一個站只有在持有令牌時才能發(fā)送數(shù)據(jù)。由于網(wǎng)絡中只有一個令牌，一次只能有一個站點發(fā)送，因此令牌技術不存在爭用現(xiàn)象。令牌傳送常用于環(huán)形拓撲中，其優(yōu)點在于網(wǎng)絡中的站點依次收到令牌，并在需要時依次發(fā)送數(shù)據(jù)，從而可以計算出最壞情況下的訪問時間、吞吐量等，這樣的系統(tǒng)就稱為固定的。令牌傳送還允許建立優(yōu)先級控制，從而保證較重要的信息能夠首先被發(fā)送。環(huán)網(wǎng)是由許多站的環(huán)接口（中繼器）通過點到點線路連接起來的，如圖2-18所示。每個環(huán)接口有兩種操作模式：偵聽與發(fā)送。在環(huán)網(wǎng)中，如果沒有站點發(fā)送信息時，3字節(jié)的令牌單向繞環(huán)傳遞。任何要發(fā)送的站點必須等待令牌傳遞到本站。如果一個站點接收了令牌，自身沒有信息發(fā)送，它就簡單地把令牌傳遞給下一個站點。

當有站點想發(fā)送信息時，它就截獲傳遞來的令牌幀，并在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前將令牌從環(huán)中刪除，所謂刪除就是將3字節(jié)令牌中的令牌標志位從0轉變?yōu)?，使令牌轉換成幀的起始序列，然后進入發(fā)送操作模式，開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

這時，網(wǎng)絡上沒有了令牌，只有數(shù)據(jù)幀繞環(huán)傳遞。當數(shù)據(jù)繞環(huán)依次通過環(huán)上各個站點的環(huán)接口向目的站點傳遞時，中途的每個站點的環(huán)接口都接收幀，然后再把幀重發(fā)到環(huán)上，此時其它希望發(fā)送的站點必須等令牌被釋放后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)幀沿環(huán)經(jīng)過各站的環(huán)接口時，各站還要檢查識別幀中的目的地址，看是否指向本站，如果不是就直接轉發(fā)到下一站。如指向本站，幀就被拷貝到緩沖區(qū)中，并將該幀附加一些信息后重發(fā)到環(huán)上，以使發(fā)送站點能夠確認目的站是否正確地接收了該幀。

幀繼續(xù)繞環(huán)傳遞，當幀返回到發(fā)送站點時，發(fā)送站會將它們與發(fā)送前的數(shù)據(jù)進行比較以檢查環(huán)的可靠性和數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)恼_性，并將它們從環(huán)上移去。當發(fā)送站發(fā)送完最后一幀的最后一個比特時便重新產(chǎn)生令牌，并將這個令牌發(fā)送到環(huán)上。此時該站要立即切換到偵聽操作模式。

概括地講，競爭方式和令牌傳送方式在局域網(wǎng)的訪問方法中都占有一定的地位。在較輕的負載下，競爭方式提供較好的性能，并使用簡單、便宜的網(wǎng)卡，而且不必為等待令牌而耗費時間。令牌傳送系統(tǒng)則在負載較重時性能較好，而且每個站對網(wǎng)絡的訪問具有一個確定的最大時間間隔。

三、局域網(wǎng)構成

構成局域網(wǎng)的“元素”是:網(wǎng)絡接口卡、電纜(光纜)系統(tǒng)、服務器和客戶機、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。

（一）計算機與局域網(wǎng)的速度

（二）網(wǎng)絡接口卡

（三）電纜(光纜)系統(tǒng)

（四）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

（五）網(wǎng)絡服務器

（六）客戶機

（一）計算機與局域網(wǎng)的速度

許多局域網(wǎng)運行速度相當快以至于計算機的中央處理器(CPU)無法以這樣的速度處理數(shù)據(jù)。要網(wǎng)絡運行速度去適應最慢的CPU是不明智的，因為這樣做會減慢一對高速計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸。另外，要求連接在網(wǎng)絡上的所有計算機都以一種速度運行也是不明智的，因為設計者不斷地開發(fā)出新的處理器。盡管處理器與網(wǎng)絡之間存在速度差別，但是網(wǎng)絡還是以硬件能支持的最高速度運行。另外，網(wǎng)絡運行的速度通常在設計時確定，它的速度并不依賴于連接著的計算機的CPU速率。

（二）網(wǎng)絡接口卡

當計算機連接在發(fā)送與接收位串速度都比其CPU快的網(wǎng)絡上時，CPU并不處理位串的接收與發(fā)送，而是一種有特殊目的的硬件連接著計算機與網(wǎng)絡，并處理數(shù)據(jù)包傳輸與接收的所有細節(jié)。這種硬件稱為網(wǎng)絡適配卡或網(wǎng)絡接口卡（NIC）。

網(wǎng)卡允許獨立于CPU運行，即不需要CPU就能處理幀傳輸與接收的細節(jié)。（三）電纜(光纜)系統(tǒng)

電纜(光纜)系統(tǒng)就是局域網(wǎng)的傳輸介質，采用何類電纜以及相互連接的拓撲與網(wǎng)絡技術有關，以太網(wǎng)采用粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線來布線，令牌環(huán)網(wǎng)采用IBMTYPE1和TYPE6電纜，F(xiàn)DDI網(wǎng)絡采用光纜來布線，100Mbps的快速以太網(wǎng)采用雙絞線、光纜來布線。

（四）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

如同計算機的操作系統(tǒng)一樣，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是局域網(wǎng)的核心。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)對網(wǎng)絡的系統(tǒng)資源進行全面的管理，進行合理的調(diào)度與分配，控制用戶對網(wǎng)絡資源的訪問，提供安全措施等。因此，在組建一個LAN時，最關鍵的事情是選擇合適的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。目前，在客戶/服務器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)方面，最流行的有WindowsNT、UNIX、LINUX等，在對等網(wǎng)絡操作系統(tǒng)方面，有WindowsforWorkgroups、Windows2003及Appletalk。

（五）網(wǎng)絡服務器

網(wǎng)絡服務器是網(wǎng)絡上特定功能的提供者，例如，文件服務器向網(wǎng)絡用戶提供完善的文件管理功能，以便所有用戶共享資源。不是所有的網(wǎng)絡都使用服務器，但是對于最通用的網(wǎng)絡結構—客戶/服務器網(wǎng)絡，則需要使用服務器。

網(wǎng)絡服務器的處理性能往往直接關系到整個網(wǎng)絡的性能，因為網(wǎng)絡服務器要對來自所有用戶的各種請求即時做出響應，因此，網(wǎng)絡服務器一般都是由高檔微機、小型機甚至中大型機擔當。

（六）客戶機

客戶機又稱工作站，是用戶與網(wǎng)絡的接口設備，用戶通過它管理本站資源并與網(wǎng)絡交換信息，共享網(wǎng)絡資源。工作站通過網(wǎng)絡接口卡、通信介質、通信設備連接到各種網(wǎng)絡服務器上。客戶機可選用一般的微機承擔。

四、常用的局域網(wǎng)

目前常用的局域網(wǎng)有:以太網(wǎng)(Ethernet)，令牌環(huán)網(wǎng)，F(xiàn)DDI等。由于以太網(wǎng)技術相對于令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI要重要得多，因此將在稍后對其作單獨介紹。

（一）令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing)

（二）FDDI網(wǎng)絡

（一）令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing)

令牌環(huán)網(wǎng)與以太網(wǎng)、ARCnet相比在速度和可靠性方面具有較大的優(yōu)勢。但令牌環(huán)網(wǎng)的成本高。因此，它經(jīng)常用于大型公司的較大規(guī)模的網(wǎng)絡結構中。

令牌環(huán)網(wǎng)可以使用多種不同類型的雙絞線電纜，其結構是環(huán)形和星形的組合，如圖2-26所示。

圖2-26令牌環(huán)網(wǎng)中的多站存取裝置MAU(MultistationAccessUnit)，類似于集線器(Hub)或者集合器(Concentrator)的功能。最常用的MAU是IBM的8228，它有10個端口，中間8個用于連接工作站，首尾兩個則用于連接其它的MAU。

適配器電纜用于連接網(wǎng)卡和MAU，通常使用STPType6電纜。與工作站相連的一端采用DB9接插件，與MAU相連的一端采用IBMTypeA數(shù)據(jù)接插件。

令牌環(huán)網(wǎng)布局在物理上是星形和環(huán)形的組合。當使用多個MAU時，就形成了一個邏輯上的環(huán)狀結構。MAU中標識為RI、RO的兩個端口用于將MAU互相連接起來。接插電纜將第一個MAU的RO端口與下一個MAU的RI端口相連接，類似地，直到最后一個MAU的RO端口與第一個MAU的RI端口相連接，從而形成一個邏輯環(huán)。

工作站通過適配器電纜與MAU相連，從而進入邏輯環(huán)。如果環(huán)上存在一個斷點的話，整個環(huán)將不能工作。如果斷點出現(xiàn)在工作站和MAU之間的電纜上，MAU將把該站移出環(huán)外，而整個環(huán)路將繼續(xù)工作。

（二）FDDI網(wǎng)絡

FDDI(FiberDistributedDatalnterface)的含義是分布式光纖數(shù)據(jù)接口。FDDI采用光纖傳輸數(shù)據(jù)信號，它所提供的數(shù)據(jù)傳輸率達100Mbps，通常情況下兩個站點的傳送距離不超過2km，采用了某些光纖設備后，該距離可達50km。

在智能樓宇中，一般采用FDDI作為高速主干通信網(wǎng)，以此解決計算機中心與樓內(nèi)各個局域網(wǎng)以及與樓外的通信連網(wǎng)問題。

FDDI的訪問控制方式為分時令牌環(huán)

(TimeTokenPassing)，它與令牌環(huán)的區(qū)別在于:FDDI運行速度非?？?，每一時刻可以有多個令牌，F(xiàn)DDI允許在同一時間有多個包在環(huán)上傳送。

FDDI集中器是構成FDDI網(wǎng)絡的主要連接設備，通常情況下，F(xiàn)DDI站點均經(jīng)集中器與主環(huán)相連。在一個FDDI雙連接集中器中，既有用于連接雙環(huán)的A/B端口，又有用于連接站點和其他集中器的多個M端口。FDDI對連接在主環(huán)上的設備有較高的要求，不能經(jīng)常關機和移入移出，這是FDDI網(wǎng)絡的容錯特性所要求的。但對于連接到集中器的單連接設備就沒有這方面的問題了，它允許單連接設備在線插撥。

FDDI是基于令牌傳送方式的拓撲結構，與令牌環(huán)很類似?；镜牟季纸Y構是一個環(huán)。與普通的環(huán)形拓撲不同的是，F(xiàn)DDI需要兩個環(huán):主環(huán)和備份環(huán)。主環(huán)用于數(shù)據(jù)傳送，備份環(huán)則僅當主環(huán)出現(xiàn)斷點時使用，如圖2-27所示。

2.2.4以太網(wǎng)技術以太網(wǎng)(Ethernet)是當今應用最廣泛的一種局域網(wǎng)，主要原因在于其高度的靈活性:不論是傳輸介質、拓撲還是速度，幾乎可以適應所有場合下的需要。

以太網(wǎng)在幾十年間傳輸速率從10Mbps發(fā)展到10Gbps，主要技術發(fā)展情況如表2-2所示。

一、十兆以太網(wǎng)

二、快速以太網(wǎng)

三、交換式以太網(wǎng)

四、千兆以太網(wǎng)

五、萬兆以太網(wǎng)

表2-2以太網(wǎng)主要技術發(fā)展情況1982年10BASE-5802.3粗同軸電纜1985年10BASE-2802.3a細同軸電纜1990年10BASE-T802.3i雙絞線1993年10BASE-F802.3j光纖1995年100BASE-T802.3u雙絞線，光纖1997年全雙工以太網(wǎng)802.3x1998年1000BASE-X802.3z光纖，屏蔽短雙絞線1999年1000BASE-T802.3ab雙絞線2002年10GBASE-S802.3ae光纖一、十兆以太網(wǎng)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)的結構為總線型結構，所采用的傳輸介質為細同軸電纜(10BASE-2標準)或粗同軸電纜(10BASE-5標準)，并采用CSMA/CD方式進行通信訪問，網(wǎng)絡的速率是10Mbps。其優(yōu)點是應用簡單，但存在同一網(wǎng)段上的設備數(shù)量受限制、不易擴展、網(wǎng)絡故障不可隔離等問題。其后出現(xiàn)的雙絞線(UTP，10BASE-T標準)星形結構以太網(wǎng)很好地解決了以上問題。這種星形以太網(wǎng)結構雖然比傳統(tǒng)以太網(wǎng)增加了一種電子設備—集線器（HUB），但帶來許多優(yōu)點:

（1）網(wǎng)絡節(jié)點個數(shù)不受限制。

（2）某一節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的正常運行，給維護工作帶來極大的方便。

（3）容易擴展，要增加一個節(jié)點，只須將該節(jié)點用雙絞線直接與某臺HUB相連即可，并不需要停止原網(wǎng)絡的運行。

10BASE-T以無屏蔽雙絞線(UTP)作傳輸介質，采用以HUB為中心的物理星型拓撲結構，每個節(jié)點的計算機都有一塊網(wǎng)絡接口卡與一條從該網(wǎng)卡到集線器的直接連接線，這一連接線由非屏蔽雙絞線及其兩端的兩個RJ-45接插件組成。連接線一端的RJ-45接插件插入計算機的網(wǎng)卡，另一端的RJ-45接插件插入集線器。這樣，每臺計算機到集線器都有一條專用連接線，如圖2-28所示。二、快速以太網(wǎng)

100BASE-T快速以太網(wǎng)標準是10BASE-T的擴展，與10BASE-T一樣，100BASE-T要求有中央集線器的星形布線結構。100BASE-T標準有三個不同的100BASE-T物理層規(guī)范，其中兩個物理層規(guī)范（100BASE-TX與100BASE-T4）支持長度為100m的無屏蔽雙絞線，第三個規(guī)范（100BASE-FX）支持單?；蚨嗄９饫|。

100BASE-T的MAC(介質訪問方式)與l0Mbps“經(jīng)典”以太網(wǎng)的MAC幾乎完全一樣。

100BASE-TX物理層支持快速以太網(wǎng)運行在2對5類雙絞線或I類屏蔽雙絞線上。10