时间：2023-03-07 15:17:34
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论文摘要:随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
1通信系统传输手段
电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。
微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。
光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。
移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。
2数据通信的构成原理
数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。
3数据通信的分类
3.1有线数据通信
数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。
分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的,所以又称为X.25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。
帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。
3.2无线数据通信
无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户
4.1计算机网络
计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。
局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。
4.2网络协议
网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。
TCP/IP实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(TransportControlProtocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。
目前的IP协议是由32位二进制数组成的,如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址,在整个因特网上IP地址是唯一的。
要与新电能表进行通讯，除了要保证硬件回路没问题，通讯规约也要符合新电能表的要求，这主要体现在通信报文的正确识别上。要读取电能表的读数主要有以下通讯报文：（1）向电能表发出通讯请求西门子PLC发出的报文如下：（报文都以16进制ASCII码表示，下同）1B0203（1B代表ESC的ASCII码，02为电能表识别的报文开始位，03代表报文停止位。下面的所有报文都是以02开头，以03结尾）电能表接到请求信息后，返回一个确认报文如下：020606A403（其中第二位06代表ACK的ASCII码，跟着的06A4是这个报文的CRC校验码。（2）向电能表发送用户名和密码中调规定广蓄B厂所有的电能表一般用户的名称和密码如下：USERID:settime（不区分大小写）Password:cxb032（不区分大小写）PLC要登陆电能表必须向它发送正确用户名称和密码，报文如下：024C53455454494D452C43584230333200C02A03其中：02代表报文的开始位：4C代表登陆电能表的命令L（load）；53455454494D45代表settime；2C代表逗号；435842303332代表cxb032；00为密码结束的中止位；C02A为计算出的CRC校验码；03为停止位；这个报文转换为字母就是：02LSETTIME,CXB03200C02A03。待电能表收到报文并确认密码正确后，回复报文跟前面一样为：020606A403（3）读取电能表中的寄存器由于新电能表采用CRC校验，CRC校验中规定，如发现在除了头02，尾03的其他报文中，有02，03，10，11，13，就把此报文变为两个字节10，40+这个字节数据，这样做的目的是在数据体中区分一些特殊字符。因此要读取这些值，要依次发出4个报文给电能表，报文如下：0252016910537803025200692049030252104369751A030252104269462B03其中报文开头和结尾的02和03还是分别代表报文的开始和停止位。52代表电能表读取命令“R”（read）。接下来的0169/0069/104369/104269则分别代表0169、0069、0369和0269四个电能表寄存器号。105378/2049/751A/462B分别为4个报文的CRC校验码。电能表在依次收到读取报文后，也依次发出4个包含有寄存器数据的报文给RTU。报文格式大致举例如下：0252016900000000789A03等等其中00000000即为所需要0169寄存器中的电度值，它是一个4个字节的浮点数，采用IEEE浮点数表示形式，789A为假设的CRC校验码。
2西门子CP544的通讯协议
CP544卡是西门子S5系列的专门的点对点串口通讯卡。它有3种通讯协议，分别是RK512、3964和OPENDRIVER协议。其中前两种协议因为需要设置西门子PLC能识别的目的地址，所以只能在西门子系列的设备中使用。要与电能表进行通讯，只能采用OPENDRIVER协议。该协议的特点是不管通讯设备的地址，只需确定西门子PLC侧的发送地址和接收地址即可。图3为西门子PLC通过CP544卡与电能表通讯的示意图。在图3中，PLC程序将指定的发送数据块通过SEND发送程序块，在物理上经CP544通讯卡与新电能表进行串口通讯，将请求报文发送给电能表。而电能表中的数据报文也通过串口通讯方式经CP544卡再经过RECEIVE－ALL接收程序块存放到指定的接收数据块中。串口通讯一个最基本的要求就是通讯双方的通讯参数设置必须一致。根据电能表的要求，CP544卡有以下设置。通讯基本参数：通讯模式选择：MODE2Variableusefuldatalength（endcharacter）波特率：2400b/s数据位：8位停止位：1位奇偶校验：无流量控制：无字节传送监控时间：20ms第一个结束识别字节（endcharacter1）：03H（这个非常关键，设置03是为了与电能表的报文终止位相适应，否则通讯不能成功）第二个结束识别字节（endcharacter2）：00H另外数据接收地址也在CP544卡设置软件中进行设置如表2：在表2中，分别设置了CP544卡两个通讯接口的接收地址分别为DB11和DB12，接收字长最大为64个字。通讯接口从CP544卡到RS485/232转换器，再到电能表的通讯链路的通讯接口接线如图4所示。
3通讯程序编写
按照前面部分所述的报文收发格式及CP544的相关协议要求，对西门子PLC与电能表通讯的控制程序进行了重新编写和调试，在程序的编写调试过程中，解决了电能表报文应答式收发存储、电能表数据CRC校验码解码、不同数制格式的转换和临界数据显示不稳定等几个技术难点，实现了新的电能表与PLC的数据通讯，使得电度值在上位机上得以重新显示并自动打印。
4总结
1.报文交换。所谓的报文交换，是指将用户的报文暂存在交换机的存储器当中，当所需要输出电路是空闲的时候，就将该报文发到所需要接收的交换机或者是终端，这种传输方式可以有效的提高断线和电路的利用率，更重要的是可以提高其工作效率。
2.分组交换。所谓的分组交换，指的是将用户发过来的报文的整体分成若干个定长的数据段，然后将这些分好的数据段进行存储，在网内进行传输。每一个数据段也就是一个分组，每一个分组都标识着接收地址和发送的地址。同时不同的用户的分组数据都采用的动态传输，也就是同一条路径可以有不同的用户在进行分组传送，因此，这种方式的传输效率较高。
二、数据通信的应用及发展前景
（一）移动数据通信在业务上的应用。1.移动数据通信的应用是利用移动通信的系统进行数据通信，它不仅可以作为固定的数据通信，还能够实现移动的图文传真、计算机联网、远距离传输等。由于移动数据的通信设备具有个性化的特点，因此数据传输的时候往往会由于一个网络端口会被人们多次使用，所以会经常出现拥堵的情况，由此便造成了多个连接终端不顺利进数据传输。但是移动数据通信就不会出现这种情况，我们只需要根据正常的程序进行，一个终端只负责一个用户，提高了数据传输的效率。除此之外，移动数据通信还能够实现电脑与电脑之间的远程操作和简单的数据传送，这样就利于人们在业务频繁的时候，可以随时随地的进行数据传输，从而达到省时高效的目的。由此可以发现，移动数据的通信可以使用户及时的收发消息。2.帧中继技术应用。所谓的帧中继应用，主要是指使用光纤作为主要的传输方式，由于帧中继由于具有出错率低的技术特点，从而受到了人们的广泛关注。目前为止，这种技术被作为主要的宽带数据接口，也是交换数据的一种手段。但是这种方式不适用语音或者是视频这类传输，其具有特定的服务特性。
（二）数据通信的发展前景。从目前的情景来看，数据的通信已经成为了现代人们生活的重要组成部分，无论是在人们的工作中还是学习中，都离不开数据的通信，只有通过大量的信息的传输和累积，才可以使我国的数据通信更加成功，如此才能走得更加长远。
三、结束语
随着信息技术的发展，以信息技术、计算机技术为主的高新技术被广泛的应用在社会多个生产领域，它们已经成为高新技术的代名词。而计算机数据通信与网络技术作为分布交互仿真的关键技术之一，它也是造成我国信息技术与国外信息技术差距的主要原因。因此我们有必要对分布交互仿真的概念和特征进行研究和分析。
1.1分布交互仿真概念
分布交互仿真是一种综合性仿真环境，它一般采用协调一致的结构、标准和协议，通过网络设备将分散在各地的仿真设备进行互联，其特点主要表现为分布性、交互性、异构性、时空一致性和开放性。分布交互仿真技术主要解决两个问题：一是使大规模复杂系统的仿真成为可能；二是降低仿真成本。分布交互式仿真技术可以实时计算并生成一个反映实体对象变化的三维图形环境。通过计算机等设备，实验人员不仅可以“进入”这种虚拟环境（主要是视觉听觉环境），直接观察事物的内在变化并与其发生相互作用，还能通过开放式的中断处理来模拟各种随机事件，给人一种“身临其境”的真实感。
1.2分布交互仿真的发展
在分布式交互仿真发展的早期阶段,通讯层和应用层是很难截然分开的。在应用层,为了能将实体的数据传给其它实体,每个仿真应用都为自己所生成的实体定义了一个结构或数据块,其中包括了传送实体信息所必要的数据定义。这样的数据可称之为“不规范的数据”。可以说,这种数据定义方式完全满足了实体间数据交换的需要,但缺点是每个实体的数据定义各不相同。每个仿真应用中不但要有本地实体的数据定义,还要有其它节点的实体的数据定义,才能在接到一个数据包后按照正确的格式来理解它。当网络中要增加一个新实体时,其它仿真应用中都要增加这一实体的数据定义。也就是说,每增加一个实体就要对网络中所有的仿真应用进行一次修改。
1.3分布交互方针的特征
分布交互仿真最大的特征便是没有中央服务器。分布交互仿真是严格的对等网络结构,在它里面所有数据传送给所有仿真应用,而数据的拒绝与接收依赖于接收者的需要。取消了中央服务器,分布交互仿真减少了由于一个仿真应用向另一个仿真应用传送信息的时间延迟。时间延迟严重影响网络仿真的实时性和有效性。举例说明,当一仿真应用向目标开火以后,被击中的目标必须尽可能快知道将要发生的军事行动,使其作出相应的防卫反应,通讯设备的延迟引入可能导致对方力量的加强,战场态势的变化。
2分布交互仿真中数据通信的研究
随着信息技术为主的高新技术发展和广泛应用，计算机数据通信与网络技术得到前所未有的重视，它已成为分布交互仿真技术中的关键所在，这也是造成我国分布交互仿真技术与国外存在差距的主要原因之一。同时，由于我国没有分布交互仿真技术规范和标准，这使得我国的分布交互仿真技术研究存在多样、复杂以及多元化特征，因此就需要我们在工作中给予高度重视也探索。在目前的实时数据通信技术分析中，它主要包含了数据传输的准确性、及时性，数据发送的可行性、方便和快捷性，信息接收系统的智能性和自动化要求。
2.1数据通信的应用现状
经过的一段时间的研究表明，分布交互仿真技术中实体的数量在不断增多，仿真性能和仿真优越性也发生了翻天覆地的变化，这就给接受领域的额工作人员大大的增加了负担，使得整个管理实体数量发生了一个瓶颈。此外，在这种交互方式中，我们需要满足人们在回路上存在的仿真需要，但是对事件驱动、时间驱动上存在的仿真问题则无需要给予过多的重视和分析。
2.2实时数据通信协议分析
实施数据通信是基于网络条件下的计算机数据分析，它在应用的过程中是以网络通信部分和实现基础为标准的，它在应用中需要解决的问题就是如何将信息从网络的一个节点快速、准确的传递给另外一个节点，这个过程中是一个快速、及时传递的过程，它和人与人之间的交流一样，采用合理、简单的语言进行沟通无疑要比复杂的语言快捷的多。因此，在通信协议的制定中，它是针对网络通信为基础开展的，协议利用是否合理、科学和科学将直接关系到网络通信的实现，也决定着网络通信工作的开展。在一个分布式交互仿真系统中，必须要以科学的通信标准进行控制。在目前的交互仿真系统中，常见的协议包含了TCP/IP协议，它在应用中是以传输控制协议、网络访问协议为核心，它已经广泛的被世界多个国家重视和认可。目前,HLA网关能转化各种协议使用的PDU类型:实体状态、开火、爆炸和碰撞,这些能够支持DIS的仿真器。HLA网关预定是以联邦对象模型(FOM)为依据的数据,它们放在设置文件中,且在运行时改变。另外RTI还提供询问、删除以及时间管理等服务。
3结束语
1.1过程数据链路层接口1）数据集上层协议通过LPI访问通信存储器中的过程数据，LPI提供链路层端口初始化，包括数据集的读写以及同步操作等功能的原语。LPI规定了数据集的访问。在一个设备内，数据集由其数据集标识符（DS_Name）来识别。DS_Name由4位的通信存储器标志（traffic_store_id）和12位的端口地址（port_address）组成。2）LPI原语及调用流程链路层上各个原语及其先后调用关系如图2所示。由图2可知，进行通信前，发送者侧和用户侧需要对链路层进行初始化（lp_init）,然后调用原语ds_subscribe来预订一个用于同步的数据集。接着者调用原语lp_put_dataset将数据集写入相应的通信存储器中，在进行此操作时，需要解析DS_Name。当数据集通过了物理层发送完成后，用户通过调用原语lp_get_dataset将数据集从通信存储器中取出。这样就完成了数据集的发送和接收。最后双方共同调用原语ds_desubscribe，从预定表中移去用于同步的数据集。
1.2过程变量应用层接口1）过程变量标识符在一个设备内，过程变量由其所在的数据集（DS_Name）和其在数据集中的位偏移量（Var_Offset）来标识[6]。通过总线传送时，过程变量由逻辑地址和被传送的数据集的位偏移量来识别。2）AVI原语应用变量接口AVI定义了变量提供给总线的服务。应用变量接口原语只访问通信存储器的端口，并没有触发总线的通信。在应用变量接口中，过程变量是单个访问的，属于数据集的一部分。为了提高传输效率，属于同一个数据集的过程变量作为一个坚固的整体进行传送和存储。过程变量和其所在数据集的刷新定时器一起在一次不可分割的操作中获取[7]。应用变量接口AVI原语分为3类：单个变量访问，集合访问，群集访问。
2过程数据通信设计思路
2.1过程数据链路层的设计
2.1.1过程数据链路层数据结构设计在链路层传输的数据属于数据集的一部分，数据集由其DS_Name来标识。
2.1.2过程数据链路层接口函数设计此函数用于实现过程数据模块的初始化功能。首先，读取配置文件建立相应的端口属性表来建立初值。然后进行差错判断，分为通信存储器标识和端口地址的判断，如果超出了系统设定的最大值，那么初始化过程失败。只有在以上条件为真的情况下，才初始化强制变量表和数据集预定表。2）过程“lp_put_dataset”此函数用于数据集的发送，从应用拷贝一个数据集到通信存储器中的端口。首先，要对输入参数的合法性进行检查，主要是对通信存储器和端口地址进行检查，判断是否在系统设定的范围内。在完成参数检查后，开始进行数据的发送，将数据拷入相应的端口中，同时，前一次的数据集将被覆盖。3）过程“lp_get_dataset”此函数用于接收数据集，即从端口拷贝一个数据集和其刷新定时器到应用层。首先，要检查输入参数的合法性，分别是对通信存储器标识和端口地址的值的判断。然后，根据相应的端口属性表，将端口中的数据集和刷新定时器拷贝到应用提供的内存中。
2.2过程变量应用层的设计
2.2.1过程变量应用层数据结构设计1）单个变量数据结构设计对于单个变量，利用结构体PV_NAME来描述一个变量，如下：2）集合变量数据结构集合变量使用结构体PV_SET来标识同一个数据集的一组变量，包括每个变量拷入（或拷出）的内存地址以及整个数据集的刷新定时器。3）群集变量数据结构群集结构体PV_Cluster标识一组PV_Set，由通信存储器进行排序。
2.2.2过程数据应用层接口函数设计1）函数“ap_put_variable”此函数用于单个变量的发送，从应用内存地址空间拷贝一个单个过程变量及检查变量到通信存储器。首先，检查PV_NAME参数的合法性，从PV_NAME中获取数据集DS_NAME的信息，接着调用lp_get_dataset函数从相应的端口读取数据集，然后根据PV_NAME中var_type类型，分7种情况进行数组元素个数和数据派生类型的计算，根据计算结果将过程变量和检查变量拷贝到数据集中，变量上一次的值被覆盖。在上述过程完成后，调用lp_put_dataset函数将数据集拷贝到宿端口中。2）函数“ap_get_variable”此函数用于单个变量的接收，从通信存储器拷贝一个过程变量及检查变量和刷新定时器到应用内存的地址空间。首先，要对PV_NAME进行参数检查，然后根据PV_NAME获取的端口信息，调用lp_get_dataset函数从相应的端口获取数据集。接着就根据算法从数据集中获取过程变量和检查变量。3）函数“ap_put_set”此函数用于集合变量的发送，在一次不可分割的操作中，从应用内存地址空间拷贝集合变量到端口。首先，获取PV_LIST中DS_NAME信息，根据相应的ts_id和port_address调用lp_get_dataset函数获取数据集。接着，将变量写进数据集中，在进行此操作前，先对PV_LIST进行参数的检查。在检查完成后，调用lp_put_dataset函数将数据集拷贝至相应的端口。4）函数“ap_get_set”此函数用于集合变量的接收，在一次不可分割的操作中，从端口拷贝属于同一个集合中的过程变量到应用内存地址空间。首先，对PV_LIST进行参数的检查，检查通过后，根据PV_LIST中DS_NAME的信息，调用lp_get_dataset函数获取数据集，然后根据算法将数据集中的变量进行提取，实现群集变量接收的功能。5）函数“ap_put_cluster”此函数用于群集变量的发送，从应用拷贝一个变量群集到通信存储器中，属于同一个PV_SET的变量一起拷贝。其实现的过程和函数ap_put_set相同，只是在参数检查上改为对PV_SET的检查。6）函数“ap_get_cluster”此函数用于群集变量的接收，从通信存储器拷贝过程变量的一个群集到本地用户实体。其实现的过程和函数ap_get_set基本相同，不同点在于参数检查是对PV_SET的检查。
3过程数据实时协议通信测试验证
3.1测试验证平台由于变量服务对于MVB和WTB通信存储器的访问原理和实现过程相同，因此测试基于MVB设备间的过程数据通信来验证链路层和应用层接口功能[8]。本测试连接以D113为核心的MVB主设备、UIC网关A、B两组的MVB通信板以及MVB协议分析设备，组成拥有一主、三从的MVB通信网络，如图3所示，连接无误后各套设备上电准备，UIC网关的两组从设备分别与电脑主机通过以太网相连，MVB协议分析设备通过USB与电脑主机相连。
3.2过程数据链路层测试及验证首先启动D113MVB板卡的PC104核心模块进入winxp系统，启动UIC网关MVB板下位机VxWorks系统。然后启动上位机Tornado集成开发环境，运行FTP服务器程序Tftpd32，建立连接后，下载MVB实时协议栈代码。接着就开始进行端口配置，在测试中，配置0x001，0x002，0x005为源端口，接收来自D113MVB板卡发出的数据，3个端口功能码分别为0，1，4，接收字节数为2，4，32，配置0x008，0x009，0x00a为宿端口，向D113MVB板发送数据，功能码为2，接收的字节数为8，测试结果如图4，图5所示。链路层接口向上层应用提供数据集的读写操作，对于应用是不可见的，因此，为了测试的可视性，在上层应用中设计了两个函数ap_get_dataset和ap_put_dataset，这两个函数调用了链路层lp_put_dataset和lp_get_dataset这两个收发数据集的函数，测试时能实时反应出收发数据的情况。通过以上两个结果图可以看出，D113板卡和UIC网关的MVB板卡能准确地互相接收和发送数据，验证了过程数据链路层能正常的进行数据通信，功能得以实现。
3.3过程数据应用层测试及验证应用层的测试针对集合和群集变量的收发进行了试验。在进行集合变量测试时，配置主设备端口0x004为源端口，功能码为4，从设备配置相应的宿端口。群集变量测试配置0x003端口，数据0x10和0xAA在数组1中，0xA1A2在数组2中，两个数组整合成一个变量集合发送。测试结果如图6~8所示。根据图6~8，集合变量和群集变量能准确的收发和接收，验证了实时协议变量应用层接口能正常使用，功能得以验证。
4结束语
非分组型终端分为可视图文终端、用户电报终端、PC机终端等；而分组型终端包括数字传真机、计算机、智能用户电报终端（TeLetex）、专用电话交换机（PABX）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、局域网（LAN）、可视图文接入设备（VAP）等。数据电路可分为终端设备（DCE）和传输信道，传输信道分为模拟信道和数字信道。
2数据通信的分类
1）有线数据通信。①数字数据网（DDN），主要由四部分组成，分别是用户环路、DDN节点、数字信道及网络控制管理中心。DDN是一种数字通信网络，它把数字通信技术、数据通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术有机的结合在一起。②分组交换网（PSPDN），又称为X.25网，采用CCITTX.25协议。PSPDN采用存储—转发的方式，将用户传来的报文分割成一定长度的数据段，并在各数据段上添加控制信息，构成一个能在网上传输的带有地址的分组组合群体。PSPDN的主要优点是为了达到多用户同时使用，可同时开放多条虚通路于一条电路上，并具有先进的误码检错功能和动态路由选择功能，但通信性能较差。③帧中继网，起源于X.25分组交换技术，主要包括存取设备、交换设备、公共帧中继服务网三部分。帧中继网它可在帧中继帧中将不同长度的用户数据组包封，并在网络传输前添加控制及寻址信息。2）无线数据通信。无线数据通信是以有线数据通信为基础，而采用无线电波传送数据的通信方式，也可称为移动数据通信，它是计算机网络与数据通信相结合的产物，可实现网络计算机之间或人与计算机终端之间的通信。无线数据通信也是依靠有线数据网将网路应用扩展至便携式用户。
3网络及其协议
1）计算机网络。计算机网络（ComputerNetwork），是指通过通信线路将多台具有独立功能、地理位置不同的计算机系统连接起来，并通过网络软件及通信协议实现信息传递和资源共享。按地理位置划分，计算机网络可分为局域网、城域网、广域网、网际网四种。局域网是在一个较小的局部的地理范围内，如一栋楼、一所学校等，它是目前使用最多的一种计算机网络。城域网覆盖范围较局域网大，一般在10-100公里范围内，通常是在一个城市辖区内；广域网一般覆盖范围是整个国家（100-1000公里之间），连接该国家内各个地区的网络。网际网一般指覆盖全球的Internet。2）网络协议。网络协议是指在计算机网络中进行数据交换所使用的语言，它分为很多类型，如OSPF、LDAP、HSRP、EIGRP、TCP/IP等，我们日常使用的协议一般是TCP/IP。它适用于各种大小不同的网络。TCP/IP协议具有开放体系结构的特点，易于用户管理。TCP/IP是相关协议的集合体，是一种标准网络协议（含因特网协议和传输控制协议），它提供一种可靠的数据流服务，在程序之间传送数据，IP协议（网络之间互连的协议）用于计算机网络互联与通信。TCP/I协议具有跨平台性，采用四层层级结构：网络接口层，利用实际网络传送数据，即接收和发送物理帧；网络层：负责基本的数据封包传送；传输层：负责节点间数据传送；应用层：负责应用程序间的沟通。目前，IP协议采用二进制，共计32位，如200.10.85.120可用来表示网络上某台计算机终端所使用的IP地址，它在网络上是独一无二的。
4结束语
在数据通信中应用多线程技术，主要是通过编程设计实现的，其设计的框架主要包括以下几方面：Scheduler——在主循环方面，主要是通过scheduler实现的，事件处理程序存在时，将向scheduler发出声明，从而实现对事件的监视，反之，在事件发生时，scheduler将通知事件处理程序。
eventHandler——在事件处理程序基类方面，主要是通过eventHandler实现的，eventHandler中具有一个通用接口setevent()，从而保证了scheduler对事件的监视，同时在接口中，还拥有回调函数checkevent()和event-callback()，从而实现了事件的处理。inputHandler——在事件处理程序子类方面，主要是通过inputHandler实现的，主要的功能便是对文件输入信息数据的各种处理，在子类的基础上可以派生出其他的类，同时还能够实现对函数event-callback()的重写，从而对文件输入信息数据在执行时进行某种特定的操作。
timerHandler——在eventHandler类的子类方面，主要是通过timerHandler实现的，主要的功能便是对定时器的各种处理，在子类的基础上也可以派生出其他的类，并且也可以实现对函数event-callback()的重写，进而通过特定的操作，处理超时定时器[3]。
各类的主要操作为：SetInput()，将这个函数接受一个指向fd-set结构的指针，将其代表的文件描述符置1；SetTimeout()，将这个函数接受一个指向timeval结构的指针，将设置定时器在超时前所需要的时间；InputReadCallback()，将这个函数进行输入处理；CheckInput()，将这个函数接受一个指向fd-set结构的指针，并对其文件上描述符上的数据进行检查，从而准备好输入；TimeoutCallback(),将这个函数进行超时处理；CheckTimeout()，将这个函数对比传递到timeval结构中，从而确定当前时间值是否超时，如果存在超时，则要调用TimeoutCallback。这一系统运用的是国际标准，从而保证了系统的互连与互操作性，同时这一系统的设计，提升了其实现，降低了其维护的难度，如图1所示。
2总结
1.1加大对安全性的评估力度
有效保障数据通信网络的稳定性和安全性，就必须充分发挥技术人力资源的作用，积极构建起健全完善的数据通信平台，并积极对系统平台的安全性进行科学的全面的评估。作为一名合格具备专业化技术的人员，应按照相关制度要求和标准流程，设置科学的评估方式，对整个网络环境进行系统的评估，并适时给予安全调整，准确分析潜在的用户群体以及信息源，并对他们进行安全评估和识别，充分了解数据通信网络的发展实际，以此为出发点开展系统安全性的分析活动。
1.2及时排查隐存的安全威胁
定期开展网络安全的检查与维修活动，以及时确保数据信息的可靠性与真实性得到有效的安全确认，避免服务器的终端设备以及信息网中的硬件设备和软件设备受到恶意破坏，防止系统网络受到不法分子的严重攻击，达到对数据库内部的信息进行保密的目的。所以这就要求专业化的技术人员需以对网络安全性的有效评估为前提，全面仔细存在的隐形的安全威胁，积极设置高效的网管设置等形式，不断优化系统漏洞，拒绝一切不法分析用户的对网络系统的入侵和攻击，降低安全风险的发生。
2路由器与交换机漏洞的发现和防护
作为通过远程连接的方式实现网络资源的共享是大部分用户均会使用到的，不管这样的连接方式是利用何种方式进行连接，都难以避开负载路由器以及交换机的系统网络，这是这样，这些设备存在着某些漏洞极容易成为黑客的攻击的突破口。从路由器与交换机存在漏洞致因看，路由与交换的过程就是于网络中对数据包进行移动。在这个转移的过程中，它们常常被认为是作为某种单一化的传递设备而存在，那么这就需要注意，假如某个黑客窃取到主导路由器或者是交换机的相关权限之后，则会引发损失惨重的破坏。纵观路由与交换市场，拥有最多市场占有率的是思科公司，并且被网络领域人员视为重要的行业标准，也正因为该公司的产品普及应用程度较高，所以更加容易受到黑客攻击的目标。比如，在某些操作系统中，设置有相应的用于思科设备完整工具，主要是方便管理员对漏洞进行定期的检查，然而这些工具也被攻击者注意到并利用工具相关功能查找出设备的漏洞所在，就像密码漏洞主要利用JohntheRipper进行攻击。所以针对这类型的漏洞防护最基本的防护方法是开展定期的审计活动，为避免这种攻击，充分使用平台带有相应的多样化的检查工具，并在需要时进行定期更新，并保障设备出厂的默认密码已经得到彻底清除；而针对BGP漏洞的防护，最理想的办法是于ISP级别层面处理和解决相关的问题，假如是网络层面，最理想的办法是对携带数据包入站的路由给予严密的监视，并时刻搜索内在发生的所有异常现象。
3交换机常见的攻击类型
3.1MAC表洪水攻击
交换机基本运行形势为：当帧经过交换机的过程会记下MAC源地址，该地址同帧经过的端口存在某种联系，此后向该地址发送的信息流只会经过该端口，这样有助于节约带宽资源。通常情况下，MAC地址主要储存于能够追踪和查询的CAM中，以方便快捷查找。假如黑客通过往CAM传输大量的数据包，则会促使交换机往不同的连接方向输送大量的数据流，最终导致该交换机处在防止服务攻击环节时因过度负载而崩溃。
3.2ARP攻击
这是在会话劫持攻击环节频发的手段之一，它是获取物理地址的一个TCP/IP协议。某节点的IP地址的ARP请求被广播到网络上后，这个节点会收到确认其物理地址的应答，这样的数据包才能被传送出去。黑客可通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，ARP欺骗过程如图1所示。
3.3VTP攻击
以VTP角度看，探究的是交换机被视为VTP客户端或者是VTP服务器时的情况。当用户对某个在VTP服务器模式下工作的交换机的配置实施操作时，VTP上所配置的版本号均会增多1，当用户观察到所配置的版本号明显高于当前的版本号时，则可判断和VTP服务器实现同步。当黑客想要入侵用户的电脑时，那他就可以利用VTP为自己服务。黑客只要成功与交换机进行连接，然后再本台计算机与其构建一条有效的中继通道，然后就能够利用VTP。当黑客将VTP信息发送至配置的版本号较高且高于目前的VTP服务器，那么就会致使全部的交换机同黑客那台计算机实现同步，最终将全部除非默认的VLAN移出VLAN数据库的范围。
4安全防范VLAN攻击的对策
4.1保障TRUNK接口的稳定与安全
通常情况下，交换机所有的端口大致呈现出Access状态以及Turnk状态这两种，前者是指用户接入设备时必备的端口状态，后置是指在跨交换时一致性的VLAN-ID两者间的通讯。对Turnk进行配置时，能够避免开展任何的命令式操作行为，也同样能够实现于跨交换状态下一致性的VLAN-ID两者间的通讯。正是设备接口的配置处于自适应的自然状态，为各项攻击的发生埋下隐患，可通过如下的方式防止安全隐患的发生。首先，把交换机设备上全部的接口状态认为设置成Access状态，这样设置的目的是为了防止黑客将自己设备的接口设置成Desibarle状态后，不管以怎样的方式进行协商其最终结果均是Accese状态，致使黑客难以将交换机设备上的空闲接口作为攻击突破口，并欺骗为Turnk端口以实现在局域网的攻击。其次是把交换机设备上全部的接口状态认为设置成Turnk状态。不管黑客企图通过设置什么样的端口状态进行攻击，这边的接口状态始终为Turnk状态，这样有助于显著提高设备的可控性[3]。最后对Turnk端口中关于能够允许进出的VLAN命令进行有效配置，对出入Turnk端口的VLAN报文给予有效控制。只有经过允许的系类VLAN报文才能出入Turnk端口，这样就能够有效抑制黑客企图通过发送错误报文而进行攻击，保障数据传送的安全性。
4.2保障VTP协议的有效性与安全性
VTP（VLANTrunkProtocol，VLAN干道协议）是用来使VLAN配置信息在交换网内其它交换机上进行动态注册的一种二层协议，它主要用于管理在同一个域的网络范围内VLANs的建立、删除以及重命名。在一台VTPServer上配置一个新的VLAN时，该VLAN的配置信息将自动传播到本域内的其他所有交换机，这些交换机会自动地接收这些配置信息，使其VLAN的配置与VTPServer保持一致，从而减少在多台设备上配置同一个VLAN信息的工作量，而且保持了VLAN配置的统一性。处于VTP模式下，黑客容易通过VTP实现初步入侵和攻击，并通过获取相应的权限，以随意更改入侵的局域网络内部架构，导致网络阻塞和混乱。所以对VTP协议进行操作时，仅保存一台设置为VTP的服务器模式，其余为VTP的客户端模式。最后基于保障VTP域的稳定与安全的目的，应将VTP域全部的交换机设置为相同的密码，以保证只有符合密码相同的情况才能正常运作VTP，保障网络的安全。
5结语
1）微波中继通信方式
通信载体为微波，亦称微波接力通信，是采用中继（接力）方式在地球表面进行无线通信的方式。具有传输频带宽容量大、跨越空间能力强、传输信号稳定质量高等特点。模拟微波通信采用的调制技术一般为SSB/FM/FDM，数字微波通信采用的调制技术有，BPSK、QPSK及QAM。
2）移动通信
主要分为全球移动通讯系统（GSM）和码分多址传输技术（CDMA）。数字移动通信主要包括以下关键技术：调制技术、纠错编码技术和数字话音编码技术。
3）卫星通信方式
其实质也是一种微波通信，该系统的中继站是卫星，由其发射微波信号，并在各地面基站之间传输。主要特点是通信覆盖面积大、传输容量大、受地域限制少、可靠性高等。数字卫星通信多采用数字调制、频分多址技术。
2数据通信系统的构成数据终端（DTE）
分为非分组型终端（NPT）及分组型终端（PT）两类。非分组型终端分为可视图文终端、用户电报终端、PC机终端等；而分组型终端包括数字传真机、计算机、智能用户电报终端（TeLetex）、专用电话交换机（PABX）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、局域网（LAN）、可视图文接入设备（VAP）等。数据电路可分为终端设备（DCE）和传输信道，传输信道分为模拟信道和数字信道。
3数据通信的分类
1）有线数据通信
①数字数据网（DDN），主要由四部分组成，分别是用户环路、DDN节点、数字信道及网络控制管理中心。DDN是一种数字通信网络，它把数字通信技术、数据通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术有机的结合在一起。②分组交换网（PSPDN），又称为X.25网，采用CCITTX.25协议。PSPDN采用存储—转发的方式，将用户传来的报文分割成一定长度的数据段，并在各数据段上添加控制信息，构成一个能在网上传输的带有地址的分组组合群体。PSPDN的主要优点是为了达到多用户同时使用，可同时开放多条虚通路于一条电路上，并具有先进的误码检错功能和动态路由选择功能，但通信性能较差。③帧中继网，起源于X.25分组交换技术，主要包括存取设备、交换设备、公共帧中继服务网三部分。帧中继网它可在帧中继帧中将不同长度的用户数据组包封，并在网络传输前添加控制及寻址信息。
2）无线数据通信
无线数据通信是以有线数据通信为基础，而采用无线电波传送数据的通信方式，也可称为移动数据通信，它是计算机网络与数据通信相结合的产物，可实现网络计算机之间或人与计算机终端之间的通信。无线数据通信也是依靠有线数据网将网路应用扩展至便携式用户。
4网络及其协议
1）计算机网络
计算机网络（ComputerNetwork），是指通过通信线路将多台具有独立功能、地理位置不同的计算机系统连接起来，并通过网络软件及通信协议实现信息传递和资源共享。按地理位置划分，计算机网络可分为局域网、城域网、广域网、网际网四种。局域网是在一个较小的局部的地理范围内，如一栋楼、一所学校等，它是目前使用最多的一种计算机网络。城域网覆盖范围较局域网大，一般在10-100公里范围内，通常是在一个城市辖区内；广域网一般覆盖范围是整个国家（100-1000公里之间），连接该国家内各个地区的网络。网际网一般指覆盖全球的Internet。
2）网络协议
