《列车总线控制》PPT课件

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？,