数据通信基本概念范文

前言：我们精心挑选了数篇优质数据通信基本概念文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

路由器、卫星导航等中间数据承载设备随着数据通信的整体发展，而变得格外重要。在市场经济影响下，各大数据通讯设备制造商为了在国内外市场中谋取更大的市场比重，就运行市场以及网络市场展开行业竞争。企业希望通过研制高质量、高性能的数据通信设备来占得市场先机，这时数据通信设备的测试作用在产品研发过程中显得格外重要。

2数据通信设备自动化

随着设备产品种类的不断增多，客户对于设备质量的要求也随之增长，数据通信设备测试技术作为保证设备质量安全的专业技术，应提高测试质量与效率。为了更好地进行设备测试，提升自身质量，企业必然会应用测试工具，引用自动化测试，以带动企业整体发展。

2.1自动化的基本概念

自动化测试，通过一些测试工具、脚本等方式，对设备、产品本身进行自动测试。自动化测试不仅可以为企业带来便利，还可以独立完成人工测试无法完成或难以完成的工作，实施自动化测试有助于对产品进行全方位测试，提升产品质量，节省人力、科技经费，相对缩短时间周期。由于自动化测试涉及较为宽泛，除了测试技术与测试工具的整合，还包括企业整体文化问题的层面。企业要提高自身产品质量与相应工作效率，就要做好准备工作，例如拥有自己专业的测试团队，而组建自动化测试团队的前提，是企业予以资金与管理上的强大支持，让测试团队研发的科研成果得以大施拳脚。自动化测试的最大优势在于它可以代替人力进行测试工作，避免出现重复现象，同时还可以完成人工测试无法完成的工作，提升数据的可靠程度。自动化测试还具有以下优势：

（1）程序回归方便。在测试程序修改频率比较频繁时，测试效果尤为显著。因为回归测试程序都是设计好的，所以测试结果也是可以预料的。企业可以利用回归测试的自动运行，来提升数据通信设备的测试效率。

（2）更好运行繁琐测试。在企业进行数据通信设备测试时，繁琐的工作程序会让人产生排斥心，从而导致数据出现错误。而自动化测试的出现，恰好解决了此事的困扰，自动化测试可以在较短的时间内运行大量的繁杂测试，成功解放了人工测试。

（3）进行人工测试无法完成的工作。当数据数量过大，种类过多的时候，人工测试会出现一定弊端，没有足够多的工作人员同时进行设备测试。但自动化测试可以满足这一点，从而提高工作效率，达成测试目的。

（4）增加测试结果可信度。通过推行自动化测试，所以执行过程中不存在人工走神或者数据录入错误的现象，使得测试结果保质保量，从而提高了工作效率、工作质量和测试可信度。

2.3自动化的局限

在自动化测试提高工作效率的同时，在实践应用中也存在一定局限性，这也决定了自动化测试不能完全替代人工测试的地位。

（1）项目周期短。在项目周期本就不长的前提下，没必要去投资在自动化测试中。建立测试脚本需要资金的支持，在不能得到有效利用的基础上使用，是浪费企业资源的行为。

（2）测试软件不稳定。测试软件不稳定容易出现中断或界面性错误，从而造成自动化测试失败。

（3）测试运行少。一些测试项目很少进行，所以如果使用自动化测试就意味着浪费资源。而自动化测试的存在意义就在于反复运用。

3数据通信设备的具体实施方案

自动测试平台是决定自动化测试成功与否的重要保障，也影响着工作回报程度，所以构建良好的自动化测试平台不仅有利于测试脚本的开发，还能够进行测试工作记录并统计测试结果，在一定程度上可以缩短工作周期。合理完善的自动化测试系统与流程，是自动化测试整体工作的基础，同时也为企业带来数据通信技术的革新，从而促进企业自动化的发展。

3.1自动化测试设计方案

（1）自动化测试套件。测试脚本、测试协议、测试模块与测试组的综合称为自动化测试套件。测试脚本本身是自动化测试的执行者，是通过自动化的相关测试来达到预期效果，是具有相同属性测试脚本的集合体；测试协议是项目协议下测试脚本的结合体，测试组则紧跟测试协议存在，每个测试协议至少要拥有一个测试组；测试模块是对测试协议的重新整合，形成指导测试进行的有效领导者。

（2）测试工程。在数据通信设备的测试方案设计过程中，测试工程是一个管理与动态层面的新概念，是通过将相同属性以及相同测试环境的测试脚本进行整合衔接，再进行管理与运行的过程，使相关从业人员可以在测试工程基础上通过管理自己喜欢的测试脚本，从而满足测试要求，有助于调动测试人员工作积极性与主动性。

3.2自动化测试实施流程数据通讯设备的自动化测试流程大体上分为三个部分：

（1）初始化环境。数据通信设备的初始化环境需要放在Allhiit.tcl中才能够实现其真正作用，与此同时也要将初始化名字空间配置到相应名字的空间设备下，才能更好地控制并处理好全局配置文件与支持库。

（2）记录日志。数据通信自动化测试通过初始化环境后的创建日志，在测试运行过程中记录相关日志，并在测试脚本运行完成后统计测试结果，录入报告文件，关闭日志和报告文件，释放数据通信系统资源。

（3）运行测试脚本及其相关配置。数据通信设备要根据运行参数的运行次数在相关区域内进行反复提取，并加载测试协议、测试组和测试脚本的配置文件，以达到自动化测试完美完成的效果。

4结束语

第2篇

数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。目前数据通信业务中，IP网络成为新的业务增长点。随着通信市场的竞争变得日益猛烈，数据通信将成为发展热点，成为中国通信行业未来重点高速发展的业务。数据业务的高速发展趋势意味着未来的通信网络是一个以IP为基本构架的、以数据业务为主导的宽带数据网络，它除了支持包括现在的IP业务在内的所有数据业务外，同样支持传统电话网络上的典型业务如话音、传真和视频业务等。为了在未来的竞争中占领应有的份额，各通信运营商都在积极地加强自己的网络建设。并且网络在各企事业单位的广泛应用，各单位、各行业都迫切需要既懂技术开发，又能进行管理、维护的复合型通信网络技术人才。熟练掌握数据通信知识的通信人才缺口巨大。

《数据通信》课程覆盖的知识面广，涉及的新技术、新系统需要不断地补充，具有综合性、专业性、先进性和实时性等特点，需要使学生在学习基础知识的同时，掌握最先进的通信理论，了解通信前沿技术，扩展知识面[1]，合理设计该课程的实验有利于提高学生独立思考和动手能力，为他们从事数据通信工作奠定坚实的基础。

2.本课程教学目标

本课程旨在使学生掌握数据通信原理，熟悉常用的数据网络设备及其互联，对数据网络规划、网络维护有一定的认识，了解数据网络未来的发展，为学生将来从事通信行业打下良好的基础。

本课程学生的学习目标有以下几点：（1）能够准确获取用户需求，正确描述和分析用户需求。（2）能够合理设计网络物理结构，选择适当的网络设备。（3）能够合理设计网络逻辑结构，完成子网划分、VLAN划分和IP路由设计等工作。（4）能够安装和配置各种常见的网络服务。（5）能够根据业务需求，规划网络服务。

本课程主要内容包括：数据通信的基本概念和基本特点、常用的同步技术和复用技术、数据传输模式、基带传输的基础知识、协议及其作用、数据链路及传输控制的基本知识数据链路控制规范、数据通信设备和传输介质、数据通信网络的概念和拓扑结构、路由选择、局域网技术理论基础等。

3.本课程实验目的

实验教学是本课程教学过程中十分重要的一环，是理论教学的有益补充。一方面，很多通信网络理论知识只有通过实验才能加深理解和掌握；另一方面，在实验过程中还能培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力，激发学生的创造精神和创造力[2]。

实验教学如果单一的依附于理论教学，实验内容不系统，学生普遍存在理论与实践联系不起来的情况，虽然考试可以拿高分，但是在实际操作中却动手能力不强，对理论知识理解不透彻。所以系统的设计实验，并将实验内容随着通信技术的发展及时更新，对于培养学生加深理解课程内容，锻炼实践动手能力、培养创新意识和专业素养，具有十分重要的意义。

本课程实验设计重在提高学生实践能力，是教学面向通信行业发展，满足社会对通信人才要求的需要。

4.实验设计

我院非常注重实验室建设，目前已经建立了设备先进的数据通信实验室，配备有二层交换机、路由器、移动通信设备等先进设备。在实验室中，学生可以完成组网，网络管理等多项实验。如何合理设计具体实验项目，对于学生的发展非常重要。

4.1实验目标

为了促进大学生专业技能和职业素质的提高，大大增强学生对通信企业的适应能力，有必要将企业培训中的基础技能部分逐渐项学校转移[3]。开设专业的数据通信实验，使得学生尽可能不出校门就可以从掌握基础的数据通信技术。

4.2 实验环境

数据通信实验室，按照60人的规模进行建设。按照校企合作的精神，与电信公司合作建设实验室，由电信公司提供现网下线设备，模拟现网搭建实验环境。

实验室配备多台电脑，二层交换机、汇聚层交换机、路由器、网卡、网线、Console线等设备。学生可根据具体的实验项目进行实验环境的搭建。

4.3实验项目

根据数据通信技术人员的工作内容及能力需求，将数据通信实验课程设置成若干个小项目，实验小项目又可以综合成一个大的项目。在实验过程中，学生可以分组实施，也可以独立完成，这样既可以让学生提高动手能力，又能培养学生的团队合作精神。

为了使学生更好地理解和深刻地把握数据通信理论知识，并在此基础上，训练和培养学生基本的网络规划及网络设备操作、配置和管理技能，实验项目分别开设了“访问以太网交换机”、“以太网交换机基本配置”、“网络基本命令应用”、“交换机VLAN的配置”、“静态路由配置”、“配置链路聚合”、“STP协议配置”、“交换机及路由器综合应用”等多个实验项目，其中“交换机及路由器综合应用”为综合性实验项目。

“访问以太网交换机”实验主要让学生掌握交换机几种常用访问方法；“以太网交换机基本配置”实验主要让学生掌握交换机的基本命令行；“网络基本命令应用”实验主要让学生了解和掌握基本的网络命令，训练及培养学生基本的网络故障检测与维护技能；“交换机VLAN的配置”实验主要让学生掌握交换机及Vlan的基本配置与管理技能；“静态路由配置”实验主要让学生掌握路由器的基本配置与管理技能；“配置链路聚合”实验主要让学生掌握交换机端口聚合的配置命令和方法；“STP协议配置”实验主要让学生掌握STP协议实现的基本原理；“交换机及路由器综合应用”实验主要是培养学生掌握交换机与路由器的综合应用能力。

4.4实验效果

通过以上合理设计的实验项目，经过2届学生的实践，不难发现学生对该门课程的学习兴趣和积极性都有所提高，学习态度也逐渐好转，课堂气氛活跃，学生的参与性很强，学生在数据通信技术方面的技能比以前提高很多。结果显示，采用合理的实验教学设计对提高教学质量非常有效。

第3篇

关键词：数据通信应用研究

1 数据通信的基本概念

1.1 数据通信的原理 数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。数据是信息的载体，它是信息的表示形式，数据按一定规则、形式组织起来时，就可以传达某种意义，这种具有某种意义的数据集合就是信息。数据通信就是利用数据传输技术将数据信息传递的一种通信方式。

1.2 数据通信的通信方式、交换方式及适用范围

1.2.1 数据通信方式 ①串行通信。发送设备将并行数据转换成串行数据，逐位在通信线上传输并送达接受设备，接收端将数据转换回并行方式，供接收方使用。串行通信传播速度慢，但覆盖面广。②并行通信。并行通信传输在两个设备之间有多个数据位同时使用，发送方将这些数据位通过数据线传给接受方，接受方可同时收到多个数据。并行通信传统速度快，主要用于近距离通信。

1.2.2 数据通信交换方式及适用范围 ①电路交换通信。电路交换是指两台计算机或终端使用一条相同的物理链路进行信息传输，且该链路是一直使用的、不与其他终端共享的。该电路交换方式实时性强，成本低，一般在一些公用的电话、电报、数据网等网络中使用。②报文交换通信。报文交换通信是在线路较忙时先把用户的报文存储于交换机中，当输出电路负载小时再将该报文传送到接收方。报文交换通信方式适用于终端之间传输速率或协议不同的数据通信，可提高电路利用率。③分组交换通信。分组交换通信是把接受到的整份报文分为几个数据包，先分组储存在中转器内，然后再转发到接收方。分组交换通信传输成本低，传输质量高，适合比较大的数据信息。

2 数据通信的分类

2.1 有线数据通信

2.1.1 数字数据网 数字数据网的基础是数字传输网络，它是以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础，通过数字传输而形成的一个具有优秀传输质量、利用率高、价格便宜的一种有线数字传输。

2.1.2 分组交换网 分组交换网是一种新型的交换网络，同时它也是有线数据通信的基础网络。它的原理是将一条信息平均分成多分并分组，以组的形式储存转发，因此它的交换延时较低，具有实时通信功能，并且它在同一条电路上开放多条虚拟电路，由此多个用户就可以同时利用信息。

2.1.3 帧中继网 帧中继网是由帧中继节点机和传输链路构成的。它将X.25协议规定的网络节点之间、网络节点和用户设备之间每段链路上的数据差错重传控制推到网络边缘的终端来执行。网络只是用于纠错，从而大大简化了节点机之间的处理过程。其功能特点为：通过帧中继协议以帧的方式进行数据传送；传输链路通过逻辑连接，实现了动态分配；处理效率很高，信息处理量比较大，通信的延时较低；采用了简化的分组交换技术提供PVC/SVC。

2.2 无线数据通信

无线数据通信不依赖于有形媒介进行信息传递，而是利用无线电波的传播传递信息，不限于终端是否固定，可实现移动状态下的通信。无线数据通信是在有线数据通信的基础上发展起来的，通过与有线数据网相联，使移动用户拥有有线数据网路的功能。

3 数据通信的应用

3.1 有线数据通信的应用

3.1.1 数字数据电路（DDN的应用范围有：①可提供一定强度的中高速数据通信业务。例如局域网互联、大中型主机互联、ISP等。②为分组交换网提供中继电路。③提供点对点、一点对多的业务。④提供中继帧的业务。同时也扩大了DNN的业务范围。⑤提供语音、图像等通信。⑥提供虚拟专用业务。其应用的领域很广泛，各种领域均能发现它的影子。它不仅适用于气象、公安、铁路、医院等行业，也涉及到一些实时性较强的数据交换，如证券业、银行等。还有无线移动通信网利用了DDN联网后，也提高了网络的可靠性和快速自愈能力。

3.1.2 分组交换网的应用 提供了SVC和PVC，其分组的业务资费比较便宜，是架设内部广域网最经济的一种选择。可单点也可多点连接，在建立多点连接时代替昂贵的DDN专线，大大缩减了建立多点连接的代价。因为X.25协议比较复杂，所以适用于64K的低速场合。如POS机、邮电部、ChinaPAC等。

3.1.3 帧中继技术的应用 帧中继有许多好处，其中比较实用的有如下几点：①降低网络互连费用，帧中继能再一条物理链接上提供多条逻辑连接，所以用户接入的费用也相对的降低了。②简化了网络功能，提高了网络性能。帧中继技术采用了光纤数字传输系统，简化了网络处理功能，因此帧中继能明显地改善网络功能和响应的时间，大大缩短了网络延时。它通过充分利用高层协议的性能，简化了物理网络的复杂性，同时也保证了高层网络的各种功能不受到任何的影响。③采用了国际的标准，与各种厂商的产品相互兼容，这也大大提高的帧中继的利用率。因为帧中继的协议比较简单，所以各个厂商在产品之间的兼容性和互通互联性上比较容易实现。帧中继的应用十分广泛，下面是一些应用的例子：①通过LAN进行互联。大约有90%以上的用户采用这种方式连入帧中继网。其比较适合处理LAN用户传送大量的突发性数据。很多大企业、银行、政府部门都是通过这种LAN的方式来将总部与各地分支机构进行WAN互联。②图像传送。帧中继网络的高速率、低延时、低费用等特点受到大多数用户的亲睐，其种种优点比较适合于传输图片和图像等多媒体信息。例如远处医疗系统就采用了这种帧中继网络，因为在远程医疗系统中传送一张普通的X光片就需要占用8MB/s的宽带，而帧中继网在网络延时和费用方面都比较能让人接受。③通过利用帧中继网能够建立一种虚拟专用网。虚拟专用网是一种逻辑网络，在虚拟网内各个节点都能够共享细腻网络内的资源，此数据也仅仅限制在虚拟网内，对于虚拟网外的用户不会产生任何的影响。同时也有利于信息的保密性。

3.2 无线数据通信 无线数据通信由于可应用于移动用户，故也称为移动数据通信。它已经在人们的日常生活中普遍应用。无线数据业务一般包括基本数据业务和专用数据业务。基本数据业务常见的有广播、传真、Emai、无线网（WLAN）的建立等。专用业务是某个行业特殊的用途，如GPS汽车导航卫星定位、计算机辅助调度、个人移动数据通信、3G手机网络的普及等，都属于无线数据业务的应用范围。

4 结束语

数据通信的快速发展给人们的日常生活及工业生产等均带来了极大的便利，其通信技术日趋完善，应用前景也日益广泛。相信在不久的将来，数据通信会遍布人类生活的每个角落，成为信息交流与共享的有力手段，也将成为现代通信生活中必不可少的工具。

参考文献：

[1]高华丽，董礼海.数据通信及其应用[J].山西建筑.2007(13)[2]王鹏.数据通信技术及其应用前景[J].科技风.2009(02).

第4篇

1.1数据通信的原理

数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。数据是信息的载体，它是信息的表示形式，数据按一定规则、形式组织起来时，就可以传达某种意义，这种具有某种意义的数据集合就是信息。数据通信就是利用数据传输技术将数据信息传递的一种通信方式。

1.2数据通信的通信方式、交换方式及适用范围

1.2.1数据通信方式①串行通信。发送设备将并行数据转换成串行数据，逐位在通信线上传输并送达接受设备，接收端将数据转换回并行方式，供接收方使用。串行通信传播速度慢，但覆盖面广。②并行通信。并行通信传输在两个设备之间有多个数据位同时使用，发送方将这些数据位通过数据线传给接受方，接受方可同时收到多个数据。并行通信传统速度快，主要用于近距离通信。

1.2.2数据通信交换方式及适用范围①电路交换通信。电路交换是指两台计算机或终端使用一条相同的物理链路进行信息传输，且该链路是一直使用的、不与其他终端共享的。该电路交换方式实时性强，成本低，一般在一些公用的电话、电报、数据网等网络中使用。②报文交换通信。报文交换通信是在线路较忙时先把用户的报文存储于交换机中，当输出电路负载小时再将该报文传送到接收方。报文交换通信方式适用于终端之间传输速率或协议不同的数据通信，可提高电路利用率。③分组交换通信。分组交换通信是把接受到的整份报文分为几个数据包，先分组储存在中转器内，然后再转发到接收方。分组交换通信传输成本低，传输质量高，适合比较大的数据信息。

2数据通信的分类

2.1有线数据通信

2.1.1数字数据网数字数据网的基础是数字传输网络，它是以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础，通过数字传输而形成的一个具有优秀传输质量、利用率高、价格便宜的一种有线数字传输。

2.1.2分组交换网分组交换网是一种新型的交换网络，同时它也是有线数据通信的基础网络。它的原理是将一条信息平均分成多分并分组，以组的形式储存转发，因此它的交换延时较低，具有实时通信功能，并且它在同一条电路上开放多条虚拟电路，由此多个用户就可以同时利用信息。

2.1.3帧中继网帧中继网是由帧中继节点机和传输链路构成的。它将X.25协议规定的网络节点之间、网络节点和用户设备之间每段链路上的数据差错重传控制推到网络边缘的终端来执行。网络只是用于纠错，从而大大简化了节点机之间的处理过程。其功能特点为：通过帧中继协议以帧的方式进行数据传送；传输链路通过逻辑连接，实现了动态分配；处理效率很高，信息处理量比较大，通信的延时较低；采用了简化的分组交换技术提供PVC/SVC。

2.2无线数据通信

无线数据通信不依赖于有形媒介进行信息传递，而是利用无线电波的传播传递信息，不限于终端是否固定，可实现移动状态下的通信。无线数据通信是在有线数据通信的基础上发展起来的，通过与有线数据网相联，使移动用户拥有有线数据网路的功能。

3数据通信的应用

3.1有线数据通信的应用

3.1.1数字数据电路（DDN的应用范围有：①可提供一定强度的中高速数据通信业务。例如局域网互联、大中型主机互联、ISP等。②为分组交换网提供中继电路。③提供点对点、一点对多的业务。④提供中继帧的业务。同时也扩大了DNN的业务范围。⑤提供语音、图像等通信。⑥提供虚拟专用业务。其应用的领域很广泛，各种领域均能发现它的影子。它不仅适用于气象、公安、铁路、医院等行业，也涉及到一些实时性较强的数据交换，如证券业、银行等。还有无线移动通信网利用了DDN联网后，也提高了网络的可靠性和快速自愈能力。

3.1.2分组交换网的应用提供了SVC和PVC，其分组的业务资费比较便宜，是架设内部广域网最经济的一种选择。可单点也可多点连接，在建立多点连接时代替昂贵的DDN专线，大大缩减了建立多点连接的代价。因为X.25协议比较复杂，所以适用于64K的低速场合。如POS机、邮电部、ChinaPAC等。

3.1.3帧中继技术的应用帧中继有许多好处，其中比较实用的有如下几点：①降低网络互连费用，帧中继能再一条物理链接上提供多条逻辑连接，所以用户接入的费用也相对的降低了。②简化了网络功能，提高了网络性能。帧中继技术采用了光纤数字传输系统，简化了网络处理功能，因此帧中继能明显地改善网络功能和响应的时间，大大缩短了网络延时。它通过充分利用高层协议的性能，简化了物理网络的复杂性，同时也保证了高层网络的各种功能不受到任何的影响。③采用了国际的标准，与各种厂商的产品相互兼容，这也大大提高的帧中继的利用率。因为帧中继的协议比较简单，所以各个厂商在产品之间的兼容性和互通互联性上比较容易实现。帧中继的应用十分广泛，下面是一些应用的例子：①通过LAN进行互联。大约有90%以上的用户采用这种方式连入帧中继网。其比较适合处理LAN用户传送大量的突发性数据。很多大企业、银行、政府部门都是通过这种LAN的方式来将总部与各地分支机构进行WAN互联。②图像传送。帧中继网络的高速率、低延时、低费用等特点受到大多数用户的亲睐，其种种优点比较适合于传输图片和图像等多媒体信息。例如远处医疗系统就采用了这种帧中继网络，因为在远程医疗系统中传送一张普通的X光片就需要占用8MB/s的宽带，而帧中继网在网络延时和费用方面都比较能让人接受。③通过利用帧中继网能够建立一种虚拟专用网。虚拟专用网是一种逻辑网络，在虚拟网内各个节点都能够共享细腻网络内的资源，此数据也仅仅限制在虚拟网内，对于虚拟网外的用户不会产生任何的影响。同时也有利于信息的保密性。

3.2无线数据通信

无线数据通信由于可应用于移动用户，故也称为移动数据通信。它已经在人们的日常生活中普遍应用。无线数据业务一般包括基本数据业务和专用数据业务。基本数据业务常见的有广播、传真、Emai、无线网（WLAN）的建立等。专用业务是某个行业特殊的用途，如GPS汽车导航卫星定位、计算机辅助调度、个人移动数据通信、3G手机网络的普及等，都属于无线数据业务的应用范围。

第5篇

关键词：计算机组成原理；教学改革；指令

计算机组成原理是高等学校计算机科学与技术专业及相关专业的必修的核心专业基础课程，同时也是软件工程、网络工程、物联网、信息与计算科学、信息系统与信息管理等专业的必修课，也是非计算机专业的学生掌握计算机技术的一门专业选修课程，自2009年起成为计算机专业研究生全国统考科目[1]。对于我国大多数本科院校的计算机科学与技术专业而言，由于资金投入、实验平台和实验手段的限制，不可能大规模进行与计算机组成相关的硬件平台建设，致使该专业的学生普遍存在“偏软”的现象，也导致学生对“计算机组成原理”认识较为肤浅，对计算机组成原理能转变为实际能力存在疑惑，无法为“嵌入式系统”等后续课程提供有力的支持。久而久之，造成这样的现象：学生学习计算机组成原理仅仅是因为学分和考研需要，无法将该课程的本质和作用融入到整个计算机专业知识的体系中。另外，计算机组成原理课程本身的基本概念较多，理论性强，比较抽象，对于相近专业的学生没有先修课程基础，如模拟电路、数字电路等，若采用通常的教学方法一般很难让学生真正体会其基本概念的内涵，也很难取得满意的教学效果。

针对这种现状，应从计算机组成原理的深层次认识着手，对该课程的理论教学模式、教学手段以及实验教学方法等方面进行了探讨和尝试，对如何在一般本科院校计算机专业进行硬件课程的教学提出了一些建议。

1对计算机组成原理的再认识

1.1计算机工作的实质

计算机运行并不仅仅依靠便于人机交互的软件界面，而是与计算机硬件配置、计算机底层的指令系统密切相关的。在表面上，人们看待计算机的工作似乎就是软件的开发、调试和运行。实际上，在计算机底层，是成千上万条指令的运行过程、是构成计算机的物理器件与部件之间的高速数据通信、电信号的控制与通断来实现的。正是由于有了“信息流――数据流――电信号流”这样的一个转化过程，计算机才能真正按照人们的旨意去执行。

1.2计算机组成与软件系统的紧密联系

计算机软件和计算机组成硬件是密不可分的，说二者之间为“唇齿相依”也不为过。由于现代程序开发环境的便利性和开发手段的多样性，人们对计算机本身的组成并不关心。高级语言中的一行代码，在计算机底层可能就需要成百上千条计算机指令来实现，而且会牵动多个器件协同运转，存在高级语言代码形式上执行的相对简单与底层指令运行的实际复杂性现象。因此，在学习计算机组成原理后，会让人“知其然，更知其所以然”，同时也对计算机软件的计算复杂性有了更深一步的认识。

作者简介：朱凌云，男，副教授，研究方向为嵌入式计算机系统、智能信息处理、无线数据通信及应用。主讲课程：计算机组成原理、程序设计基础、数据通信原理。

1.3组成原理对实践的直接指导作用

通过学习计算机组成原理，除了可以掌握必要的硬件知识，还可以转化为实际运用能力。如在进行系统级设计时，能够根据需求对计算机的处理器、存储系统、设施、总线通信等进行合理的设计配置；在进行片级设计时可以充分利用哈弗架构，并充分利用各种流水线技术优化指令运行；在板级设计工程中，可以根据需求选择不同的存储器芯片和器件来实现存储器的拓展和扩充等等。因此，计算机组成原理可以直接将理论知识付诸于实际应用。只是由于实验条件、环境的限制，一般院校的大多数学生很难有机会得到实践锻炼。

1.4组成原理与哲学思维

计算机组成原理的教学目标之一就是要求学生建立整机的观念。例如，在评价计算机性能指标时，不能仅仅依据处理器的主频而定，还得根据处理器与存储器的通信方式、存储器本身的构成等等来确定。实际上是用系统的、相互联系的观念来看待问题。另外，计算机的部件和器件的更新速度较快，在课程讲述过程中，既要讲经典的组成，还要讲述新近的计算机构架，用发展的观点看待计算机组成。所以，在计算机的教学工程中，始终贯穿着哲学思维，这对于学生树立正确的世界观非常重要。

2构建以“指令”为主线的教学体系与知识体系

在计算机组成原理的教学体系中，数的表示与计算方法、存储器、总线、I/O、指令、CPU等各个章节知识相对独立，学生对上述知识的掌握也是孤立的、片面的，无法建立起各章节的知识纽带，最终也无法建立整机的观念。笔者认为，应该在本课程的一开始就让学生树立这样的观念：计算机组成原理是在机器指令层面介绍计算机的运行机制及其构成的。在此层面，计算机将程序与数据封装成为指令，CPU的主要功能是存取指令、执行指令，存储器为最大的指令仓库。为此，需要在数据表示与计算方法的基础上设计计算机的指令系统。此外，I/O系统则是外设与主机进行交互的指令窗口，也是主机指令运行的拓展；总线是指令的传输载体等等。通过上述的分析，则可将计算机组成原理的各个章节有机整合，也容易使学生建立“整机”的理念。

计算机在指令的基础上，向上延伸则是操作系统、软件开发系统、应用软件系统；指令向下则可进一步细分为微指令、微操作，而在微操作层面，计算机是用具体电路电流的有无、电压的高低这种电信号来实现二进制的。通过这种以“指令”为核心的阐述，使学生建立“程序――指令――电路”计算机构成观念，引导学生将组成原理与程序设计、操作系统、编译原理、体系结构、嵌入式系统、算法设计与分析等课程联系起来，从而构建完整的计算机知识体系。

3构建以多媒体教学为主的教学模式

由于计算机组成原理与以前学生比较熟悉的程序设计类及其相关课程的上课内容差别较大，因此需要探讨学生比较容易接受的课程教学模式，以便将计算机组成的基本概念和各部件的工作原理阐述清楚。为此可充分利用多媒体教学手段，发挥其生动、形象、直观的优势，将计算机的内部组成和工作原理进行形象表述。在此基础上可以设计与开发计算机系统工作的仿真与动画软件。通过该软件，学生可以形象、直观的看到计算机各个组件、部件是如何组成的；在指令运行时，计算机各部件之间的数据通路以及如何统一、协调运行的，将学生不易理解的复杂、抽象的问题简单化、形象化[2]。

4采用灵活多样的教学方法

4.1启发式教学

启发式教学是指教师有意识地提出一些需求、现象或问题，引导学生主动去思考、探索与讨论，让学生真正成为教学过程中的主体[3]。例如，在讲解计算机的存储体系时，可以先抛出问题：CPU、内存与众多外存在数据通信率方面差异较大，计算机在实现这些部件通信时，如何弥补部件与器件之间巨大的速率差？可以让学生思考如何构建计算机的存储系统，解决各个部件与器件对快速、大容量的“矛盾”存储的需求。这就可以引出计算机的两大存储层次和Cache概念，使得学生明白在存储体系中，外设、主机的存储方式是有区别的。在此基础上，还可以让学生进行拓展思考，外设与主机之间要实现数据传输可以采用哪些可靠的方式？从而可以引发学生思考中断、DMA等数据传输方式。进一步强调，计算机为实现这种层次，在实现上采用的多级总线与接口电路等方式，从而将各个章节的知识也有机地联系在一起。

4.2类比教学

类比教学是指在授课过程中将一些概念、策略和思想等与现实生活中的生动事例进行关联、类比，从而将学生可能认为抽象的概念、理论形象化、生动化，使其掌握知识更牢靠。例如，在讲述总线时，可将各个器件比作不同规模的城市，各个城市的重要性与地理位置不一致，其期间的连接方式不一致：特大型城市之间的连接一般采用高速公路――与存储总线和高速总线类别相联系，中小规模城市之间的公路连接可通过不同级别的省道、县道来实现――与分级的高速总线与标准总线相联系等。这种可作使学生加深相关问题的印象，更容易理解和牢固掌握教学内容、抓住关键思想。

4.3理论联系实际

计算机组成原理的硬件知识使得学生对计算机

的认识比以往更进一步，计算机组成原理的教学过程中要理论联系实际，将理论知识与实际应用融合，使学生能在实际应用中找到课堂知识的影子，面对具体的硬件也能在理论中找到出处，能让学生掌握知识更牢固，进一步引导学生用课堂上掌握的基础知识来理解新知识、新技术。比如，讲述完Cache后，可以让学生做调查：目前流行的CPU有几级缓存，每级缓存多大？为什么这样配置？这样使得学生对于缓存的认识更加深刻、牢固。讲解完总线和接口的基本概念和工作原理后，需要向学生介绍目前市场上的主流硬盘――SATA硬盘；在讲完存储器的工作原理机器扩展后，需讲述目前市场上流行的DDR3内存，让学生自行比较技术特点，从而理解各种器件和部件的技术发展动向，提高学生对书本知识的理解能力、掌握其实用性。

5结语

针对计算机组成原理教学现状，从课程本身的认识、教学模式、教学方法、方面进行了探讨和尝试，但要从根本上解决计算机组成原理教学普遍面临的问题，可能还需对培养体系和培养目标进行一定的探索，并加大实验条件和实验手段的投入。

参考文献：

[1] 袁春风,陈贵海,黄宜华,等.“计算机组织与系统结构”课程的教学现状和改革思路[J]. 计算机教育,2009(16):155-158.

[2] 王怀秀,万珊珊. 计算机组成原理课程的教学探讨[J]. 北京工业职业技术学院学报, 2008,l7(2):101-103.

[3] 曲大鹏,薛建生,范铁生. 启发式教学法在“计算机系统结构”教学中的应用[J]. 辽宁大学学报:自然科学版,2010, 37(3):218-220.

Consideration and Exploration on Teaching of Computer Organization Course

ZHU Lingyun

(College of Computer Science & Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China )

第6篇

【关键词】 全自动生化分析仪 C8051F340 USB 单片机驱动程序 上位机应用程序

生化检验是医生确认病人病情的重要手段之一，通过对人体体液的检验可以测定其中的各项生化指标，如血常规、转氨酶、血糖血脂、尿素氮、淀粉酶、免疫球蛋白等。当人体某些肌体组织发生病变时，病人体液中的生化指标将会出现差异，因此常规生化指标的分析成为当前医疗检测的重要手段，对于肝、肾、心血管疾病及糖尿病的诊断尤为重要[1]。

全自动生化分析仪（Automatic Chemistry Analyzer）就是用自动生化分析技术以机械的方式模拟手工操作，完成取样、去蛋白、加试剂、孵育反应、检测、显色、比色、计算结果和打印报告等多个步骤，并按照分析程序，把这些步骤连接起来，使一个分析项目的整个过程按预定的程序自动完成，可对多个样品按同一方式连续处理或对一个样品同时进行多个项目检测[2]。其控制方案主要包括电子控制系统、通信数据采集单片机及PC机。

由于全自动生化分析仪的执行机构多，时序非常的复杂而且要求非常的严格。其电子控制系统包括主控模块、电机驱动模块、通讯数据采集模块、光电信号模块、液位探测模块、交直流驱动模块以及辅助电源模块。通信数据采集模块用于采样测量和控制系统的各状态、温度、光度计信号，以及与上下位机的通信。传统上国产生化分析仪的通信数据采集单片机与PC机完成通信采用的是RS232/RS485的串口通信，现将其改为USB通信不仅可以使全自动生化分析仪方便的连入PC机，而且可以大大提高其数据通信能力，是加快其分析速度、数据传输的有效方法。

一、USB基本概念及特点

USB（Universal Serial BUS，通用串行总线）中文简称为通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑和外部设备的连接和通讯，是应用在PC领域的接口技术。USB是在1994年底有英特尔、康柏、IBM、Micros等多家公司联合提出的。USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为3.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容[3]。具有以下特点：

（1）Host控制器基于PCI，易于控制；

（2）即插即用，无需手动设置地址、中断；

（3）支持热插拔，系统不需要重启便可以继续工作；

（4）易于扩展，理论上可以连接多大127个设备；

（5）USB2.0以低成本实现了高达480Mbps的传输速率，速度的提高对于用户来说就是可以使用到更加高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以连接到USB2.0的线路上，无需担心数据传输时发生瓶颈效应；

（6）接口标准统一，端口供电等。

二、上下位机通信电路的设计

在实现全自动生化分析仪的电子控制系统和上位机的数据通信时，通信数据采集模块采用了具有全速USB Flash 微控制器C8051F340。

C8051F340具有高速、流水线结构的8051兼容的微控制内核（可达48MIPS），使其与电子控制系统具有很好的兼容性，易于扩展。另外，具有模拟外设：10位的ADC、两个比较器、内部电压基准、上电复位/掉电检测器；它的USB控制器符合USB 2.0的规范，可以实现全速（12Mbps）和低速（1.5Mbps）的数据传送；集成时钟恢复电路，无需外部晶体；支持8个端点；1Kb的USB缓存；集成的收发器，无需外部电阻；具有高速的微控制器内核；4kRAM，64kflash；丰富的数字外设，稳定的时钟源；可以实现片内调试，使用起来相当的方便[4，5]。

传统上通过RS232接口芯片MAX232实现的串行通信，为了确保通信的可靠，一般使用两片MAX232分别连在单片机端和PC机端，芯片之间的信号发送和接受采用光耦隔离，结构相对而言比较复杂。由于C8051F340本身集成众多硬件电路的特性，所以硬件接口设计变得非常简单，不需要再添加额外的电子元器件就能实现USB的数据传输。使得系统的硬件结构简单， 集成度高， 可靠性好。

三、软件的设计

3.1 下位机软件的设计

为了能够实现C8051F340和上位机的通信，Slicon公司的USBXpress开发包提供了一系列的函数，使得用户可以不用了解USB协议以及设备的驱动，只需要掌握用户端和设备端的应用程序接口（Application Function Interface，API），便可以比较容易的实现数据传输。这些API函数以库文件的形式提供，在Keil C51工具链中被预编译。所以下位机软件的开发工具选用的是Keil uVision3[6]。

C8051F340程序开发中所用的主要函数有USB_Clock_Start（），USB_Init（），Block_Read（），Blockj_Write（），USB_Int_Enable（），Get_Interupt_Enable（），USB_Suspend（）等，值得注意的是，在调用下面所涉及的函数之前，必须包含USB_API.lib的头文件USB_API.h和SiLabs C8051F340的头文件c8051f340.h，这样程序才可以顺利通过编译。

这样，C8051F340就可以将电子控制系统采集的数据及时的交给PC机，并且将PC的控制命令传送给电子控制系统，操作全自动生化分析仪的运行。

3.2 上位机软件的设计

该系统采用的是Visual C++ 6.0作为上位机的开发环境。首先，新建一个MFC AppWizard（exe）类型的工程，在MFC AppWizard的第一步选择创建基于对话框（Dialog Based）的应用程序，然后单击【Finish】接受各步的默认设置，完成应用程序的创建。

与下位机开发相似，USBXpress也提供了一系列的API函数，用于上位机程序的开发。主机的API函数以Windows动态链接库（DLL）的形式提供。在Visual C++环境下，主机和C8051F340单片机之间的通讯用到的函数主要有：SI_GetNumDevices（），SI_GetProductString（），SI_Open（），SI_Write（），SI_Read（），SI_Close（）等，值得注意的是，为了能顺利通过程序的编译，需要在工程源文件中添加SiUSBXp.h和SiUSBXp.dll 以及SiUSBXp.lib。

四、结束语

本文简要介绍了全自动生化分析仪和USB的基本概念，并详细全自动生化分析仪通信数据采集模块的设计，包括硬件电路的设计和软件的开发。用USB代替RS232可以大大提高全自动生化分析仪的数据传输能力，有利于提高数据处理的速度。在国产全自动生化分析仪中，值得推广。

参 考 文 献

[1] 吴海波. 全自动生化分析仪电子控制系统的设计与实现[D]. 东北大学. 2006

第7篇

[关键词] VPN隧道技术L2TP协议IPSec VPNMPLS VPN

一、引言

当前以Internet为标志的信息技术革命，正以惊人的速度改变着人们的生产、工作、学习和生活方式，Internet应用已经越来越成为人们生活中不可缺少的部分，教师的教学工作空间已不再局限于三尺讲台，他们完全可以在登陆网络后完成备课、答疑、了解学生学习情况等教学工作。校园网的快速发展，使得学生不仅通过课堂和书本获得知识，而且可以从网络进行协作学习和获取大量对学习有益的学习信息。同时要保证教育的各种应用得以顺利实施,安全问题（如不向非授权的学生泄露教学内容、试卷内容等）也很重要，将VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网）技术应用于远程教育教学中，可达到保证数据的安全性，和节省异地远程用户访问费用。

二、VPN技术

VPN（虚拟专用网）指的是依靠ISP（Internet服务提供商）和其他NSP（网络服务提供商），在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。在虚拟专用网中，任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用某种公众网的资源动态组成的。简单地说VPN就是通过专用的隧道技术在公共数据网络上仿真一条点到点的专线技术，本文更多讨论的是远程教育教学用户使用Internet公众数据网络的长途数据线路动态地联接而成逻辑上的虚拟子网时，给教育教学带来的安全性、便利性和可管理性。

目前VPN主要采用四项技术来保证数据安全，分别是隧道技术（Tunneling）、加解密技术（Encryption & Decryption）、密钥管理技术（Key Management）、使用者与设备身份认证技术（Authentication）。

VPN在公用网上建立一条数据通道（即隧道），让数据包通过这条隧道，从而实现虚拟通信。进行虚拟通信的两个或多个设备之间传输的数据对于没有参与虚拟通信的设备是保密的，而且他们也不会意识到这种虚拟通信。隧道由隧道协议组成，定义了一系列较为完整的数据封装和安全协议及其算法。

第二层隧道协议是先把各种网络协议封装到PPP中，再把整个数据包装入隧道协议中。这种双层封装方法形成的数据包靠第二层协议进行传输。第二层隧道协议有L2F、PPTP、L2TP等，其中L2TP协议是目前IETF的标准，由IETF融合点到点隧道协议(PPTP)与二层转发协议(L2F)而形成，特别适合组建远程接入方式的VPN。

第三层隧道协议是把各种网络协议直接装入隧道协议中，形成的数据包依靠第三层协议进行传输。第三层隧道协议有VTP、IPSec等。IPSec（Internet Protocol Security，因特网安全协议）使用包括安全封装协议（ESP）和数据加密标准（DES）等已经验证的加密技术，从认证、完整性和加密三个方面来保证数据的安全性，在IPSec VPN里，通信双方首先要采用一定的方式建立连接，确定所要采用的安全策略和使用模式，包括加密运算法则和身份验证方法类型等。一旦IPSEC通道建立，所有其上层协议数据都被进行加密，而不管这些通道构建时所采用的安全和加密方法如何。IPSec适合内联网VPN，将分布在不同地域的分校网络互联，为远程用户提供增强的安全性。

第8篇

摘要本文从教学方法和教学内容两个方面探析了如何有效地进行《计算机网络基础》课程的教学。中职学生通过本课程的学习，能了解计算机网络的相关知识，掌握基本计算机网络技术，具备一定的网络管理、维护、配置等综合应用能力。

0 引言

21世纪是以网络为核心的信息时代，随着IT产业的迅速崛起，计算机网络的触角已经伸向社会的各个角落，并深刻地影响到人们的日常生活、工作和学习。我国的计算机网络也正在以空前的速度向前发展，尤其Internet的普及和广泛应用，使人们深刻地认识到掌握计算机网络知识和技术对适应信息社会发展具有重要作用。

中等职业技术教育(以下简称中职)是我国职业教育体系中的一个重要组成部分。中职的培养目标定位于“具有综合职业能力，在生产、服务、技术和管理第一线工作的高素质的劳动者和初中级专门人才”。中职的教育质量和办学效益，直接关系到我国21世纪劳动者和专门人才的素质。因此，探索课程内容，研究教学方法，提高教学质量，促进教学发展具有重要的意义。

1 《计算机网络基础》课程教学方法探析

中职《计算机网络基础》课程教学的主要任务是使学生获得计算机网络方面的基础知识，了解和掌握基本的计算机网络技术。学生通过本课程的学习，初步具备分析比较和选择网络技术元素的能力，掌握基本的局域网组建的技术，具备一定的网络管理与维护知识，掌握一定的网络配置管理等综合应用能力。

在近几年的教学与实践中，笔者对中职学生的学习特点和毕业后的就业情况进行研究，认为《计算机网络基础》应采用“行动导向教学法”进行教学。行动导向教学法是以学生为中心，以培养学生关键能力为目标，在教师的行为引导下，通过多种不定型的活动形式激发学生的学习热情和兴趣，使学生主动地用脑、用心、用手进行学习的一种教学方法。由于中职学生基础较差，素质不高，他们没办法掌握难度较大的知识，只能理解和掌握一些比较基础的内容。但中职学生具有“二强一高”的优点，即动手能力强、可塑性强，对新鲜事物兴趣高。因此在教学过程中就必须充分利用这个优点。首先需要激发学生的学习兴趣，让学生对计算机网络产生兴趣，在学生“想学”的基础上开展教学活动。其次要向学生指明所学的内容和所要达到的目标，学生只有清楚了这些，才会有意识地主动参与学习。最后采用容易让学生理解的方式，在教学过程中以行动为导向来引导学生进行学习。学生是学习过程的主体和中心，是学习的主角，老师起着启发、帮助和引导的作用。

2 《计算机网络基础》课程各部分内容教学探析

通过分析与比较，笔者觉得《计算机网络基础》课程应该从六个方面进行教学，分别是：计算机网络概述、数据通信基础、计算机网络体系结构与协议、计算机局域网技术、Internet及其应用、网络安全和网络管理。在教学过程中教师应少讲理论性内容，多讲实践性内容，让学生多动手实践，培养学生的应用能力。

2.1 计算机网络概述

本部分的教学内容主要讲授三个方面的知识：计算机网络的形成及发展、计算机网络的分类和应用、我国互联网的发展。其中，计算机网络的分类和应用是教学的重点。首先必须让学生明确计算机网络按不同的标准分类可分为不同的网络，教师可引导学生根据实例分析局域网、城域网和广域网的不同；有线网络和无线网络的区别；再根据网络的拓扑结构讲述星型网络、总线型网络、树型网络、环型网络和网状型网络的特点与差异。在计算机网络应用的教学中，可通过案例列举出计算机网络的应用，如：办公自动化、电子商务、远程教育、电子银行、在线娱乐等等，让学生对计算机网络有更进一步的了解。在讲授我国互联网发展的内容时，可通过查阅中国互联网络信息中心（CNNIC）的资料，结合最新《中国互联网络发展状况统计报告》的数据进行教学，使学生对我国互联网的发展有一个比较全面的认识。

2.2 数据通信基础

本部分的教学目标是让学生了解数据通信技术的基础知识，主要讲授三个方面的内容：数据通信的基本概念、数据通信介质和数据传输交换技术。首先让学生掌握信息、数据和信号的概念；其次明确通信介质中有线介质和无线介质之分，教学过程中可通过实物介绍双胶线、同轴电缆和光纤三种有线传输介质的物理特性和传输特性；再通过实例介绍红外线、蓝牙、激光等无线介质的特性。然后讲授数据传输技术，让学生明确并行传输与串行传输，异步传输与同步传输，单工、半双工和双全工这三种传输技术的区别。最后了解三种数据交换方式：电路交换、报文交换和分组交换。

2.3 计算机网络体系结构与协议

计算机网络体系结构是计算机网络的核心内容，但要求中职学生完全掌握计算机网络体系结构的确是相当困难，因此教学中也只能讲授最基础的内容。这部分教学内容主要有：计算机网络的功能特性、OSI参考模型的七个层次结构、常用的计算机网络协议、IP地址的分类等。首先必须让学生掌握计算机的功能特性，只有理解计算机网络的功能特性才能够掌握各种网络的特点，才能了解网络运行的原理。其次要让学生明确网络为什么要实行分层，并且能够知道OSI参考模型到底是哪七个层。但是具体七个层是怎样工作的就不要求学生掌握。然后让学生了解一些重要的网络通信协议，如TCP/IP、UDP、FTP、HTTP、SMTP等。最后讲授IP地址的分类。

2.4 计算机局域网技术

本部分的教学内容是本课程的重点。本部分的教学目标是培养学生掌握简单的组网技术。讲授的内容有：局域网概述、局域网组成、网络设备、网络互连技术、局域网的组网技术、网络操作系统、局域网规划与设计等。学生通过本部分的学习，初步能够具备网络管理员的基本素质。本部分的教学最好都在计算机实验室进行，我们可分以下几个步骤进行教学：（1）引导学生认识网络设备：网络适配器、中继器、集线器、交换机、路由器等，还要动手制作网线。（2）要求学生理解网络互连的本质，能区分硬件互连与软件互连。虽然这部分内容较难，但这部分是核心内容，学生一定要掌握。（3）通过以上的学习，学生必须掌握简单的组网技术，包括怎样布线、选择网络设备、进行简单的配置等，重点训练学生自己动手操作和实践的能力。（4）最后要求学生能够掌握Windows 2003 server的基本操作，如配置用户、共享、服务等。

2.5 Internet及其应用

本部分的教学内容同样是重点。学生通过学习，基本可以掌握Internet及相关知识。本部分的内容包括Internet的概念、Internet的主要服务和应用、Internet的接入方式、域名的认识等相关内容。本部分可教学的内容很多，学生也能够很好掌握。Internet的发展日新月异，所以在教学过程中教师应该多结合当前的一些新技术和新元素，使学生对Internet有更深的了解。在讲授Internet应用的过程中，除了讲授Web服务、电子邮件服务、文件传输服务等传统的Internet服务以外，还可以结合当前的发展介绍其它流行的Internet服务，如：即时通信、博客（或微博）、搜索引擎、网络电视、网络娱乐、电子商务、网上银行、远程教育等等，多举一些与生活联系紧密的例子，这样不仅让学生增加了学习的兴趣，也增长了许多网络知识。在Internet的接入方式的教学中，可结合当前“三网融合”的政策进行教学，让学生了解国家的一些政策。另外还可以介绍世界和我国目前的互联网发展情况，介绍先进的“云计算”和“物联网”知识，让学生对未来网络有一个美好的憧憬。这部分的教学内容丰富多彩，只要教师备课充分，一定能够让学生学得兴趣盎然。

2.6 网络安全和网络管理

网络安全部分的教学内容主要有：网络安全概述、网络安全的威胁、网络安全目标和网络安全技术。重点讲述四个网络安全技术：加密技术、数字认证、防火墙技术、病毒防治技术。另外对网络安全的重要性、网络的不安全因素来源也要求学生有一些了解。

网络管理部分的内容较难，因此只能讲授一些比较简单的内容：网络管理的概念、网络管理的功能和简单网络协议(SNMP)。重点分析网络管理的五项功能（网络故障管理、网络配置管理、网络性能管理、网络计费管理和网络安全管理）和介绍SNMP的内容。最后再介绍一些常用的网络管理软件。

3 结语

经过近几年的教学探索和实践，《计算机网络基础》课程已经成为我校中职教学的特色专业课。计算机网络日新月异的发展，需要教师不断更新知识，充实教学内容。同时计算机网络基础是一门理论性比较强、概念原理多、学生较难理解的抽象的课程，要取得良好的教学效果有赖于教、学双方的不懈努力和教学方法的不断创新。

参考文献

[1]李欢，徐师.计算机网络基础（第2版）[M].人民邮电出版社，2007.4.

[2]尹晓勇.计算机网络基础（第4版）[M].电子工业出版社，2008.7.

第9篇

关键词：网络工程；通信工程；课程体系；通信类课程

网络工程专业的发展已近10个年头，目前开设该专业的院校达200多所[1]，已有大批毕业生走向社会。但网络工程专业仍属于教育部颁发的本科教育目录外专业(专业代码：080613W)；各高校对网络工程专业的理解还存在一定的差异，其专业定位、培养目标、课程体系等都不尽相同，缺乏统一或公认的指导性办学计划。随着网络与通信技术的飞速发展，加之社会对该领域人才的迫切需求，近些年来，网络工程专业建设的研究与报告越来越多，本文主要围绕网络工程专业如何设置通信类系列课程进行探讨。

1网络工程专业课程体系

网络工程专业是在计算机科学与技术、通信工程和电子工程等专业的基础上，通过多专业技术不断地交叉、融合，内涵不断地丰富和扩展，并在社会对各类网络人才需求不断推动下得以产生并发展壮大的一门新的学科和专业[2]。本文将它的专业课程(含专业基础课程)体系大致分为4大方面的系列课程，如图1所示。

其中，电子类课程涵盖电工、电子电路、数字逻辑设计等方面的基本理论和实验技术，是培养学生具备分析和设计计算机硬件系统、通信器件和网络设备等IT产品能力的基本课程，也是学生学习后续计算机类、通信类以及网络类课程的重要基础。由于网络

工程专业主要起源于计算机专业，而且网络和通信设备又是一种特殊而重要的计算机系统，学生只有在掌握好计算机基本原理、体系结构、程序设计的基础上，才能进一步熟悉并掌握网络系统(如交换机、路由器等)的工作原理、体系结构及系统软硬件的开发。因此计算机类课程是网络工程专业最重要的一类系列课程，它和网络类系列课程一起构成网络工程专业的骨干课程体系。

图1网络工程专业课程体系

通信类和网络类系列课程是最能体现网络工程专业特色的系列课程，是培养学生具有网络系统研发、规划、部署、集成、管理、安全防护等技术的重要课程，也是关系到网络工程专业学生是否能最终满足现代各类IT企业对网络人才要求的关键。目前，

各院校在课程设置方面存在的差异也是这两类课程及其教学内容深浅和宽窄的选定，这与各院校在学生培养的目标定位以及通信工程和计算机网络专业方向的教学实力和实验条件有关。

2网络工程专业和通信工程专业的异同点

网络工程专业与通信工程专业同属于网络与通信领域，同跨电子、通信和计算机学科，部分专业课程，尤其是专业基础课程方面开设的课程类似。例如，大多院校的两类专业均开设电工与电路基础、模/数电子技术、信号与系统、通信原理、数据结构、操作系统、数据库、计算机网络、程序设计等课程。尤其是网络工程专业的通信类课程，主要来源于通信工程专业的部分专业基础课程和专业课程，并且两者都强调动手及其工程应用能力的培养，有一定的共性。但毕竟两者的培养目标和专业特点不同，因此，在通信类课程的选定和教学内容的安排上，网络工程专业应着重考虑两者的不同点。这些不同点主要如下：

1) 在专业定位方面，通信工程专业偏重于信号编码、信息的发送、传输和处理以及通信设备、技术和系统的研发和使用；而网络工程专业则关注网络新技术新产品的研发，组网工程的设计、规划、集成，网络应用软件的开发，网络系统的管理与维护等，两者的培养目标不同。因此在内容深浅和学时安排上，两专业的通信类课程应作明显区分。

2) 在数理基础方面，通信工程专业关注信号的变换、传输、处理、检测及编码，其特有的专业基础课程有信号与系统、数字信号处理、随机信号分析、电磁场与电磁波、信息论及编码等。通过学习这些课程，学生可为后续专业课程的学习或将来进一步研发、运营、维护通信设备和系统打下理论基础。而网络工程专业除了注重让学生掌握计算机理论基础知识外，还应让学生加强学习图论、进程代数、排队论、Petri网、线性与非线性规划等知识领域相关的理论课程，为进一步研究网络协议设计、网络拥塞控制、流量控制、网络性能分析等打下基础。因此在专业理论基础方面的教学侧重点应有明显不同。

3) 从网络体系结构方面来看，通信工程专业更注重于学习和研究IP层以下的底层支撑通信网的协议、技术及相关知识点，通常开设通信电子线路或高频电子线路和低频电子线路、微波技术与天线、光纤通信、卫星通信、移动通信、数字程控交换原理等网络工程专业不开或涉及较浅的课程。而网络工程专业则注重IP层以上的网络高层协议及软件的开发和应用，重点涉及的课程有网络工程、网络协议分析、网络编程、网络管理、网络安全、Internet技术[3]等通信工程专业涉及较少的课程。可以说，通信工程专业通常着重于电信或广电等公共网络平台的建设与管理，而网络工程专业则相对偏重于互联网、企业网、专用网、IP网以及接入网络的开发、管理及应用平台的建设和维护。因此，网络工程专业的通信类课程应以基本概念、工作原理、关键技术的教学为重点，以满足网络类系列课程的教学要求为目标，而将复杂的电磁或信号处理等理论分析内容加以精简。有所为，有所不为，以体现专业特色。

4) 课程实验和课程设计的偏重点也不同。通常，通信工程专业将电子系统课程设计、DSP系统课程设计、通信原理课程设计以及通信工程综合课程设计等作为重点的课程设计内容。而网络工程专业关注的课程内容有组网工程课程设计、网络协议或应用软件开发课程设计、网络管理课程设计、网络攻防课程设计等[4]。这也说明了两类专业的毕业生将来要走向的工作岗位有所不同。因此，网络工程专业的实验教学也应与课程教学一样有所侧重。

最后，通信工程专业发展历史悠久，教学内容也相对集中、稳定和成熟(信息与通信工程为一级学科)。而网络工程专业则是个新兴且正在发展中的专业，涉及的知识面较广，内容较多、较新，工程性也相对较强，不但涉及网络设备或系统软、硬件的开发，还涉及网络系统的集成、运营、管理、测试、性能分析、安全等技术内容。因此，网络工程专业如何设计好自己的通信类课程体系，既要重点突出，又要适应面广，是一个非常值得探讨的问题。

3通信类系列课程的设置建议

综上所述，由于两个专业的关注点不同，因此，在网络工程专业的课程体系中开设有关通信方面的课程，应对准网络工程专业的培养目标，以够用和满足网络后续课程的学习和网络系统的研发为原则，以理解并掌握基本的通信理论、概念和工作原理并熟悉现代各种通信网络关键技术为要求，以通信类课程能否支撑网络类课程的学习和工程实践，打下坚实的基础为衡量准则。

3.1通信类专业基础课设置

在通信类专业基础课方面，可开设信号分析与处理和数据通信原理两门课程。其中信号分析与处理课程应涵盖信号与系统的大部内容和数字信号处理的部分内容。其主要知识单元应包括信号分析与处理的基本概念，连续信号分析(时域、频域、复频域)，离散信号分析(时域、频域、复频域)，信号处理基础，模拟和数字滤波器，信号分析与处理的MATLAB实现等内容。数据通信原理课程来源于通信工程专业的通信原理课程，主要简化了模拟通信原理的有关概念和技术。其主要内容应涵盖数据通信的基本概念(信号、噪声、信道和性能指标等)，信源编码，信道编码，基带传输，频带传输，同步等主要知识单元。另外，还可在这两门课程中适当增加随机信号分析与处理基础方面的章节。教师可根据各高校特点及目标定位来设置两门课程具体的教学知识点。

3.2通信类专业课设置

在通信类专业课方面，应使学生了解和掌握现代信息社会各种常见通信网络(光纤通信网、数字程控交换网、宽带IP网络、微波和卫星通信网、移动通信网以及各种接入网等)的基本特点，协议，工作原理，关键技术以及组网和应用方面的内容。保证学生今后无论是进行核心网络还是接入网络、有线网路还是无线网络、电信网络还是IP网络的规划、设计、

运营和软硬件开发，都能具备足够的通信知识背景，并快速了解和熟悉工作环境和岗位要求。

说到具体内容，可开设现代通信网络(可涵盖数字程控交换网、光纤通信网、宽带IP网络、智能网、NGN网等)，无线通信与网络(可涵盖无线通信和无线信道方面的基本概念和理论、移动通信网、微波通信和卫星通信等)，接入网技术(可涵盖以太接入、xDSL网、HFC网、各种无线接入网)等3门左右的课程。在教学过程中，可简化一些理论性强、学生学习枯燥的内容(通信工程专业可能侧重的内容)。如何确定专业必修课、选修课以及选定教材、内容和知识点，各高校可灵活掌握，有条件的院校还可开设无线传感器网、物联网等新的通信技术课程。

4结语

网络工程专业横跨电子、通信以及计算机专业领域。虽然建设的时间不长，但发展很快。它与通信工程专业既有共同点也有明显的区别，其通信类专业课程主要来源于通信工程专业的有关课程。如何根据网络工程专业的培养目标来进行取舍，是一个值得探讨的问题。本文在对网络工程专业课程体系进行分类以及对网络工程专业和通信工程专业特点进行比对的基础上，给出了开设网络工程专业通信类系列课程的想法和建议，有待于在今后的教学实践中进一步丰富与完善。

参考文献：

[1] 毛羽刚,徐明. 网络工程专业调查及思考[J]. 计算机工程与科学,2010,32(增刊1):60-61.

[2] 曹介南,徐明. 关于增设网络技术(NT)二级学科的雏议[J]. 计算机工程与科学,2010,32(增刊1):76-77.

[3] 逢焕利,常欣等. 网络工程专业课程体系建设研究[J]. 计算机工程与科学,2010,32(增刊1):78-79.

[4] 胡山泉,高守平,于芳. 应用型网络工程本科专业知识体系建设初探[J]. 计算机教育,2009(12):88-89.

Establishment of Communication Serial Courses in Network Engineering

MAO Yu-gang, CAO Jie-nan, XU Ming

(Department of Network Engineering, School of Computer Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

第10篇

关键词：通信原理；实验内容；人才培养

中图分类号：G40-057 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）52-0117-02

通信原理实验是电子信息类本科专业的必修课程，大学电子与信息类理科专业几乎都设置了该课并作为必修课程列入教学计划。在当今通信技术飞速发展的时代浪潮中，通信理论与相关的实验必然要跟上时代的发展步伐，对该课程的内容设置及实验环节要求必然要进行教学改革[2]。本文对通信原理实验内容的设置及实验环节进行了研究与探索。目的是为了培养和造就高质量的综合性通信技术人才。为了合理地设计通信原理实验内容，制定切实可行的教学计划和教学大纲，我们对国内十几所知名重点大学进行了调研，归纳起来，目前通信原理实验使用的设备有以下几种，下面将对其进行分析，并对通信原理实验内容配置与培养高质量综合型通信专业技术人才的关系进行探讨。

一、通信原理实验箱在通信原理实验中所起的作用

通信原理实验箱是近十几年来根据市场需求发展起来的一种供通信原理实验用的一种实验设备，不同的厂家所研究的设备也有差异，主要以验证型实验为主，由于设备的研发是针对通信原理实验进行的，因此，可以反映通信原理的主要知识点[3]，并且能够直观方便地让学生通过测试观察到各点的波形，虽然这些实验仅仅是验证性的实验，但对于建立基本概念、对通信原理基本知识点的理解无疑是必不可少的。有些厂家研制的实验设备也可以体现出设计型，但是主要以模块为单元，利用不同的模块组合进行设计型实验，设计过程主要体现出不同模块的组合与分解，在一定程度上能够体现出通信原理实验的设计知识点，能够让学生完成一定的设计型实验环节。但也有一定的局限性，它不能充分发挥学生的主观能动性，设计内容也受到已有模块的约束。

二、自行研制的通信原理设备有其独特之处

有些学校根据实验环节的需求自行研制了一些实验设备，不同学校研制的设备都有自己的特点，有些学校体现在模块设计型，与上述通信原理实验设备厂家研制的有些类似，主要利用模块之间的连接或组合进行设计型实验。有些学校利用FPGA芯片作为硬件基础，全部实验内容都反映在软件的设计内容上，对应基础性实验，教师已经做好了软件，实验过程就是让学生进行波形的测试，从而完成验证型基础性实验。对于设计型实验，主要体现在让学生利用已有的硬件平台进行软件设计，这些软件包括VHDL、Verilog等硬件描述语言，学生从编程调试到仿真分析以及下载实现，都充分体现了软件和硬件设计过程。设计型实验环节是否能够充分体现，对于提高学生的综合设计、软件编程、波形测试、调试分析及硬件设计能力，有着非常重要的促进作用。

三、Matlab仿真软件在通信原理实验中的应用

利用Matlab进行通信原理的仿真实验，也是一种对实验数据处理及分析行之有效的方法[4]，通信原理中的很多知识点可以利用该软件进行分析和仿真。模拟、数字调制和解调、波形成形、信噪比与误码率曲线、噪声特性等知识点都可以通过软件进行仿真分析，通过选择不同的参数可以对系统设计提供依据和参考。

四、利用Labview软件进行通信原理仿真实验

美国NI公司Labview软件仿真实验，由于软件设计相对比较灵活，利用该软件进行仿真实验，几乎可以完成通信原理中的所有知识点的实验，利用该软件进行编程实验，可以体现出方便、灵活的优点，电路设计可进行不同参数的设定，从而得到不同的设计结果。其难点主要体现在软件的编程和调试方面。其缺点是编程模块的参数选择对设计结果有较大的影响，选择不同的参数输出信号或波形有较大的变化，当在未知输出情况下，直接希望得到正确的输出会有些困难，往往是已知输出情况下可以通过调整设计参数从而得到正确的输出信号或波形。

五、NI公司的USRP无线传输设备在通信原理实验中的应用

有些高校配置了美国NI公司研制的USRP无线通信传输设备，利用该设备进行通信原理实验，需要安装USRP驱动软件，同时也需要Labview软件工作环境，能够完成比纯Labview更多功能的实验内容，USRP设备的应用需要进行初始化参数的配置，带有FPGA下载芯片功能，软件设计过程的多种电路可以应用下载功能完成硬件电路的过程实现。其主要优点是能够实现无线通信，学生在做实验过程中，能够体会到通信的过程，如果设计程序有问题，则不能完成通信过程。对于具有通信功能的实验或接收电路，如果软件编程有问题、硬件设置或硬件连接有问题，则无法实现数据通信过程。必须设法找到软件编程问题的所在，排除故障才能完成实验中的数据传输过程。在这些实验中，程序调试过程不仅需要寻找软件编程错误，还要排除硬件配置错误等故障。这对于提高学生的编程、调试、测试和综合能力，将会有很大的作用。另一方面，也有其局限性，该类实验局限于一种编程语言，对于提高学生硬件设计及硬件调试能力还需要其他验证型、设计型或综合型实验环节支撑。

六、基于FPGA硬件电路的设计型实验

基于FPGA的通信原理电路设计性实验，是目前大部分学校配置的实践性环节，FPGA是目前硬件电路设计最常用的一种方法，与通信原理电路结合则构成通信原理关键知识点的掌握与硬件设计过程。这将会提高学生硬件电路的设计、调试、测试、故障分析与故障排除的综合能力。虽然FPGA不属于通信原理的内容，早期的电路设计是利用分离元件或集成电路芯片设计，目前大部分电路设计较少使用，要想引入通信原理的硬件电路设计与调试实验环节，无疑应该加入基于FPGA的通信原理电路设计实验环节。需要指出的是，通信原理实验是专业基础课程，应该体现出其关键的知识点，而不应该无止境地扩展或引深其设计内容，比如FPGA通信原理电路设计，应体现出通信原理中的关键知识点，这些知识点主要是信源编码与译码、信道编码与译码、模拟调制与解调、数字调制与解调、数字复用与分用、帧同步、波形成型等。

七、结论

综上所述，对于通信原理实验内容的配置，需要考虑多方面的因素。对于大学本科学生来说，实验内容不能过于简单，它不是毕业设计，不能太简单，也不宜安排题目过大的设计型实验。否则，将会适得其反，达不到预期的目的。验证型实验要注意到通信原理的基础关键知识点，这些知识点是通信原理中需要掌握的基本概念，制定设计型和综合型实验要注意到难度适当和工作量合理。实验内容的配置，遵循的原则是既要安排基础知识点，又要注意高端难度知识点，既要有验证型又要有设计型，既要配置软件编程又要考虑硬件设计，做到普通学生能够掌握一般知识点，拔尖学生不仅能够掌握一般知识点，还要利用设计型和综合型实验发挥其设计与研发的优势。实验内容的配置，要考虑不同层次的学生[5]，使学生在做实验过程中能够体会到通信的过程，如果设计程序有问题，则不能完成通信过程。对于具有通信功能的实验或接收电路，如果软件编程有问题，硬件设置或硬件连接有问题，则无法实现数据通信过程。必须设法找到软件编程问题的所在，排除故障才能完成实验中的数据传输过程。在这些实验中，程序调试过程不仅需要寻找软件编程错误，还要排除硬件配置错误等故障。这对于提高学生的编程、调试、测试和综合能力，将会有很大的作用。无论是一般学生还是拔尖学生，要使不同层次的学生都有发挥自己优势和特长的机会，从而达到培养和造就高质量综合性通信专业技术人才的目的。

总之，使学生在做实验过程中能够体会到通信的过程，如果设计程序有问题，则不能完成通信过程。对于具有通信功能的实验或接收电路，如果软件编程有问题，硬件设置或硬件连接有问题，则无法实现数据通信过程。必须设法找到软件编程问题的所在，排除故障才能完成实验中的数据传输过程。在这些实验中，程序调试过程不仅需要寻找软件编程错误，还要排除硬件配置错误等故障。这对于提高学生的编程、调试、测试和综合能力，将会有很大的作用。实验内容的配置要考虑的基本问题，实验环节要使验证型、设计型和综合型多种类型的实验融合[1]；要考虑不同层次的学生，不仅考虑一般学生，还要考虑拔尖学生；实验内容不仅有软件编程调试，还要有硬件设计和测试；要使不同层次的学生都有发挥自己优势和特长的机会。

参考文献：

[1]闫艳霞，姜利英.通信原理实验体系的改革与探索[J].中国电力教育，2014，（2）.

[2]陈芳妮.面向应用型人才培养的通信原理课程改革探讨[J].浙江科技学院学报，2014，（2）.

[3]沈文丽，余燕平，贾波.通信原理课程的课堂与实验教学改革[J].实验科学与技术，2014，（2）.

第11篇

2008年全球金融危机爆发，各国都在寻找新的经济增长点，美国总统奥巴马选定新能源和物联网作为本国经济发展重点，总理2009年8月在无锡视察时则提出“感知中国”，并将其写入今年政府工作报告。现物联网(Internet of Things)已被正式列入国家五大新兴战略性产业，也成为业界和学术界的研究热点。

物联网独有特点决定了现有移动通信网络是其最好的承载网络，如能实现物联网和现有移动通信网络的融合，无疑可以大大降低物联网建设成本，加速其应用进程。本文就物联网和移动通信网络的融合作探讨。

2　方兴未艾的物联网

2.1物联网的基本概念

物联网的概念由MIT Auto-ID中心Ashton教授于1999年在研究RFI D时首先提出，2005年国际电信联盟(ITU)的同名报告对其进行了扩充，2008年全球金融危机爆发后，多个国家都提出了自己的物联网发展规划。

业界对物联网尚无统一定义，欧美多称为Inte rnet of Things，日本、韩国称为泛在网，我国称为物联网。从字面简单理解，物联网是指物物相联的互联网，是互联网在现实实物世界的延伸。不妨将物联网定义为：是指采用一定的感知手段对实物世界物品的相关信息进行感知，并利用相应的信息网络传输技术将物品互联成网，实现信息的相互和远距离传输，最终实现实物系统一定程度的自我智能管理、以及人们对物品和过程的智能化感知、定位、监控和管理的一种互联网络。

2.2物联网的基本组成结构

根据上述定义。可以认为物联网的逻辑组成结构如图1。

物联网的组成结构由低到高可分为三个部分：

(1)信息感知和控制

物联网最底层是信息感知和物品控制部分，直接接触各种物品，实际由各种不同的传感器和相应的控制器组成。信息感知部分的功能主要是感知物品的相关信息，并将所感知的信息按照规定格式以有线或无线的形式将信息发送到信息传输网络；控制部分的主要功能是从信息传输网络接受控制信息，以使物品达到人们需要的状态。

(2)信息传输网络

信息传输网络部分处于物联网中间层，其物理组成可以是各种信息传输网络，如局域无线网络，计算机互联网、公用移动通信网络等。信息传输网络部分主要负责将各信息感知和控制节点互联成网，以实现信息的传输管理和信息安全管理，同时为上层信息的应用提供相应的信息资源。

(3)信息应用

该部分处于物联网最高层，由各种应用程序及系统组成，提供对联网物体的定位、监控以及管理功能。由于物联网采集的信息海量，因此必须采用数据挖掘、云计算等技术实现数据信息的管理和应用。信息的应用部分构成了人们和物联网的相互接口，相关人员正是通过该部分查看相关物品信息，对其进行定位或监控。

2.3物联网主要特点

(1)节点数量巨大，地域覆盖广泛

如前述，物联网是将人们需要的物品互联成网，联网目的在于方便对物体的使用和管理，连接对象不仅包括人，也包括物，而现实世界中物品的数量无疑远大于人的数量，分布之广泛也非人所能比。因此，相对于Internet计算机网络，物联网的节点数量巨大、地域覆盖广泛。面对海量的节点数量和分布广泛的地域，采用布设线缆的方式将物联网节点进行互联，无论从成本还是工程量考虑，都是不现实的，因此采用能够近距离或远距离传输信息的无线网络将是物联网的主要联网形式。

(2)对安全性和可靠性要求极高

物联网主要是为了实现对相关物品的远程监控和管理，连接的物品大都具有私有特性，因此相对于计算机互联网的开放性和信息共享，信息专有性和封闭性是其主要特征。专有性必然要求物联网必须具有极高安全性，包括两个方面：一是信息传输安全，即信息在传输过程不会被非法窃取；二是用户接入安全，即只有特定合法用户才能接触到特定物品信息，才能实现对特定物品的控制。否则，必然引起联网物品信息和控制的混乱，进而威胁到联网系统相关的个人、家庭、单位甚至城市、国家的安全。同时，由于物联网连接的大都是行业、城市或者家庭的专有物品网络，用户要求能够及时获取物品的状态信息并能随时实现对物品的控制，这就要求物联网的信息传输必须高度可靠，以保证相关物品系统的安全可靠运行。而只有这一点有保证，物联网业务才能够得到广泛市场应用。

(3)应是可管理、可运营的网络

信息的专有性和极高的安全性、可靠性要求，决定了物联网必须是可以良好管理的网络，以保证信息传输和用户接入的安全可靠。而要实现良好管理，就必须要有专业运营商对物联网进行运营管理，因此，物联网必须是可运营的网络。当然，物联网运营并不意味着要组建全新的运营商，亦可由现有电信运营商负责运营，因为它们对大型公共信息网络已经积累了相对丰富的运营经验。

3　物联网和移动通信网络的融合

3.1物联网和移动通信网络融合的必要性

如前述，由于信息节点数量巨大、地域覆盖广泛，且部分联网的信息节点又具有一定的移动性，无论从建设成本还是从实现技术考虑，无线通信都将是物联网信息传输的主要方式。而物联网的可运营、管理的要求，也需要由专业网络运营商进行运营和管理。

目前，移动通信网络已经覆盖世界大部分国家，网络的数据能力也在不断加强，如现在多数经济发展较快国家已经建成了具有较强数据通信能力的第三代移动通信网络，正在研究并初步试用的第四代移动通信网络将具备更强的数据通信能力，将移动通信网络加以改造后，完全可以作为物联网的承载网络；同时移动通信网络运营商在大规模信息传输网络的方面积累了较为丰富的运营管理经验，非常适合运营物联网。因此，有必要实现物联网和移动通信网络的全面融合，以加快物联网的建设、推动物联网普及应用。

3.2物联网和移动通信网络融合的基本途径

物联网和移动通信网络融合的基本途径是将物联网承载在移动通信网络上，具体是：将物联网的信息感知和控制节点看作移动通信网络的通信终端，将移动通信网络的信息传输网络同时作为物联网的信息传输网络，将物联网的信息应用作为移动通信网络的增值业务，从而将物联网叠加在移动通信网络上，实现物联网和移动通信网络的有机融合。

图2，红色字表示物联网的组成部分，黑色字表示移动通信网络的组成部分。

3.3物联网和移动通信网络融合的具体方式

传统移动通信网络主要是为语音通信设计的，现在的数据通信工程也是在传统的语音通信网络基础上改造而来的，如要实现物联网和移动通信网络的融合，移动通信网络还需要作进一步改造。主要包括：

(1)移动通信终端改造

物联网和移动通信网络融合后，移动通信网络的接入终端应该同时作为物联网的感知和控制节点使用，为此融合后的网络终端必须兼具传统的通信功能和对物品的信息感知和控制功能，这可以通过两种途径实现：一是为传统的通信终端增加信息感知和物品控制能力，使其可以同时作为物联网的信息感知节点使用；二是对传统的传感器和控制器增加移动通信能力，使其可以同时作为移动通信终端功能。

(2)移动通信网络的改造

由于传统的移动通信网络主要是为语音通信设计的，必须增加物联网的信息传输和管理功能，以实现物联网和移动通信网的融合。移动通信网络需要的改造工作包括：由于融合物联网后信息节点数量的急剧增加，必须研究采用新的终端编号识别方式，以增加能够区分管理的终端数量；物联网信息节点和传统的通信终端具有不同的信息发送特点，应研究相应的方法区分物联网信息节点和传统的通信终端，进行分类管理，以提高不同信息传输和管理的效率；应研究采用新的数据传输管理、用户认证管理以及网络安全管理方法，以网络的安全性和可靠性，满足物联网信息传输要求。

(3)面相物联网应用的增值业务开发

物联网中的信息主要是用来实现物品的定位、远程监控和远程控制，这和传统的移动通信网络的信息使用方式有着极大不同。因此，为了实现物联网和移动通信网络的融合，传统的移动通信网络必须能够提供物联网的信息应用能力，这可以通过在移动通信网络中增加相应接口，以将已有的物联网应用纳入到融合后的移动通信网络中；也可利用移动通信网络的增值业务平台开发面向物联网应用的新增值业务，以实现移动通信网络和物联网的融合。

第12篇

关键词 发展；趋势；通信；计算机网络；计算机；信息

中图分类号 TP393 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0198-01

1 计算机网络的定义

计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。

从广义上看，计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合。一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。

从用户角度看，计算机网络是这样定义的：存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。有它调用完成用户所调用的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样，对用户是透明的。

一个比较通用的定义是：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。

2 通信系统定义

通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。当电磁波的波长达到光波范围时，这样的电信系统特称为光通信系统，其他电磁波范围的通信系统则称为电磁通信系统，简称为电信系统。由于光的导引媒体采用特制的玻璃纤维，因此有线光通信系统又称光纤通信系统。一般电磁波的导引媒体是导线，按其具体结构可分为电缆通信系统和明线通信系统；无线电信系统按其电磁波的波长则有微波通信系统与短波通信系统之分。另一方面，按照通信业务的不同，通信系统又可分为电话通信系统、数据通信系统、传真通信系统和图像通信系统等。

3 计算机网络与通信系统结合的发展前景

计算机通信网络是计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新通信方式，主要是满足数据通信的需要。它将不同地理位置、具有独立功能的多台计算机、终端及附属设备用通信链路连接起来，并配备相应的网络软件，以实现通信过程中资源共享而形成的通信系统。它不仅可以满足局部地区的一个企业、公司、学校和办公机构的数据、文件传输需要，而且可以在一个国家甚至全世界范围进行信息交换、储存和处理，同时可以提供话音、数据和图像的综合，具有人的发展前景。计算机通信革命带来以下这些重要事实：数据处理设备（计算机）和数据通信设备（交换传输设备）之间不再有本质上的区别。数据通信、话音通信和视频通信之间也不存在本质上的区别。单处理器计算机、多处理器计算机、局域网、城域网和远距离网络之间的区别也日趋模糊。这些趋势导致了计算机产业与通信产业的日趋融合，从元器件制造到系统集成皆是如此。另一影响是发展了能够传输和处理各种类型数据和信息的集成系统。不论是技术本身还是制定技术标准的组织，都被迫向能够完成各种通信的单一的公用网络系统发展，通过这种网络能够简单且统一地访问到全世界的信息源和各种信息。

4 从系统观点分析计算机网络系统与通信系统的界定

计算机网络通常是由计算机与通信相结合而形成的系统。计算机与通信也都是系统，他们既可能是一个相对独立的系统，又可能是计算机网络这个更大系统中的一个要素，所以计算机网络系统与通信系统之间存在既有联系又有区别的复杂关系。

根据系统观点，系统是由具有一定功能、相互间有一定联系的多个要素组成。所以研究不同系统之间的区别，首先要研究系统功能的差别。对于人造系统而言，其主要环境因素就是使用该系统的或该系统为之服务的“用户”。所以系统基本功能通常又可归结为系统想使用它的用户所提供的基本服务功能。基于系统的这些基本概念，我们首先来看通信系统与计算机系统的区别是明显的，因为通信系统的基本功能主要是提供信息传输服务，而计算机系统的基本功能则主要是提供信息处理服务。当然，我们也要注意到，在现代通信系统内部，实际上也常包含一些进行信息处理的功能部件，如数字程控交换机、通信控制器等；而在计算机内部也存在一些进行信息传输的部件，如内部总线、I/O通道等。这些都属于系统的内部结构或子结构功能。我们在界定不同类型系统时不妨把系统的内部结构看成为“黑匣子”，而主要看他们对“用户”环境所提供的基本服务功能的差别。“黑匣子”方法是系统分析的一个重要方法。

从系统观点来看，计算机网络系统虽然是由计算机与通信结合而形成，但已不是计算机与通信的简单相加，也不是计算机或通信系统的简单扩张和延伸。事实上，由计算机和通信相结合而产生的计算机网络系统无论它的系统功能或系统结构，从一开始就已产生许多新的质的变化。例如，在通信支持下的资源共享和分布处理功能已远不是不联网的计算机群所能做到的。而在资源共享和分布处理功能基础上构造的各种计算机网络应用系统则又进一步把遥控、雷达等信息采集技术，自控机床、机器人等信息控制技术，以及分布数据库等信息存储技术等各种信息技术都不断综合到计算机网络这个大系统中。这使计算机网络具有综合信息采集、处理、传输、存贮和利用控制功能的综合特征，计算机网络的“用户”，也越来越从专业计算机用户扩展到社会各行各业的非计算机专业人员。显然，计算机网络系统的这种更广泛的综合信息功能，既不是计算机系统，也不是通信系统所能比拟和代替的。

5 计算机网络与通信系统融合趋势分析

信息技术通常是指对人自然信息功能进行扩张或增强的技术，人的自然信息功能包括眼、耳、鼻等的信息采集功能；大脑的信息存贮和处理功能；神经、肌肉等信息传输功能等，这些人的自然信息功能载人这个信息系统中本来就是紧密有机的联系在一起的。因此，作为增强和扩张人自然信息功能的各种信息技术，虽然在初期发展过程往往从简单的单项信息功能开始，但逐步向着综合的方向发展，以适应人与人类社会对信息综合需求的自然特征。到了计算机与通信结合形成计算机网络，则使信息采集、处理、存贮、传输和利用等五大自然信息功能通过现代可能基础上形成的各种信息技术在全球人类社会这个更宽广的空间综合起来，这将是一场更深刻的信息技术革命。

第13篇

关键词：信息化时代；电气传动；技术分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.112

0 引言

如今，信息技术高速发展，进一步推进了我国社会生产力的发展。但是从生产能力与生产水平来看，我国仍处于相对落后的状态，尤其是工业化的发展水平。电气传动技术是工业化最基础的技术，它在工业领域的应用情况对我国工业化的发展造成直接的影响。所以，电气传动领域要顺应社会发展的趋势，不断地更新电气传动技术，不断融入信息技术，最终促进我国工业化的发展。

1 信息化时代的电气传动技术的基本概念

利用电动机实现电能与机械能之间的转换，利用转换的机械能带动生产的所有机械运行，从而使得生活中的各种生产设备、交通运输工具以及生活中所需要能量产品正常运行。这样的形式被称为电力传动。如今，是一个信息化高速发展的社会，人们越来越重视信息技术的利用，并将其运用到各个领域中。相反，人们对电动传动技术的重视降低，长此以往，会对机械的正常运行与持续发展产生一定程度的影响。就信息技术来说，它不属于原动力，不能直接使得机械正常运行，信息技术想要带动工业化的发展，必须要通过电力传动这个媒介进行。同时，电力传动技术要依赖于信息技术才能稳步发展，实现机械生产与社会发展的实际需要相符合。所以，想要促进工业化的发展，必须要将信息技术与电气化技术相结合。从电力传动技术方面来看，包括的主要内容是数字控制与数据通信、电子变换器等。要实现信息技术与电气传动的有机结合，就要从这几个方面入手，最终促进工业化的可持续发展。

2 信息化时代的电气传动技术分析

2.1 电力电子变换器是信息流与物质间传输的媒介

信息流与能量之间的重要媒介是电力电子技术，如果没有电力电子技术实现转换，没有利用弱电对强电的接口进行控制，那么，信息只是停留在信息的状态，不能实现对物质生产的真正控制。当前，电力电子技术发展处于上升阶段，不断涌现出新的电力电子器件以及变换技术。同时，电力电子技术的普及，社会越来越重视谐波与无功电流对供电电网产生的影响。为进一步解决这个问题，相关的研究单位需要大力地开发“绿色”电力电子变换器。要求功率因素处于可控制的范围内，各次谐波的分量比国际与国家要求的标准限度小。这是一种可行的方法。

2.2 数字控制与数据通信手段在电气传动技术中的运用

2.2.1 数字控制与数据通信手段的使用优势

就目前而言，电气传动控制主要是根据电子技术实现对机械的控制。控制模块主要包括数字控制与模拟控制。社会市场经济的不断发展，大规模的集成电路微处理器已经实现商品化，实现商品化之后又会进一步促进电子控制的发展。就数字控制来说，以微处理作为技术的核心内容，以控制器为主要的形式，这种形式在实际的使用过程中已经发挥了很大的作用。

PI调节器是数字控制器中使用最为广泛的形式，它所具有的优势，数字控制器也有。所以，可以从PI调节器的角度来讨论数字控制器的使用优点。PI调节器能快速地对控制作用的物体做出反应，在积分部分，能有效地累积积分偏差，并有效地消除稳态误差。在实际运用数字控制的过程中，不会对模拟控制器产生控制，另外还能最大限度地使用计算机有关的智能功能改进数字控制器，进一步促进数字控制器的智能化发展。

2.2.2 数字控制系统的故障检修与自我诊断功能

计算机控制具有很多优势，其中最主要的优势是自我诊断故障。逻辑判断以及数值计算能力是计算机必备的能力，所以，利用计算机能有效地处理事先所搜集的数据，并对这些数据进行精准的分析。在分析故障的过程中掌握数字控制系统出现故障的原因，并通过故障的原因对故障形成正确的判断，从而采取正确的措施有效地对故障进行处理，这样的一个过程被称为故障自诊断。计算机能可靠地完成工作是计算机完成故障自诊断的保障因素。确保检测元件准确无误。对元件的检查通常需要人工来检查。

3 结语

总而言之，信息技术的发展需要电气传动技术方面做出相应的改变，在电气传动中更多地利用先进的信息技术，将电气传动技术与信息技术充分地融合，使其更加满足现代社会生产的要求，将电气传动技术更加广泛地运用到工业生产过程中，进一步推进我国工业化发展的速度，实现社会经济效益的最大化。

参考文献：

[1]陈伯时.信息化时代的电气传动技术[J].自动化博览，2002（04）：4-7.

第14篇

【 关键词 】 身份认证；动态口令；主站系统；HOTP；计量自动化终端

The Discussion of Dynamic Password Authentication Technique

in Metering Automation Terminal Data Communication Security

Liu Zheng-you

（Chuxiong Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Corp. YunnaChuxiong 675000））

【 Abstract 】 The measurement automation system construction through the analysis of the system when implemented the whole process of data communication between master station and the terminal， for the measurement of the GPRS communication automation terminal security problems in the process of data transmission are discussed in this paper， put forward the dynamic password authentication technology used for terminal data communication transmission of ideas and plan， improve the master station system with the terminal data security in the transmission process.

【 Keywords 】 identity authentication； dynamic password； the main system； hotp； metering automation terminal.

1 引言

通过近几年的计量自动化系统建设，计量自动化终端的覆盖率得到了很大程度的提高，已安装终端的用户数量越来越多，并通过计量自动化系统实现了终端数据的远程采集、负荷控制。在满足自动化抄表，电量统计等应用的同时，还对计量装置监测、用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理都提供了非常重要的数据和依据。计量自动化系统由系统主站、现场运行的终端和主站与终端间的通信信道组成。目前绝大部分用电客户侧的计量自动化终端上传通信信道主要采用GPRS、CDMA通信，终端通信方式也主要以GPRS、CDMA移动公用网络为主。为保障终端在接收、存储和发送过程中数据通信安全问题，尽管采用APN专网方式对终端、通讯服务器做了一定的安全防护，提高了系统的安全性，但主要是依赖GPRS本身的安全机制，在数据安全性方面依然存在隐患。因为计量自动化终端通讯规约是公开的，一旦主站系统与终端通信的信道被攻击者打通，主站系统与终端通信的数据安全就受到严重威胁，影响着终端执行主站下发命令的正确性，还可能会造成用电客户侧断路器误动作的事故，给电力系统安全稳定运行带来隐患。本文结合计量自动系统建设经验和对终端数据传输过程分析，探讨动态口令身份认证技术在计量自动化终端通信传输过程中的数据安全应用问题。

2 基本概念

用户身份认证技术是计算机信息安全体系中非常重要的组成部分。目前大部分系统还是采用静态口令认证技术，即通过用户名和密码来进行用户身份的识别。随着计算机应用技术的快速发展，这种静态口令认证技术开始面临许多安全方面的挑战，已经无法实现高安全性的要求。

2.1 动态口令

动态口令认证技术又称一次性口令认证技术，是根据特殊算法得到一个无法预测的随机数字组合，作为密码，一个密码只能用于一次认证。动态口令认证技术已成为身份认证技术的主流，已经广泛应用于电子政务、电子商务、网银、电信运营、企业管理等领域。

2.2 计量自动化终端数据通信过程分析

GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务）是一种基于GSM 系统的无线分组交换技术，是利用“包交换”（Packet—switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。提供端到端的、广域的无线IP连接。目前大部分安装于客户侧和小区集抄的计量自动化终端主要通过GPRS与主站进行通信，大部分供电局主要以专用APN（Access Point Name，接入点）组网方式为主。

在使用专用APN通信方式时，计量自动化主站管理系统通过专线和通信运营商GPRS网的GGSN（Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点）相连，使用企业在通信运营商GGSN上申请一个专用的APN接入点，从而在主站系统和终端之间构成一条VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）通道。

现场计量自动化终端投入运行时每台终端需要安装一张运营商的SIM卡，当终端GPRS无线模块向GGSN发送登录请求时，GGSN核对SIM卡的IMEI（International MobileEquipment Identifier，国际移动设备标识）号码及APN名称，正确无误后，通过DNS（Domain Name System，域名系统）将APN解析成域内分配的SIM卡指定的IP地址，并把该IP地址信息经SGSN送回给计量自动化终端。

当终端要发送数据时，向SGSN （Serving GPRS Supporting Node，GPRS服务支持节点）发送PDP上下文激活请求，SGSN通过验证后，PDP上下文激活过程完成，至此，计量自动化终端客户端业务应用软件就启动了，并与计量自动化系统前置通信服务器建立TCP/IP连接，进行相关业务操作和数据传输。

GPRS通信方式提供端到端的IP连接，但端到端的数据安全性得不到全面保证，它只保证SGSN-MS（终端）的数据安全，数据只在SGSN-MS之间进行加密解密，而未明确主站系统到SGSN之间是否加密及采用何种方式加密。

目前，对于APN专网方式，一般未对数据进行加密处理，而大部分计量自动化主站系统前置机等与终端间的GPRS通讯基本都使用APN方式，部分地区由于区域与范围等因素无法实现APN方式，也存在使用公网Internet方式进行组网。在终端和主站系统之间的数据传输没有经过任何处理，数据的安全性就完全依赖于GPRS的数据安全措施。如果数据完全依赖GPRS本身的安全机制以及APN等方式，那么计量自动化终端在通信过程中的数据安全性就没有安全保障。

2.3 动态口令算法介绍

HOTP（HMAC-based One Time Password）是基于HMAC的一次性口令算法，在OATH（Initiative For Open Authentication）组织的努力下，于2005年10月在“IETF RFC 4226”报告中。

自以来，该算法被全世界的许多公司广为使用，成为世界上较为领先的基于事件的一次性口令认证标准。HOTP算法是一个免费的开放标准。用户可以自行确定算法的详细实现和安全认证协议。

HOTP算法的知识点可以进行如下分解：

HOTP（HMAC-based One Time Password）

│

├─MAC（Message Authentication Code）

│ │

│ ─HMAC（Hash-based MAC）

│

─OTP（One Time Password）

3 动态口令算法详解

HOTP（HMAC-based One Time Password）就是基于HMAC的一次性口令算法，是Initiative For Open Authentication（OATH）组织的基石。

3.1 HOTP公式

HOTP（key，message）= Truncate（HMAC（key，

message））&0x7FFFFFFF；

HOTP-Value = HOTP（ key，message ） mod 10^d

Truncate是动态截短函数；

HMAC代表HMAC算法；

Key代表密钥；

Message代表将要被验证的数据；

d是期望输出数据的位数，一般是6～8位。

3.2 HOTP（key，message）=Truncate（HMAC（key，message））&0x7FFFFFFF详解

（1）将HMACValue分解w为String[0]...

String[19]；

（2）从String[19]中获取低4位，得到偏移量Offset，Offset的取值范围在0～15之间；

（3）将String[OffSet+0]...String[OffSet+3]作为P，总共有32字节；

（4）从P中获取低31位，得到结果A；

举例如下：

HMAC Value内容：

0x1f8698690e02ca166185d0ef7f19da8e945b555a

--0001020304050607080910111213141516171819

----------------------********-----------*

计算过程：

（1）HMACValue分解为String[0]...String[19]；

（2）偏移量Offset取String[19]的第四位；

（3）取String[10] String[11] String[12] String[13]的值，即0xd0ef7f19作为P；

（4）从P中获取低31位，即P&0x7fffffff得到结果0x50ef7f19。

3.3 HOTP-Value = HOTP（ key， message） mod 10^d详解

举例如下：

（1）HOTP（ key，message ）的结果是0x50ef7f19，转为10进制就是1357872921；

（2）如果希望保留6位十进制的数据，则d取值为6，HOTP-Value就是872921；如果希望保留8位十进制的数据，则d取值为8，HOTP-Value就是57872921。

4 终端动态口令认证方案

4.1 数据验证

本文采用了基于事件同步认证技术和异步认证技术相结合的安全认证协议，来实现数据传输过程中的安全认证。采用基于事件同步认证技术，来实现计量自动化系统主站与远程终端交互时的身份认证和数据完整性保证。认证方案设计步骤。

（1）通信主站和远程终端各自拥有一个递增计数器，初始为0。通信主站和远程终端还有一个对称密钥。

（2）当主站与终端通信时，将自身计数器与通信报文中用户数据区的数据连接，将此数据作为动态数据，与密钥一起按照前文所述的HOTP算法计算得到6位的10进制密码数据ClientPassword，将此密码保存在在报文的消息认证码区域，与报文一起发送到终端。

（3）终端收到报文后，将其中的用户数据区数据取出，与自身的计数器值连接，与自己这端的密钥一起也按照前文所述的HOTP算法计算得到6位的10进制密码数据ServerPassword，如果ClientPassword与ServerPassword相等，则为通过验证，终端将自身的计数器自增。然后根据报文内容进行后续业务操作，并回复主站报文。如果验证失败，采用回溯计数器值的方法（详见后文“4.2回溯计数器值同步”）来进行操作。

（4）主站收到终端的回复报文以后，也将自身的计数器自增，以此来保证双方计数器的同步。

4.2 回溯计数器值同步

通过前文的描述可以看到终端一方验证通过以后，自身的计数器就会自增。但是主站一方，必须是收到终端的回复以后才进行自身的计数器的自增，在此过程中，可能会因为网络通信不稳定等因素，导致回复报文的丢失。此时继续通信时就会出现双方计数器不同步的问题。

本文采用回溯计数器值的方法来解决此问题。

（1）在终端一方，当验证无法通过时，尝试使用“自身计数器-1…自身计数器-n”来进行ServerPassword的计算。

（2）如果有ClientPassword与ServerPassword相等的情况，则为通过验证。

（3）验证通过以后，终端需要据此调整自身的计数器，以保证后续的同步。这里n的取值需要进行权衡，如果取值过大，可能会增加终端的计算及验证耗时。如果取值过小，可能无法有效缓解因通信丢包导致的无法有效同步。

（4）如果依然验证无法通信，终端对主站回复验证错误应答。

4.3 计数器值重新同步

当终端采用回溯计数器依然无法实现与主站的同步时，就需要双方协商进行计数器重新同步了。本文采用异步认证，即挑战/应答方式Challenge/Response）的方式来实现计数器重新同步。

计数器重新同步的触发机制：主站一方，如果收到了终端的验证错误应答，则m加1（m表示验证未通过次数），如果验证通过了，则此m重置为0。如果m大于maxRetry（maxRetry表最大同步失败次数），则需要进行双方的计数器重新同步。

（1）主站向终端发出认证请求信息。

（2）终端收到此请求后，生成一个随机数Radom，将这个随机数Radom传给主站（这就是挑战Challenge）。

（3）主站将收到的随机数Radom作为动态数据，与密钥一起按照前文所述的HOTP算法计算得到6位的10进制密码数据ApplyPassword，将这个ApplyPassword传给终端（这就是应答Response）。

（4）终端也将随机数Radom作为动态数据，与密钥一起按照前文所述的HOTP算法计算得到6位的10进制密码数据ConfirmPassword，如果ApplyPassword与ConfirmPassword相等，则确认主站是合法的。终端将自身的计数器值传给主站。

（5）主站收到计数器值以后调整自身的计数器。

5 安全性分析

（1）密钥Key是通信双方事先约定的，通信双方对此密钥的管理不再此讨论，可以假定为是安全的、不为外人所知的。从前文所描述的算法中可以看到，攻击者只能获取到摘要信息的片段（摘要信息的片段：密钥与其他数据连接后的哈希摘要，对此摘要信息也进行了动态截短处理），而攻击者是无法根据已有的明文传输的数据来推导密钥的。因为不知道密钥信息，所以攻击者无法伪造出可以通过接收端验证的响应数据。

（2）因为采用了HMAC算法，所以有效地解决了“length-extensionattack”对加密哈希函数的攻击，而且通过迭代哈希的方式，避免了对哈希函数的碰撞攻击。

（3）采用了OTP认证技术，攻击者虽然可以截获或是侦听到用户的动态口令，但是因为每个动态口令之间是没有直接联系的，无法通过已有的动态口令进行数据信息破译。

（4）文本中主要讨论了终端对主站一方的安全认证及数据完整性验证，完全可以在此基础上添加双向认证，来保证双方通信的安全性。

6 结束语

本文提出的终端动态口令认证方案采用了基于事件同步认证技术和异步认证技术相结合的方式，在主站系统与计量自动化终端进行数据通信时采用这种算法和安全认证方式，可以极大提高计量自动化系统数据传输过程中的安全性。同时可以有效地实现对数据来源有效性的判断及对数据完整性的甄别，解决了通信中因为网络超时等原因导致的不同步问题。这些认证算法和安全认证协议经过适当调整后，可以适用于其他类型的网络通信传输时的身份认证及数据验证，对加强智能电网的系统安全性应用有着重要的作用。

参考文献

[1] 云南电网公司四合一计量自动化系统技术规范[S]，云南电网公司，2012.8.

[2] 杨波. GPRS技术在电力系统中的应用分析[J].电信工程技术与标准化，2010，（1）：8-11.

[3] 云南电网公司用电信息采集与管理系统数据传输规约[S].云南电网公司，2009.8.

[4] 李如雄，张波，苏杏志.基于GPRS的大客户负荷管理终端[J].电测与仪表，2008，（07）：29-31.

[5] 姜开山.GPRS远程抄表系统应用实践[M].北京：中国电力出版社，2007.

[6] 文志成.GPRS网络技术[M].北京：北京电子工业出版社，2005：60-74.

第15篇

关键词：网段，子网掩码，ARP协议；RARP协议（反向地址解析协议）

充分认识ARP的作用与工作过程，有助于我们认识网络，理解TCP/IP体系的通信原理，从而更好的指导我们分析网络中，故障发生的原因以及采用有效的方法排查。首先，子网掩码、网关与ARP协议的概念，初学者往往难以一下子掌握。因此，很有必要通过实验来帮助学员更加深入直观地了解子网掩码、网关与ARP协议的基本概念与工作原理。

一、子网掩码（Subnet Mask）

子网掩码的主要功能是告知网络设备，一个特定的IP地址的哪一部分是包含网络地址与子网地址，哪一部分是主机地址。网络的路由设备只要识别出目的地址的网络号与子网号即可作出路由寻址决策。IP地址的主机部分不参与路由器的路由寻址操作，只用于在网段中唯一标识一个网络设备的接口。

子网掩码使用与IP相同的编址格式，子网掩码为1的部分对应于IP地址的网络与子网部分，子网掩码为0的部分对应于IP地址的主机部分。将子网掩码和IP地址做“与”操作后，IP地址的主机部分将被丢弃，剩余的是网络地址和子网地址。

二、网关（Gateway）

在Internet中的网关，一般是指用于连接两个或者两个以上网段的网络设备，通常使用路由器（Router）作为网关。在TCP/IP网络体系中，网关的基本作用是根据目的IP地址的网络号与子网号，选择最佳的出口对IP分组进行转发，实现跨网段的数据通信。

三、ARP协议（地址解析协议Address Resolution Protocol）

在以太网（Ethernet）中，一个网络设备要和另一个网络设备进行直接通信，除了知道目标设备的网络层逻辑地址（如IP地址）外，还要知道目标设备的第二层物理地址（MAC地址）。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

当一个网络设备需要和另一个网络设备通信时，它首先把目标设备的IP地址与自己的子网掩码进行“与”操作，以判断目标设备与自己是否位于同一网段内。如果目标设备在同一网段内，并且源设备没有获得与目标IP地址相对应的MAC地址信息，则源设备以第二层广播的形式（目标MAC地址为全1）发送ARP请求报文，在ARP请求报文中包含了源设备与目标设备的IP地址。同一网段中的所有其他设备都可以收到并分析这个ARP请求报文，如果某设备发现报文中的目标IP地址与自己的IP地址相同，则它向源设备发回ARP响应报文，通过该报文使源设备获得目标设备的MAC地址信息。

如果目标设备与源设备不在同一网段，则源设备首先把IP分组发向自己的缺省网关（Default Gateway），由缺省网关对该分组进行转发。如果源设备没有关于缺省网关的MAC信息，则它同样通过ARP协议获取缺省网关的MAC地址信息。

为了减少广播量，网络设备通过ARP表在缓存中保存IP与MAC地址的映射信息。在一次ARP的请求与响应过程中，通信双方都把对方的MAC地址与IP地址的对应关系保存在各自的ARP表中，以在后续的通信中使用。ARP表使用老化机制，删除在一段时间内没有使用过的IP与MAC地址的映射关系。

四、实验设计

我们通过设计一个简单的实验来帮助学员更深入直观地理解上述三个知识点所涉及的基本概念与原理。在实验中，我们利用ping命令来检验主机间能否进行正常的双向通信。在“ping”的过程中，源主机向目标主机发送ICMP的Echo Request报文，目标主机收到后，向源主机发回ICMP的Echo Reply报文，从而可以验证源与目标主机能否进行正确的双向通信。

A与B为实验用的PC机，使用Windows2000 Professional操作系统。

实验方案：

步骤1：

设置两台主机的IP地址与子网掩码：

A：192.168.1.130255.255.255.0

B：192.168.1.125255.255.255.0

两台主机均不设置缺省网关。

用arp -d命令清除两台主机上的ARP表，然后在A与B上分别用ping命令与对方通信，在A与B上分别显示，

A：Reply from 192.168.1.125：bytes=32 time

B：Reply from 192.168.1.130：bytes=32 time

用arp -a命令可以在两台PC上分别看到对方的MAC地址。

分析：由于主机将各自通信目标的IP地址与自己的子网掩码相“与”后，发现目标主机与自己均位于同一网段（192.168.1.0），因此通过ARP协议获得对方的MAC地址，从而实现在同一网段内网络设备间的双向通信。

步骤2：

将A的子网掩码改为：255.255.255.128，其他设置保持不变。

操作1：用arp-d命令清除两台主机上的ARP表，然后在A上ping B，在A上显示结果为：Destination host unreachable。