网络拓扑图中用到了什么技术和应用技术，基于工控网络拓扑结构的可视化分层方法

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一、网络拓扑图中用到了什么技术和应用技术

在网络拓扑图的设计和实现过程中，我们运用了多种技术和方法。以下我们将详细介绍这些技术和方法：

1.网络协议：网络协议是网络设备之间进行通信的基础规则。例如，TCP/IP（传输控制协议/网际协议）是Internet的基本协议，用于规范数据如何在网络中传输；而HTTP（超文本传输协议）则用于从Web服务器传输超文本到本地浏览器。

2.路由与交换：在复杂的网络环境中，我们需要利用路由器和交换机来实现网络的互联和数据的转发。其中，路由主要负责确定数据包从源地址到目的地址的最佳路径，交换则负责在同一局域网内的数据包传输。

3.网络地址分配：网络中的每个设备都需要有一个唯一的地址以便识别和定位，这就需要用到如DHCP（动态主机设置协议）这样的地址分配技术。

4.防火墙与安全：为了保护网络安全，我们会使用防火墙等技术来防止未经授权的访问，同时也会采用VPN（虚拟专用网络）等方式来保护数据的传输安全。

5.负载均衡：当网络流量过大时，为了避免单个服务器或网络设备的过载，我们会使用负载均衡技术将流量分散到多个服务器或设备上。

6.无线技术：随着移动设备的普及，无线网络也成为我们设计网络拓扑图时需要考虑的重要因素。这包括Wi-Fi、蓝牙等各种无线通信技术。

7.云服务：云计算技术的发展使得我们可以利用云服务来扩展网络的功能和性能。例如，我们可以使用云存储服务来备份数据，或者使用云计算服务来进行大规模的数据处理。

以上就是我们在网络拓扑图中常用的技术和方法。它们各有特点，相互配合，共同构成了我们的网络拓扑图。通过合理的设计和配置，我们可以使网络运行得更加高效、稳定和安全。

二、拓扑学在哪些领域有应用?

拓扑学是数学的一个分支，主要研究空间的性质和结构。尽管它看起来可能与我们的日常生活没有直接关系，但实际上，拓扑学在许多领域都有广泛的应用。

1.物理学：拓扑学在量子力学、凝聚态物理、统计力学等领域有重要应用。例如，拓扑绝缘体是一种具有特殊电子结构的固态物质，其导电性质与材料的拓扑性质密切相关。此外，拓扑相变也是一个重要的研究领域。

2.计算机科学：拓扑学在计算机科学中的应用主要体现在网络理论和数据结构中。例如，拓扑排序是一种重要的图论算法，用于解决有向无环图中的顶点排序问题。此外，拓扑数据分析也是一种新兴的研究领域，主要用于处理复杂的多维数据。

3.生物学：拓扑学在生物学中的应用主要体现在蛋白质结构和DNA分子结构的研究上。例如，蛋白质的三维结构可以通过拓扑学的方法进行预测和分析。此外，拓扑学也在神经网络和生物信息学中有应用。

4.材料科学：拓扑学在材料科学中的应用主要体现在新型材料的设计上。例如，通过改变材料的拓扑结构，可以设计出具有特殊性能的新型材料。

5.地理学：拓扑学在地理学中的应用主要体现在地形分析和地图制作上。例如，通过拓扑学的方法，可以对地形进行精确的测量和分析。

6.经济学：拓扑学在经济学中的应用主要体现在市场网络的分析上。例如，通过拓扑学的方法，可以对市场的结构和动态进行深入的研究。

基于工控网络拓扑结构的可视化分层方法

2017-12-2913:14·电子技术应用ChinaAET

张湾1，张华2，郭肖旺1，霍玉鲜1，张晓莉1

（1.华北计算机系统工程研究所，北京100083；2.北京航天飞行控制中心，北京102206)

为了实现工控网络组态的拓扑结构到二维平面的无交叉映射显示，从自主可控PLC的网络拓扑出发，提出按照广度优先生成树的高度对拓扑结构进行分层，根据层次的划分，每个界面只显示该层组态界面信息，简化了组态画面的复杂性，强化了组态拓扑的逻辑划分。通过统计每个节点可连通的叶节点数量分析节点的关键度，利用关键度分析网络组态中的节点，并提示预警。

拓扑结构；分层显示；组态预警；PLC

中图分类号：TP273

文献标识码：A

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.179022

中文引用格式：张湾，张华，郭肖旺，等.基于工控网络拓扑结构的可视化分层方法[J].电子技术应用，2017，43(12)：85-88.

英文引用格式：ZhangWan，ZhangHua，GuoXiaowang，etal.VisualizationhierarchicalmethodbasedonindustrialnetworkTopology[J].ApplicationofElectronicTechnique，2017，43(12)：85-88.

0引言

随着国产可编程逻辑控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）的研究取得了丰硕的成果，组态软件也有了蓬勃发展[1]。组态软件在自动控制系统中是处于监控层一级的软件平台和开发环境[2]，具有快速灵活地提供构建工业自动控制系统监控和配置的功能。图形子系统是组态软件中非常重要的一个系统，组态拓扑结构的存储、应用、分析、显示是图形子系统重要的一部分，拓扑结构的可视化也显得日趋重要。

拓扑结构的研究已经受到计算机、物理、数学等多个领域的重视，广泛应用于交通、网络、电力等方面[3-6]。目前已经形成了很多完善的拓扑发现、拓扑生成、拓扑优化算法。针对复杂网络拓扑的可视化，张畅等人提出一种NECB压缩算法，并应用FR算法进行点布局[7]；肖群健等提出了基于SNMP协议，使用MIBs数据的拓扑发现算法，该算法具有更好的稳定性，运算简单，获得的网络拓扑图更加准确，具有很强的可操作性[8]；刘金明、万明祥提出了一种基于FR[9]的分层算法——DHL算法，很好地解决了Internet网络拓扑中路由级拓扑分层显示的问题，DHL算法可以多层递归，适用于所有节点对等级的网络[10]；VATHY-FOGARASSYA和WERNER-STARKA等人提出了一种拓扑的量化和低维可视化算法[11]，这些算法按照通信协议分别从网络层和物理层进行拓扑结构的发现、分析、生成、可视化等算法的研究。在工业控制领域，由于网关模块、IO模块、耦合模块等的特性不同，整个设备系统组成的拓扑结构中的节点可以被分成几种不同的类别，形成一个节点不对等的网络拓扑。然而，针对结点不对等的网络拓扑结构的可视化研究尚未引起足够的关注。

本文以自主研发的PLC为硬件依托，针对复杂工控网络拓扑结构的可视化问题，提出一种合理的方案对网络拓扑进行分层，合理去除了环状结构，将大数据划分为小数据，降低图形子系统的显示复杂度。以关键度为标准实现关键节点网络压力的预警，提高工业控制网络的健壮性。

1组态软件概述

组态的含义是配置、设置、设定等意思，是指用户通过类似“搭积木”的方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序。典