Internet网络

Internet网络（共12篇）

Internet网络 篇1

摘要：网络拥塞是当今网络中一个比较突出和严重的问题, 拥塞控制便显得很重要。本文对出现拥塞的原因进行了深入分析, 并说明了解决拥塞问题的几种方法, 对各个方法进行了进一步的分析和说明, 最后阐述了解决拥塞问题的意义。

关键词：网络拥塞,拥塞控制,技术分析

拥塞, 指的是当通信子网中有太多的分组时, 网络性能降低的一种情况。拥塞的本质是:对资源的需求大于可用资源。拥塞的出现表示荷载超过了资源的承受能力。拥塞是一种持续过载的网络状态, 此时用户对网络资源 (包括链路带宽、存储空间和处理器处理能力等) 的需求超过了固有的容量。就Internet的体系结构而言, 拥塞的发生是其固有的属性。因为在事先没有任何协商和请求许可机制的资源共享网络中, 几个IP分组同时到达路由器, 并期望经同一个输出端口转发的可能性是存在的, 显然, 不是所有分组可以同时接受处理, 必须有一个服务顺序, 中间节点上的缓存为等候服务的分组提供一定保护。然而, 如果此状况具有一定的持续性, 当缓存空间被耗尽时, 路由器只有丢弃分组。在这种持续过载的状态下, 网络性能会急剧下降。

1 出现拥塞的原因

拥塞产生的原因有很多, 其主要原因是通信量往往是突发的。还有就是多个输入对应一个输出;慢速处理器;低带宽线路。引起网络拥塞的原因还是由网络各部分的速率、带宽、容量、分组数量等不匹配所造成的。拥塞产生与以下因素有关:1) 网络带宽不足;2) 存储空间不够;3) 处理器处理能力弱。但单一的增加带宽, 扩大存储空间和提高处理能力, 并不能解决拥塞问题相反可能会出现更严重的拥塞, 所以在网络中要进行必要的拥塞控制。根据拥塞控制在网络层中的位置, 将拥塞控制分为两类, 一类是基于源端的TCP拥塞控制;另一类是基于网络IP拥塞控制 (主要在路由器中) 。随着如图像, 语音等多媒体流的大量涌现, 基于源端的TCP拥塞控制已显得力不从心, 那么网络本身也有必要参与到拥塞控制中来。因此, 近年来将基于源端的TCP拥塞控制和基于网络的拥塞避免机制结合起来成为解决拥塞的主要途径之一。

拥塞常常使问题趋于恶化。如果一个路由器没有足够的缓冲区, 它就会丢失一些新到的分组, 但当分组被丢弃时, 发送这一分组的相邻路由起就会重新发这一分组, 可能还要重发多次。发送端在未收到确认之前必须保留所发分组的副本以便重发。可见在接收端发生的拥塞会引发发送端缓冲区的拥塞。从用户需求的角度来说, 网络必须为所有用户的请求提供服务, 然而用户的需求在传输起始时间、需求速率、持续时间上变化很大, 在很多情况下还是突发的。从网络提供资源的角度来说, 任何网络物理资源都有固定的上限能力。因此, 用有限的资源去适应波动很大的用户需求, 一定会出现网络资源不能满足用户的需求的时候, 此时就必须使用拥塞控制来管理用户流量对瓶颈资源的共享。网络中的拥塞来源于网络资源和网络流量分布的不均衡性。拥塞不会随着网络处理能力的提高而消除。拥塞控制算法的分布性、网络的复杂性和对拥塞控制算法的性能要求又使拥塞控制算法的设计具有很高的难度。

其解决的办法有:针对某个因素的解决方案, 只能对提高网络性能起到一点点好处, 甚至可能仅仅是转移了影响性能的瓶颈;需要全面考虑各个因素。显然的两种克服方法:增加资源和降低负荷。管理 (尽可能避免) 拥塞的方法:主机能以一个恒定的速率发送信息;通信量整形 (强迫分组以某种更有预见性的速率传送) 。网络拥塞 (Congestion) 指的是在包交换网络中由于传送的包数目太多, 而存贮转发节点的资源有限而造成网络传输性能下降的情况。拥塞的一种极端情况是死锁 (Deadlock) , 退出死锁往往需要网络复位操作。

2 拥塞控制方法

2.1 缓冲区预分配法

该法用于虚电路分组交换网中。在建立虚电路时, 让呼叫请求分组途经的节点为虚电路预先分配一个或多个数据缓冲区。若某个节点缓冲器已被占满, 则呼叫请求分组另择路由, 或者返回一个“忙”信号给呼叫者。这样, 通过途经的各节点为每条虚电路开设的永久性缓冲区 (直到虚电路拆除) , 就总能有空间来接纳并转送经过的分组。此时的分组交换跟电路交换很相似。当节点收到一个分组并将它转发出去之后, 该节点向发送节点返回一个确认信息。这种控制方法主要用于要求高带宽和低延迟的场合, 例如传送数字化语音信息的虚电路。

2.2 分组丢弃法

该法不必预先保留缓冲区, 当缓冲区占满时, 将到来的分组丢弃。若通信子网提供的是数据报服务, 则用分组丢弃法来防止拥塞发生不会引起大的影响。但若通信子网提供的是虚电路服务, 则必须在某处保存被丢弃分组的备份, 以便拥塞解决后能重新传送。有两种解决被丢弃分组重发的方法, 一种是让发送被丢弃分组的节点超时, 并重新发送分组直至分组被收到;另一种是让发送被丢弃分组的节点在尝试一定次数后放弃发送, 并迫使数据源节点超时而重新开始发送。

2.3 定额控制法

这种方法在通信子网中设置适当数量的称做“许可证”的特殊信息, 一部分许可证在通信子网开始工作前预先以某种策略分配给各个源节点, 另一部分则在子网开始工作后在网中四处环游。当源节点要发送来自源端系统的分组时, 它必须首先拥有许可证, 并且每发送一个分组注销一张许可证。目的节点方则每收到一个分组并将其递交给目的端系统后, 便生成一张许可证。这样便可确保子网中分组数不会超过许可证的数量, 从而防止了拥塞的发生。

由于计算机网络是一个很复杂的系统, 因此, 可以从控制理论的角度来看拥塞控制问题。这样, 从大的方面看, 可以分为开环控制和闭环控制两种方法。开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到, 力求网络在工作时不产生拥塞。一旦整个系统运行起来, 就不再中途进行改正了。闭环控制是基于反馈环路的概念。

3 拥塞控制的意义

解决拥塞问题也有利于流量问题的解决。因为某些拥塞控制算法是向发送端发送控制报文, 并告诉发送端网络已出现拥塞, 必须放慢发送速率, 这点又和流量控制是很相似的。解决拥塞控制需要付出一定的代价。首先需要获得网络内部流量分布的信息, 在实施拥塞控制时, 还需要在结点之间交换信息和各种命令以便选择控制策略和实施控制。这样就产生了额外开销。拥塞控制有时需要将一些资源 (如缓冲器、带宽等) 分配给个别用户 (或一类用户) 单独使用, 这样就使得网络资源不能更好地实现共享。显然, 在设计拥塞控制策略时, 必须全面衡量得失。

下图是网络负载与吞吐量对拥塞的影响。图中的横坐标是网络负载, 代表单位时间内输入给网络的分组数目 (也称为输入负载) 。纵坐标是吞吐量, 代表单位时间内从网络输出的分组数目。具有理想拥塞控制的网络, 在吞吐量饱和之前, 网络吞吐量应等于网络负载, 故吞吐量曲线是45°斜线。但当网络负载超过某一限度时, 由于网络资源受限, 吞吐量不再增长而保持为水平线, 即吞吐量达到饱和。这就表明网络负载中有一部分损失掉了 (例如, 输入到网络的某些分组被某个结点丢弃了) 。虽然如此, 在这种理想的拥塞控制作用下, 网络的吞吐量仍然维持在其所能达到的最大值。

但是, 实际网络的情况不是这样。从上图可以看出, 随着网络负载的增大, 网络吞吐量的增长速率逐渐减小。当网络的吞吐量明显地小于理想的吞吐量时, 网络就进入了轻度拥塞的状态。更值得注意的是, 当网络的负载达到某一数值时, 网络的吞吐量反而随着负载的增大而下降, 这时网络就进入了拥塞状态。当网络负载继续增大到某一数值时, 网络的吞吐量就下降到零, 这时网络已无法工作, 出现所谓的死锁 (DeadLock) 。

加上合适的拥塞控制后, 网络就不易出现拥塞现象和死锁。即当网络负载较小时, 有拥塞控制的吞吐量反而比无拥塞控制时要小。在分组交换网络中, 网络性能恶化有时是由于网络资源白白地被浪费所造成的。最常被浪费的网络资源是通信信道容量和结点的存储空间。随着互联网的飞速发展, 其鲁棒性也越来越依赖于网络的拥塞控制, 单一的TCP拥塞控制机制尽管在网络的正常运行中发挥重要的作用, 但随着业务的膨胀和新应用的增加, 它已经不能胜任所有的拥塞控制任务, 必须采用多种策略, 从网络的各个部位、多角度全方位对拥塞加以控制, 才能保证网络正常、稳定地运行。

参考文献

[1]张璟, 等.计算机网络.西安:西安电子科技大学出版社, 2007.

[2]顾尚杰, 等.计算机通信基础.北京:电子工业出版社, 2004.

[3]王宝会, 等.计算机信息安全教程.北京:电子工业出版社, 2007.

Internet网络 篇2

摘 要：

网络时代的到来给人们带来了极大的方便，信息的共享和传输更是快捷方便。本文全面介绍了世界上最大的互联网络---Internet，包括Internet的起源，发展历史以及主要技术。同时，对Internet的功能和应用有比较全面的阐述。

关键词：Internet网络 共享 链路

引言：

21世纪是一个数字化、网络化和信息化的时代，是一个以网络为核心的信息时代。而Internet作为世界上最大的互联网络，自上世纪90年代以后飞速发展，向人们提供资源传输和共享的服务，加速了全球信息革命的进程，使得用户的计算机好像互相彼此直接连通一样，可以互相交换信息。现在人们的生活、工作、学习和交往都离不开计算机网络。因特网的拓扑结构复杂，地理位置上覆盖了全球，由若干节点和链路组成。并逐渐形成了多层次的ISP结构的Internet。

正文：

1、概念

网络是由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的结点可以是计算机、集成器、交换机或路由器等。[1]网络和网络还可以通过路由器互连起来，就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。Internet是世界上最大的互联网络，用户数以亿计，互连的网络数以百万计。初步建立的基本概念是：网络把许多计算机连接在一起。[2]因特网则把许多网路连接在一起，即Internet以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联网而成，它是一个信息资源和资源共享的集合，是传播信息的载体。

1995年10月24日，“联合网络委员会”通过了一项有关决议：将“互联网”定义为全球性的信息系统，它通过全球性的唯一的地址逻辑地链接在一起。这个地址是建立在互联网协议(IP)或今后其他协议基础之上的，并且可以通过传输控制协议和互联协议(TCP/IP)，或者今后其他接替的协议或与互联协议(IP)兼容的协议来进行通信。还可以让公共用户或者私人用户使用高水平的服务。这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。实际上由于互联网是划时代的，它不是为某一种需求设计的，而是一种可以接受任何新的需求的总的基础结构。你也可以从社会、政治、文化、经济、军事等各个层面去解释理解其意义和价值。

2、发展过程

[3]Internet的发展大致经历了研究网、运行网、商业网三个阶段，并且之间有着紧密的联系。

第1阶段：20世纪60年代末到20世纪70年代初为计算机网络发展的萌芽阶段。其主

要特征是：为了增加系统的计算能力和资源共享，把小型计算机连成实验性的网络。第一个远程分组交换网叫ARPANET，是由美国国防部于1969年建成的，第一次实现了由通信网络和资源网络复合构成计算机网络系统。标志计算机网络的真正产生，ARPANET是这一阶段的典型代表。[3]Internet的的原型是1969年美国国防部远景研究规划局(Advanced Research Projects Agency)为军事实验用而建立的网络，名为ARPANET（阿帕网），其设计目标是当网络中的一部分因战争原因遭到破坏时，其余部分仍能正常运行。20世纪70年代中后期是局域网络(LAN)发展的重要阶段，其主要特征为：局域网络作为一种新型的计算机体系结构开始进入产业部门。局域网技术是从远程分组交换通信网络和I/O总线结构计算机系统派生出来的。1976年，美国Xerox公司的Palo Alto研究中心推出以太网(Ethernet)，它成功地采用了夏威夷大学ALOHA无线电网络系统的基本原理，使之发展成为第一个总线竞争式局域网络。1974年，英国剑桥大学计算机研究所开发了著名的剑桥环局域网(Cambridge Ring)。这些网络的成功实现，一方面标志着局域网络的产生，另一方面，它们形成的以太网及环网对以后局域网络的发展起到导航的作用。80年代初期ARPA和美国国防部通信局研制成功用于异构网络的TCP/IP协议并投入使用；1986年在美国国会科学基金会（National Science Foundation)的支持下，用高速通信线路把 分布在各地的一些超级计算机连接起来，以NFSNET接替ARPANET

第2阶段：整个20世纪80年代是计算机局域网络的发展时期。其主要特征是：局域网络完全从硬件上实现了ISO的开放系统互连通信模式协议的能力。计算机局域网及其互连产品的集成，使得局域网与局域互连、局域网与各类主机互连，以及局域网与广域网互连的技术越来越成熟。综合业务数据通信网络(ISDN)和智能化网络(IN)的发展，标志着局域网络的飞速发展。1980年2月，IEEE(美国电气和电子工程师学会)下属的802局域网络标准委员会宣告成立，并相继提出IEEE801.5~802.6等局域网络标准草案，其中的绝大部分内容已被国际标准化组织(ISO)正式认可。作为局域网络的国际标准，它标志着局域网协议及其标准化的确定，为局域网的进一步发展奠定了基础。

第3阶段：20世纪90年代初至现在是计算机网络飞速发展的阶段，其主要特征是：计算机网络化，协同计算能力发展以及全球互连网络(Internet)的盛行。计算机的发展已经完全与网络融为一体，体现了“网络就是计算机”的口号。目前，计算机网络已经真正进入社会各行各业，为社会各行各业所采用。另外，虚拟网络FDDI及ATM技术的应用，使网络技术蓬勃发展并迅速走向市场，走进平民百姓的生活。

3、主要功能

Internet的另一种资源是计算机系统资源，包括连接在Internet的各种网络上的计算机的处理能力、存储空间（硬件资源）以及软件工具和软件环境（软件资源）。当今，人们生活着的社会是一个信息爆炸的社会，各种信息不仅给人们的生产发展、工作效率和生活质量的提高带来了动力，也给人们带来了创业发展的新机遇。因此，如何获得信息和充分利用已是当今人们最关心的事了。Internet之所以能受到世界各国政府和人们的普遍关注与欢迎，入网的用户数能以每月递增10%～15%的速率在发展，最关键的还在于Internet所提供的信息和服务能满足当今人们快节奏的生活和工作中的实际需求。

目前，Internet能为人们提供的主要功能有五大类。这五大类功能是：

3.1[4]Internet上提供了电子邮件E-mail 服务

在Internet上，电子邮件或称为E-mail系统是使用最多的网络通信工具，E-mail已成为倍受欢迎的通信方式。用户只要利用自己的电脑，经电话线与本地的Internet联网，通过E-mail(电子邮件)输入,就可以与世界各地的友人相互交流，或与异地的企业进行业务往来„„这样，遥远的地理距离就缩短为几分钟的电子路程。

Internet网络 篇3

【关键词】世界互联网 计算机网络 实践教学 改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）36-0019-02

一、引言

习近平同志在首届互联网大会上指出，当今以信息技术为核心的新一轮科技革命正在孕育兴起，互联网日益成为创新驱动发展的先导力量，深刻改变着人们的生产生活，有力推动着社会发展。同时，互联网发展对国家主权、安全、发展利益提出了新的挑战，迫切需要国际社会认真对待[1]。

新时代Internet下计算机网络的教学应该有更明确、更系统的教学目标要求，当前计算机网络实践教学环节非常薄弱，严重制约了教学质量的进一步提高。必须在实践中培养学生的动手能力，进而促进理论的学习，走一条实践-认识-再实践-再创新的道路，推进实验内容和实验模式改革，规范实验教学，形成与理论教学改革相协调的实验教学体系迫在眉睫。

二、计算机网络课程实践教学的现状

计算机网络课程特征是理论性和实践性并重的课程。课程传授既要注重网络体系结构和协议的分析，又要加强对学生的实践能力培养，培养其网络组建、网络分析、网络安全维护等能力的培养。在目前教学中，呈现出是“重理论，轻实践”的现象。网络实验教学仍是在封闭固化好的网络环境中，以观测等方式来讲述基本网络的基础应用。为了适应新的Internet环境下社会对计算机网络人才的需求，计算机网络实验课程内容和教学方式的改革势在必行。

三、加强实验室基础建设构建创新环境

计算机网络实践教学必须拥有一个良好开放的实验环境，开放的实践教学环境是事关改革成效的重要保障，为此我院于在05年开始在“吉大中软”的协助下建设了计算机网络协议仿真实验室，08年我们与“锐捷网络”合作建设了计算机网络工程实验室，同时在网络工程实验室的基础上创建计算機网络安全实验室。13年又建设了网络云处理实验室，形成了以基础物理网络组建，到网络应用程序开发，网络服务的构建，再到网络安全攻防演练全系统的开放环境、能够适应计算机专业和信息安全专业的人才培养创新实验环境，目前该实验室系统为全校与计算机网络课程相关的专业学生开设网络工程、网络应用和网络安全管理等方面的基础性、综合性、设计性、系统性的实验，培养了学生的创新意识和创新能力，提高了本校学生在就业市场上的竞争能力。

四、整合网络教学体系培养学生创新能力

计算机网络教学体系的改革从实践教学体制与体系方面着手，开始一减一增改革，减少观测类实验实习，增加创新性、设计性和综合性实验实习。按照专业的特点，采用分层次，分方向的，加强实践、着眼创新的培养方案。按照知识认知，知识拓展，知识创新的规律，分别安排基础技术验证性、基础技能拓展和知识体系综合设计四个层次的教学体系。其中50%的项目作为基础实验的内容，30%的项目有意识的引导开放实验，20%供学生自由选择选择创新，尊重学生主动性和个性化发展。下面我们简单介绍四个层次教学体系的安排：

1.基础网络工程应用实践教学

以建立校园网拓扑为案例，做相应基础性实验。如图1网络工程案例所示，分别构建2个园区网，1个公共网，园区网内用三层交换机搭建出内部服务器区、办公区，用路由器完成Internet的接入。

在此拓扑上完成内部网络管理，包括网络安全，网络访问权限，网络效率管理，Internet接入路由器上实现VPN（虚拟专用网络）、无线、语音传输、防火墙等的网络工程实验项目。

内网络服务器区以搭建网络应用服务平台目标，形成以Web服务、FTP服务、E_mail服务为核心的网络应用平台。进行网络数据流量测试，压力测试。

2.网络安全分析

Wireshark网络包分析工具，在接口实时捕捉网络包，并详细显示包的详细协议信息。Wireshark可以捕捉多种网络接口类型的包，包括无线局域网接口。并可以打开多种网络分析软件捕捉的包，支持许多协议的解码。实验中可以练习用它来检测网络安全隐患、解决网络问题，分析网络业务流形成过程等。如图2：捕获了一次完成浏览器访问WEB服务器的数据传输流程，从而可以更清晰的了解HTTP协议，DNS、TCP协议工作的过程，

3.网络通信程序设计实践教学

用C语言开发基于Windows与Linux平台上的Socket和P2P通信机制进行得的网络通信程序设计的实验项目，完成数据的远程传输，网络数据的捕获、分析，网络的攻防实验项目。如图3所示，完成基本网络协议编程，完成网络数据在底层传输处理，加强学生对网络协议处理细节理解，对协议安全进行分析，并在此基础上进行网络安全系统的程序设计。

4.网络教学平台的建设

利用基于HTTP的Web网络教学互动平台，实现网络在线测试，在线答疑。

在近几年教学活动中通过以上四个体系中的开放式的、分层次的实验内容，不断进行了完善、扩展，使各层面同学既达到基础知识灵活掌握，又实现专业基础课程上进行自主拓展创新实验，最终达到理论与实验教学的密切结合。

五、加强考核管理

计算机网络实践教学和实验课程的管理采取课程负责人统一协调下的教师责任制。严格实验考核过程，加强考核质量。在实验成绩的评定上，既看结果又看过程，并着重考查实验方案的合理性和创造性，考查实验过程中问题的观察、分析和处理能力。

六、结束语

计算机网络实践教学经过几年来的摸索取得了一定的成果：1.在计算机网络教学实践教学环境的支撑下，为适应不同级别学生的需求，制定了不同教学方案。对计算机科学与技术、计算机网络专业学生采用原版英文教材进行“双语”模式教学，以紧跟计算机网络技术的发展。2.对基本工科的计算机网络系列课程的教学计划、教学大纲和教材进行了调整，充分考虑了实验课与理论课的有机结合。3.建立一个综合的、科学的、开放的实践教学体系，各专业灵活的组织教学方案。

参考文献：

[1]http：//www.wicnews.cn/

[2]创新网络实验教学，培养专业网络技术人才-锐捷高校网络实验室整体解决方案[J].中国现代教育装备，2005，（8）：114～116.

[3]谢希仁著.计算机网络（第5版）[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4]苗凤君等编著.局域网技术与组网工程[M].北京：清华大学出版社，2010.

Internet网络 篇4

关键词：网络营销,实验教学,企业网站,诊断与评价

●网络营销课程概述

网络营销是以互联网为主要手段的一种新型营销方式, 是企业整体营销策略的一个重要组成部分。在现代企业经营中的重要地位和作用促使网络营销课程成为各大学电子商务专业争相开设的必修课程。

1. 网络营销课程的内容体系

由于网络营销研究人员的研究视角和知识背景不同, 对于网络营销的理解有较大的差异, 因此对于网络营销内容体系的构建也大不相同。常见的网络营销教材的内容体系有:4P延伸模式 (传统市场营销模式) , 互联网技术模式, 消费者行为模式等。本文介绍冯英健教授所著的《网络营销基础与实践》教材中构建的内容体系结构。

该书以网络营销实践应用为导向, 在归纳网络营销实践应用方法的基础上, 总结出网络营销的方法体系及一般规律。其内容分为三个层次:网络营销的理论基础;网络营销的方法体系以及网络营销实践与管理。分别介绍了网络营销的职能、原理;网络营销基础环境和主要方法;网络营销职能的实现方法及网络营销管理。

2.网络营销课程特点

(1) 综合性。网络营销的内容包括企业网站建设, 搜索引擎营销, 许可Email营销, Web2.0营销, 网络广告, 网上销售, 网上市场调研, 网络营销效果评价等。涉及到市场营销学, 经济学, 管理学, 计算机科学以及心理学等多门学科, 是一门综合性很强的学科。

(2) 实践性。网络营销的理论来源于网络营销企业的实践经验, 具有较强的应用性。实践性和可操作性也是网络营销的一个重要特征。并且学习网络营销的最终目的也是将其用到实际企业营销中去, 实现网络营销的各项具体职能。

●网络营销实验教学

网络营销课程的特点决定了网络营销实验教学在教学过程中的重要地位和作用。然而由于种种原因, 国内大部分院校对实验教学重视不够, 实验课时不够。多数学校的实验课程都是依托电子商务实验室的模拟仿真系统, 学生只能练习前台的部分操作, 以虚拟实验为主, 缺乏真实的商业环境和企业参与, 无法提高学生实际市场运作能力。有的将网络营销实验变成计算机实验, 要求学生编程序或建网站, 或要求学生浏览网站和网页, 在网上购物等, 对实验内容缺乏统一认识。

在《网络营销课程实验教学研究》中, 作者分析了当前网络实验教学中存在的问题, 并提出了网络营销实验课程的内容设置, 包括:企业网站的诊断与评价, 搜索引擎优化, 网络广告的分析与设计, 企业客户服务分析, 在线问卷调查的设计, 网络营销综合实验等六部分。下面将以企业网站优化思想和原则为例, 介绍以互联网为工具的网络营销实验课程设计。

●基于Internet的网络营销实验课程设计

企业网站是网络营销的一种重要渠道。企业网站建设与网络营销效果有直接的关系, 没有专业化的企业网站作为基础, 网络营销的方法和效果将受到很大限制, 因此网络营销策略的基本任务之一就是建立一个网络营销导向的企业网站。网络营销导向的企业网站建设是网络营销课程中的重要内容之一。其细节内容包括:企业网站建设的一般要素, 网站建设对网络营销的影响, 常见网络营销导向企业网站存在的典型问题, 网站优化原则, 网址评价与网站诊断。这些内容的实践性特别强, 如果只采用讲授的方法, 学生恐怕很难真正理解, 更难具备实际操作能力。因此, 在此处设计一节实验课程是十分必要的。

互联网是网络营销的主要手段, 也是网络营销实现的前提条件。很自然, 以互联网为工具, 进行网络营销课程教学和实验是必要的、可行的方法和手段。

1.实验教学目的

让学生通过详细浏览一些企业网站, 了解这些企业网站存在的普遍问题, 并根据这些问题提出建设性意见和建议, 也就是掌握网站优化的基本思想和原则。

2. 实验教学准备

本次实验课在电子商务实验室进行, 要求实验室具有接入互联网的计算机;有黑板, 能够进行板书。

3. 实验教学过程

(1) 总体思路

在规定时间内, 让学生自己浏览感兴趣的网站, 并要求学生在浏览网页过程中完成预先设置的问题。归纳总结学生的答案, 得出关于网站建设普遍存在的问题。针对这些问题, 让学生去网上寻找解决策略, 最终得出网站优化的原则和方法。

(2) 具体环节设计

(1) 要求每个学生预先写出自己最想了解的企业和最想了解企业的相关信息, 并以此作为学生浏览企业网站的目的。这样做的目的是了解学生对那些网站感兴趣, 同时了解这些网站是否便于浏览, 学生能否在预定时间内找到答案, 这也是考察网站是否具有良好的易用性。

(2) 设置相关问题, 作为浏览网页时的思考题目。这些题目的设置是必要的, 并且是经过详细思考的, 应该能够反映当前企业网站普遍存在的问题。一般可以设置以下问题:

——你所浏览的是哪个企业的网站?

——你对该企业网站布局的整体印象如何?哪些方面较好?哪些方面欠缺?

——网站栏目设置是否合理?是否能快速找到你所需要的信息?

——通过浏览该企业网站, 你是否对该企业有了十分详细的了解?网站信息是否全面?

——你对该企业网站的顾客在线服务是否满意?

——你认为该企业网站是否具有促销意识?

——你认为网页下载速度快慢?

——你在该网站是否能看到其他企业网站的链接?

——企业网站上企业的联系方式是否可用?

(3) 归纳总结学生提出的各网站普遍存在的问题。每个学生在浏览企业网站是肯定对该企业网站布局、结构、内容设置等有自己的看法。通过总结学生的看法和对以上问题的答案, 归纳出目前多数企业网站普遍存在的问题。强调这些问题是影响网络营销的关键因素, 必须作出相应的调整。

(4) 针对企业网站存在的每一个问题, 让学生提出解决办法, 并找出在此方面做的比较好的其他企业网站。

(5) 归纳总结出网站优化的原则和方法。针对以上具体操作和分析, 由教师归纳总结出网站优化的基本思想和原则。

(3) 课后作业

根据我们总结出的网站优化的思想和原则, 为你课上所浏览网站设计一个优化方案, 要提出具体措施和解决途径。

●总结

互联网作为信息交流的工具, 因其巨大的信息量和方便的交流形式, 越来越受到人们的亲睐。将其用到教学中, 它可以是学生主动学习的园地, 师生交流的平台, 教师授课的教学工具。作为一种教学工具或辅助教学手段, 互联网将会发挥更重要的作用。应用计算机互联网辅助教学必将成为一种新颖和重要的形式。

参考文献

[1]冯英健.网络营销基础与实践.北京:清华大学出版社, 2007 (8)

[2]孙玉玲.网络营销课程实验教学研究.全国商情, 2009 (20)

[3]王丽君.网络营销课程实践教学的研究与探索.丽水学院学报, 2008 (6)

Internet网络 篇5

和同事两人出差到外地，需要各自使用自己的电脑连回公司网络处理工作，可宾馆房间只提供一个网络插口，有两台电脑需要上网，怎么办?

再开一间房?

还是从隔壁空房间拉一条线，并付双倍网费?估计BOSS不会为此买单，宾馆还不一定允许，一人用完后另一人再用?拜托，跋山涉水一整天了，谁不累?谁不想早点休息?

去外面找星巴克蹭网?

Bing地图告诉我们最近的星巴克在300公里外。

难道以后每次出差都背一台无线路由器?

【解决】：

其实方法还是有的，利用Windows7的Internet网络连接共享功能，我们可以快速组建自己的无线共享网络。

要完成这个任务，请参照以下步骤:

1、确保笔记本的有线网卡和无线网卡可以正常工作，并确保本本可以正常的通过有线网络连接到互联网。

(值得注意的是，多数台式机和比较老的本本是没有无线网卡的，因此就无法进行本文的无线网络共享)

2、打开网络和共享中心

3、在控制面板网络和Internet网络和共享中心中选择设置新的连接或网络

4、在向导中选择设置无线临时(计算机到计算机)网络，点击下一步

5、输入网络名以及安全密钥(推荐)，并点击下一步完成为您的网络命名并选择安全选项向导，

注意：请记住安全密钥，其他计算机需要通过此密钥连接您的临时网络。

6、单击启用Internet连接共享按钮，以开启共享网络。

7、点击关闭按钮以完成向导。

8、至此，您的网络已经就绪，并等待其他计算机的接入

Internet网络 篇6

趋势云安全2.0实际上是一套名为Smart Protection Network基于互联网平台的信誉认证系统。为了躲过传统的病毒侦测,各种恶意文件以及协助散播这些文件的垃圾邮件、网站层出不穷。面对这些数量庞大的网络威胁,单凭用户自行更新病毒代码等传统方式早已难以为继。为此,趋势科技利用特别研发出的信誉评估技术,通过实时更新的安全等级信息,在各种威胁入侵前彻底防御这些危险攻击。信誉评估技术是由收录邮件服务器评估数据的“邮件信誉技术”、收录Web评估数据的“Web信誉技术”,以及收录文件评估数据的“文件信誉服务”三者结合而成。

邮件信誉技术实际上是根据发件人的IP地址来考察邮件的安全性,根据发送地址的信用评级,在邮件到达本地收件箱之前,对邮件的安全性进行评估:而Web信誉技术则是根据web网站的安全性信誉评级,在用户点击链接之前,对网页进行评估,以确保用户主机不会被带有恶意程序、偷渡式下载的网站造成伤害。以上两项技术,在之前的趋势软件中就已经包含在内了,而在新的TIS2010中,继承并进一步加强了这两项技术的功能。同时,还引入了最新的文件信誉服务。文件信誉服务主要是针对各类文件进行信誉评级的一项技术,无论是从网络上下载的文件,还是通过其他存储介质访问的文件,在正式进入本机之前,都会先通过文件信誉服务进行一次信誉考察,通过考察并获得信任的文件才能进入本地计算机。

实际上,趋势的云安全2.0大体上可以看作是本地计算机与互联网、未知文件之间的一个中间层,通过三项信誉技术对未知网站、邮件、文件进行信誉评级,对用户本地计算机提供最大程度的安全防护。而趋势云安全2.0的所有信誉评级机制实际上是从趋势的安全响应中心与安装了具有云安全2.0功能的安防软件之间的互动,不断进行更新的。

Internet网络 篇7

互联网的高速发展带给人们便利的同时,互联网带宽从10M发展到100M、1000M,甚至当今的骨干网带宽已经达到了10G,高速网络急剧增加了网络数据的传输量,与此同时也带来了严重的安全问题。近年来,越来越多的互联网罪犯严重危害了网络数据的安全,造成了巨大的经济损失。此外,通过互联网传播的暴力、色情等不良信息威胁着青少年的身心健康。随着互联网络应用的不断深入发展,互联网信息安全问题变得越来越重要。在大数据的潮流下,网络数据的安全显得愈发重要。因此,在利用高速发展的网络技术的同时,建立完善的网络监控系统,来保卫网络的安全,是非常必要的。

入侵检测系统、防火墙、基于内容的监控系统和审计系统等网络安全系统应运而生,而这些系统都基于互联网数据包捕获和分析技术,协议还原技术在其中扮演了核心的角色。协议还原技术基于当前使用最广泛的四层TCP/IP模型对网络数据包进行还原分析,主要包含两个阶段:1)捕获数据包;2协议还原。第一阶段捕获到的数据包一方面递交给系统协议栈进行正常的通信过程,另一方面递交给还原系统,依次对网络层、传输层协议进行分析,主要涉及到的技术有协议识别、IP分片重组和TCP流重组等。

协议还原系统是网络信息安全平台的基础设施,其实现的优劣直接影响到上层系统的构建。现阶段,我国的网络监控系统正在快速发展中,基于TCP/IP的协议还原系统应用非常广泛,可以通过分析一定线路上的数据包来判断网络的故障,发现网络拥塞点,截获非法信息,为改善整体网络环境提供非常必要的依据。

本文主要研究一个完整的协议还原系统,并加以实现,本系统基于Libnids库,借鉴Linux内核实现方法高效地完成了IP分片重组和TCP流重组,并具有良好的可扩展性和可移植性。本文首先介绍了目前协议还原技术的研究现状,分析了各种方法的优点和不足,然后研究分析了协议还原中的关键技术以及使用开源库Libnids的实现细节,提出了协议还原系统的架构及实现方法,系统描述了整个系统的构建过程。

1 研究现状

数据包捕获机制工作在数据链路层,因此和操作系统密切相关,不同的操作系统使用不同的方法进行数据帧的捕获。Libpcap是在*nix平台之上的通用的数据包捕 获开源库[1], 对应的Windows版本为Winpcap,是一个可移植性很好的框架,提供了便于使用的API,但由于跨平台和通用性方面的考虑,性能会在一定程度上下降,其内部存在两次拷贝,并伴随频繁的中断,一般在100M以下的网络中表现较好,但在更高速的千兆甚至万兆以太网中存在性能瓶颈。

Libpcap_mmap是针对Libpcap内存拷贝这一问题,使用了mmap()函数将内核空间中的数据包缓冲区映射到用户空间,从而降低内存拷贝带来的性能损耗,它是由美国Los Alamos[2]国家实验室开发的。与这些方法相比,目前最新的成果是PF_RING套接字机制,它是由Luca Deri开发的一种新的套接字,以Linux内核模块的形式工作在内核,纳入了标准的套接字编程,可以通过socket创建这种类型的套接字。相应的开源库libpfring可以代替libpcap,但是考虑到已经有大量代码基于libpcap,因此该机制也提供修改过的libpcap,以兼容以往的设计。相对于Libpcap,PF_RING使用户进程可以直接访问到内核空间的数据缓冲区,从而避免了数据从内核空间到用户空间的拷贝过程。与零拷贝技术不同的是,PF_RING捕包过程中仍存在一次内存拷贝操作,就是将网卡中断接收的数据先复制到内核缓冲区空间。零拷贝的基本思想是减少数据分组从网络设备到用户程序空间传递过程中的拷贝次数和系统调用,DMA技术和内存区域映射技术是实现零拷贝的主要技术。国内外公司和研究机构推出了很多成熟的网络协议还原产品和方案。美国联邦调查局FBI的“Carnivore”计划运行于核心ISP上,对特定的内容进行监听和还原,其原理类似于商业软件Sniffer。美国Finisar公司生产的THG系列分布式网络协议还原系统利用芯片加速功能,支持10/100/1000M链路100%的捕获,配合Surveyor专家系统可以对常见网络协议进行精准的还原和分析。斯坦福大学的Tak W.Yan开发的基于内容的过滤系统可用于应用层数据的还原和过滤。综上所述,协议还原系统在应用层的研究非常广泛,在入侵检测、基于内容的审计、数据挖掘等方面都有可观的研究素材。

2 数据包捕获技术

2.1 数据包捕获原理

旁路数据链路层接收到的数据帧,一方面将数据帧发送给“激活”的分组捕获机制,另一方面数据帧将走正常的协议栈。具体的时序如下:对于支持BPF(Berkeley packet filter)的系统,每个数据链路驱动程序都在发送一个分组之前或在接收到一个分组之后调用BPF,在接收分组之后尽早调用BPF和在发送分组之前尽晚调用BPF的原因是为了提供精确的时间戳。

2.2 操作系统提供的分组捕获机制及性能对比

操作系统提供的分组捕获机制主要有四种[3]:1)BPF(Berkeley Packet Filter),该捕获机制使用在BSD Unix;2)DLPI(Data Link Provider Interface),该机制使用在SVR4 Unix;3)PF_PACKET类型套接口,该机制使用在Linux下;4)PF_Ring新型套接字,该机制也用于Linux下;5)较旧的Linux的套接口SOCK_PACKET。

以上各种包捕获机制的对比:BPF比DLPI性能好很多,而SOCK_PACKET最弱,新型的PF_Ring是一种非常高效的机制。

2.3 用Libpcap捕获数据包

通常数据包的捕获使用Libpcap进行,Libpcap是一款优秀的开源跨平台数据包捕获函数库,可运行在*nix系统之上,对应有winpcap运行于window平台。Libpcap的架构主要包含三层:最底层实现针对硬件设备接口的数据包捕获功能,中间层实现内核级的包过滤机制(Libpcap支持BPF包过滤机制),最高层提供用户层接口。

首先决定用哪一个接口或者从离线文件进行嗅探。在Linux中,网络接口的命名可能是eth0,在BSD系统中则可能xl1。可以使用一个字符串来定义这个设备,或者用pcap_loopupdev()获取一个设备名。然后初始化pcap,创建pcap程序所使用的嗅探句柄,每个句柄唯一对应一个网络接口设备,也对应于一个pcap_t结构体,该结构体包含了该接口的所有信息。如果我们只想捕获特定的包,则要创建一个规则集合,编译并且使用它。这个过程一般在内核执行以提高效率,默认使用BPF机制,它由三个相互紧密关联的阶段组成:首先,将规则集合置于一个字符串内,然后转换成能被pcap读的格式,即编译过程,并告诉pcap使用它来过滤出哪一个会话;其次,调用pcap_loop进入它的主体执行循环,回调用户函数对捕获到的包进行处理,注意处理过程是在用户空间进行的,因此这个过程已经将数据拷贝至用户空间;最后,捕获结束要调用pcap_close关闭并进行必要的清理工作。如图1所示。

2.4 提高捕获效率

数据包捕获通过将数据包复制到网卡缓冲区,然后再复制到内核,递交给正常的协议栈和还原系统。高速的网络环境中,数据的复制极大地影响到了效率[4]。Libpcap-mmap的实现方案就是一个改进。Libpcap在内核中使用两个固定的缓冲区来作为用户和内核空间数据传递的缓冲区,分别称为保持缓冲区和存储缓冲区,用户必须等待存储缓冲区满时才能进行读取。而Libpcap-mmap的改进之一是将该缓冲区改成一个循环缓冲区,用户和内核程序可以同时对该缓冲区进行读写,并且该缓冲区的大小可以进行自由的配置,极大地提高了系统的灵活性。Libpcap-mmap的改进之二是它利用Linux高性能的零拷贝系统调用mmap,该系统调用比传统的系统调用效率高很多。实验证明,Libpcap-mmap的捕获率比Libpcap大大提高。其实现过程如图2所示。

Libpcap-mmap大大改善了捕获效率,表1为相同环境中不同大小的数据包捕获率对比:

表1不同大小的数据包捕获率对比

另外一种更为高效的数据包捕获技术是零拷贝,其核心思想是利用DMA技术将网络数据包直接存储到内核空间,再利用内存映射技术将其从内核空间映射到用户空间,然后用户层应用程序即可以直接访问数据包,从而避免了占用CPU将其从网卡缓冲区拷贝到内核空间,再从内核空间到用户空间的过程。第一阶段的DMA需要网卡硬件的支持。在Linux下零拷贝机制如图3所示。

传统数据包的处理流程需要将数据包从网卡设备拷贝至内核空间,然后再从内核空间拷贝到用户空间,两次数据复制消耗了大量的CPU时间,而零拷贝则在第一阶段分配出DMA缓冲区,这样数据包就可以在网卡的控制下直接传入该区域,CPU只需要进行开始和结束时的寻址工作,然后内核利用内存映射技术将该片内存区域映射进用户空间,从而实现了零拷贝。

3 协议还原系统研究与实现

3.1 协议还原系统的架构

协议还原系统是一个数据链路层的旁路系统,即捕获的数据链路层数据发送到协议还原系统而非正常的协议栈。协议还原系统的架构分为四层,如图4所示。

(1)第一层为数据捕获层,负责数据链路层的数据帧的捕获。这一层可能涉及到两次数据的复制,第一次是到网卡缓冲区的复制,第二次是从内核到用户缓冲区的复制。所有的优化都针对这两次数据的大规模复制进行。数据捕获层应该提供以下三项功能:1)将原始数据包递交到内核空间或者用户空间;2)提供过滤策略;3)可以提供原始数据的磁盘存储和数据库功能。

(2)第二层为网络分析层,对数据捕获层捕获的数据进行网络层次的分析,例如根据类型字段判断是IPv4还是IPv6数据包,然后进行简单的处理后递交给相应的处理模块进行进一步分析。

(3)第三层为传输分析层,对经过网络分析层处理过的数据包进一步处理,将数据包分发给TCP模块、UDP模块等。

(4)第四层为应用分析层,还原最终的用户数据流。应用层数据包罗万象,此次仅分析HTTP文本数据。应用层数据流必须存储到磁盘中。

3.2 数据重组技术研究

数据包的重组主要包括IP分片重组,在最新的IPv6环境中,由于网络环境的极大提升,因此分片所占的比例极小,因此分片重组的性能不会是整个系统的瓶颈。另一个重要的方面是TCP流重组,互联网上有大量的应用都基于TCP协议,TCP提供可靠的数据传输,使得应用层可以专注于数据,从缓冲区内提取连续的数据流。这两部分的实现主要是通过利用和改进Libnids库来进行。

Libnids[5]是构建在libpcap和libnet基础上的一个用于实现网络入侵检测开发的专业开源库,它是由Rafal Wojtczuk等开发的,具有libpcap和libnet的优点,具有很强的可移植性,使用简单,效率比较高。它的主要功能是捕获网络数据包,进行TCP/IP的重组以及进行端口扫描。其中IP碎片重组是模仿linux 2.0内核实现的,十分可靠高效。Libnids的使用一般分为三步:1)进行初始化操作,libnids调用nids_init(进行初始 化操作 ; 2) 注册回调 函数 , 调用nids_register_XXX系列函数进行回调函数的注册;3)进入循环捕获数据包。Libnids调用nids_run进入主循环,该函数实质上调用了pcap_loop函数进行数据包的捕获和回调函数的调用。

Libnids使用下面的核心数据结构描述一个会话:

(1)tuple4: 该结构定义了连接的唯一标识,是连接双发的IP地址和端口号组成的四元组合。

(2)half_stream:该数据结构描述TCP连接中一端的所有信息。

(3)tcp_stream:完整的描述了一个TCP连接的所有信息。

(4)nids_prm:描述了Libnids的全局参数信息,相应的全局变量nids_params为该结构的一个实例,并进行默认值的设置。

由于底层传输帧大小的限制[6](如以太网和FDDI限制的可以传输的最大帧大小不同)因此IP数据报可能超过了链路的最大帧限制,这样一来,IP数据报就有可能被分片,即一个完整的IP数据报被分成多个IP数据报片段分别传输。由于互联网的复杂性,一个数据报的完整传输路径可能经历很多不同的链路,因此被分片的数据报可能还面临着被中间的路由器二次分片。根据RFC标准,IPv4数据报可以被中间路由器分片,但IPv6数据报不可以被中间路由器分片。所有分片的重组工作均只在目的地完成。因此将若干个分片的数据报组织成一个完整的数据报非常重要。对于高速的现代网络,通过合理的设置,可以大大减小分片的几率,特别是对于IPv6,对于分片的处理只占了很小的部分,这都基于大部分的数据报不会被分片。

关于每个数据结构[7]:最高层数据结构为每个IP都会有IP分片包(注意是IP,不是IP对),也就是说,每个IP,只需要比对目标IP地址是否相符,对于每个目标IP地址,或者主机上配置的每个网络接口,都有一个hostfrags结构体来维护目标为该IP的所有分片。

分析该结构体:首先,全局静态变量fragtable是一个哈希表,它的每一个元素为一个指针,指向一个网络接口IP对应的hostfrags结构体;其次,在结构体hostfrags中,hash_index为哈希表的索引值,并且所有接口的hostfrags结构组织成双向链表;最后,对于每个hostfrags结构,它维护了一个IP碎片队列ipqueue,如图5所示。

IP分片重组的流程如图6所示。

TCP协议时面向流的、面向字节的、可靠地传输层协议,因此其必须对乱序或者丢失的IP包进行调整和还原,以给应用层提供完整有序的数据流[8],因此TCP流重组是非常关键的。TCP流重组是在IP数据分片组装成功的基础上,一共维护以下四个TCP队列:处于正在连接状态的TCP协议控制块队列、处于 已经连接 的协议控 制块队列 、处于timewait状态的协议控制块队列和处于CLOSED状态的协议控制块队列。当收到一个完整的IP数据包或者经过IP分片重组后的IP数据包,经过以下步骤进行重组[9]:

(1)从中提取IP头部和TCP头部信息

(2)校验TCP检验和,如果不为0,则丢弃该TCP报文段

(3)验证TCP偏移字段,计算TCP首部偏移

(4)处理时间戳选项和窗口扩大因子选项

(5)根据数据报中的序列号判断该数据报是否为重复的数据报,如果是有序到达的数据则递交给应用层

(6)若数据报不在窗口之内,则丢弃数据报

(7)若有部分数据在窗口之内,则裁剪出新的接收窗口内的数据

(8)若该数据报为乱序到达的,则插入乱序队列,插入队列后判断是否生成了有序数据,将有序数据递交给应用层并将其从乱序队列中删除经过重组后的数据是有序的字节流,由应用层使用。通常应用程序从缓冲区中取走已经有序的字节流,如图7所示。

3.3 HTTP文本还原

对于经过重组的TCP流,是一堆原始的二进制数据,要获得完整的应用层数据,就必须准确地确定起点和终点的位置并丢弃不完整的应用数据[10]。对于HTTP文本数据,一种为HTTP请求,一种为HTTP响应于根据RFC的规定,请求数据以“GET”、“POST”、“HEAD”、“HTTP”开头,根据报文头部的Content-Length域,即可确定结束位置,若请求信息中未包含Content-Length域,则可以以CRLF作为结束标志,但并不是每个HTTP应用都严格遵守此约定。对于响应信息结束也有两种情况[11]:响应信息中含有Content-Length域或根据该数据报是否为FIN来确定。对于捕获的二进制数据,要确定文本信息是否被压缩,文本信息的编码格式,因此要对文本信息进行正确的解码。英文信息的编码一般采用ASCII编码;中文信息的编码一般采用GB2312、BIG5、utf-8,还原流程如图8所示。

经过重组后的TCP数据流是有序的、可靠的,当应用层是HTTP协议时,调用HTTP还原模块,还原后的重组数据会统一归档到数据库。数据库模块设计一个通用虚拟数据库层,可以调用底层的各种数据库接口,在小规模单机的情况下,默认的选项为sqlite。

4 结束语

Internet网络 篇8

1 关于单片机与Internet网络通信的简介

1.1 关于单片机与Internet网络通信的原理

在单片机与Internet网络连接的过程中不得不涉及到的一个专业词汇便是TCP/IP协议。所谓的TCP/IP协议便是我们常说的网络通信协议。通过TCP/IP协议便可以将单片机与网络相连, 使得单片机正常工作。目前的发展表明将单片机与Internet网络相连接是社会发展的一大趋势, 并且这种趋势的发展将会为人们的生活带来更多的便利。根据目前的技术条件, 要想实现单片机与Internet网络的通信必须的核心手段是安装TCP/IP协议。单片机一般在其内部都含有一块专用的芯片。这块芯片包含TCP/IP协议, 通过这个芯片, 单片机便可以实现与Internet网络的连接。目前的单片机都具有统一的的输入输出的端口, 我们称之为USB接口。芯片一般就在USB接口附近, 这样芯片可以更轻松的与Internet网络相连, 以便轻松的完成工作。

1.2 关于单片机与Internet网络通信的研究背景

古语有云:秀才不出门, 尽知天下事。这是指的书本。目前人们也可以不出门尽知天下事, 但是针对的是网络。随着Internet的发展, Internet技术已经进入到千家万户, 并且实现了全球范围内的信息共享。目前的时代人们普遍称其为后PC时代。后PC时代的标志是嵌入式技术 (Embedded Technology) 。嵌入式技术是时代发展的必然, 随着人们生活质量的不断提高, 人们对于生活提出了更高的要求。人们需要的电子设备需要具备便利、性价比高等特点, 单片机就是在这样的时代背景之下应运而生。目前, 嵌入式技术发展的主要领域便是单片机。前面我们已经涉及到, 目前应用的非PC端的处理器都是微型的, 并且都是8位的, 这种8微处理器根据其成本低廉, 性能稳定, 技术成熟等优点在现代化的信息社会中占有了一席之地。随着Internet网络通信的不断拓展, 如何使得单片机与Internet网络通信更好的应用在人们的生活中, 是现在条件下Internet技术发展的焦点问题。

2 关于单片机与Internet网络通信研究的重要性

单片机 (Micro Controller Unit) 又称嵌入式微控制器, 它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。嵌入式系统在在体积、价位、可靠性等方面具有微型计算机无法比拟与抗衡的优点。

目前单片机的发展已经渗透到人们生活中的方方面面, 在人们的日常生活, 或者医疗领域都发挥了巨大的优势, 不仅如此在国家的经济发展与军事领域也发挥了不可估量的作用。虽然, 目前我国单片机的的应用比较普遍并且发展技术也比较的成熟。但是仍然存在一定的弊端。目前条件下的单片机都不是单独使用的, 它需要与一些其他的设备配合使用才能完成指定的功能。现在很多专业技术人员为了实现信息的共享, 已经尝试将多个单片机相连接, 这种想法的本意是好的, 可以将很多复杂的工作简单化。但是因为技术发展有限的原因, 单片机之间相连具有一定的区域性。在一定的区域之内这种方法是可行的, 但是出了一定的区域则失去作用。也就是说有效半径比较短。所以如果可以将单片机与Internet网络相连, 那我们便可以实现世界范围内的信息共享。根据现在的发展情况这种单片机与Internet网络通信的前景是好的, 尤其在远程控制方面。目前, 我们国家的计算机市场被很多的外国品牌所侵占, 在PC领域缺乏我们国家比较独立自主的知识产权, 无法研究出自己的产品, 并且按照目前的趋势, 在近期内也无法得到突破, 这样对于我们国家信息技术的发展无疑是一个难以突破的瓶颈。但是单片机的出现改变了我国的尴尬的境地。计算环境从PC为中心转变为以网络为中心, 涌现了各种新的信息设备 (IA) , 不必与PC兼容;应用软件逐步从PC移到网上, 不必与Windows兼容。这个发现为我国信息技术的发展带来了巨大的希望。目前相关的专业人员正从8位的微处理器向16位迈进。随着我国单片机与Internet网络技术发展的不断成熟, 我国将在信息技术方面得到更加快速的发展。

3 关于单片机与Internet网络通信实现的方式

前面笔者谈到, 要想实现单片机与Internet网络通信的发展其核心技术便是TCP/IP协议。所以关于如何解决单片机与Internet网络通信的问题便转换成如何安装TCP/IP协议的问题。解决该问题的方法是比较多的, 但是在本研究中笔者将介绍最主要的两种:第一种是直接在单片机中安装TCP/IP协议。这种方式有他本身的优缺点。因为它本身安装了TCP/IP协议, 所以他可以直接连接互联网, 并且整体的硬件系统比较简单。但是因为在单片机中安装了TCP/IP协议, 这也就意味着单片机需要比较大的容量来承载TCP/IP协议。并且这种方案对于单片机的运行速度也提出了要求。目前这种方式的软件系统地研发还是比较复杂的。另一种方式便是通过专用的芯片来实现单片机与网络之间的连接。这种方法是将一块专用的芯片植入到单片机中, 他的存在是起到连接单片机与Internet网络的作用, 这样将Internet网络发出的命令传给专用芯片, 然后再表达给单片机来实现智能化。

结束语

在本研究中, 笔者讨论的重点是单片机与Internet网络通信应用的研究。首先笔者对于单片机与Internet网络通信做了一定的简介, 首先介绍了其原理然后介绍了其发展的背景。使得读者对于单片机与Internet网络通信具有了初步的了解。然后笔者介绍了其发展与存在的重要意义。最有笔者介绍了单片机与Internet网络通信实现的方式。根据本研究, 我们能够总结出:在未来单片机与Internet网络通信的发展必将为人们的生活带来翻天覆地的变化。

参考文献

[1]赵海.嵌入式Internet-21世纪的一场信息技术革命[M].北京:清华大学出版社, 2001.

[2]杨金岩等.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例[M].北京:人民邮电出版社, 2005.

Internet网络 篇9

1.1单片机与Internet网络的通信应用研究的背景

随着计算机信息技术的快速发展,Internet网络在人们生活娱乐中得到了广泛普及。信息技术共享资源的进一步发展,使人们逐渐步入了后PC时代,在后PC时代,嵌入式系统应用到了高科技数码家电,智能化仪表等设备中。在嵌入式技术的建设中,单片机的建设发展占据非常重要的地位。8位微处理器得到广泛的应用研究,技术已经相当成熟、性能比较稳定、价格比较实惠,大量运用到了非PC设备中。世界的大多数地方的单片机一般都和internet连接才能更好发挥作用。目前比较关注的问题是如何更好的通过Internet网络与单片机之间建立连接实现信息数据的传递。如果能够实现,人们就可以就能高效灵活的使用设备来满足日常生活学习的需要。

1.2单片机与Internet网络的通信应用的原理

单片机与Internet网络实现通信应用的关键在于单片机内部的TCP/IP协议。TCP/IP协议就是网络通信协议。单片机与Internet的网络连接是通过TCP/IP协议实现的,从而使单片机能进行特定的工作。单片机与Internet网络连接是目前信息技术发展的需要,这种技术的成功应用将会给人类生活娱乐带来更多的便利。实现单片机与Internet网络之间进行信息数据交换的前提是必须安装TPC/IP协议。单片机内部一般都含有这个TCP/IP协议的专用芯片。目前的单片机都具有统一的输出输入端口,在这个端口附件就有这样一个TCP/IP协议的专用芯片,通过这个端口便可以与Internet网络连接,单片机就完成特定的工作。

1.3研究单片机与Internet网络的通信应用的意义

单片机即嵌入式微控制器,它能嵌入到任何微小型设备当中。单片机嵌入式系统已经在工业、商业、医疗、家庭等方面都得到广泛应用。实现单片机与Internet网络的通信是未来发展的必然趋势。目前大多数的嵌入式系统主要处于单独应用的状态通过MCU,实现设备之间的配合完成更多的功能,在汽车和工业中应用广泛。目前,Internet网络成为一个重要的信息技术。如果使单片机与Internet连接起来,就可以方便、的进行数据信息的交换与传送。目前,单片机与Internet网络之间通信体现在远程控制技术方面,特别是在远程教育和远程测控方面。所以说研究单片机与Internet网络的通信应用是未来发展的一大趋势。单片机与Internet网络的通信具有无限的创新空间,在我们国家,PC机构架已经被Wintel垄断控制着。在这个领域我们没有主动权,也没有创新空间。在国内,计算机开发软件水平还比较低,市场占有份额很少,我们大多数研究组装机及计算机系统。总的来说我国计算机软件规模是非常小的。目前单片机嵌入式系统还没有一个统一的构架,并且根据需求变化多长,任何软件都需要十分多样的组合技术。因此,在此技术上我们具很有很广阔的发展空间和应用空间。总之,8位微处理器单片机与Internet网络的连接是十分值得研究的。这既是个挑战又是个商机,还会促进我国信息技术的应用与发展。

2单片机与Internet网络的通信的解决措施

2.1在单片机电子设备上实现TCP/IP协议

单片机与Internet网络实现通信应用的核心是单片机的TCP/IP协议。在单片机电子设备上实现TCP/IP协议,这项技术的关键点就是在MCU内部装上TCP/IP协议的芯片。这样单片机就可以直接通过拨号进行上网,硬件电路不需要其他环节的支持,对比来说实现简单化。单片机装载TCP/IP协议的芯片,这就要求单片机要有很大的内部储存空间和MCU要有很快的运行速度。这种应用系统的设计复杂、工作量较大,这就要求工程师必须熟悉TCP/IP协议和相应的接口地址,能对每个设备申请一个IP地址。

2.2利用公用的TCP/IP协议转化器接入Internet

可以通过单片机控制以太网网卡进行数据传输,在进行此措施的前提是单片机必须加载了TCP/IP协议。单片机加载了TCP/IP协议后,数据就可以通过TCP/IP协议进行转换,然后单片机控制网卡进行数据交换。可以通过专用的芯片完成单片机与网关之间的协议转换。此措施需要在单片机设备中装载一个特殊的能与Internet网络连接的网络接口芯片。此芯片通过标准输入输出口与所有的微控制器相连,同时又独立于各种微控制器MCU。微控制器就能通过芯片与Internet网络进行的信息数据的传输与交换。可以利用网关在网络中桥接代理协议和TCP/IP协议,此措施中网关在Internet网络数据传输过程中具有转换数据的功能,能够将代理协议提供的数据信息转换成TCP/IP识别的数据信息,或者将TCP/IP发送的数据信息转换后传输到代理协议。也可以通过局域网接入Internet解决单片机与Internet网络的通信,此措施是通过专用的现成协议把嵌入式电子设备相互连接在一起,然后通过专门用来作为网关的PC连接与Internet连接。此方法的研究则是单片机与internet通信研究方面的一个重要热点问题。

3嵌入式系统的应用前景

21世纪,计算机信息技术的迅速发展,使我们进入了后PC时代,以单片机为核心的微小型嵌入式系统正在社会各个领域发挥着关键作用。通过相应的软硬件及网络技术的支持,把企业、机关、学校、医院、图书馆及普通家庭连接起来,使人们拥有更好的信息环境,做到无论何时何地都能以最好的方式与想要联系的对象进行交流,进行数据通信,及资源共享。单片机为核心的微小型嵌入式系统在现代教育中应用尤其突出。在一些高校,经常可以看到一些无线屏幕,用来播报天气预报、校园招聘信息、最新动态等 ;管理人员可以通过远程控制设备,通过无线收发设备传输修改设备显示的内容 ;这些都是嵌入式系统的典型应用,通过单片机与监控设备一同作用,可以监控校园,收集图像信息,了解学生在校情况及保障校园的安全。通过嵌入式技术的支持,还可以实现校园硬件设备的共享,可以大大节省人力物力,具有极大的经济效益。一些高等院校也非常重视信息资源的建设,像电子图书馆,学生可以通过网络访问其他著名高校的图书馆,也可以在电脑前收看著名教授的课堂实况等,从而也得使得教育投资的效益得到了提高。

4小结

Internet网络 篇10

1 原理分析

TCP/IP协议是存在于单片机与Internet网络连接中的, 这种协议是个专业的词汇, 即我们常提到的网络通信协议。这个协议可以使单片机和网络有效连接, 使单片机正常工作。这种协议将会是社会发展的必然趋势, 将会给人们的生活带来很大的便利。在现在的技术背景下, 为了实现网络和单片机的通信, 必须要使用技术手段, 就是安装TCP/IP协议, 在这个芯片的基础上, 就能够实现网络和单片机的连接。现阶段, 单片机有统一的USB接口, 即输出和输入的端口。通常情况下, 芯片就在USB接口的附近, 以便Internet网络能够与芯片连接在一起, 轻松完成工作。

2 应用的意义分析

如今, 在人们的日常生活中, 到处都有单片机的身影, 单片机发挥着重要的作用。这项技术正在逐渐走向成熟, 但是还存在不足之处, 单片机只有和其他技术相结合才能发挥指定的功能, 而单独使用单片机的技术还没有出现。另外, 很多技术人员开始尝试连接多个单片机, 以便实现信息共享, 使工作更加简单化。这种想法有一定的优点, 但是由于技术的局限, 在单片机的连接中还存在限制, 在某些地方可能不会发挥作用。世界范围内的信息共享已被Internet网络和单片机的连接实现了[2]。在现代社会背景下, Internet网络和单片机将会有很好的发展前景, 尤其是在远程控制方面。目前, 我国在计算机市场中几乎没有自己的产品, 很多产品都是国外品牌, 而我国在自主独立的知识产权方面还存在不足。在如今的发展情形下, 还很难突破这种困境, 这样将会制约我国信息技术的发展。但是, 我国的这种局势随着单片机的出现也在逐渐改变, 传统的以PC为中心的模式已被网络取代, 很多全新设备也随之出现, 并且, 也不必和Windows兼容。这给我国的计算机技术的发展带来了希望, 随着这些技术的稳定发展和成熟, 我国的信息技术将朝着更理想的方向发展。

3 应用实现的方式分析

TCP/IP协议是单片机和Internet网络通信的核心技术, 在单片机和Internet网络通信中安装TCP/IP协议有两种重要方法。一种是将TCP/IP协议直接安装在单片机中, 但是这会存在一定的缺点, 一方面, 这种做法可以使硬件系统较为简单, 对单片机的运行速度也有较高要求;另一方面, 在TPC/IP协议安装之后, 由于需要承载TPC/IP协议, 单片机就需要较大的容量。第二种是把专用芯片插入到单片机中, 然后连接网络和单片机, 并在其中发挥越来越重要的作用。这种专用芯片先传递Internet网络发出的命令, 再实现单片机的智能化。

4 目前单片机与Internet网络通信的现状分析

4.1 软件市场方面的创新能力有待提高

我国在软件市场方面仍然存在不足, Microsoft、Windows XP等国外品牌占据着市场, 而我国在很多方面还需要进一步提高, 比如电脑的操作系统方面等。目前的这种格局严重制约了我国软件开发的发展和创新[3]。在这种情况下, 单片机与Internet网络很难形成一个系统的构架。我国需要努力开发国内的操作系统, 不断提高软件方面的创新能力, 扭转现在的格局。

4.2 单片机与Internet网络连接的应用具有局限性

单片机与Internet网络的通信在应用方面具有限制性, 其中, 在办公和家庭领域的应用较少, 而在一些自动化设备及电子仪器等生产领域方面的应用较多。因此, 为了使单片机得到更好的发展, 需要扩大单片机的使用领域, 进入家庭和工作领域, 以便提高人们的生活和工作的效率。

5 单片机与Internet网络的通信应用研究

5.1 在单片机上安装TCP/IP协议

单片机和Internet网络能够相连接的重点是TCP/IP协议能够安装在单片机上。而这一目的的实现, 是在单片机中安装TCP/IP协议中现有的芯片。这样便可以在不需要其他环节的支持下, 使单片机和Internet网络相连接, 具有简单易操作的优点。然而为了实现这个目标, 单片机以及单片机内部的储存空间就必须要大, 以便使TCP/IP协议具有较高的运行速度, 并且单片机和网络的连接也会非常畅通[4]。为了更好地实现这一目标, 更好地把TCP/IP协议安装在单片机中, 就需要研究者认真了解单片机和TCP/IP协议。

5.2 使用公用的TCP/IP协议转换器与互联网相连

为了实现数据之间的快速传输, 也可以使用单片机控制互联网, 然而, 在这项工作中, 首先需要加载TCP/IP协议, 然后单片机就可以控制互联网, 数据就可以自由在单片机之间传输, 上网功能也能够实现。另外, 也可以在单片机的协议转换中使用公用的TCP/IP协议转换器, 但是这两者之间的转换离不开一个特殊的芯片, 这个芯片只需要安装在单片机的结构中, 在安装中值得注意的是, 为了使不同的控制器连接在一起, 这种芯片需要具有不同的接口, 这样就可以实现单片机与公用的TCP/IP协议之间的转换, 不仅可以实现数据的交换, 还可以拥有上网功能。

5.3 单片机作为嵌入式系统的发展前景

随着信息技术的发展, 很多技术设备的等级也在逐渐发生变化, 正在进入一个多元化的环境中, 尤其是以单片机为核心的嵌入式系统的发展, 更是如火如荼, 在我国嵌入系统中发挥着至关重要的作用, 在很多领域都得到了应用[5]。另外, 单片机和Internet网络连接之后, 还可以进行群体之间的信息传输, 很好地把公司、家庭以及机关连接起来, 能够很好地进行信息交流, 以便可以随时得到我们需要的信息, 并且还可以通过大屏幕来了解发生的新闻大事。这是单片机与Internet网络连接的典型应用。

6 结语

总之, 单片机和Internet网络在TCP/IP协议的基础上进行连接, 从而实现信息的传达和交流。在上文中, 研究了单片机和Internet网络的通信应用, 为深层次的研究方向提供了帮助, 为更深层次研究单片机与Internet网络连接提供一定的帮助。但是在实际的开发过程中, 仍需要掌握先进的技术, 以便获得更好的应用效果。

摘要：随着计算机科学技术的发展, 单片机随之出现。因此, 笔者对单片机和Internet网络的通信应用进行了探究, 希望可以对我国单片机与Internet网络的通信运用技术的快速发展提供一定的帮助, 促进互联网朝着标准化、合理化的方向发展。

关键词：单片机,Internet网络,TCP/IP协议

参考文献

[1]刘小颖.单片机与Internet网络的通信应用研究[J].黑龙江科技信息, 2014 (3) :153.

[2]李包锋, 宋跃, 黄晓锋, 等.基于Internet的数字视频监控系统[J].实验室研究与探索, 2011 (10) :49-52.

[3]夏晓玲.单片机与Internet网络的通信应用研究[J].电子技术与软件工程, 2015 (5) .

[4]唐志航, 唐北平, 陈世清.基于Internet的远程故障诊断系统的研究与设计[J].机床与液压, 2009 (2) :196-198.

Internet网络 篇11

One of the teenagers that Liu has counseled is a 16-year-old boy who goes by the pseudonym Hao, whose addiction to the Internet forced him to drop out of school. His parents sent him to the school to get treated for his addiction after he ran away from home several times.

As more and more young people have access to the Internet, many are becoming hooked. Among China’s urban youth aged 6 to 29, 14.1 percent, or 24.04 million, were addicted to the Internet, according to a report released by the China Youth Association for Network Development, a non-profit organization, in February 2010.

Assuming the incidence of Internet addiction among rural youth to be the same as their urban peers, the report estimated that there were 33.29 million young Internet addicts in China.

Internet addiction is believed to be associated with delinquent behavior such as poor academic performance, truancy and theft. In 2009, a 17-year-old Beijing boy killed his grandmother and seriously injured his grandfather when they caught him stealing money to pay for Internet access at an Internet café.

The China Youth Association for Network Development released a report in 2005 revealing that nearly 14 percent of adolescents were at risk of Internet addiction. In response, the government launched a nationwide campaign in 2006 to tackle Internet addiction and set up charitable psychological counseling agencies.

So far, such agencies are found in 83 cities, where full-time or part-time therapists provide free psychological counseling and other services to young persons, said Zhang Yunxiang, a full-time counselor in Wuhan, central China’s Hubei Province.

In addition, a number of organizations offering treatment for Internet addiction have sprung up. Many apprehensive parents have turned to these facilities to wean their children from the Internet, although so far the Ministry of Health does not recognize unhealthy Internet use as an addiction disorder.

To bring therapists up to standard, the Ministry of Human Resources and Social Security began to license psychological counselors for teenage Internet addicts in 2010. Currently, 1,567 people have been certified, according to the Beijing Morning Post.

Psychological healing

When Hao first came into Liu’s office, he sat silently, with his head lowered. Liu greeted him with a smile and asked him about the Internet games that he liked to play. After talking about games for a while, Hao became somewhat relaxed and more talkative.

Liu then took out a paper and pen. After drawing a coordinate axis on it, she asked Hao to create a chart with her. “Let the horizontal axis be your age and the vertical axis your happiness level. Recall your happy and unhappy times in the past 16 years, and mark your happiness level over these years on the chart,” Liu said.

Hao did. The chart showed that Hao’s happiness level was all above 80 percent before he was 12 years old but dropped into the negatives after that. Liu then asked Hao to describe his happy and unhappy memories.

Hao said that before 12 years old, he lived a pleasant and carefree life with his grandfather. Every day, the grandfather took Hao around town on the backseat of his bicycle. Hao was never pressed to learn. After turning 12, Hao was sent to live with his strict parents and he became sullen.

The chart showed that Hao was the least happy when he was 14 years old. When asked why, he said he entered middle school that year, and his mother transferred him to a new school without asking his opinion first. After finding that he performed poorly in the new school, his mother transferred him again without seeking his opinion.

Hao said that he did not like to change schools and leave his friends behind. “My mother is always like that, never asking about my feelings. From then on, I began to dislike her and even hate her,” Hao said.

He said that his parents did not understand him and seldom chatted with him. Whenever he did not do well in exams, they scolded him.

“It is not that I must play games. I just do not like to go home, and I do not want to see my parents,” Hao said.

“In fact, the problem is not with children, but with parents, who have not communicated well with their children,” Liu told Shandongbased news portal Dzwww.com.

Communication is an important skill for a psychological counselor. “To solve psychological problems, first we should make friends with alleged addicts and listen to them speak their mind,” Liu said.

She said that a counselor must have empathy, respecting and understanding the person seeking his or her service. Only by doing so, can a counsellor help others restore their mental health.

Chaotic practices

According to Southern Weekly published in Guangzhou, southern Guangdong Province, the first rehabilitation center for teenage Internet addicts in China was set up in 2004 by Tao Hongkai, then a guest professor at Central China Normal University in Wuhan.

In 2004, Tao read a letter published in Wuhan Evening News from a desperate mother worrying about her daughter’s Internet addiction. The mother, Shu Mei, said her daughter Qu Qian had been a top student in her class. In high school, Qu became addicted to the Internet. Her grades plummeted to the bottom of the class. In May 2004, she was asked to drop out of the school because she had missed too many classes.

Tao invited the mother and daughter to his home, where he spoke to Qu for several hours. Tai said that after the talk, Qu was no longer addicted to the Internet.

The secret to his success, according to Tao, is never to blame the child. Instead he listens carefully to understand each child’s character and personality.

Qu said that Tao told her that the computer is a tool, not a toy; those adept at using computer as a tool are really smart people, and those who only use a computer as a toy are losers.

Tao’s story was widely reported, making him a celebrity. In 2004, he set up a research center in Central China Normal University to treat young Internet addicts.

Since then, rehabilitation centers for teenage Internet addicts had mushroomed in China, offering a wide range of therapies such as counseling, military-style boot camp, medication, hypnosis and even electroshock therapy. The cost of a rehabilitation session, which usually lasted for months, was also hefty.

Then in 2009, the death of 15-year-old Deng Senshan in a military-style training camp to treat Internet addicts shocked the country.

A police investigation revealed that four counselors in the Qihang Salvation Training Camp in Nanning, south China’s Guangxi Zhuang Autonomous Region, forced Deng to run 5 km by beating him and putting him in confinement. The boy died less than 24 hours after checking into the camp.

In 2009, the government banned electroshock therapy and all other forms of physical punishment for Internet addiction.

Zhao Jing, Director of a national project service center, which is responsible for training and appraising psychological instructors for teenage Internet addicts, said recently that psychological counselors who resort to violence while treating addicts at rehabilitation centers will be disqualified from their job.

“Their licenses will be revoked by the Ministry of Human Resources and Social Security accordingly,” said Zhao, according to the China Youth Daily on August 26.

Wu Yaxue, a psychiatrist at Huilongguan Hospital in Beijing, said that so-called Internet addiction may reflect deeper social and psychological problems, including mental illness, family strife, wrong parenting methods and setbacks in interpersonal relations, so different remedies should be used to address different causes.

“Before government defines Internet addiction as a mental disorder, sending children to rehabilitation centers against their will and treating them with therapies intended for mentally ill patients may have damaging consequences for these children,” said Wang Xin, a law professor at China Youth University for Political Sciences.

Internet网络 篇12

将工业生产过程的监控信息接入Internet, 在一定条件下就可以通过Internet监视并控制生产系统和现场设备的运行状态和各种参数, 这便是基于Internet/Intranet的网络监控系统。近年来, 随着计算机技术、数字通信技术和自动控制技术的飞速发展, 监视监控技术发生了深刻的变化。对于被视被控对象的监控方式从单一的现场 (或机旁) 监控、集中监控发展到分散、分布式监控;从系统的数字化监测与控制, 发展到与工业视频监视相结合, 信息的采集与处理也在单一数据的基础上增加了音频和视频;从原来只对生产过程有关环节实施测控和简单的集中管理, 进一步发展到生产和管理与调度、质量的监视、统计、分析、控制, 直到其它各种管理控制功能。

企业通过网络监控系统, 连接各车间和控制系统封闭的信息孤岛, 实现整个企业的生产车间之间的监控系统的集成, 让管理层和全厂相关部门都能看到过去只有操作人员才能看到的生产现场的实时状况。通过Internet, 使坐落在不同地区的子公司之间能交流生产信息, 使出差在外的技术员和管理者也能及时了解生产状况, 为管理者提供了一种全新的、直观的管理工具[1]。

2、企业控制网络技术分析

目前工业计算机控制系统按结构层次基本上划分为直接数字控制 (DDC) 系统、监督控制 (SCC) 系统、集散控制系统 (DCS) 和现场总线控制系统 (FCS) 等几种。近年来集计算机、通信、控制技术为一体的现场总线控制系统以及嵌入式控制系统成为计算机控制系统发展的重要方向。目前企业中广泛使用的通常是DCS、FCS控制系统以及嵌入式控制系统。

2.1 集散控制系统

集散控制系统又称为分布式计算机控制系统 (Distributed control System, DCS) 。它是以微机处理器为基础, 继承单元组合仪表及计算机系统的优点, 充分利用控制技术、计算机技术、通信技术、图像显示技术的应用成果, 集中了连续控制、批量控制、顺序逻辑控制和数据采集功能的计算机综合控制系统。其主要特征是:集中管理、分散控制。目前使用的集散控制系统有环形、总线形和分级式几种。

近年来网络技术的发展使得满足工厂控制和管理功能的计算机系统结构有了很大的变化, 这种发展使计算机系统的硬件结构不再和工厂控制和管理的各层功能结构相对应。也就是说, 控制和管理的多层功能结构是反映在计算机系统的软件上而不是反映在计算机系统的硬件级别上, 在同一级别系统上可以实现多层的控制和管理功能。

2.2 现场总线技术

现场总线是连接现场智能设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线由于采用了智能现场设备, 能够把原先DCS系统中处于控制室的计算机或控制仪表所完成的功能, 直接在现场完成, 实现了彻底的分散控制。

现场总线一方面把传统的模拟仪表变成数字仪表, 变单一功能为多项功能, 实现现场仪表的互操作和互换信息;另一方面是把DCS (分散型控制系统) 变成FCS (现场控制系统) , 在现场建立开放式的现场通信网络, 实现全系统的数字通信网络化。现场总线有以下优点:

1.一对N的结构, 一对传输线, 可以对应多台现场数字仪表, 也可采用多种网络拓扑结构, 简化了工程设计, 降低了工程费用。

2.现场总线采用数字信号传输。

3.实现远程监控

4.综合多种功能, 以微处理器为基础的数字仪表具有多种功能;另外数字调节阀直接从现场总线接收数字调节信号, 在现场总线上就可以构成回路, 把原来的DCS站的功能下放到现场仪表, 实现彻底的分散, 提高系统的可靠性。

2.3 嵌入式控制网络

由嵌入式控制器通过网络接口接入各类网络 (Internet/Intranet) 等, 组成一个具有分布式信息处理能力、先进控制功能的控制网络称为嵌入式控制网络。

利用嵌入式控制器不但能够构建开放的、功能强大的嵌入式控制网络, 而且可以实现控制网络与信息网络的无缝集成。如果在现场测控单元, 现场智能仪表或智能传感器中实现以太网和TCP/IP功能, 使它们能够直接成为一个网络节点, 就近连接到企业Intranet信息网络中, 就可以实现企业管理信息网络与生产控制网络的一体化, 实现真正的以太监控网络。

3、企业网络集成方法

企业网络集成是实现网络远程监控的基础。从功能上分, 企业网络可大体分为企业内部信息 (管理) 网络和控制网络, 即Intranet/Infrannet。企业网络集成从某种意义上讲就是要实现这两种网络的内部互联以及之间的互联[2]。

虽然近年来集计算机、通信、控制三种技术为一体的现场总线控制系统以及嵌入式控制系统成为计算机控制系统发展的重要方向。但由于控制技术发展的连续性和继承性, 同样也由于不同系统研发投资和市场利益和驱使, 现场总线控制系统 (FCS) 的出现不会使其它系统很快消失。作为产品形态的DCS、PLC等已经具有大量的应用基础, 加之DCS、PLC自身的全数字化、网络化等改进, 它们必将继续存在一段时间。因此, 目前控制网络系统集成通常是现场总线控制系统与传统控制系统 (如DCS、PLC等) 的集成和各种现场总线控制系统之间的集成。

3.1 不同类型现场总线技术和网络集成

由于通常的现场总线技术采用了不同的网络技术, 因此用单一的网络技术来实现现场总线技术的统一是不可能的, 通常可采用以太网作为网络连接核心部分构成的一种混合控制网络结构。如图1所示。

系统由现场总线、现场仪表与设备、网关、以太网交换机、控制计算机、操作计算机、数据库计算机等组成。其中现场总线实现智能现场仪表与设备的互联, 在系统中可以容纳多种现场总线;交换复杂的控制功能;操作计算机用于组态、监控和历史趋势的显示等;数据库计算机则用于记录历史数据。

3.2 单一现场总线技术和网络集成

如果应用系统中只有一种控制网络, 则其与信息网络的集成就较为简单。如图2所示。

这里只需在上位机 (IPC) 中加一块网卡, 用网线接入局域网即可。由于实时数据量并不是很大, 因此系统运行的实时数据就存放在该上位机中, 即上位机同时充当实时数据库服务器的脚色。历史数据库则配置在Web服务器上。该结构为系统的全分散、全开放和不同种类的现场总线系统与以太信息网集成创造了条件。

3.3 现场设备直接接入以太网的方法

如果能在现场智能仪表或智能传感器中实现以太网和TCP/IP功能, 将其直接挂接在企业信息网络上, 就可以实现企业管理信息网络与生产过程测控子网的一体化, 实现真正的以太全分散监控网络。如图3所示。

而当实现异型网络互联时, 通常采用隧道技术进行分组交换。采用隧道技术的现场总线与以太网互联的协议结构模型如图4所示。

4、交换式网络技术在网络集成中的应用

利用交换式集线器、交换式交换机、ATM交换机等交换设备作为中心可以构建高性能交换式监控网络[4]。例如某企业内部管理采用Intranet技术, 并且和Internet连接。控制系统由多种现场总线、DCS系统、智能单元等组成。设计其交换式监控网络结构如图5。

5、网络监控系统的体系结构设计

目前流行的网络体系结构主要包括以下几种:传统的两层客户/服务器 (C/S) 模式、多层客户/服务器模式 (多层C/S) 和浏览器/服务器 (B/S) 模式。

在B/S模式中, Web服务器既作为一个浏览服务器, 又作为一个应用服务器。在这个中间服务器上, 可以将整个应用逻辑驻留其上, 而只有形式逻辑层存在于客户机上, 形成所谓的"瘦客户机"结构。这种结构, 无论是应用的HTML页还是Java Applet都是运行时刻动态下载的, 只需随机地增加中间层的服务 (应用服务) 即可满足扩充系统的需要, 由此可以用较少的资源建立起具有很强伸缩性的系统。这种结构具有传统多层C/S结构和Web技术的优势, 是当前网络体系结构的最佳模式为企业实现网络监控提供了一个简洁安全的解决方案[3]。

这种B/S模式是目前最适合基于Internet网络监控系统的网络体系结构。在网络监控系统的具体实现中, 可以根据监控系统的模式和安全性要求, 选择应用服务器的存在方式, 可以将应用服务与Web服务集成在一台服务器上以可以将应用服务分配在单独的应用服务器上, 这种方式具有较大的灵活性和安全性。

参考文献

[1]杜峰, 浅析网络视频监控系统, 安徽科技, 2009 (10) :40-42

[2]李明华.范高贤, 数字化视频监控系统在煤矿中的应用, 工矿自动化, 2006 (2) :58-60

[3]杨娟.张雯, 网络视频监控, 北京广播学院学报 (自然科学版) , 2003 (3) :69-75