陈国义上海戏剧学院教授
胡清亮南京大学顾问教授硕士研究生导师
梁国芹硕士高级工程师河东企业总裁
廖伟民享受国务院特殊津贴网络专家
河东网络公司总经理
关键词
ACN协议Artnet协议DMX512-A 调光网络调光设备即插即用
摘要
本文着重描述ACN协议与Artnet协议之间的不同特点与应用情况
ACN 是旨在提供下一代灯光控制网络数据传输的先进控制网络标准ACN 要去完成包括DMX协议的更多工作ACN将统一灯光控制网络允许单一网络传输
很多不同种类的调光及其它相关数据并且可以连接来自不同厂家的调光设备Art-Net 是一个10BaseT 基于TCP/IP 协议的以太网协议其目的是用标准网络
技术允许远程传输大量的DMX512数据
近年来随着计算机网络技术的普及和快速发展网络技术的应用已经渗透
到各行各业带来了很多新的应用概念网络技术在灯光控制领域的新应用也展现蓬勃发展之势
为跟上网络技术的发展在世界范围内灯光控制领域各生产厂家纷纷研制
并推出应用网络技术的相关调光设备目前已有相当数量的产品活跃在灯光控制市场形成百花齐放群雄争霸的局面令人遗憾的是由于各厂家产品之间的
兼容通讯互相操作等方面还存在着不同程度的问题要是将这些均称为网络
调光设备连成一个调光网络将会发现这个调光网络很难运行各厂家产品令人跃跃欲试的先进功能在这个调光网络里要么无用武之地要么亳无表现如
果在这个调光网络系统里全部是某个厂家的产品毫无疑问设备和网络系统都可以发挥出预期功能就比如在某地聚集着来自世界各地的人他们都讲着
除了自己谁也听不懂的语言结果自然是听起来热热闹闹但相互间谁也无法和谁沟通如果有翻译或有一种大家都懂的世界语结果也就不言而喻了
在调光网络里这种世界语就是网络通讯协议网络通讯有三个基本要素:设备
连接方法数据交换方式数据定义
1986 年由美国影视剧场技术协会(USITT)的工程委员会开发完成版本于1990 年的DMX512 协议是这样定义的: 控制灯光设备和附件的传输数字式数据
的标准它已获得国际业界认可目前遍布娱乐业调光领域它结束了模拟调
光和产品互不兼容的时代同时开创了数字调光和其它产品可互相兼容的新时
代这是数字时代进步的必然它定义了用EIA-485 通讯协议传输DMX512 调光
数据在这个层面上它能把不同厂家产品连接起来并实施控制但它不能相
互交换数据而只能单向传输很难将其称为具有现代意义的网络值得注意的
是DMX512 也不断在摒弃落后技术并引进先进技术中获得不断发展在经过几
个修订版后即将发布的DMX512-A新标准将取代DMX512 DMX512-A为远程设备
管理协议(RDM)打下了基础意味着双向传输数据的可能最终各种调光设备可相互交换数据它引入了一个新体系即唯一的厂商标识码这允许无论在何处
都可处理被标识设备
在调光网络产品沸沸扬扬面市的时候值得注意的是世界上出现的两个调光
网络协议:一个是代表北美业界的ACN 协议另一个是代表欧洲业界的Art-Net 协议
ACN协议开宗明义地这样阐述: ACN是旨在提供下一代灯光控制网络数据传
输的先进控制网络标准ACN 要去完成包括DMX 协议的更多工作ACN 将统一灯
光控制网络允许单一网络传输很多不同种类的调光及其它相关数据并且可以连接来自不同厂家的调光设备ACN协议并不局限于灯光领域预期将适用于音响控制和舞台机械设备它可以应用于任何支持TCP/IP协议的网络中通常最普遍的是应用于以太网络目前协议标准的大部分已经基本编写完成虽然这
一标准还尚未获得美国国家标准协会通过但是由于它的先进性优越性为业界所广泛看好世界上许多国家的厂商已纷纷设计符合这一标准的灯光网络系统架构和制造出相应系列灯光网络产品称之为ACN-Ready 或准ACN 产品
以支持ACN协议而尽早通过确认和抢占市场先机
而Art-Net则简单明了地表明: Art-Net 是一个10BaseT基于TCP/IP协议
的以太网协议其目的是用标准网络技术允许远程传输大量的DMX512 数据它
由Artistic Licence发明且巳公布出版最新版本为V1.4 文档修订Q 版权Artistic Licence (UK) Ltd 2002 目前已有25家成员
ACN 和Art-Net 两种协议都同样可采用以太网和TCP/IP 通讯协议它们都
支持同一网络兼容不同厂家设备相互通讯和操作它们都具有丰富而翔实的设计文档和提供厂家产品设计的技术规范因此要对两种协议作出正确评价是很困难的但有一点是可以肯定的它们都是后DMX512 时代的先进调光网络协议一种协议要获得业界普遍认可除了其设计必须具备技术先进性可扩充性等基本条件外更重要的是进入市场后是否能得到广泛的应用和推广也就是必须遵循市场规律下面主要从技术应用层面提出一些肤浅的一管之见
网络结构和通讯协议
网络结构定义了设备的低层连接方式通讯协议规定了设备控制数据的高层
传输控制模式国际标准化组织的ISO7498开放系统互联模型对网络有著名的七
层协议的定义
以太网是目前世界上最普遍使用的局域组网结构模式常用的有线模式是802.3网络协议;无线模式是802.11网络协议TCP/IP通讯协议集是当前网络最
普遍使用的数据传输协议它是著名的国际互联网的主体协议TCP/IP 协议的基本传输单位是数据包TCP协议负责把数据分成若干个数据包并给每个数据包加上包头(就像给一封信加上信封) 包头上有相应的编号以保证在数据接收端能将数据按顺序还原为原来的格式IP 协议在每个包头上再加上接收端设备地址这样数据能找到自己要去的地方(就像信封上要写明地址一样) 如果传输过程中出现数据丢失数据失真等情况TCP协议会自动要求数据重新传输IP 协议保证数据的传输因此是个地址协议TCP协议保证数据传输的质量因此
是个传输控制协议
可以这样理解在使用ACN和Art-Net两种协议的调光网络:一端设备将调光数据相关设备控制数据(如DMX512 数据)打包成ACN 或Art-Net 协议包(编码) 将
该包装入TCP/IP 信封(打包) 通过以太网安全可靠地传到另一端设备接收设
备去掉TCP/IP 信封(拆包) 再按ACN 或Art-Net 协议解释收到的信息包(解码)
实施对设备的操作打包传输拆包是采用以太网结构和TCP/IP 通讯协议得
到的直接好处(现成的计算机网络技术和产品支持) 它不关心所传输数据是什么意义它仅提供一条畅通而可靠的通道而编码解码所处理的数据直接相关调
光设备的功能属性因此ACN和Art-Net两种协议都有对设备属性的各种定义例如,控制设备发送数据的过程可示为:调光台->协议(编码)->TCP/IP(打
包)->网线(传输)->TCP/IP(拆包)->协议(解码)->DMX512->硅柜->灯具
首先在调光领域采用现有成熟的计算机网络技术和产品是相当明智的方
法计算机产业比娱乐技术产业大得多而且正以惊人的速度在不断地发展使
用以太网和TCP/IP 作调光控制意味着拥有大量现成的低价而众多的网络产品和软件资源例如集线器电缆光纤和无线连接产品以及远程控制和监测技术
此外现有大楼和各种场所已遍布以太网更可方便调光工程的临时使用拿来
便用何乐而不为调光网络与传统的DMX512 比较能获得最直接的利益当
是宽带距离可靠和双向等功能的实现这意味着在一个网络里可同时连接的
设备更多且连接的距离更长传输控制协议使调光控制质量和可靠性更高双
向通讯使设备的远程监测和控制更有效因而构筑大规模可靠的调光网络成本更低这是以现代计算机网络技术为支持的必然结果
可靠性与有效带宽
ACN 和Art-Net 两种协议都同样采用UDP 协议作调光网络数据传输UDP 是
TCP/IP 协议集里的用户数据包协议它程序小而简单不用建立连接因此处
理速度很快它可以提供基本的多点传输(或称广播)寻址和数据传输功能但UDP并没有提供数据传输可靠性的任何保证这意味着它发送数据后并不知道数
据包能否到达另一端而且数据包传输出错也无法要求重传如同广播电台并不
知道收音机能否收听到一样解决的办法有两个:一是使用TCP 传输控制协议
二是收到数据后设备反馈收到信息前者是复杂的传输控制协议TCP需要建立
连接(如同打电话要经摘机听拨号音拨号等过程) 监测到传输出错要求对方
重发数据等因而有可靠性保证但管理连接及相应处理会大大增加设备的负担
对后者某设备发送一次数据而收到数据的设备数以百计若都反馈收到信息
可以想象数以百计的反馈信息将使网上交通拥挤不堪而堵塞而发送设备每发
送一次数据都要处理数以百计的反馈信息也将不胜负荷而难以实时控制显然
这是不可行的亳无疑问两种方法都以牺牲有限网络带宽为代价的可靠性与
带宽是矛盾的两个方面调光网络是一个实时控制系统数据传输的可靠性是保
证调光质量和正确控制的基础有效带宽是保证设备实时响应速度和影响同时接入网络的设备数量两个指标的重要性不言而喻
DMX512 协议似乎可以忽略可靠性问题因为它在设计时就已假定它要不
断重复发送数据即使前一次数据偶然出错随后很快将会收到下一次正确数据
因此出错数据只会持续很短的时间但是应该指出这种连续的数据发送方法
如果前一次传输的是控制命令类的重要数据出错而紧接下一次是其它调光类数据仍会有重要数据丢失问题设备将会工作在不正常或不确定状态而且更
重要的是连续发送数据(大量的重复数据)会使网络带宽使用效率很低
Art-Net 其定义是用标准以太网络技术允许远程传输大量的DMX512 数据
研究其技术文档也未见有不是连续发送数据的设计因此可以相信它继承了DMX512连续发送数据的假定也可能存在上述DMX512存输中存在的问题ACN 设计了会话数据传输协议SDT(Session Data T ansport) SDT 是ACN 在
TCP/IP 网络中UDP 协议上层使用的一种传输控制协议通过建立数据传输会话
来提供所需的可靠性会话只有检测到传输数据出错才要求设备重发既保证了传输数据的可靠性又不用频繁反馈信息因此有效地使用网络带宽而且ACN 设计尽可能只发送输出值有变化的部分数据而不是像DMX512 一样不断的发送
所有输出值(包括大量无变化的重复数据)到设备不难想象网络带宽的使用效率将会得到很大的提高
子网和路由
最简单的调光网络可以想象成一条线的总线各个调光设备可以通过向总线
发送数据包使设备之间互相通信和操作但随着网络中的设备数量增大到某个程度会产生许多问题
带宽资源耗尽
每台设备都浪费许多时间处理无关的广播数据
网络变得无法管理任何错误都可能导致整个网络瘫痪
每台设备都要处理监听其他无关设备的通信,无端增加设备负担
把网络按应用功能和相关设备划分成若干子网(分段)可以解决这些问题但
同时必须提供一种机制使不同子网的设备在需要时可以互相通信这种机制即是子网和路由的设置策略主要目的是将频繁通信的相关设备设置为同一子网将偶而才有通信的设备隔离开以减少无关处理时间从而整体提高带宽使用效率
例如一栋大楼有多个演播厅可将每个演播厅划为单独子网子网中设备可独
享该段全部带宽各演播厅间设备通信不会相互干扰必要时各演播厅间也可相互通信通过灵活控制子网和路由甚至也可以利用现有的计算机局域网构造出调光子网而不会干扰现有应用这将节省调光网络建网成本
ACN协议可以自由地不限制使用子网编址和路由方法以适应实际使用的网
络结构通过将复杂网络隔离成多个简单子网因此子网编址提供了据实际需
要限制网络流量的方法
Art-Net 协议在最新版本采用了有限子网和非路由方法每个节点(设备)具
有唯一IP地址UDP用作源和目的设备固定端口是0x1936 用A类IP地址配置
机制因此允许Art-Net协议可以直接通讯以及不需要网络服务器使设备连上网络使用A类地址作封闭网络可确保Art-Net数据不被路由到国际互联网
路由是设备在网络上选择传送数据包路径的过程路由器Router 是用于
连接多个逻辑上分开的网络逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网如果采用非路由方法是否意味着子网间不能互相通信假如出于完全安全隔离考虑
此方法也未尚不可
但应该想想未来的调光网络是否也需要遥测遥控功能不妨设想一下如
果通过方便而廉价的互联网使用电脑手提电脑或掌上电脑能远程监测调光网络和设备的实时运行状况必要时也可实施控制会是什么情形此外设备的远
程诊断和设备软件的远程升级绝不会是没有必要在这个网络时代远程诊病
甚至精确的远程手术都已付之应用调光相关的远程应用仅限于想象力罢了
智能化和即插即用
传统调光设备的使用有以下的繁琐工作和担忧
设置多种设备之间的转换网络
担心插错了DMX信号线插座
在每个设备上安装地址开关
将控制回路分配到控制器的DMX地址
担心设备在不正确的DMX通道运行
担心布景阻碍灯具旋转和舞台效果有时候没法及早处理
在撤走第二个调光台之后必须重新手动编辑灯光场
...
解决这些自动化问题取决于协议的智能化程度
ACN使用自动识别技术使系统很容易配置这意味着操作人员不必告诉控制
器(如调光台)什么设备已在网上和如何控制这些设备在计算机和电子消费领
域这种能力被称作即插即用ACN 控制器能够自动找到设备并配置设备
进而作出怎样控制这些设备这被称作发现ACN的发现分成几个步骤首先
控制器使用互联网标准的服务定位协议SLP(Service Location Protocol )来找到设备已在网上第二控制器使用设备管理协议DMP来完成设备类型识别第三控制器使用设备描述语言协议DDL通过获取设备的属性就可得知设备的工作
状态通过设置设备属性就能够控制这些设备DMP提供强大的具有即插即用交互操作的设备发现和自动设置功能设备能自我通告对自动设置的每个设备
控制器能够获取设备自我描述并解释为巳知设备DDL 使用标记语言
XML(Extensible Markup Language) 这是目前国际互联网一个主流技术它可
以由机器或人工以文本格式读取设备描述存贮在设备中因而它可以从设备里获取甚至可从厂商网站下载任何解释处理并不需要了解完整的设备描述设
计者只选取所需部分即可DDL不仅能使控制器可方便地找出巳知设备的功能属
性而且有助于设计出更智能的控制器懂得处理以前从未控制过的设备
Art-Net 定义的服务器是以产生控制数据为主要任务的设备如调光台
定义的节点是以接收控制数据为主要任务的设备如硅柜或以太网DMX 网关Art-Net 当第一次连网时服务器既不知道网上有多少个节点也不知道其IP 地址有限广播地址允许服务器发送ArtPoll 协议包到网上所有节点ArtPoll 包被用于去发现网上的其它服务和节点它只能由服务器发送各个服务器和节点发送应答包服务器通过应答包从而得知网上设备的IP 地址然后建立通讯即可实施控制因此这种机制也具有某种程度的智能化由于服务器和节点的
关系(如收发数据)较明确因而不象ACN需设计一套设备描述语言来定义设备类
型和功能属性
智能化和即插即用的前提条件是设备的唯一标识ACN和Art-Net有不同的
定义策略
Art-Net 的每个设备具有从MAC 地址计算出唯一IP 地址MAC 机器(如网卡) 地址是48位数如u:v:w:x:y:z 这是全球唯一的编码前3字节u.v.w 要
向专门组织注册后3 字节x.y.z 由专门组织分配为了将支持Art-Net
不同厂家的IP地址冲突的可能性减至最低在MAC地址中增加产品的OEM代码
OEM代码需向Art-Net组织注册登记从而可全球唯一定义特指厂商的产品类型
在ACN 协议中每个发送和接收数据的端点(设备)称作一个组件所有的通
讯发生在组件之间每个组件有唯一的128位数值的标识符即CID 组件标识
符在全世界都通用而且不会随时间变化而改变产生组件标识CID的算法被定义在ISO/IEC 11578:1996 使用该算法令厂家可不用咨询授权机构或者注册
唯一的CID就可以为自己的产品生成CID 这意味着用普通电脑也可以生成自己
的CID 这种能力使一种软件如从互联网下载不需手动设置单独的标识符
就可自动在很多系统中运行或者系统可以生成可变的临时组件来执行某些短
暂功能相当方便和灵活
ACN和Art-Net协议使网上设备具有即插即用能力这无疑大大的提高调光
网络的智能化水平和操作可靠性
兼容和扩展
兼容和扩展能力是评价协议设计的技术先进性和前瞻性的重要依据
ACN 和Art-Net 协议都具有对DMX512 很好的向后兼容性这意味着市场上现有的大量DMX512 设备略加改造即可使用于调光网络目前常用两种方法可
使其成为网络设备:
DMX512设备通过协议的加解码节点设备连接调光网络
在DMX512设备上增加网络接口和协议模块直接连接调光网络
向前兼容或扩展能力ACN和Art-Net协议采用了不同的策略
ACN协议的策略:
ACN包格式确保所有ACN协议都能以相同的方式构造各自的信息包各个ACN 命令和信息被编码成包头结构均相同的各自协议数据单元PDU 每个ACN信息包
由一个PDU块构成一个PDU块是一组PDU 有些PDU类型被定义为可包含附加
数据和另一个PDU块并可被嵌套PDU的嵌套方式取决于每种协议的各自PDU 类
型PDU结构和包头格式可以确保命令和数据的有效打包增加一个新协议或命令仅需简单地在包头相应域改变相应值即可方便而快捷而且PDU结构能快
速和容易地识别设备和跳过那些不被支持的特殊协议或命令ACN可构造最小的
包以兼容现有的协议它甚至可兼容其协议数据单元(PDU)在ACN 协议家族中
不
适于数据传输或交互操作的格式因此可见协议数据单元PDU具有很灵活的弹性以满足复杂的应用需求而且其嵌套能力又使它对各种协议具有很大的容纳能力例如要传输新协议视频数据只需简单在PDU包头结构中的协议标识符和类型域填入相关定义ACN 会即时生成对新协议类型的支持当此生成发现PDU
包中有不认识部份时会用PDU包的基本结构去取代它仍可处理PDU包的其它
部份
此外可以优化网络的是信息包大小处理速度或处理编码的难易程度但
是所有这些优化都涉及到平衡折衷问题ACN的PDU格式可以将大量的优化信息
打包成单独的信息包以适合使用网络最高效率的最优化信息包虽然这样会稍为增加信息处理的复杂性但是通过实际分析表明包的信息量传输效率却会增加四倍以上通过使用PDU的通用格式和各层协议所获得的高效率数据传输将会足以抵消因处理信息而小小增加的复杂性在设备管理DMP协议层寻址机制和使用寻址范围以及快速执行命令将令大量的设备属性值可用最小的系统代价来传输因此就提高了ACN网络带宽的使用效率
Art-Net协议的策略:
将来新版本通过增加端口数量支持多协议对TCP/IP 除有限的已定义端
口号外,端口数量几乎是无限制的
目前许多未用的数据位域可用于将来协议版本它们应置0被传输且不被
接收器检测
所有包定义被设计成其包长可在将来版本被增大且保证向后兼容因此在
目前协议中仅需检验最少包长
因此ACN和Art-Net协议都有各自不同的策略以保证过去现在和未来
的应用获得尽可能大的兼容性和扩展性
其它领域的支持
除了调光领域与娱乐业相关的领域主要还有视频和音响领域及舞台机械设
备如吊杆升降台等尽管这些领域在设备控制层有各自独立的物理层(连接
器电缆等定义)和相应控制协议(如调光领域的DMX512 视频领域的MPEG和音
响领域的MIDI) 但ACN 和Art-Net协议都有足够的能力将其融合在一个控制网
络内既可独立控制又可协同工作因为ACN 和Art-Net协议并不定义物理层或甚
至较低的网络传输层它旨在使用现有的网络开放标准如以太网提供可靠的
网络控制数据通讯用户接口也不是协议的部分接口由设备设计师负责至于
用户关心的所有复杂问题被隐藏在设备接口背后
如上兼容和扩展题目所述的支持多协议的策略毫无疑问ACN 和Art-Net 协议将有足够的能力很好支持视频和音响领域及舞台机械设备
结束语
ACN 和Art-Net 协议目标均允许单一网络传输很多不同种类的调光相关数
据并且可以连接来自不同厂家的调光设备终将统一灯光控制网络预期将适
用于视频和音响控制及舞台机械设备等
使用ACN 和Art-Net 协议的优点是在单一网络上对每个设备即插即用(plug and play)的智能支持对每个设备的适宜设置和控制状态监测容错
系统恢复网络可靠性以及有效利用带宽等
ACN和Art-Net协议目前均受到世界范围内业界的支持而且传统的DMX512 也因DMX512-A(双向通讯)的应用在新的方向有着长足的发展有一点应是明确
的朝着网络方向的发展这是具有鲜明时代特点的方向全世界的调光设备
都连接起来的曙光已经在望
ACN 和Art-Net 协议都毫无例外地兼容DMX512 在网络层面上赋予传统调光设备新的功能而且携手娱乐业兄弟领域(视频和音响及舞台机械设备)一起构造大一统的娱乐业网络世界这是相当理想且不远的未来尽管ACN标准尚未获得美国国家标准协会通过但从世界上众多ACN-Ready 或准ACN 产品可
看到它强大的发展潜力Art-Net标准在目前二十多家世界著名厂家的支持下
在业界也获得了实用性强的赞誉如果要对两种协议作一比较的话除了设备统一的网络支持这一主要功能难分伯仲之外笔者觉得ACN协议应具有更大的兼容
性和前瞻性如下特点:
不限于以太网它支持基于TCP/IP 协议的任何网络结构如FDDI(光纤分布
式数据接口)和ATM(常用于视频传输)等
国际互联网的支持具备设备遥测遥控和远程维护的可能
会话协议提高通讯可靠性和网络带宽(如只传送变化数据)
设备描述使用世界通用标记语言XML 方便灵活获取设备控制属性
协议数据单元结构的嵌套能力具有很灵活的弹性以满足复杂的应用需求和对各种协议很大的兼容能力
数字世界网络未来随着国内经济的飞速发展大型舞台剧院电视演
播室工程娱乐设施体育中心大型场馆等建设项目如雨后春笋般出现己到
国内专家学者和政府主管部门认真研究制订国内灯光控制网络标准协议的时侯了
要制订中国的灯光控制网络的标准协议首先要透彻了解世界灯光控制网络
的标准协议的现状和发展方向ACN和Art-Net协议将为解决中国灯光行业网络
设备标准化问题提供极好的参考依据因此结合中国的国情继续深入研究和理解这两个标准协议对中国的灯光控制网络的标准协议的早日诞生有着十分重要和积极的意义笔者愿意同业界人士一道为此目标而努力
最后感谢ESTA技术标准办公室The manager of technical stander office 负责人Karl G. Ruling先生和Artistic Licence产品中国总代理曾令强先生为本文提供的宝贵参考资料
参考文献
参考http://biz.doczj.com/doc/a712435025.html,文章
Artistic Licence Application Note 13 What is Art-Net?
Application Note 4 What is DMX512-A ?
Application Note 5 What is RDM?
Art-Net in the Ether with RDM
DMX-Dongle II & Art-Net Driver SDK
Specification for the Art-Net Ethernet Communication Standard
参考http://biz.doczj.com/doc/a712435025.html,文章
ESTA's Advanced Control Network (ACN) Protocol Suite Technical Overview
ESTA's Advanced Control Network (ACN) Protocol Suite Overview and Goals
ESTA Control Protocols Working Group ACN Developer Tutorial
for Entertainment Technology -Multipurpose Network Control Protocol Suite - ACN Packet Format
参考其它网站文章
Sound System Control Networks
Integrates DMX in TV Studios
Modbus通讯协议 Modbus协议 Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus 协议发送给询问方。 Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave 端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。 Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。 下面我来简单的给大家介绍一下，对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下
第一章练习 1 OSI和ISO分别代表什么含义？它们是什么关系？ 2 OSI/RM模型没有被最终采用的原因是什么？ 3下面哪些协议属于应用层协议？（ B ） A. TCP和UDP B. DNS和FTP C. IP D. ARP 4 Internet最早是在( C ) 网络的基础上发展起来的? A. ANSNET B. NSFNET C. ARPANET D. MILNET 5 当网络A上的主机向网络B上的主机发送报文时, 路由器要检查( B ) 地址 A.端口 B. IP C.物理 D.上述都不是 6.下面哪一个是应用层提供的服务? ( D ) A.远程登录服务 B.文件传送 C.邮件服务 D.上述都是 7要将报文交付到主机上的正确的应用程序, 必须使用( A )地址 A.端口 B. IP C.物理 D.上述都不是 8. 网络应用访问操作系统的常用接口是,实现IP地址到物理地址映射的协议是。 9. 在TCP/IP协议族中，能够屏蔽底层物理网络的差异，向上提供一致性服务的协议是；实现异构网络互联的核心设备是。 10. 在TCP/IP网络中，UDP协议工作在层，DNS协议工作在层。 11判断对错：TCP/IP是一个被广泛采用的网际互联协议标准，仅包含TCP和IP两个协议。（） 第二章练习 1 PPP协议是什么英文的缩写？用于什么场合? 2 ISP验证拨号上网用户身份时,可以使用哪些认证协议？ 3.PPP协议的通信过程包括哪几个阶段？ 4.LCP的用途是什么? 5.PPP是Internet中使用的（1），其功能对应于OSI参考模型的（2），它 使用（3）技术来解决标志字段值出现在信息字段的问题。 （1）A. 报文控制协议 B. 分组控制协议 C. 点到点协议 D. 高级数据链路控制协议 （2）A. 数据链路层 B. 网络层 C. 传输层 D. 应用层
Shaanxi University of Technology 计算机网络设备 及 通信协议 2010/10/25
前言 计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说，计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。计算机网络具有共享硬件、软件和数据资源的功能，具有对共享数据资源集中处理及管理和维护的能力。计算机网络中不同的计算机，服务器之间能传输数据，源于协议的存在。随着计算机网络的发展，不同的开发商开发了不同的网络通信方式。为了使通信成功可靠，网络中的所有主机都必须使用同一语言，不能带有方言。因而必须开发严格的标准定义主机之间的每个包中每个字中的每一位。这些标准来自于多个组织的努力，约定好通用的通信方式，即协议。这些都使通信更容易。一个完整的计算机通信系统应该包含各种硬件设备及他们之间的通信协议。
一计算机网络设备 1 网络互联设备 网络互联是指LAN-LAN WAN-WAN LAN-WAN之间的连通和互操作能力这种互操作指的是互联网上一个网络的用户和另一个网络的用户可以透明的交换信息而不管这两个网络上的硬件软件差异。 2 中继器 网络连接最简单的设备就是中继器其作用是对弱信号再生并将再生信号发送到网络的其它分支上提供电流以实现长距离传输中继器工作在OSI模型的最低层物理层只能用来连接具有相同物理层协议的LAN 中继器主要用于扩充LAN电缆段的距离限制比如10BASE 5粗以太网由于收发器只能提供500米的驱动能力而MAC协议允许粗以太网电缆最长为2.5公里这样每500米之间就可以利用中继器来连接但是中继器不具备检错和纠错的功能因此错误的数据经中继器后仍被复制到另一电缆段另外中继器还会引入延时。 3 集线器 集线器（HUB)是一种特殊的中继器它可以转接多个网络电缆把多个网络段连接起来随着10BASE T标准的推出以及集线器的使用使得总线网络拓扑结构逐渐向星型网络拓扑使用非屏蔽双绞线的模式转化该模式的核心就是集线器它连接网络的各个节点其优点是当网络上的某
网络协议大全 在网络的各层中存在着许多协议，它是定义通过网络进行通信的规则，接收方的发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息，以这种规则规定双方完成信息在计算机之间的传送过程。下面就对网络协议规范作个概述。 ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议 它是用于映射计算机的物理地址和临时指定的网络地址。启动时它选择一个协议（网络层）地址，并检查这个地址是否已经有别的计算机使用，如果没有被使用，此结点被使用这个地址，如果此地址已经被别的计算机使用，正在使用此地址的计算机会通告这一信息，只有再选另一个地址了。 SNMP（Simple Network Management P）网络管理协议 它是TCP/IP协议中的一部份，它为本地和远端的网络设备管理提供了一个标准化途径，是分布式环境中的集中化管理的重要组成部份。 AppleShare protocol（AppleShare协议） 它是Apple机上的通信协议，它允许计算机从服务器上请求服务或者和服务器交换文件。AppleShare可以在TCP/IP协议或其它网络协议如IPX、AppleTalk上进行工作。使用它时，用户可以访问文件，应用程序，打印机和其它远程服务器上的资源。它可以和配置了AppleShare协议的任何服务器进行通信，Macintosh、Mac OS、Windows NT和Novell Netware都支持AppleShare协议。 AppleTalk协议 它是Macintosh计算机使用的主要网络协议。Windows NT服务器有专门为Macintosh服务，也能支持该协议。其允许Macintosh的用户共享存储在Windows NT文件夹的Mac-格式的文件，也可以使用和Windows NT连接的打印机。Windows NT共享文件夹以传统的Mac文件夹形式出现在Mac用户面前。Mac 文件名按需要被转换为FAT（8.3）格式和NTFS文件标准。支持MAc文件格式的DOS和Windows客户端能与Mac用户共享这些文件。 BGP4（Border Gateway Protocol Vertion 4）边界网关协议-版本4 它是用于在自治网络中网关主机（每个主机有自己的路由）之间交换路由信息的协议，它使管理
常用通信协议汇总 一、有线连接 1.1RS-232 优点：RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。 缺点：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 （2）传输速率较低，在异步传输时，最高速率为20Kbps。 （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，而发送电平与接收 电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米。 1.2RS-485 RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构，传输距离一般在1~2km以下为最佳，如果超过距离加"中继"可以保证信号不丢失，而且结点数有限制，结点越多调试起来稍复杂，是目前使用最多的一种抄表方式，后期维护比较简单。常见用于串行方式，经济实用。 1.3CAN 最高速度可达1Mbps，在传输速率50Kbps时，传输距离可以达到1公里。在10Kbps速率时，传输距离可以达到5公里。一般常用在汽车总线上，可靠性高。 1.4TCP/IP 它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口）之上。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。 1.5ADSL 基于TCP/IP 或UDP协议，将抄表数据发送到固定ip，利用电信/网通现有的布线方式，速度快，性能比较可以，缺点是不适合在野外，设备费用投入较大，对仪表通讯要求高。 1.6FSK 可靠通信速率为1200波特，可以连接树状总线；对线路性能要求低，通信距离远，一般可达30公里，线路绝缘电阻大于30欧姆，串联电阻高达数百欧姆都可以工作，适合用于大型矿井监控系统。主要缺点是：系统造价略高，通信线路要求使用屏蔽电缆；抗干扰性能一般，误码率略高于基带。 1.7光纤方式 传输速率高，可达百兆以上；通信可靠无干扰；抗雷击性能好，缺点：系统造价高；光纤断线后熔接受井下防爆环境制约，不宜直达分站，一般只用于通信干线。 1.8电力载波 1.9利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作 为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时复用远动信号等特点，不需要线路投资的有线通信方式，但是开发费用高，调试难度大，易受用电环境影响，通讯状况用户的用电质量关系紧密。 二、无线连接 2.1Bluetooth 蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低
浅析计算机网络通信协议 发表时间：2009-02-23T16:25:14.153Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：李雨冯迪[导读] 计算机与计算机之间的通信离不开通信协议，通信协议实际上是一组规定和约定的集合。两摘要：计算机与计算机之间的通信离不开通信协议，通信协议实际上是一组规定和约定的集合。两台计算机在通信时必须约定好本次通信做什么，是进行文件传输，还是发送电子邮件；怎样通信，什么时间通信等。 关键词：计算机网络通信协议 0 引言 本文就计算机网络通信协议、选择网络通信协议的原则、TCP/IP通信协议的安装、设置和测试等，作进一步的研究和探讨。 1 网络通信协议 目前，局域网中常用的通信协议主要有：NetBEUI协议、IPX/SPX兼容协议和TCP/IP协议。 1.1 NetBEUI协议①NetBEUI是一种体积小、效率高、速度快的通信协议。在微软如今的主流产品，在Windows和Windows NT中，NetBEUI已成为其固有的缺省协议。NetBEUI是专门为几台到百余台PC所组成的单网段部门级小型局域网而设计的。②NetBEUI中包含一个网络接口标准NetBIOS。NetBIOS是IBM用于实现PC间相互通信的标准，是一种在小型局域网上使用的通信规范。该网络由PC组成，最大用户数不超过30个。 1.2 IPX/SPX及其兼容协议①IPX/SPX是Novell公司的通信协议集。与NetBEUI的明显区别是，IPX/SPX显得比较庞大，在复杂环境下具有很强的适应性。因为，IPX/SPX在设计一开始就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。②IPX/SPX及其兼容协议不需要任何配置，它可通过“网络地址”来识别自己的身份。Novell网络中的网络地址由两部分组成：标明物理网段的“网络ID”和标明特殊设备的“节点ID”。其中网络ID集中在NetWare服务器或路由器中，节点ID即为每个网卡的ID号。所有的网络ID和节点ID都是一个独一无二的“内部IPX地址”。正是由于网络地址的唯一性，才使IPX/SPX具有较强的路由功能。在IPX/SPX协议中，IPX是NetWare最底层的协议，它只负责数据在网络中的移动，并不保证数据是否传输成功，也不提供纠错服务。IPX在负责数据传送时，如果接收节点在同一网段内，就直接按该节点的ID将数据传给它；如果接收节点是远程的，数据将交给NetWare服务器或路由器中的网络ID，继续数据的下一步传输。SPX 在整个协议中负责对所传输的数据进行无差错处理，IPX/SPX也叫做“Novell的协议集”。③NWLink通信协议。Windows NT中提供了两个IPX/SPX的兼容协议：“NWLink SPX/SPX兼容协议”和“NWLink NetBIOS”，两者统称为“NWLink通信协议”。NWLink协议是Novell公司IPX/SPX协议在微软网络中的实现，它在继承IPX/SPX协议优点的同时，更适应了微软的操作系统和网络环境。Windows NT网络和Windows的用户，可以利用NWLink协议获得NetWare服务器的服务。从Novell环境转向微软平台，或两种平台共存时，NWLink通信协议是最好的选择。 1.3 TCP/IP协议 TCP/IP是目前最常用到的一种通信协议，它是计算机世界里的一个通用协议。在局域网中，TCP/IP最早出现在Unix系统中，现在几乎所有的厂商和操作系统都开始支持它。同时，TCP/IP也是Internet的基础协议。①TCP/IP具有很高的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有的服务器和工作站。但其灵活性也为它的使用带来了许多不便，在使用NetBEUI和IPX/SPX及其兼容协议时都不需要进行配置，而TCP/IP协议在使用时首先要进行复杂的设置。每个节点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“主机名”。在Windows NT中提供了一个称为动态主机配置协议（DHCP）的工具，它可自动为客户机分配连入网络时所需的信息，减轻了联网工作上的负担，并避免了出错。同IPX/SPX及其兼容协议一样，TCP/IP也是一种可路由的协议。TCP/IP的地址是分级的，这使得它很容易确定并找到网上的用户，同时也提高了网络带宽的利用率。当需要时，运行TCP/IP协议的服务器（如Windows NT服务器）还可以被配置成TCP/IP路由器。与TCP/IP不同的是，IPX/SPX协议中的IPX使用的是一种广播协议，它经常出现广播包堵塞，所以无法获得最佳的网络带宽。②Windows中的TCP/IP协议。Windows的用户不但可以使用TCP/IP组建对等网，而且可以方便地接入其它的服务器。如果Windows工作站只安装了TCP/IP协议，它是不能直接加入Windows NT域的。虽然该工作站可通过运行在Windows NT服务器上的代理服务器（如Proxy Server）来访问Internet，但却不能通过它登录Windows NT服务器的域。要让只安装TCP/IP协议的Windows用户加入到Windows NT域，还必须在Windows上安装NetBEUI协议。③TCP/IP协议在局域网中的配置。只要掌握了一些有关TCP/IP方面的知识，使用起来也非常方便。④IP地址。TCP/IP协议也是靠自己的IP地址来识别在网上的位置和身份的，IP地址同样由“网络ID”和“节点ID”（或称HOST ID，主机地址）两部分组成。一个完整的IP地址用32位（bit）二进制数组成，每8位（1个字节）为一个段（Segment），共4段（Segment1～Segment4），段与段之间用“，”号隔开。为了便于应用，IP地址在实际使用时并不直接用二进制，而是用大家熟悉的十进制数表示，如19 2.168.0.1等。在选用IP地址时，总的原则是：网络中每个设备的IP地址必须唯一，在不同的设备上不允许出现相同的IP地址。⑤子网掩码。子网掩码是用于对子网的管理，主要是在多网段环境中对IP地址中的“网络ID”进行扩展。例如某个节点的IP地址为192.168.0.1，它是一个C类网。其中前面三段共24位用来表示“网络ID”；而最后一段共8位可以作为“节点ID”自由分配。⑥网关。网关（Gateway）是用来连接异种网络的设置。它充当了一个翻译的身份，负责对不同的通信协议进行翻译，使运行不同协议的两种网络之间可以实现相互通信。如运行TCP/IP协议的Windows NT用户要访问运行IPX/SPX协议的Novell网络资源时，则必须由网关作为中介。如果两个运行TCP/IP协议的网络之间进行互联，则可以使用Windows NT所提供的“默认网关”（Default Gateway）来完成。⑦主机名。网络中唯一能够代表用户或设备身份的只有IP地址。但一般情况下，众多的IP地址不容易记忆，操作起来也不方便。为了改善这种状况，我们可给予每个用户或设备一个有意义的名称，如“HAOYUN”。 2 选择网络通信协议的原则 2.1 所选协议要与网络结构和功能相一致。如你的网络存在多个网段或要通过路由器相连时，就不能使用不具备路由和跨网段操作功能的NetBEUI协议，而必须选择IPX/SPX或TCP/IP等协议。另外，如果你的网络规模较小，同时只是为了简单的文件和设备的共享，这时你最关心的就是网络速度，所以在选择协议时应选择占用内存小和带宽利用率高的协议，如NetBEUI。当你的网络规模较大，且网络结构复杂时，应选择可管理性和可扩充性较好的协议，如TCP/IP。 2.2 除特殊情况外，一个网络尽量只选择一种通信协议。现实中许多人的做法是一次选择多个协议，或选择系统所提供的所有协议，其实这样做是很不可取的。因为每个协议都要占用计算机的内存，选择的协议越多，占用计算机的内存资源就越多。一方面影响了计算机的运行速度，另一方面不利于网络的管理。事实上一个网络中一般一种通信协议就可以满足需要。
HTTP网页访问的协议分析 在协议模型中，应用层是用户与计算机进行实际通信的地方，只有当马上就要访问网络时，才会实际上用到这一层。例如，我们可以从系统中卸载掉任何联网组件，如TCP/IP、网卡（NIC）等，仍可以使用IE来浏览本地的HTML文档。可如果我们试图浏览必须使用HTTP 的文档，或者用FTP下载一个文件，事情就没那么容易了。此时，IE将尝试访问应用层来响应这一类请求。因此，应用层也可被看作是实际应用程序和下一层（OSI模型中为表示层，TCP/IP模型中为传输层）之间的接口，它通过某种方式把应用程序的有关信息送到协议栈的下面各层。 应用层协议则是实现用户和系统之间接口的工具，用户可通过这些协议方便地访问网络资源，实现信息共享，HTTP则是其中一种。 HTTP（超文本传输协议）是客户端浏览器或其他程序与Web服务器之间的应用层通信协议。在Internet上的Web服务器上存放的都是超文本信息，客户机需要通过HTTP协议传输所要访问的超文本信息。HTTP包含命令和传输信息，不仅可用于Web访问，也可以用于其他因特网/内联网应用系统之间的通信，从而实现各类应用资源超媒体访问的集成。 HTTP是基于请求/响应方式的。它的运作方式很简单：一个客户机与服务器建立连接后，发送一个请求给服务器，服务器接到请求后，给予相应的响应报文。其中，“客户”与“服务器”是一个相对的概念，只存在于一个特定的连接期间，即在某个连接中的客户在另一个连接中可能作为服务器。因此，当网络中的任一台拥有可被访问的页面的计算机被其它计算机访问时，它便是服务器，而当它访问其它浏览非本地的HTTP文档时，它便是客户端。因此，我们可以在局域网中搭建简单的环境来观察分析访问HTTP的工作流程。 最简单的情况可能是在用户和服务器之间通过一个单独的连接来完成，如图1-1： 图1-1 根据图连接好以及配好相应IP后，测试网络互通。而后，在server上建立HTTP服务器。首先在控制面板\添加删除程序\添加删除Windows组件中查看Internet信息服务（IIS）是否装上，若没有则安装，若安装好，则可以进入管理工具\Internet服务管理器，在默认WEB站点下建立自己的站点及目录。而后，在client浏览器地址栏中键入http：//31.0.0.1便可浏览位于server端默认站点目录下网页。 在此过程中，我们通过Ethereal所抓的数据包如下： 1、数据链路层：
计算机网络应用计算机网络通信协议概述 计算机网络是一个各种信息交换的场所，所有接入网络的计算机都可以通过彼此之间的物理连接设备进行信息的交换。但是，单纯依靠这些物理设备并不能实现信息的交换，这就好像计算机只有硬件系统是无法使用的，它得需要软件系统来支配。 因此，计算机网络需要通过协议，来支配数据的传输，才能发挥网络通信的作用。协议在计算机网络中，具有以下几个方面的特点： ●协议中的双方都必须了解协议，并且事先要知道所要完成任务的所有步骤； ●协议中的双方都必须同意并遵从它； ●协议必须是清楚的，每一步都要明确定义，保证不会引起误解。 1．什么是通信协议 在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则被称为网络协议或通信协议。它是实现计算机与计算机之间实现数据传输、资源共享等功能的基础。例如，一次通信具体做什么，是进行文件传输？还是发送电子邮件？如何建立连接？如何相互识别？在什么时间进行通信等。只有遵从这个约定计算机间才能够实现相互通信和交流。 目前，在Internet上使用的TCP/IP协议就是一个典型的例子，任何计算机在接入Internet 后，只要运行TCP/IP协议才能够访问和使用Internet上的资源，若其不支持TCP/IP协议，那么它将是被孤立的一台计算机，无法实现与其它接入Internet的计算机间的相互通信。 通常，计算机网络通信协议（Protocol）有3个基本要素构成 ●语法（Syntax）即控制信息或数据的结构和格式 ●语义（Semantics）即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及作出何种应答 ●时序（Timing）即通信双方信息交互的先后顺序及速率匹配和排序等 2．常见的通信协议 计算机网络通信协议遍及OSI参考模型的各个层次，如大家熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP 等协议，到OSPF、IGP等协议，有上千种之多。 目前，在局域网中常见的3个网络通信协议分别是TCP/IP协议、IPX/SPX协议和NetBEUI 协议。除了在局域网外，还有广域网中，如X.25协议、HDLC协议、PPP协议等。 另外，由于网络节点之间关系的复杂性，在制定协议时，通常将其简单化，即将复杂成分分解成一些简单成分，最终复合起来。其层次结构具有如下几方面的特点。 ●结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准； ●将物理通信线路作为最底层，它使用从高层传输的参数，也是为高层提供服务的基 础 ●将用户的应用程序作为最高层 ●除了最高层之外，中间的每一层都要向其上一层提供服务，同时又是下一层的用户
T C P/I P TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。 TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。 IPX/SPX(多用于局域网) 是基于施乐的XEROX’S Network System（XNS）协议，而SPX是基于施乐的XEROX’S SPP （Sequenced Packet Protocol：顺序包协议）协议 NetBEUI 即NetBios Enhanced User Interface，或NetBios增强用户接口。 网络通信协议： RS-232-C、RS-449、V.35、X.21、HDLC 简单网络管理协议： 简单网络管理协议SNMP、点到点协议PPP 3G标准： WCDMA（欧洲版）、CDMA2000（美国版）和TD-SCDMA（中国版） Modbus协议 Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种 包括ASCII、RTU和TCP
现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 网络协议大全 1、ARP(address resolution protocol)地址解析协议 2、SNMP(simple network management P)网络管理协议，是TCP/IP的一部分 3、AppleShare protocol(AppleShare 协议) 4、AppleTalk 协议 5?、BOOTP协议(Bootstrap?Protocol)?应用一个基于TCP/IP协议的协议,该协议主要用于有无盘工作站的局域网 6、CMIP(Common Management Information Protocol)通用管理信息协议，它是建立在开放系统互连通信模式上的网络管理协议。相关的通用管理信息服务(CMIS)定义了访问和控制网络对象，设备和从对象设备接收状态信息的方法。 7、 DHCP协议、Dynamic?Host?Configuration?Protocol（动态主机配置协议），应用：在Windows中要启用DHCP协议，只要将IP地址设置为“自动获得IP地址”即可 9、Connection-oriented Protocol/Connectionless Protocol面向连接的协议/无连接协议 10 、Discard Protocol抛弃协议它的作用就是接收到什么抛弃什么，它对调试网络状态
I2C和SPI,UART的区别 2009-12-07 21:55 SPI--Serial Peripheral Interface，(Serial Peripheral Interface：串行外设接口)串行外围设备接口，是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。 I2C--INTER-IC(INTER IC BUS：意为IC之间总线)串行总线的缩写，是PHILIPS 公司推出的芯片间串行传输总线。它以1根串行数据线（SDA）和1根串行时钟线（SCL）实现了双工的同步数据传输。具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。 能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。 最主要的优点是其简单性和有效性。它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器):单端，远距离传输。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 区别在电气信号线上： SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。 如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。
备注：以下给出习题答案作为参考，对于部分习题，读者也可以思考给出更好的答案。 第一章 1. 讨论TCP/IP成功地得到推广和应用的原因 TCP/IP是最早出现的互联网协议，它的成功得益于顺应了社会的需求；DARPA采用开放策略推广TCP/IP，鼓励厂商、大学开发TCP/IP产品；TCP/IP与流行的UNIX系统结合是其成功的主要源泉；相对ISO的OSI模型，TCP/IP更加精简实用；TCP/IP技术来自于实践，并在实践中不断改进。 2. 讨论网络协议分层的优缺点 优点：简化问题，分而治之，有利于升级更新； 缺点：各层之间相互独立，都要对数据进行分别处理；每层处理完毕都要加一个头结构，增加了通信数据量。 3. 列出TCP/IP参考模型中各层间的接口数据单元（IDU） 应用层/传输层：应用层报文； 传输层/IP层：TCP报文段或UDP分组； IP层/网络接口层：IP数据报； 网络接口层/底层物理网络：帧。 4. TCP/IP在哪个协议层次上将不同的网络进行互联？ IP层。 5. 了解一些进行协议分析的辅助工具 可在互联网上搜索获取适用于不同操作系统工具，比如Sniffer Pro、Wireshark以及tcpdump等。利用这些工具，可以截获网络中的各种协议报文，并进一步分析协议的流程、报文格式等。 6. 麻省理工学院的David Clark是众多RFC的设计者，在论及TCP/IP标准的形成及效果时，曾经讲过这样一段话:”We reject kings, presidents and voting. We believe in rough consensus and running code.”你对他的观点有什么评价。 智者见智，我认为这就是“实践是检验真理的唯一标准”。 7. 你认为一个路由器最基本的功能应该包含哪些? 对于网桥、网关、路由器等设备的分界已经逐渐模糊。现代路由器通常具有不同类型的接口模块并具有模块可扩展性，由此可以连接不同的物理网络；路由表的维护、更新以及IP数据报的选路转发等，都是路由器的基本功能。此外，路由器厂商应为使用者提供管理功能。 第二章 1. 尝试用Modem拨入某个ISP，并根据你的操作分析PPP的流程 实验题，若有接入ISP的环境，可直接测试；否则，可参考习题4一起测试。 2. 分析PAP和CHAP的优缺点 PAP简单，但安全性差；CHAP相对安全，但开销较大，且需要通信双方首先共享密钥。 3. 了解L2F和L2TP的思想及应用 这两个协议把PPP的两个端点延伸到互联网的任何角落，相当于在TCP/IP的应用层扩展了PPP的范围。其思想是发送方把PPP帧封装到L2F或L2TP报文中，接收方则对其解封以还原PPP帧，这样对于通信的两端来说看到的是PPP帧，相当于在互联网上架设了一条虚拟的PPP链路。它们主要用于构建VPN（虚拟专用网）。 4. 尝试Windows操作系统的“超级终端”功能 Windows超级终端功能在附件/通信功能下。可以用两台有Modem的计算机，各自连接
编号： 密级：内部 页数：__________基于RS485接口的DGL通信协议（修改） 编写：____________________ 校对：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 北京华美特科贸有限公司 二○○二年十二月六日
1.前言 在常见的数字式磁致伸缩液位计中，多采用RS485通信方式。但RS485标准仅对物理层接口进行了明确定义，并没有制定通信协议标准。因此，在RS485的基础上，派生出很多不同的协议，不同公司均可根据自身需要设计符合实际情况的通信协议。并且，RS485允许单总线多机通信，如果通信协议设计不好，就会造成相互干扰和总线闭锁等现象。如果在一条总线上挂接不同类型的产品，由于协议不一样，很容易造成误触发，造成总线阻塞，使得不同产品对总线的兼容性很差。 随着RS485的发展，Modicon公司提出的MODBUS协议逐步得到广泛认可，已在工业领域得到广泛应用。而MODBUS的协议规范比较烦琐，并且每字节数据仅用低4位（范围：0~15），在信息量相同时，对总线占用时间较长。 DGL协议是根据以上问题提出的一种通信协议。在制定该协议时已充分考虑以下几点要求： a.兼容于MODBUS 。也就是说，符合该协议的从机均可挂接到同一总线上。 b.要适应大数据量的通信。如：满足产品在线程序更新的需要(未来功能)。 c.数据传输需稳定可靠。对不确定因素应加入必要的冗错措施。 d.降低总线的占用率，保证数据传输的通畅。 2.协议描述 为了兼容其它协议，现做以下定义： 通信数据均用1字节的16进制数表示。从机的地址范围为：0x80～0xFD，即：MSB=1； 命令和数据的数值范围均应控制在0~0x7F之间。即：MSB=0，以区别地址和其它数据。 液位计的编码地址为：0x82~0x9F。其初始地址(出厂默认值)为：0x81。 罐旁表的编织地址为：0xA2~0xBF。其初始地址(出厂默认值)为：0xA1。 其它地址用于连接其它类型的设备，也可用于液位计、罐区表地址不够时的扩充。 液位计的命令范围为：0x01~0x2F，共47条，将分别用于参数设定、实时测量、诊断测试、在线编程等。 通信的基本参数为：4800波特率，1个起始位，1个结束位。字节校验为奇校验。 本协议的数据包是参照MODBUS RTU 通信格式编写，并对其进行了部分修改，以提高数据传输的速度。另外，还部分参照了HART协议。其具体格式如下： 表中，数据的最大字节数为16个。也就是说，整个数据包最长为20个字节。 “校验和”是其前面所有数据异或得到的数值，然后将该数值MSB位清零，使其满足0~7F 的要求。在验证接收数据包的“校验和”是否正确时，可将所有接收数据(包括“校验和”)进行异或操作，得到的数据应＝0x80。这是因为，只有“地址”的MSB=1，所以异或结果的MSB也必然等于1。 本协议不支持MODBUS中所规定的广播模式。 3.时序安排 在上电后，液位计将先延迟10秒，等待电源稳定。然后，用5秒的时间进行自检和测试数据。
网页访问的协议分析 在协议模型中，应用层是用户与计算机进行实际通信的地方，只有当马上就要访问网络时，才会实际上用到这一层。例如，我们可以从系统中卸载掉任何联网组件，如、网卡（）等，仍可以使用来浏览本地的文档。可如果我们试图浏览必须使用的文档，或者用下载一个文件，事情就没那么容易了。此时，将尝试访问应用层来响应这一类请求。因此，应用层也可被看作是实际应用程序和下一层（模型中为表示层，模型中为传输层）之间的接口，它通过某种方式把应用程序的有关信息送到协议栈的下面各层。 应用层协议则是实现用户和系统之间接口的工具，用户可通过这些协议方便地访问网络资源，实现信息共享，则是其中一种。 （超文本传输协议）是客户端浏览器或其他程序与服务器之间的应用层通信协议。在上的服务器上存放的都是超文本信息，客户机需要通过协议传输所要访问的超文本信息。包含命令和传输信息，不仅可用于访问，也可以用于其他因特网内联网应用系统之间的通信，从而实现各类应用资源超媒体访问的集成。 是基于请求响应方式的。它的运作方式很简单：一个客户机与服务器建立连接后，发送一个请求给服务器，服务器接到请求后，给予相应的响应报文。其中，“客户”与“服务器”是一个相对的概念，只存在于一个特定的连接期间，即在某个连接中的客户在另一个连接中可能作为服务器。因此，当网络中的任一台拥有可被访问的页面的计算机被其它计算机访问时，它便是服务器，而当它访问其它浏览非本地的文档时，它便是客户端。因此，我们可以在局域网中搭建简单的环境来观察分析访问的工作流程。 最简单的情况可能是在用户和服务器之间通过一个单独的连接来完成，如图： 图 根据图连接好以及配好相应后，测试网络互通。而后，在上建立服务器。首先在控制面板\添加删除程序\添加删除组件中查看信息服务（）是否装上，若没有则安装，若安装好，则可以进入管理工具\服务管理器，在默认站点下建立自己的站点及目录。而后，在浏览器地址栏中键入：便可浏览位于端默认站点目录下网页。 在此过程中，我们通过所抓的数据包如下： 、数据链路层： ( , )表示第个帧，传输个字节，捕获个字节，包中的 :
《网络协议分析》课程标准 课程名称、代码：网络协议分析、 总学时数：36（理论课学时数：18 实践课学时数：18） 学分数：2 适用专业：计算机网络技术、计算机应用技术 一、课程的性质 1、必修课； 2、专业课。 二、课程定位 该课程是作为计算机网络技术专业和计算机应用专业的专业必修课。通过该门课的学习，使学生深入学习TCP/IP协议体系结构和基本概念，分析各个协议的设计思想、流程及其所解决的问题。通过该门课程的学习，进一步提高学生作为网络管理员的技能水平。学生能够胜任中小型企业的网络维护的日常工作。学生应先修《计算机网络基础》一课，掌握计算机网络技术的基础知识后，方可修此门课程。 三、课程设计思路 本课程的设计思路是以计算机专业学生就业为导向，着重培养学生的动手能力。通过调查研究社会对计算机专业学生在网络安全技术方面的要求，制定相关的理论教学内容和实践内容。课程整体结构按照网络管理员工作岗位所涉及到的工作任务，维护中小型局域网正常运作、检测网络故障等工作技能的培养安排课程项目。在学时分配上，理论课时与实践课时各占一半，注重实践教学，有利于提高学生的动手能力，同时也加深了对理论知识的理解，做到知其然并知其所以然。 四、课程基本目标 1、知识目标： （1）知道TCP/IP协议以及工作原理； （2）知道PPP协议以及工作原理； （3）知道Internet地址及地址解析； （4）知道IP协议以及工作原理； （5）知道ICMP协议以及工作原理； （6）知道UDP协议以及工作原理； （7）知道TCP协议以及工作原理； （8）知道Internet地址扩展技术。 2、职业技能目标： （1）能分析PPP协议； （2）能分析ARP协议； （3）能分析IP协议； （4）能分析ICMP协议； （5）能分析UDP协议； （6）能分析TCP协议； （7）能分析HTTP协议。 3、职业素质养成目标
网络组建计算机网络中通信协议的概念 网络协议即网络中传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。 但是两个实体间仅发送二进制位数据就指望对方能理解所传输的信息的内容是不可能的。为了进行通信，实体之间一定要达成一个协议（控制数据通信的一组规则）。一个协议定义了通信内容是什么，通信如何进行以及何时进行。协议的关键是语法、语义和时序。 ●语法 语法是指数据的结构或格式，指数据表示的顺序。例如，一个简单的协议可以定义数据的头部（前八个比特）是发送者的地址，中部（第二组八个比特）是接收者地址，而尾部就是消息本身。 ●语义 语义指比特流每一部分的含义。一个特定的比特模式该如何理解？基于这样的理解该采取何种动作？例如，一个地址指的是要经过的路由器还是消息的目的地址？这些都建立在语义的定义之上。 ●时序 时序包括两方面的特征：数据何时发送以及以多快的速率发送。例如，如果发送方以100Mbps（兆位每秒）速率发送数据而接收方仅能处理1Mbps速率的数据，这样的传输会使接收者负载过重，并导致大量数据流失。 一个协议是一整套规则，既可以作为一个整体实施，也可以作为多个结构化实施。协议是复合的，可以比较方便地分成几部分，每个部分分别执行。因此，协议是指作为约束整个通信过程的整套规则，它可以由层次协议构成。 作为一整套规范数据交换的规则，协议都会定义下述一些功能： ●分割将较大的数据单元分成较小的数据包（相反的过程则称为重新组合） ●寻址设备的彼此识别、路径选择 ●封装在数据单元（数据包）的始端增加控制信息 ●排序报文发送与接收顺序 ●信息流控制收、发双方在信息流过大时，采取的一系列措施 ●同步保持收发双方对数据传输单元的一致性认同。 ●干路传输多个用户信息共同干路 ●连接控制通信实体之间建立和终止链路的过程 一台计算机只有在遵守网络协议的前提下，才能在网络上与其他计算机进行正常的通信。网络协议通常被分为几个层次，每层完成自己单独的功能。通信双方只有在共同的层次间才能相互联系。常见的协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBIOS协议等等。在互联网上被广泛采用的是TCP/IP协议，在局域网中用得的比较多的是IPX/SPX.。用户如果访问Internet，则必须在网络协议中添加TCP/IP协议。