《列车总线控制》PPT课件

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Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,微机原理与接口技术,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,【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,【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,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,2.2 网络的拓扑结构,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。,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。,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)。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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,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,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,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,Token,报文,Token,Token,站A,站B,站C,站D,站E,中继器,中继器,中继器,中继器,中继器,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,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,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?,
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