内核网络协议栈浅析

这个标题起得比较纠结，之前熟知的PPPOE是作为PPP协议的底层载体，而实际上它也是一个完整的协议，不过它的实现比较简单，由它出发，可以很容易理清楚Linux网络栈的实现方式。

1.总述

Linux中用户空间的网络编程，是以socket为接口，一般创建一个sockfd =

socket(family,type,protocol)，之后以该sockfd为参数，进行各种系统调用来实现网络通信功能。其中family指明使用哪种协议域（如INET、UNIX等），protocol指明该协议域中具体哪种协议（如INET中的TCP、UDP等），type表明该接口的类型（如STREAM、DGRAM等），一般设protocol=0，那么就会用该family中该type类型的默认协议（如INET中的STREAM默认就是TCP协议）。

Linux中利用module机制，层次分明地实现了这套协议体系，并具有很好的扩展性，其基本模块构成如下：

先看右边，顶层的socket模块提供一个sock_register()函数，供各个协议域模块使用，在全局的net_family[]数组中增加一项；各个协议域模块也提供一个类似的

register_xx_proto()函数，供各个具体的协议使用，在该协议域私有的xx_proto[]数组中增加一项。这两个数组中的存放的都是指针，指向的数据结构如下图所示：

很明显它们是用来创建不同类型的socket接口的，且是一种分层次的创建过程，可想而知，顶层socket_create()完成一些共有的操作，如分配内存等，然后调用下一层create；协议域内的create()完成一些该协议域内共有的初始化工作；最后具体协议中的create()完成协议特有的初始化。具体的下一节讲。

再来看上图右边的，也是顶层socket模块提供的4个函数，前两个一般由具体协议模块调用，由于协议栈与应用层的交互，具体的后面会讲到。后两个一般有协议域模块调用，用于底层设备与协议栈间的交互。但这也不绝对，如在PPPOE协议中，这4个函数都由具体协议模块调用，这是因为PPPOX协议域内的共有部分不多，各个协议间几乎独立。这4个函数的功能及所用到的数据结构，在后面具体用到时会详细说明。

2.socket插口创建

首先来看一下最终创建好的socket插口由哪些部分组成，该结构是相当庞大的，这里只给出框架：

1.基本属性有state（listen、accept等），flags标志（blocked等），type类型，这里family

和protocol都没有了，因为它们再创建时使用过了，已经被融入到socket结构中。

2.File指针指向一个file结构，在Linux中一个socket也被抽象为一个文件，所以在应用

层一般通过标准的文件操作来操作它。

3.Ops指向一个structproto_ops结构，它是每种协议特有的，应用层的系统调用，最终

映射到网络栈中具体协议的操作方法。

4.Sk指向一个struct sock结构，而该结构在分配空间时，多分配了一点以作为该协议的

私有部分，这里包含了该协议的具体信息，内容相当多。首先是一个structsock_common 结构，包含了协议的基本信息；然后是一个sk_prot_create指针，指向一个struct proto 结构体，该结构体就是第一节中所述的，用proto_regsiter()注册到内核中的，它包含应用层到协议栈的交互操作和信息（也可以说成是App transport layer的交互信息）；

然后还有一个sk_backlog_rcv函数指针，所指函数在协议栈处理完接收到的包之后调

用，一般仅是把数据包放到该socket的接收队列中，等待APP读取；最后协议的私有

部分里存放该协议的私有信息，如pppoe的sessionID、daddr，tcp的连接4元组等，这些信息很重要，利用它们来区分同一个协议中的多个socket。

创建的总体过程，第一节已讲过了，下面以pppoe为例，描述一个socket插口的具体

创建过程：

之前所述的关键点这里几乎都涉及到了，要注意的是这里的struct proto结构非常简单，因为PPPOE协议几乎没有传输层，所以不需要有太多的中间操作，仅需要一个obj_size 来指明struct sock结构后需分配的私有结构大小，关于私有结构的内容，一般在connect 操作时才能初始化。

创建好socket之后，其中的fops，proto_ops，sk_backlog_rcv等操作是如何作用，来实现网络通信的功能？这是后面要讲述的内容。

3.主动过程

主动过程即在应用层中通过系统调用，触发socket完成某种动作，有些系统调用和标准的文件操作类似，因此可以直接用sockfd的fops来描述，如read、write、ioctl等，有些则是socket接口特有的，需重新定义系统调用接口，Linux中用

SYSCALL_DEFINEn()宏来定义系统调用接口，如bind、accept等。这些系统调用一

般都很简单，最终都会去调用socket内部proto_ops中的接口函数。

如下图所示，在socket层，并不是所有的文件操作都适用于socket，因此其特有的socket_file_ops中只指定了部分函数；另外还封装了几个系统调用，是我们熟悉的bind、listen、connect、accept。这些系统调用接口都是静态的，它们一般经过简单的处理，就调用具体socket中的proto_ops操作。

在协议栈中，主要是socket特有的proto_ops操作，但对于一些复杂的协议，如TCP，还需要其它一些操作来支持，这些接口都放在struct sock中的struct proto中。PPPOE

协议比较简单，不需要struct proto的操作来支持，但其中的obj_size仍然重要，如前所述。

如上图所示，PPPOE协议中，并不是所有协议操作都需要，如bind、accept等，下面选几个来详细看一下socket的主动过程的工作。

Ioctl系统调用：ioctl是通过标准的文件操作来调用的，具体如下图所示：

其中顶层sock_ioctl中，对于一些特殊情况，如VLAN、BRIDGE等，它们并不是要对socket插口本身操作，而是要调用VLAN、BRIDGE模块中的创建函数，这看起来有点格格不入，但为了操作方便，且保证网络相关的操作都封装在socket中，这么做也是不得已。

在pppoe_ioctl中，根据cmd进行相应操作，其中有一个值得注意的，就是PPPIOCGCHAN选项，它使得该pppoe_socket成为一个特殊的channel，这主要是pppoe为了给ppp协议提供服务而特有的，与网络协议栈关系不大，以后会具体看。

Read系统调用：read也是标准的文件操作，但要注意，在网络栈中，read并不是接收过程，而仅是从该sock的接收队列中取出skb，提交给应用层，如下图所示。而这些skb是如何获得的，那是一个复杂的被动过程，下面再讲。

Connect系统调用：connect是socket.c中封装的一个系统特用，其代码也很简单，最终调用协议栈中的pppoe_connect接口，该接口函数是pppoe协议中一个非常重要的操作，具体如下图所示：

首先先一下通配地址的问题，这是network programming中一个基本问题，因为各个协议用到的地址结构不同，在应用层，为了方便可读性，可以用协议特有的地址结构，只要符标准的模式即可（即第一个元素为family），然后强制转换成sockaddr*类型，传递给通用的系统调用接口。在最终调用协议模块中的接口函数时，再转换回来。

再看pppoe_connect中，首先由sock结构指针得到pn指针，它们是分配在一起的（如前所述），这很容易得到，同时还得到pppoe_net结构的指针（它是该协议中全局共有的）。然后把用户传递进来的addr的数据放到socket中来，并且执行一个

set_item函数，该函数主要根据addr信息，把该socket指针放到协议全局的pppoe_net 结构中（这一步对接收过程很重要，后面会细讲）。最后初始化了该socket中特有的chan结构，并调用ppp_register_net_channel()，这主要为ppp服务，以后再看。

4.发送流程

这也是一个主动过程，在协议体系中，它是一个比较重要的过程，所以单独列出来。Socket框架中，发送过程是通过标准的文件操作write完成的，socket的write操作为sock_aio_write()，最终会调用proto_ops->sendmsg()函数，即pppoe模块中的pppoe_sendmsg()，如下图所示：

首先从sock中获得相关信息，最重要的当然是dev设备，因为pppoe的设备是选定的（由useraddr提供），而有些协议如IP，则会根据协议地址，有协议栈自动选择dev。然后分配skb，并准备其中的package，这是每个协议的关键，由于pppoe协议很简单，只需要设置好一个pppoe header即可。最后直接调用dev_queue_xmit(skb)，通过设

备将该package发送出去。

5.网络协议栈结构小结

这里想讲一下的是，pppoe到底是什么层的协议，链路层。而通过上面的描述，更准确的说法应该是，pppoe是一个完整的协议，是从应用层到设备之间的协议模块，从这个意义上来讲，它和INET域中的协议是等价的。如下图所示：

这里讲的协议是从应用层往下直到物理设备的完整过程，有些协议具有一定的相似性，（如TCP、UDP，还包括裸IP等都以IP协议为基础），则把它们归为一个协议域内。至于协议分层，则是概念上的，如PPPOE协议的主要功能体现在链路层，则一般称它为链路层协议，而狭义上称TCP、UDP为传输层协议（而前面讲的广义上的TCP、UDP 则是包括传输层、以IP为基础的网络层、链路层的完整协议）。

有点饶人，不过没关系，只要理解协议栈的功能就是从socket接口得到数据，封装成一定的包结构，最终由物理设备发送出去（接收过程反过来）。至于具体的实现，则是由具体协议的特点决定的，对于一些复杂协议，分层方式则是一种比较好的选择。

而其中有些协议会比较特殊，如之前讲的VLAN，它甚至从来都不会进入到协议栈，仅在设备驱动层，就被转化成以太网协议，协议栈中根本不需要为它准备处理接口。再如比较典型的ICMP协议，它既可以是一个完整的协议，被应用层调用（如典型的Ping 程序），也可以只作为TCP的附属协议（只被TCP处理，对应用层不可见）。这里的PPPOE与此很类似，本文讲述了其作为完整协议的工作方式，另外它也可以作为PPP 协议的底层基础，在下一篇中会讲述其具体的实现方法。

6.被动过程-接收流程

接收过程是一个被动过程，在屋里设备层，它往往是由中断触发，其实现的复杂度也较发送过程高很多。在协议栈中，其实现也同样与发送过程很不对称。因为发送时，本身主机拥有控制权，而接收时，是一个数据包对多个接收模块（一对多），只能从数据包中的信息中一点一点分析，并去寻找接收模块。

先给出接收流程的框架，再逐步去分析其实现。如下图所示：

先不看橙色部分，一个接收流程由物理设备的中断触发，设备驱动程序进行相应处理，得到协议栈中标准的数据结构sk_buff（简称skb），并根据一个特殊的全局数据结构packet_type，将数据交给相应的协议；协议根据自身设计特点对skb数据进行处理，并通过全局变量xx_net_id和各个协议私有的特殊数据结构xx_net，寻找到该数据包对应的应用层socket插口，并将其放在该socket插口的接收队列中；最后应用层在某个时刻会通过read系统调用读取该数据（如第3节所讲）。

6.1设备驱动层的处理

设备驱动层的接收过程在之前的篇章中已经讲过了，一般是由硬件中断触发，然后或是采用中断模式、或是采用NAPI模式，总之其根本任务就是：根据设备的特点（先验知识，如以太网设备驱动事先就是知道以太网帧的基本结构的），将接收到的裸数据转换成协议栈所认识的标准结构skb（从而实现底层设备对上层的透明性），然后提交给相应的协议。很明显问题有两个，skb是什么样的，要准备什么？怎么知道提交给谁？

准备skb结构。首先来看一下sk_buff的构成，如下图所示。Skb只是一个控制结构，实际的数据放在一个data_buf中，并由skb中一些列参数索引，具体见下图右所示，这之中有些参数是在分配data_buf、copy数据时就决定的，如head、end、data、tail 等；有些则要经过一定的识别才能得到，如mac_header一般在设备驱动中得到，而network_header、transport_header则要到协议栈中才知道，且各个协议的处理各不相同，如PPPOE协议根本不需要只需要指明network_header，而TCP协议则有复杂的头部信息。最终由skb->data指针和头部长可得到app_data的位置，因此应用层可以只读取应用数据即可。

Skb中另外一些参数也相当重要，如vlan_tci用于指明vlan的id，其用法在前面已讲过。dev参数则是要贯穿整个流程的，因为该庞大结构中的多个信息会在整个网络系统中用到，要注意的是该参数由设备驱动程序决定，一般就是接收的物理设备，但在Linux中，网络设备是由net_device结构指示的，一个物理设备可有多个协议设备，这在VLAN、BRIDGE中很明显，其实在PPP协议中，这也是一个关键点，后面会讲到。Sk参数指示了该数据包属于哪个应用层socket插口，它由具体协议根据特定方法得到，后面会讲到。Protocol参数是本节的重点，它由mac_header中的字节决定。

设备驱动程序只关心mac_header，即数据包最初始的部分。前面也提到了，这需要一定的先验知识，如ethernet设备驱动，它先验的指导以太网头部由DMAC、SMAC 和两字节的协议构成，下面是一个RTL8012驱动的接收片段

（~/dev/net/Ethernet/realtek/apt.c）：

提交协议栈。主要就是根据skb->protocol参数，当然还需要另一个重要的数据结构packet_type。

设备驱动中最后提交过程有netif_skb_receive()函数完成，它会遍历系统中所有的packet_type，找到protocol和dev（这个是啥意思）都相同，就调用该ptype中的func 函数，如ip_packet中的func为ip_rcv()函数，这样skb就到了协议栈中。

系统中所有全局的packet_type构成一个list，并由全局变量ptype_all索引，另外还提供ptype_base[]全局数组，将type相同的packet_type单独成链，为遍历提供方便。

这些全局的packet_type结构是从哪来的，这就要看第一节图中，左边4个函数中的一个dev_add_packet(structpacket_type*)。协议模块在加载时，调用该函数，将自己特有的packet_type结构注册进内核中，而其中的(*func)则有协议自己定义。

最后要注意的是，打开if_ether.h文件，可以看到现在已定义的协议protocol有_P_IP、_P_ARP、_P_8021Q、_P_PPP_SES、_P_PPP_DIS等，如果根据传统的分层协议来看它们，会觉得很乱，有网络层的、链路层的、甚至同一种协议还有两个，但如果用第

5节的概念来看，则很容易理解。再看由什么模块注册，TCP、UDP都是以IP协议为

基础，只要有INET协议域模块注册一个即可，而ARP虽然也属于INET域，但它却

必须自己有一个packet_type，PPPOE协议虽然只是一个协议，但却有两个阶段，所以它有两个不同的packet_tpye。可见这种实现是很灵活的，根据具体协议的特点决定。

6.2协议栈接收处理

协议栈的处理由各协议决定，如TCP协议的处理过程是相当复杂的，而这里的pppoe 的处理却非常简单，但由它却可以避开细节，更清楚地看到流程的梗概，如下图所示：

可以看到pppoe协议的处理过程几乎没有，仅是设置了skb的network_header, transport_header，然后就利用get_item()函数找到它所属的socket插口，直接把它提交给上层。如上图右所示，是典型的TCP接收流程，是相当复杂的，其中TCP与IP

的接头处还需用到额外的私有数据结构。

提交函数sk_backlog_rcv，即这里的pppoe_rcv_core(sk,skb)函数，首先判断是否为ppp通道的数据，若是则提交给ppp协议。一般正常情况下，直接用

sock_queue_rcv_skb(sk,skb)函数将它放在socket的接收队列中。

匹配应用层接口：协议栈在对数据包进行处理后，需要确定该包属于哪个socket插口，这个过程在内核中有一套完整的机制来完成，其框架如下图所示：

首先内核有个全局结构net_generic，其中一个最重要的元素是指针数组。然后每个

协议module加载时，会调用register_pernet_device(structpernet_operations*)（见

第一节图），pernet_operations结构中最关键的两个参数，一个是size，它指示内核

为该模块分配一个私有数据结构（如pppoe即为structpppoe_net），另一个是xx_net_id，它指示由net_generic.ptr[xx_net_id]来指向该数据结构，这样每个协议模块中，就可

以根据自己的xx_net_id很容易寻找到内核分配给自己的私有结构。最后协议的私有模块中一般也有一个指针数组，用以索引属于它的各个socket。

工作流程就很清楚了，具体的工作方式还要看两个函数，

就不看细节了，仅看两个函数的原型就能明白，其中pn参数就是上面所述的用全局结构net_generic和各协议私有xx_net_id获得的。Set_item()函数在connect时调用（参见第3节），它根据pppox_sock中的sessionID、remoteMAC（这两个参数由*useraddr 传入，详见下一篇协议分析），根据一个hash算法得到一个hashInt值，然后用

pn->hash_ptr[hashInt]指向该socket结构。那反过来，接收时由这两个参数（由数据包的协议头中获得）得到hashInt，便能很容易找到对应的socket了。

各个协议使用的方法及参数都不同，但思路都一样，就是依据协议本身特有的参数（如TCP中的连接4元组），在socket创建、或连接的时候（接收数据之前），根据一定的算法，将它的指针放在该协议私有的xx_net中，这样接收时就可以由数据报的协议参数找到它了。

6.3命名空间namespace

上述的socket索引方法有个绕弯的地方：就是每个协议私有的xx_net结构可以直接由协议模块本身分配，索引起来也方便，不要用到全局的net_generic。而目前内核所用的方法，其实是为了另外的目的，那就是命名空间namespace。也就是虚拟多用户的一套机制，具体的也没细看，好像目前内核整个namespace还没有全部完成。

network的命名空间问题主要在于，每个协议模块的xx_net私有结构不仅是一个，而是由内核全局决定的，即每注册一个新的用户（有点像虚拟机机制），就分配一个新的xx_net结构，这样多用户间可以用参数相同的socket连接，但却指向不同的socket。

可以看到前面所述的很多内容中，都会有个net参数，就是为了这个作用，主要实现函数在namespace.c中。

7.总结

主要结合pppoe协议，学习了Linux中网络栈的实现。由于pppoe协议本身很简单，代码量少，更容易抓住协议实现的梗概。Linux网络栈，继承Unix，采用socket插口作为主线，主要包括创建、协议连接、主动过程、匹配机制、被动过程等内容。

要注意的是，实际应用中，很少有直接利用pppoe协议通信的，而是把它作为ppp 协议的底层基础来用，而这需要协议实现中的一些技巧来支持，下一篇中讲述。

Zigbee协议栈原理基础

1Zigbee协议栈相关概念 1.1近距离通信技术比较： 近距离无线通信技术有wifi、蓝牙、红外、zigbee，在无线传感网络中需求的网络通信恰是近距离需求的，故，四者均可用做无线传感网络的通信技术。而，其中（1）红外（infrared）：能够包含的信息过少；频率低波衍射性不好只能视距通信；要求位置固定；点对点传输无法组网。（2）蓝牙（bluetooth）：可移动，手机支持；通信距离10m；芯片价格贵；高功耗（3）wifi：高带宽；覆盖半径100m；高功耗；不能自组网；（4）zigbee:价格便宜；低功耗；自组网规模大。?????WSN中zigbee通信技术是最佳方案，但它连接公网需要有专门的网关转换→进一步学习stm32。 1.2协议栈 协议栈是网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 1.2.1Zigbee协议规范与zigbee协议栈 Zigbee各层协议中物理层（phy）、介质控制层（mac）规范由IEEE802.15.4规定，网络层（NWK）、应用层（apl）规范由zigbee联盟推出。Zigbee联盟推出的整套zigbee规范：2005年第一版ZigBeeSpecificationV1.0，zigbee2006，zigbee2007、zigbeepro zigbee协议栈：很多公司都有自主研发的协议栈，如TI公司的：RemoTI，Z-Stack，SimpliciTI、freakz、msstatePAN 等。 1.2.2z-stack协议栈与zigbee协议栈 z-stack协议栈与zigbee协议栈的关系：z-stack是zigbee协议栈的一种具体实现，或者说是TI公司读懂了zigbee 协议栈，自己用C语言编写了一个软件—---z-stack，是由全球几千名工程师共同开发的。ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0软件可与TI的SmartRF05平台协同工作，该平台包括MSP430超低功耗微控制器(MCU)、CC2520RF收发器以及CC2591距离扩展器，通信连接距离可达数公里。 Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来，也就是我们只能用它们，而看不到它们的具体的实现。其中核心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块，和Mesh自组网模块。与z-stack 相比msstatePAN、freakz协议栈都是全部真正的开源的，它们的所有源代码我们都可以看到。但是由于它们没有大的商业公司的支持，开发升级方面，性能方面和z-stack相比差距很大，并没有实现商业应用，只是作为学术研究而已。 还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）来简化开发,当网络节点要求不多在30个以内，通信距离500m-1000m时用simpliciti。 1.2.3IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4是一个低速率无线个人局域网(LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN)标准。定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。 LR-WPAN网络具有如下特点： ◆实现250kb/s，40kb/s，20kb/s三种传输速率。 ◆支持星型或者点对点两种网络拓扑结构。 ◆具有16位短地址或者64位扩展地址。 ◆支持冲突避免载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA/CA)。（mac层） ◆用于可靠传输的全应答协议。(RTS-CTS) ◆低功耗。 ◆能量检测(EnergyDetection，ED)。 ◆链路质量指示(LinkQualityIndication，LQI)。 ◆在2.45GHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道。 为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备：一种是完整功能设备(full．functionaldevice，FFD)，另一种是简化功能设备

网络的基本概念和分类

第八章网络的基本概念和分类 本章主要讲述了网络的基本概念、网络的分类及一些基本功能：并介绍了网络通信协 议和网络编址，使读者对网络有一个基本的了解。 8．1 网络的基本概念 8．1．1 网络的定义 “网络”已经成为了当今社会最流行的词汇之一，但是网络的实质到底是什么?这个 问题到现在还没有一个统一的、被认同的答案。这是因为网络对于不同的人、不同的应用层 次会有如下不同的作用： ●它是一个可以获取各种信息、资料的海洋。 ●它是一个能够进行科研、办公、商业贸易等活动的地方。 ●它可以使各领域的专业人士在全球领域中直接进行学术研讨。 ●它可以为人们提供各种各样的娱乐服务，提高人们的生活质量。 ●它是能使人们与位于全球各地的朋友和家人进行通话的场所。 为了让读者先对网络有…‘个初步的印象，我们先给出网络的基本定义：“网络是一个数据通信系统，它将不同地方的计算机系统互相连接在·…起。网络可由LAN(局域网)、MAN(城域网)和W AN(广域网)的任意组合而构成。”在最简单的情况下，——个网络可由两台计算机或终端设备组成，它们之间用电缆连接，以便进行通信；在最复杂的情况下，一个网络(如Internet)则是全球的多学科技术和多操作系统的综合结晶，是全球1亿台电脑连在一起形成的巨大的信息高速公路。 8．1．2 网络的发展历史 1．ARPAnet的诞生及发展 在今天，读者可以悠闲地坐在显示屏前面，通过点击鼠标，在瞬息间与世界的另一端通信。无数的节点和服务器默默而迅速地帮您将触角伸向世界上任何一个可能达到的角落。

1960年前，人们印象中的电脑都是一些体积庞大的家伙，“连接”的概念尚未深入人心。 远程连接相当罕见，通常只有那些教育和研究机关的用户才能与一些由政府提供资金的项目连接。电脑间的连接受限于一条特殊数据电缆的最大长度。1957年美国国防部(DOD)颇有先见之明地设想开发出一种新技术，叫作“包交换”。他们的主要想法是制定一套方法，能够将国与国之间的电脑连接起来，而且使最终建立起来的干线结构尽可能稳定，同时具有强大的容错性。即便其中的一部分由于灾难性的事件甚至战乱而被破坏，其他部分仍然能够正 常通信。由此诞生了一个示范性的网络，叫作ARPAnet，其中ARPA是DOD的一个部门“高级研究工程管理局”(AdvancedResearchProjectsAgency)的缩写。这个示范性的网络便是今I 天Web的前身，在当时，只有—些大学和研究机构通过一条50bitls的环路连接在——起。 从这些连接在…—起的少数机构中，人们认识到了协同工作的价值和便利条件，因而越 来越多的人们逐渐地将各自的机构连接起来。为科研任务提供设备、-计算机和软件的制造商也陆续加入了这种连接。在20多年的发展中，网络为科研工作提供了良好的服务。随着早期连接的较大机构中的工作人员向较小机构的转移和扩散，网络每年也得到了新的发展。 在70年代中期，最早的协议Telnet、FTP(文件传输协议) 和“网络控制协议”(NCP) 的最初版本被正式制定出来。但那时只提供了极少的客户机／服务器功能。通过Telnet，机器可从一个远程位置登录，并执行命令行操作。利用FTP，可以在不同机器间传输文件。NCP 提供了基本的数据传输控制和网间定址代码。{ 1972年，在华盛顿召开的“国际计算机通信会议”(1CCC)为公众演示了——个示范性网络，普通人可以用它跨越国界运行程序。同时会议还建立了“国际信息处理联盟”(1EIP)，它是今天因特网的国际化连接基础。 2．网络实施方案的新发展 以太网的概念最开始是在1973年由Xerox(施乐公司)的Palo Alto(帕拉图)研究中心提出来的。这个概念的基础是将随机访问无线系统的方法应用到一个同轴电缆里的想法。今天的 以太网是世界-卜最流行的网络媒介。在开始开发的时候，以太网就将自己的设计目标定在填补长距离、低速率网络连接所造成的真空地带，专门建立高速率、专门化、短距离的电脑间的连接。 那时出现的另—‘个流行标准是令牌环，令牌环网络最开始时是由IBM公司在开发以太网的同——个时期里设计出来的。即使到现在令牌环仍然是IBM的主要局域网技术，它的流行程度仅次于以太网。 互联网络正在持续得以扩展，越来越多的研究人员需要访问计算系统，那时主要是为了发电子邮件。远程连接服务也开始得到开发。跨越众多的公共数据网络(PDN)，需要通过

项目三了解无线传感器协议栈

项目三了解无线传感器协议栈 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈知识目标1.掌握zigbee无线传感器网络的协议栈和协议的区别等知识。 2.掌握Z-Stack协议栈的OSAL分配机制。 3.了解Z-Stack协议栈的OSAL运行机制。 4.掌握Z-Stack协议栈的OSAL常用函数。 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈技能目标1.掌握 Z-Stack协议栈的运行机制。 2.掌握Z-Stack协议栈中OSAL的添加新任务的方法。 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈在实际zigbee无线传感器网络工程的开发过程中首先借助TI提供的协议栈中例程SampleApp，接着根据需要完成的功能，查看支持Z-Stack协议栈的硬件电路图，再查阅数据手册（CC2530的数据手册、Z-Stack协议栈说明、Z-Stack协议栈API函数使用说明等）文件，然后再进行协议栈的修改。 最后，还需要烧录器下载到相应的硬件，实现zigbee无线传感器网络的组建和开发。 设计思路3.1.1协议与协议栈协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据收发；议栈是协议的具体实现形式。 通俗的理解为代码实现的函数库，以便于开发人员调用。

3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈协议栈是指网络中各层协议的总和，一套协议的规范。 其形象地反映了一个网络中文件传输的过程由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 使用最广泛的是因特网协议栈，由上到下的协议分别是应用层（Http、Tel、DNS、Email等），运输层（TCP、UDP），网络层（IP），链路层（WI-FI、以太网、令牌环、FDDI等）。 3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈Zigbee协议栈开发的基本思路如下。 ①借助TI提供的协议栈中例程SampleApp进行二次开发，用户不需要深入研究复杂的zigbee协议栈，这样可以减轻开发者的工作量。 ②Zigbee无线传感器网络中数据采集，只需要用户在应用层加入传感器的读取函数和添加头文件即可实现。 ③如果考虑节能，可以根据数据采集周期（zigbee协议栈例程中已开发了定时程序）进行定时，定时时间到就唤醒zigbee终端节点，终端节点唤醒后，自动采集传感器数据，然后将数据发送给路由器或者直接发给协调器，即监测节点定时汇报监测数据。 ④协调器（网关）根据下发的控制命令，将控制信息转发到具体的节点，即控制节点等待控制命令下发。 3.1Z-Stack协议栈3.1.2使用Z-Stack协议栈传输SampleApp.c 中定义了发送函数static voidSampleApp_SendTheMessage(void)。 该函数通过调用AF_DataRequest来发送数据。

网络基本概念(一)

网络基本概念(一) (总分：96.00，做题时间：90分钟) 一、{{B}}选择题{{/B}}(总题数：50，分数：50.00) 1.组建一个星形网络通常比组建一个总线型网络昂贵，是因为________。 （分数：1.00） A.星形集线器非常昂贵 B.星形网络在每一根电缆的末端需要昂贵的连接头 C.星形网络接口卡比总线型接口卡昂贵 D.星形网络较之总线型需要更多的电缆√ 解析： 2.网络协议精确地规定了交换数据的________。 （分数：1.00） A.格式和结果 B.格式和时序√ C.结果和时序 D.格式、结果和时序 解析： 3.在下列传输介质中，________的抗电磁干扰性最好。 （分数：1.00） A.双绞线 B.同轴电缆 C.光缆√ D.无线介质 解析： 4.关于因特网，以下说法错误的是________。 （分数：1.00） A.用户利用HTTP协议使用WEB服务 B.用户利用NNTP协议使用电子邮件服务√ C.用户利用FTP协议使用文件传输服务 D.用户利用DNS协议使用域名解析服务 解析： 5.下列有关网络拓扑结构的叙述中，正确的是________。 （分数：1.00） A.网络拓扑结构是指网络结点间的分布形式 B.目前局域网中最普遍采用的拓扑结构是总线结构 C.树形结构的线路复杂，网络管理也较困难√ D.树形结构的缺点是，当需要增加新的工作站时成本较高 解析： 6.在网络环境下，每个用户除了可以访问本地机器上本地存储之外，还可以访问服务器上的一些外存，这种配备大容量的海量存储器的服务器是________。 （分数：1.00） A.文件服务器 B.终端服务器 C.磁盘服务器√ D.打印服务器 解析：

无线传感器网络协议栈研究与设计-第3章

第3章 低功耗无线传感器网络协议栈整体设计 本章的目标是对低功耗环境测控网络协议栈进行整体设计。首先对环境测控系统进行需求分析明确其适用场景和网络设备类型；然后，根据需求分析确定协议栈的设计目标，并选择适合的网络拓扑结构和协议栈的分层架构。协议栈的网络层和MAC 层将作为本章的设计的重点。 3.1 网络需求分析 3.1.1 应用场景介绍 本课题来源于研究生校企合作项目，所设计的低功耗无线传感器协议栈主要应用于环境测控系统中。该系统长期无人值守，其温度、湿度等环境参数由连接无线节点的传感器实时采集并上传至汇聚节点，汇聚节点再通过有线的方式传输至面向用户的管理终端。多个子系统采集的数据最后由各自的管理终端传送至云端处理中心进行数据的保存，整个系统框图如图3.1所示。 云端处理中心 二级中继 汇聚节点 图3.1 环境测控系统框图 图中的环境测控无线网络是执行数据采集和设备控制的主体，也是协议栈发挥作用的区域。一个环境测控无线网络负责一个区域，区域之间有一定的距离，

因此无线网络之间不存在干扰，但无线网络的运行方式一致。该项目处于初期开发阶段，所以本文设计的协议栈只应用于单个环境测控无线网络中。 该课题所涉及的环境测控系统处于室内，人员进出频率低。网络中节点数不超过65个，包含一个汇聚节点。点对点通信的距离要求达到20米。传感器节点以10秒为周期采集并发送环境数据。考虑到室内可能会出现一些特殊设备、隔断等障碍影响通信距离，并使得部分节点处于屏蔽的位置，因此网络通过设置中继节点来扩展通信距离，经过中继后的通信距离要求60米及以上。由于成本等原因，课题设定数据包最多经过两级中继传递，每级中继最多4个，中继数量不超过8个。同时，系统中存在少量控制节点，控制节点连接室内的控温设备来调节室内温度。控制节点由工作人员从软件端下达命令进行开关，因此不具备周期性。该课题要求除汇聚节点、中继节点之外的所有节点能在1000mA/h电池的支持下工作一年以上。为保证数据采集的有效性和传输的可靠性，该课题要求多节点共享信道的丢包率在5%以内。此外，由于环境的特殊性，人员不能随时到场，还要求该环境测控网络中的节点具有安装简单、组网快速、配置容易的特点。以上需求总结如表3.1所示。 表3.1 环境测控系统需求指标 表3.1明确了该环境测控无线网络的要求。通过需求指标能使协议栈的设计更有约束性，设计方向也会更加明确。

第一课 网络的基本概念

第1课网络基础知识 一、教学内容：网络基础知识 二、学习目标 （1）了解计算机网络的知识。 （2）了解计算机网络的软件和硬件。 （3）了解计算机网络的应用。 三、教学重点：计算机网络的应用 四、教学难点：计算机网络的结构 五、教学方法：讲授法、任务驱动法、教学演示法 六、教学课时：1课时 七、教学过程 （一）引言 网络是一种信息的来源途径，可能大家还不是很清楚网络中如何获得信息，从这节课开始，我们就来研究网络，看网络究竟是什么？网络有何用途？给我们的生活带来怎样的变化？下面我们开始讲这节新课： （二）讲授新课 （板书）网络基础知识 1、什么是计算机网络？ 计算机网络是把若干台计算机利用信息传输介质和连接设备相互连接起来，在相应的网络协议软件支持下，实现计算机之间相互通信和资源共享的系统。从这个定义中我们可以提炼出三个要点：一是网络是计算机有两台或两台以上，二是信息传输介质和连接设备，三是网络协议。计算机网络的基本功能是数据传输和资源共享。以上我们简单定义了一下计算机网络，接下来我们来看一下计算机网络的分类及构成。 2、计算机网络的分类 计算机网络一般可分为两大类：1、局域网(Local Area Network，简称LAN)，、2、城域网（Metropolian Area Network，简称：MAN）3、广域网(Wide Area Network，简称WAN) 。局域网，顾名思义，局，小，指在同一建筑物内或地理位置在一定范围内的多台计算机组成的网络。比如:一个校园网就是一个局域网，通过局域网，共享系统资源，大大提高教学效果和管理效率。而城域网和广域网

的覆盖面积辽阔，通常是以连接不同地域的大型主机系统组成的。当前大多数全国性网络都是广域网，局域网与广域网是以覆盖范围的大小来分的，如将两者相互连接就形成网际网络，简称网际网(network of network)。网际网使网络的功能得到更充分的扩展，目前最大的全球性网络因特网（Internet）就是一个网际网，现在国内的中国银行国内骨干网、民航售票网等等都是网际网。好，网络的分类就讲到这里，接下来我们讲： 3、网络的结构形式 网络的结构形式是指网络中各节点（又叫站点）之间的连接方式，下面介绍几种较常见的网络结构。网络的拓扑结主要有星型、环型和总线型等几种：（1）．星型结构 星型结构是最早的通用网络拓扑结构形式。其中每个站点都通过连线(例如电缆)与主控机相连，相邻站点之间的通信都通过主控机进行，所以，要求主控机有很高的可靠性。这是一种集中控制方式的结构。星型结构的优点是结构简单，控制处理也较为简便，增加工作站点容易；缺点是一旦主控机出现故障，会引起整个系统的瘫痪，可靠性较差。星型结构如图所示。 （2）．环型结构 网络中各工作站通过中继器连接到一个闭合的环路上，信息沿环形线路单向(或双向)传输，由目的站点接收。环型网适合那些数据不需要在中心主控机上集中处理而主要在各自站点进行处理的情况。环型结构的优点是结构简单、成本低，缺点是环中任意一点的故障都会引起网络瘫痪，可靠性低。环型拓扑结构如图所示。 （3）．总线型结构 网络中各个工作站均经—根总线相连，信息可沿两个不同的方向由—个站点传向另一站点。这种结构的优点是：工作站连入或从网络中卸下都非常方便，系统中某工作站出现故障也不会影响其他站点之间的通信，系统可靠性较高，结构简单，成本低。这种结构是目前局部网中普遍采用的形式。总线型结构如图所示。 以上3种网络结构是最基本的网络结构形式，实际应用中往往把它们结合起来使用。 （四）使用校园网 校园网是种最常见的局域网，它是全校师生共同学习资源库和学习园地。下面我们学习使用在校园网中的共享资源，以及如何把自己计算机中有用的、好玩的资

(完整版)IEEE.802.15.4网络协议栈及物理层

IEEE.802.15.4网络协议栈及物理层 IEEE 802.15.4网络协议栈基于开放系统互连模型（OSI），如图5-4所示，每一层都；实现一部分通信功能，并向高层提供服务。 IEEE 802.15.4标准只定义了PHY层和数据链路层的MAC子层。PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成。MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。 MAC子层以上的几个层次，包括特定服务的聚合子层（service specific convergence sublayer, SSCS），链路控制子层（logical link control , LLC）等，只是IEEE 802.15.4标准可能的上层协议，并不在IEEE 802.15.4标准的定义范围之内。SSCS为IEEE 802.15.4的MAC层接入IEEE 802.2标准中定义的LLC子层提供聚合服务。LLC子层可以使用SSCS的服务接口访问IEEE 802.15.4网络，为应用层提供链路层服务。 5.3.1物理层 物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。 物理层数据服务包括以下五方面的功能： （1）激活和休眠射频收发器； （2）信道能量检测（energy detect）； （3）检测接收数据包的链路质量指示（link quality indication , LQI）； （4）空闲信道评估（clear channel assessment, CCA）； （5）收发数据。 信道能量检测为网络层提供信道选择依据。它主要测量目标信道中接收信号的功率强度，由于这个检测本身不进行解码操作，所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。 链路质量指示为网络层或应用层提供接收数据帧时无线信号的强度和质量信息，与信道能量检测不同的是，它要对信号进行解码，生成的是一个信噪比指标。这个信噪比指标和物理层数据单元一道提交给上层处理。 空闲信道评估判断信道是否空闲。IEEE 802.15.4定义了三种空闲信道评估模式：第一种简单判断信道的信号能量，当信号能量低于某一门限值就认为信道空闲；第二种是通过判断无线信号的特征，这个特征主要包括两方面，即扩频信号特征和载波频率；第三种模式是前两种模式的综合，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断。 1.物理层的载波调制

基于ZigBee协议栈的无线传感器网络的设计

基于ZigBee 协议栈的无线传感器网络的设计 徐振峰，尹晶晶，陈小林，周全 （安徽国防科技职业学院机电工程系，安徽六安237011） 摘要：首先介绍了无线传感器网络的基本拓扑结构与传感器节点的结构，详细说明了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络的建立过程，包括协调器启动及建立网络、传感器节点启动及加入网络、传感器节点与协调器之间建立绑定以及传感器节点向协调器发送数据的过程。设计了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络系统。以采集温度信息为例，协调器能够接收到传感器节点发来的数据，并能通过RS232串口，将收到的数据发送给PC 机进行显示。实验显示在距离 80m 远处，系统仍能保持良好的通信质量。 关键词：ZigBee 协议栈；无线传感器网络；协调器；传感器节点中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）05-0075-03 Design of wireless sensor networks based on ZigBee stack XU Zhen -feng ，YIN Jing -jing ，CHEN Xiao -lin ，ZHOU Quan （Department of Mechanical and Electrical Engineering ，Anhui Vocational College of Defense Technology ，Liu ’an 237011，China ） Abstract:First ，the basic topological structures of wireless sensor network and the structure of sensor node are introduced.The starting -up process of wireless sensor network based on ZigBee stack is explained in details ，including startup and establishing network of coordinator ，startup and joining network of sensor node ，binding between sensor nodes and coordinator ，and the process of terminal nodes sending data to coordinator.The wireless sensor network is designed based on ZigBee stack.Taking sampling temperature information as a example ，the coordinator can collect the information from sensor nodes ，and send them to PC by using RS232.The temperature information can be displayed in PC.The experiment shows that good communication quality of this system can be obtained ，although at the distance of 80meters.Key words:ZigBee stack ；wireless sensor network ；coordinator ；sensor node 收稿日期：2012-01-12 稿件编号：201201050 基金项目：安徽省高校省级优秀青年人才基金项目（2010SQRL202） 作者简介：徐振峰（1981—），男，山东郓城人，硕士，讲师。研究方向：无线传感器网络理论及应用。 无线传感器网络（Wireless Sensor Network ，WSN ）是由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成多跳、自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者[1]。 目前能够用于短距离无线传感网络的通信技术主要有5种[2]：Wi-Fi 技术、超宽带通信（Ultra Wideband ，UWB ）技术、近场通信（Near Field Communication ，NFC ）技术、蓝牙以及 ZigBee 技术。其中，ZigBee [3]是基于IEEE802.15.4的一种新兴 短距离无线通信技术，其特点是低功耗、低速率、低复杂度、低成本等。这些特点决定了ZigBee 技术非常适合应用于无线传感网络中，因此ZigBee 技术被认为是最有可能应用于工业监控、传感器网络、家庭监控、安全监控等领域的无线技术。在ZigBee 协议的制定中，IEEE802.15.4无线标准定义了物理层（Physical Layer ，PHY ）和介质访问控制层（Medium Access Control Sub -Layer ，MAC ），而ZigBee 协议栈的网络层和应用 层是由ZigBee 联盟制定的。 支持ZigBee 协议的无线通信芯片主要有TI 公司推出的CC2420、CC2430、CC2530以及Freescale 半导体公司推出的MC13191、MC13192及MC13193等芯片。CC2430是世界上首 个单芯片ZigBee 解决方案，除了保持CC2420所包括的优良射频性能之外，其内部还集成了一个增强型8051内核，这使得 CC2430成为市面上最具有竞争力的ZigBee 无线收发芯片。 文中设计了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络，该系统包括一个协调器和四个终端传感节点。以采集温度信息为例，实现了无线通信功能。协调器节点通过RS232串口，将收到的数据发送给PC 机进行处理及显示。 1 无线传感网络的结构 1.1 网络体系结构 无线传感网路中的基本单元是传感器节点，根据其在网 络中的所承担的任务不同，传感器节点可以分为3类：协调器、路由器和传感器节点。在网络中，协调器负责建立网络，允许路由器和传感器节点与其绑定，并接收路由器和传感器节点发送来的数据信息，以及传送给PC 机进行处理、存储等；传感器节点负责感知被测对象的物理信息，并将其无线 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第5期No.52012年3月Mar.2012 －75－

八年级信息技术教案1(网络的基本概念)

第一节网络的基本概念 一、目标： 1、师生互相认识， 2、了解计算机网络的构成 3、掌握计算机网络的分类。 4、让学生对计算机网络有一个初步的认识。 二、重难点： 重点：计算机网络的构成和分类。 难点：计算机网络的分类。 三、教学过程： （一）导入。 在我们的生活和学习环境中，到处可以找到网络的影子，如校园网、住宅小区的网络、家庭中电脑连接到的宽带网络。网络世界，实际上是由我们身边以及全世界许许多多的计算机连接而成。因此，我们就从身边的网络来了解网络技术相关概念。 （二）计算机网络的构成。 把两台或更多的计算机用信息传输介质（双绞线、光缆、微博、卫星信道等）和连接设备（有线网卡、无线网卡、交换机、调制解调器、光纤收发器等）相互连接起来，在相应的网络协议软件的支持下，实现计算机之间资源共享和信息通信的系统，称为计算机网络。 在计算机网络中，用来提供各种服务并对网络进行管理的计算机称为服务器（Server），其它普通计算机称为工作站（Workstation）。 问题讨论： 1、构成计算机网络的要素有哪些？ 2、计算机网络的主要目的是什么？ （三）计算机网络的分类。 计算机网络按照不同的标准，可以有不同的分类方式。下面分别按照网络拓扑结构和网络覆盖范围两种标准对网络进行分分类。 1、按照网络的拓扑结构分类：

2、按照网络的覆盖范围分类 按照网络的覆盖范围分类，通常分为局域网、城域网和广域网。 覆盖大小：局域网<城域网<广域网。 网络简称：局域网---LAN、城域网---MAN、广域网---WAN。 因特网（internet）是目前世界上最大的广域网，它把世界各地的广域网、城域网、局域网连接在一起。 问题讨论： 1、按照网络的拓扑结构分类，可以把计算机网络分为、和三种基本结构形式。 2、按照网络的覆盖范围分类，可以把计算机网络分为、和三种基本结构形式。 3、世界上最大的广域网是（）。 4、连连看： 广域网LAN 城域网Internet 局域网WAN 因特网Workstation 服务器MAN 工作站Server 四、达标测试。 观察我们自己的微机室思考一下问题： 1、我们的微机室网络按照拓扑结构分是属于哪种网络？ 2、我们的微机室网络按照覆盖范围分是属于哪种网络？ 3、哪些是传输介质？ 4、哪些是连接设备？ 五、课堂总结。 六、学生上机练习。

计算机网络基本概念及简答

1.广域网覆盖范围从几十千米到几千千米，可以将一个国家、地区或横跨几个洲的计算机和网络互联起来的网络 2.城域网可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需要，并能实现大量用户与数据、语音、图像等多种信息传输的网络。 3.局域网用于有限地理范围(例如一幢大楼)，将各种计算机、外设互连的网络。 4.无线传感器网络一种将Ad hOC网络技术与传感器技术相结合的新型网络 5.计算机网络以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。 6.网络拓扑通过网中结点与通信线路之间的几何关系来反映出网络中各实体间的结构关系 7.ARPANET 对Internet的形成与发展起到奠基作用的计算机网络 8.点对点线路连接一对计算机或路由器结点的线路 9.Ad hOC网络一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络。 10.P2P所有的成员计算机在不同的时间中，可以充当客户与服务器两个不同的角色，区别于固定服务器的网络结构形式 1.0SI参考模型由国际标准化组织IS0制定的网络层次结构模型。 2.网络体系结构.计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。 3.通信协议为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。 4.接口同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。 5.数据链路层该层在两个通信实体之间传送以帧为单位的数据，通过差错控制方法，使有差错的物理线路变成无差错。 6.网络层负责使分组以适当的路径通过通信子网的层次。 7.传输层负责为用户提供可靠的端到端进程通信服务的层次。 8.应用层.0SI参考模型的最高层。 1.基带传输在数字通信信道上直接传输基带信号的方法 2.频带传输利用模拟通信信道传输数字信号的方法 3.移频键控通过改变载波信号的角频率来表示数据的信号编码方式 4.振幅键控通过改变载波信号的振幅来表示数据的信号编码方式 5.移相键控通过改变载波信号的相位值来表示数据的信号编码方式。 6.单模光纤光信号只能与光纤轴成单个可分辨角度实现单路光载波传输的光纤 7.多模光纤光信号可以与光纤轴成多个可分辨角度实现多路光载波传输的光纤 8.单工通信在一条通信线路中信号只能向一个方向传送的方法 9.半双工通信在一条通信线路中信号可以双向传送，但同一时间只能向一个方向传送数据 10.全双工通信在一条通信线路中可以同时双向传输数据的方法 11.模拟信号信号电平连续变化的电信号 12.数字信号用0、1两种不同的电平表示的电信号 13.外同步法发送端发送一路数据信号的同时发送一路同步时钟信号 14.内同步法从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方法 15.波分复用在一根光纤上复用多路光载波信号 16.脉冲编码调制. 将语音信号转换为数字信号的方法 1.纠错码让每个传输的分组带上足够的冗余信息，以便在接收端能发现并自动纠正传输差错的编码方法 2.检错码让分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息，但是不能确定哪个比特出错，并且自己不能纠正传输差错的编码方法。 3.误码率二进制比特在数据传输系统中被传错的概率 4.帧数据链路层的数据传输单元 5.数据链路层协议为实现数据链路控制功能而制定的规程或协议。

网络基础知识总结

网络IP 、子网掩码、路由器、DNS基础知识总结！ 网络的基本概念 客户端:应用C/S（客户端/服务器）B/S（浏览器/服务器） 服务器：为客户端提供服务、数据、资源的机器 请求：客户端向服务器索取数据 响应：服务器对客户端请求作出反应，一般是返回给客户端数据 URL Uniform Resource Locator（统一资源定位符） 网络中每一个资源都对应唯一的地址——URL IP 、子网掩码、路由器、DNS IP地址 IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址（每个机器都有一个编码，如MAC上就有一个叫MAC地址的东西）的差异。是32位二进制数据，通常以十进制表示，并以“.”分隔。IP地址是一种逻辑地地址，用来标识网络中一个个主机，在本地局域网上是惟一的。 IP IP（网络之间互连的协议）它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址有唯一性，即每台机器的IP地址在全世界是唯一的。这里指的是网络上的真实IP它是通过本机IP地址和子网掩码的"与"运算然后再通过各种处理算出来的（要遵守TCP协议还要加报文及端口什么的，我没有细追究，现在还用不上，反正暂时知道被处理过的就行了），顺便教大家查自己真实IP的方法： 子网掩码 要想理解什么是子网掩码，就不能不了解IP地址的构成。互联网是由许多小型网络构成的，每个网络上都有许多主机，这样便构成了一个有层次的结构。IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点，将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分，以便于IP地址的寻址操作。 IP地址的网络号和主机号各是多少位呢？如果不指定，就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号，这就需要通过子网掩码来实现。什么是子网掩码子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。假设IP地址为“192.168.1.1”子网掩码为“255.255.255.0”。其中，“1”有24个，代表与此相对应的IP地址左边24位是网络号；“0”有8个，代表与此相对应的IP地址右边8位是主机号。这样，子网掩码就确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。这对于采用TCP/IP协议的网络来说非常重要，只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。 常用的子网掩码有数百种，这里只介绍最常用的两种子网掩码。

网络协议基础知识

网络协议基础知识 网络协议 理解网络协议的基本概念，互联协议（OSI）分层模型的基本思 想，TCP/IP协议的基本概念 ：互联协议（OSI）分层模型的基本思想，TCP/IP协议的基本概念 任务驱动、小组讨论教师总结 1、理解网络协议的基本概念， 2、能描述网络的开放系统互联协议（OSI）分层模型的基本思想， 3、能描述因特网TCP/IP协议的基本概念、思想与功能。 一、计算机网络协议定义： 网络协议是网络设备之间进行互相通信的语言和规范。常用的网络协议有：IPX、TCP/IP、NetBEUI。TCP/IP是Internet使用的协议。 协议的三要素：语法、语义、规则。 每个网络中至少要选择一种网络协议。具体选择哪一种网络通信协议主要取决于网络的 规模、网络的兼容性和网络管理等几个方面。常接触的局域网中，一般使用NETBEUT、IP/SPX和TCP/IP三种协议。

OSI模型，即开放系统互连基本参考模型(OSI/RM)，是国际标准组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI。 计算机网络是一个很复杂的信息系统。对于复杂问题的解决和分析，可以采用一种分 层的思想方法来解决。如寄信的过程，整个过程如下： 寄信过程虽然复杂，但人们采用分层分步方法很好地解决了。下一层次为上一层提供 服务，对等层完成对应功能。 为了解决不同标准的网络之间进行通信的问题，国际标准化组织ISO提出了开放系统互连参考模型（OSI层次模型），将通信所必需的功能分为七个层次，如下图：

1、分层中的每一模块便于研发，更易于理解。 2、网络部件能够标准化。 3、允许不同类型的网络硬件和软件相互通信。 4、各层功能相对独立，易于维护。 5、各层使用下层提供的接口，同时也为它的上层提供接口。 TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议，又叫网络通讯协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮 件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。 TCP/IP协议的基本传输单位是数据包 (datagram)。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；IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据 找到自己要去的地方。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，并重新组包。总之，IP协议保证数据的传输，TCP 协议保证数据传输的质量。

协议栈工作原理介绍

协议栈工作原理介绍 CC2540集成了增强型的8051内核，TI为BLE协议栈搭建了一个简单的操作系统，即一种任务轮询机制。帮你做好了底层和蓝牙协议深层的内容，将复杂部分屏蔽掉。让用户通过API函数就可以轻易用蓝牙4.0，是开发起来更加方便，开发周期也可以相应缩短。 1.1.1工程文件介绍 安装完BLE协议栈之后，会在安装目录下看到以下文件结构： 图 3.2BLE栈目录

可看到Projects文件夹里面有很多工程，我们主要介绍SimpleBLECentral和SimpleBLEPeripheral。 ble文件夹中有很多工程文件，有些是具体的应用，例如 BloodPressure、GlucoseCollector、GlucoseSensor、HeartRate、HIDEmuKbd等都为传感器的实际应用，有相应标准的Profile（即通用的协议）。 其中还有4中角色：SimpleBLEBroadcaster、SimpleBLECentral、SimpleBLEObserver、SimpleBLEPeripheral。 他们都有自己的特点。 ?Broadcaster广播员——非连接性的信号装置 ?Observer观察者——扫描得到，但不能链接 ?Peripheral从机——可链接，在单个链路层链接中作为从机?Central主机——扫描设备并发起链接，在单链路层或多链路层 中作为主机。 最后的BTool文件夹为BLE设备PC端的使用工具。 1.1.2OSAL介绍 协议栈是一个小操作系统。大家不要听到是操作系统就感觉到很复杂。回想

我们当初学习51单片机时候是不是会用到定时器的功能？嗯，我们会利用定时器计时，令LED一秒改变一次状态。好，现在进一步，我们利用同一个定时器计时，令LED1一秒闪烁一次，LED2二秒闪烁一次。这样就有2个任务了。再进一步…有n个LED,就有n个任务执行了。协议栈的最终工作原理也一样。从它工作开始，定时器周而复始地计时，有发送、接收…等任务要执行时就执行。这个方式称为任务轮询。 图 3.3任务轮询 现在我们直接打开协议栈，直接拿他们的东西来解剖！我们打开协议栈文件夹Texas Instruments\BLE-CC254x-1.2.1\Projects \ble\SimpleBLEPeripheral\CC2540DB里面的工程文件SampleApp.eww。

网络基本概念..

第1章计算机网络基础 习题： ⒈什么是计算机网络？ 答：所谓计算机网络是指利用通讯手段，把地理上分散的、能够以相互共享资源（硬件、软件和数据等）的方式有机地连接起来的、而又各自具备独立功能的计算机系统的集合。 ⒉计算机网络有哪些基本功能？ 答：计算机网络具有下述功能： ⑴数据通信。网络中的计算机之间可以进行数据传输，这是网络最基本的功能。 ⑵资源共享。入网的用户可以共享网络中的数据、数据库、软件和硬件资源，这是网络的主要功能。 ⑶可提高系统的可靠性。用户可以借助硬件和软件的手段来保证系统的可靠性。 ⑷能进行分布处理。可以把工作分散到网络中的各个计算机上完成。 ⑸可以集中控制、管理和分配网络中的软件、硬件资源。 ⒊计算机网络由哪些部分组成？ 答：计算机网络都应包含三个主要组成部分：若干台主机（Host）、一个通讯子网和一系列的通信协议。 1.主机（Host）：用来向用户提供服务的各种计算机。 2.通讯子网：用于进行数据通信的通信链路和结点交换机。 3.通信协议：这是通信双方事先约定好的也是必须遵守的规则，这种约定保证了主机与主机、主机与通信子网以及通信子网中各节点之间的通信。 ⒋计算机网络体系结构是何含义？ 答：网络体系结构:是指用分层研究方法定义的网络各层的功能，各层协议和接口的集合。国际标准化组织ISO于1977年提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互相连通的标准框架，即“开放系统互连参考模型”简称OSI/RM。OSI参考模型共分七层结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 ⒌简述广域网和局域网的区别。 答：局域网在距离上一般被限制在一定规模的地理区域内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园。主要特点可以归纳为：⑴地理范围(小)有限，参加组网的计算机通常处在1~ 2km 的范围内；⑵信道的带宽大，数据传输率高，一般为1~ 1000Mbps；⑶数据传输可靠，误码率低；⑷局域网大多采用总线型、星型及环型拓扑结构，结构简单，实现容易；⑸网络的控制一般趋向于分布式，从而减少了对某个节点的依赖性，避免一个节点故障对整个网络的影响；⑹通常网络归一个单一组织所拥有和使用，不受公共网络管理规定的约束，容易进行设备的更新和新技术的引用，不断增强网络功能。 广域网最根本的特点就是机器分布范围广，一般从数千米到数千千米，因此网络所涉及 的范围可以为市、省、国家，乃至世界范围，其中最著名的就是Internet。广域网常常借用传统的公共传输（电报、电话）网来实现。数据传输率较低，再加上传输距离远，因此错误率也比较高。网络的通信控制比较复杂，要求联到网上的用户必须严格遵守各种标准和规程。