EtherNetIP官方概述及其介質(zhì)

PLC21206

Ethernet

概述及介質(zhì)1Ethernet是一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)，最初設(shè)計(jì)用于計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的通訊。自從1976年被Xerox與DEC和因特爾合作開(kāi)發(fā)，Ethernet已經(jīng)成為“實(shí)際上”信息網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。Ethernet遵守根本的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。什么是Ethernet？2Ethernet特性Ethernet是標(biāo)準(zhǔn)的信息網(wǎng)絡(luò)。能被大多數(shù)計(jì)算機(jī)廠(chǎng)商支持眾多的成品硬件選擇有能力支持大型網(wǎng)絡(luò)提供分享如打印機(jī)、掃描器、數(shù)據(jù)效勞器等資源的能力優(yōu)化大量的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)IEEE標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明Ethernet是一個(gè)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)。3IEEEIEEE擁有Ethernet的技術(shù)要求說(shuō)明，具體描述在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)中。這些標(biāo)準(zhǔn)全部開(kāi)放，支持如下：SIG(特殊利益集團(tuán))行為協(xié)會(huì)出版刊物互聯(lián)網(wǎng)主頁(yè)例如：RFC2616描述了超文本傳輸協(xié)議或的協(xié)議。(/getieee8024Ethernet協(xié)議可把協(xié)議當(dāng)作是一種語(yǔ)言來(lái)考慮。如果兩個(gè)設(shè)備說(shuō)同樣的語(yǔ)言或是協(xié)議，那么它們之間就可以通訊?？梢栽谝粋€(gè)Ethernet信息中壓縮很多不同的協(xié)議。實(shí)際上，是把多數(shù)協(xié)議依照慣例壓縮在一個(gè)單獨(dú)的信息中。每個(gè)不同的協(xié)議都效勞于特定信息的某個(gè)特定目的。在Ethernet上比較流行的協(xié)議有：TCP/IP–用于驗(yàn)證信息的傳送并給信息規(guī)定路徑FTP–用于傳輸文件HTTP–用于網(wǎng)頁(yè)通訊CIP–最初由羅克韋爾開(kāi)發(fā)，用于工業(yè)設(shè)備間的通訊。適用于DeviceNet、ControlNet

、和EtherNet/IP。5Ethernet/IPEtherNet/IP是使用通用工業(yè)協(xié)議的Ethernet網(wǎng)絡(luò)的名稱(chēng)。在EtherNet/IP中的“IP”含義為工業(yè)協(xié)議，可以當(dāng)作以太網(wǎng)/工業(yè)協(xié)議6TCP/IP與EtherNet/IP相比較EtherNet/IP看起來(lái)與廣泛用于Ethernet的另一個(gè)協(xié)議名稱(chēng)〔實(shí)際上是一對(duì)協(xié)議〕很相似。TCP/IP用于驗(yàn)證信息的傳送并給信息指定路徑TCP=傳輸控制協(xié)議IP=網(wǎng)間協(xié)議EtherNet/IP與TCP/IP是兩個(gè)完全不同的協(xié)議，為完全不同的目的而設(shè)計(jì)。EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)除了使用CIP通用工業(yè)協(xié)議外，既使用TCP協(xié)議，也使用IP協(xié)議。7EtherNet/IP與ODVA雖然EtherNet/IP最初是由羅克韋爾自動(dòng)化開(kāi)發(fā)的，但卻是個(gè)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)。包括競(jìng)爭(zhēng)者在內(nèi)的許多公司都在出售EtherNet/IP的兼容產(chǎn)品。這就是它對(duì)我們的客戶(hù)如此有吸引力的原因之一。ODVA，開(kāi)放設(shè)備網(wǎng)制造商協(xié)會(huì)，基于通用工業(yè)協(xié)議〔CIPTM〕管理開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)發(fā),并通過(guò)工具、培訓(xùn)和銷(xiāo)售活動(dòng)，援助CIP網(wǎng)絡(luò)的制造商和消費(fèi)者。8OSI參考模型開(kāi)放式互連系統(tǒng)參考模型OSI“模型”描述網(wǎng)絡(luò)在正常情況下是如何工作的。它由7個(gè)層次，以及引入的大量概念組成。OSI

參考模型由另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織開(kāi)發(fā)…..國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，或

ISO(不是IOS，也不是OSI！)。如果這開(kāi)始聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像希臘語(yǔ)…。ISO根本就不是一個(gè)開(kāi)頭字母的縮寫(xiě)，而是來(lái)源于希臘單詞isos，意思是相等！9OSI參考模型CIP網(wǎng)絡(luò)&傳輸EthernetIEEE802.3MACEthernetIEEE802.3物理層

IP

TCP

UDPIP-廣播隱性消息封裝協(xié)議顯性消息設(shè)備概述應(yīng)用對(duì)象4層–傳輸層3層–網(wǎng)絡(luò)層2層–設(shè)備層1層–物理層7層-應(yīng)用層6層–表示層5層–會(huì)話(huà)層層的劃分不是非常嚴(yán)格的，它們之間的邊界往往是很模糊的。10OSI參考模型CIP網(wǎng)絡(luò)及傳輸EthernetIEEE802.3MACEthernetIEEE802.3物理層

IP

TCP

UDPIP-廣播隱性消息封裝協(xié)議顯性消息設(shè)備概述應(yīng)用對(duì)象4層–傳輸層3層–網(wǎng)絡(luò)層2層–設(shè)備層1層–物理層7層-應(yīng)用層6層–表示層5層–會(huì)話(huà)層CIP的任務(wù)由最上面三層定義，但我們會(huì)從底層開(kāi)始探討，既第一層物理層。HTTP、FTP、DHCP與通用工業(yè)協(xié)議11OSI參考模型第一層稱(chēng)為物理層。第一層包括Ethernet電纜。在第一層處理的信息是簡(jiǎn)單的位…..1和0OSI“堆?！钡倪@一層負(fù)責(zé)描述硬件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括引腳配置、電壓以及…....網(wǎng)絡(luò)“拓?fù)洹薄?2用于Ethernet的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔M管Ethernet可以是總線(xiàn)型、星型、或是混合形，但是所有新型Ethernet，以及所有EtherNet/IP均采用星型結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)的中心是一個(gè)有源器件，如Ethernet交換機(jī)，包含在整個(gè)模塊中?？偩€(xiàn)型〔同軸電纜〕星型〔雙絞線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)〕13總線(xiàn)型拓?fù)浜螢榭偩€(xiàn)型拓?fù)洌克械墓?jié)點(diǎn)都由一個(gè)“主干線(xiàn)”連接，其它局部使用分接器以及同控制網(wǎng)類(lèi)似的終端，與主干線(xiàn)相連。用在何處？當(dāng)想使用同軸電纜介質(zhì)時(shí)使用總線(xiàn)型拓?fù)?。總線(xiàn)型存在于早期的、現(xiàn)存的架構(gòu)中，但不會(huì)被安裝在新的架構(gòu)中?？偩€(xiàn)型〔同軸電纜介質(zhì)〕14總線(xiàn)拓?fù)溥B接在細(xì)纜以太網(wǎng)〔10Base-2thinnet〕總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)上的三臺(tái)計(jì)算機(jī).15星型拓?fù)浜螢樾切屯負(fù)洌吭谛切徒Y(jié)構(gòu)中，所有的節(jié)點(diǎn)都連接到一個(gè)有源設(shè)備，可以是集線(xiàn)器或是交換機(jī)。用在何處？星型拓?fù)溥m用于雙絞線(xiàn)、光纖、和無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。這種標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)鋷缀跤糜谒械霓k公室，工廠(chǎng)和家庭。星型雙絞線(xiàn)、光纖和無(wú)線(xiàn)16星型拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)星型拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)大多數(shù)星型結(jié)構(gòu)的中心都是Ethernet交換機(jī)。交換機(jī)所提供的特殊優(yōu)勢(shì)將會(huì)在后面討論。星型結(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)更易于調(diào)試，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備都連在自己的電纜段上。添加和刪除節(jié)點(diǎn)很方便-只需要把接頭從集線(xiàn)器或交換機(jī)上插入或拔出即可。星型拓?fù)涞娜秉c(diǎn)活潑的有源元件是電纜系統(tǒng)中的一局部。集線(xiàn)器或是交換機(jī)的故障會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。17混合型拓?fù)湫切?總線(xiàn)很多系統(tǒng)屬于混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此用戶(hù)能利用網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)特性。例如，星型/總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所示，所有的節(jié)點(diǎn)都連接在星型結(jié)構(gòu)中，使系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單的添加或刪除節(jié)點(diǎn)以及查詢(xún)故障。星型結(jié)構(gòu)共同連接在一個(gè)總線(xiàn)上，允許節(jié)點(diǎn)相距很長(zhǎng)的距離后再連接。許多市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的集線(xiàn)器和交換機(jī)使之可以很簡(jiǎn)單的創(chuàng)立一個(gè)混合型拓?fù)洹?8介質(zhì)構(gòu)成傳輸介質(zhì)收發(fā)器/MAU附加單元接口(AUI)EtherNet控制器卡中繼器網(wǎng)橋交換機(jī)路由器/

網(wǎng)關(guān)19Ethernet傳輸介質(zhì)雙絞線(xiàn)是當(dāng)今最主要的介質(zhì)，用于連接Ethernet設(shè)備。也使用光纖電纜，通常在干路中應(yīng)用〔跨越很長(zhǎng)的距離，將節(jié)點(diǎn)組連接在一起〕。EtherNet電纜經(jīng)常引用如下： 10BASE-5 100BASE-T 10BASE-FL電纜參考的格式在下一頁(yè)展示。20Ethernet電纜參考電纜格式SSSBAND-MT/L其中：SSS=速度(10MB,100MB,等)BAND=基帶基數(shù)MT/L=介質(zhì)類(lèi)型或長(zhǎng)度。對(duì)同軸電纜而言指長(zhǎng)度，對(duì)雙絞線(xiàn)和光纖而言指類(lèi)型〔對(duì)雙絞線(xiàn)而言指T或TX，5指500米〕例如：10BASE-5意思是10MB基帶同軸電纜，網(wǎng)段最遠(yuǎn)距離500米。同軸電纜舉例10BASE-5(粗)10BASE-2(細(xì))雙絞線(xiàn)電纜舉例〔非屏蔽或屏蔽〕10BASE-T100BASE-TX光纖電纜舉例10BASE-FL100BASE-FX21Ethernet電纜線(xiàn)路說(shuō)明100BASE-T(雙絞線(xiàn)):100米,2個(gè)節(jié)點(diǎn)/網(wǎng)段。低本錢(qián)用于星型拓?fù)洚?dāng)今用在何處？在大多數(shù)新安裝的設(shè)備中很受歡送。10BASE-FL(光纖):2000米，2個(gè)節(jié)點(diǎn)/網(wǎng)段?？煽缭胶荛L(zhǎng)的距離有效用于存在電噪音的區(qū)域當(dāng)今用在何處？通常用于長(zhǎng)距離連接、建筑物間的連接、創(chuàng)立區(qū)域內(nèi)電涌屏蔽、以及用于高電噪音區(qū)域。2210BASE-T、100BASE-T和1000BASE-T 區(qū)別是什么？10BASE-T是IEEE標(biāo)準(zhǔn)，定義了發(fā)送數(shù)據(jù)的要求，要用非屏蔽雙絞線(xiàn)電纜以10Mbps的速度傳輸，以及定義了在這種電纜上運(yùn)行基頻Ethernet的各方面要求。100BASE-T是IEEE標(biāo)準(zhǔn)，定義了發(fā)送數(shù)據(jù)的要求，要用非屏蔽雙絞線(xiàn)電纜以100Mbps的速度傳輸，以及定義了在這種電纜上運(yùn)行基頻Ethernet的各方面要求。1000BASE-T〔也稱(chēng)為吉比特Ethernet〕是IEEE標(biāo)準(zhǔn)，定義了發(fā)送數(shù)據(jù)的要求，要用非屏蔽雙絞線(xiàn)電纜以1000Mbps的速度傳輸，以及定義了在這種電纜上運(yùn)行基頻Ethernet的各方面要求。23介質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)、和網(wǎng)絡(luò)IEEE名稱(chēng)

10Base-2

10Base-T1000Base-T10GBASE-T

100Base-FX電線(xiàn)類(lèi)型RG-58同軸電纜“ThinNet”Cat3TIA/EIA-568-B

UTPCat5eTIA/EIA-568-B

UTPCat6aTIA-568-B.2-10

UTP光纖IEEE標(biāo)準(zhǔn)號(hào)802.3a802.3i802.3ab802.3an

802.3u節(jié)點(diǎn)間距185m100m100m100m2km24Cat5e電纜基于EIA/TIA568商業(yè)建筑遠(yuǎn)程通訊配線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)在1985年開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)通訊工業(yè)協(xié)會(huì)的要求。Cat5e網(wǎng)絡(luò)電纜由四根非屏蔽雙絞線(xiàn)組成〔UTP〕組成。使用RJ45連接器支持最大頻率125MHz以及最大速度125Mbps。Cat5e電纜用于：1000Base-T、100Base-T、和10Base-T網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)電纜都是Cat5e電纜25收發(fā)器這是一個(gè)最初的Ethernet網(wǎng)絡(luò)草圖。注意“收發(fā)器”是連接到網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備。如今，除了光纖，收發(fā)器、接口和控制器通常集成在NIC卡中?！簿W(wǎng)絡(luò)接口控制器〕26

收發(fā)器收發(fā)器是負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)上接收和發(fā)送電信號(hào)的設(shè)備。PLC-5的Ethernet版本需要外部的收發(fā)器。ISA總線(xiàn)NIC插件包括收發(fā)器，并連接到5e級(jí)同軸電纜。AUI〔附件單元接口〕是在計(jì)算機(jī)EtherNet接口卡〔NIC〕與EtherNet電纜間的15引腳物理連接器接口。光纖收發(fā)器EN2T包括收發(fā)器與RJ-45連接器。27有源設(shè)備以雙絞線(xiàn)為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，使用各種設(shè)備來(lái)使能根本的“星型”結(jié)構(gòu)。三種最普通的有源設(shè)備是：集線(xiàn)器交換機(jī)路由器28中繼器

用于Ethernet同軸電纜系統(tǒng)，從而增加網(wǎng)絡(luò)的整體長(zhǎng)度，并可添加額外的節(jié)點(diǎn)。中繼器重生輸入信號(hào)，然后再傳輸，消除像在電纜中傳輸時(shí)影響信號(hào)衰減的噪聲或畸變。

網(wǎng)絡(luò)上的有源設(shè)備-集線(xiàn)器當(dāng)UTP(非屏蔽雙絞線(xiàn))布線(xiàn)越來(lái)越普遍，實(shí)現(xiàn)星型結(jié)構(gòu)時(shí)多端口中繼器是必需的。這些多端口中繼器被稱(chēng)為集線(xiàn)器。29星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中心的集線(xiàn)器利用雙絞線(xiàn)或光纖電纜來(lái)連接設(shè)備。集線(xiàn)器會(huì)向任意通道外的所有其他通道，發(fā)送它所接收到的一切。集線(xiàn)器可以簡(jiǎn)單的作為多端口中繼器。消息從一個(gè)端口進(jìn)入，然后播送給其它的每個(gè)端口Ethernet集線(xiàn)器30OSI參考模型Ethernet集線(xiàn)器包括電纜都是第一層的一局部，第一層被稱(chēng)為物理層。集線(xiàn)器不能連接任何智能設(shè)備，所以即使它是有源的電子設(shè)備，也只能是簡(jiǎn)單的“物理”連接的一局部。31OSI參考模型CIP網(wǎng)絡(luò)與傳輸EthernetMACEthernet物理層

IP

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UDPIP-廣播隱性消息封裝協(xié)議顯性消息設(shè)備概述應(yīng)用對(duì)象4層–傳輸層3層–網(wǎng)絡(luò)層2層-設(shè)備層1層–物理層7層-應(yīng)用層6層–表示層5層–會(huì)話(huà)層電纜、集線(xiàn)器HTTP、FTP、DHCP以及通用工業(yè)協(xié)議32網(wǎng)橋有選擇地將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到適宜的目的地，可在網(wǎng)段間獨(dú)立通訊。這種傳輸對(duì)于網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議是透明且獨(dú)立的。網(wǎng)橋可以把不同類(lèi)型的介質(zhì)連接到一起〔例如10BASE-2和10BASE-T〕。Ethernet網(wǎng)橋與交換機(jī)網(wǎng)橋SegmentB網(wǎng)段A網(wǎng)段A00BC03…00AE44...網(wǎng)段B節(jié)點(diǎn)間的信息繼續(xù)停留在網(wǎng)段B.網(wǎng)段A節(jié)點(diǎn)間的信息繼續(xù)停留在網(wǎng)段A。只有不同網(wǎng)段節(jié)點(diǎn)間的信息才通過(guò)網(wǎng)橋。多端口的網(wǎng)橋稱(chēng)為Ethernet交換機(jī)，是Ethernet網(wǎng)絡(luò)的重要組成局部。33交換機(jī)是星型拓?fù)渲行淖畛Ｓ玫脑O(shè)備。交換機(jī)可以有選擇地將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到適宜的目的地。它只將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的設(shè)備。交換機(jī)為數(shù)據(jù)包選擇指定設(shè)備的路徑。Ethernet交換機(jī)僅發(fā)送輸入數(shù)據(jù)到期望的節(jié)點(diǎn)。34交換機(jī)是有選擇的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，而不是像集線(xiàn)器那樣播送數(shù)據(jù)，因而有效的消去了網(wǎng)絡(luò)上的沖突，并減少了帶寬的使用數(shù)量，所以交換機(jī)更有效率。交換機(jī)應(yīng)該經(jīng)常被使用，而非集線(xiàn)器。集線(xiàn)器與交換機(jī)交換機(jī)選擇將數(shù)據(jù)包傳送到指定設(shè)備的路徑。輸入信息只被傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。35OSI參考模型Ethernet交換機(jī)位于第二層第二層被稱(chēng)為數(shù)據(jù)鏈路層使用OSI模型第二層定義的規(guī)那么來(lái)完成最重要的數(shù)據(jù)處理工作。在第二層處理的數(shù)據(jù)被稱(chēng)為“幀”。當(dāng)然Ethernet交換機(jī)實(shí)際上也由第一層的一局部組成，例如Ethernet電纜和交換機(jī)。在#PLC21007中我們會(huì)對(duì)第二層有更多的了解。36OSI參考模型CIP網(wǎng)絡(luò)與傳輸EthernetMACEthernet物理層

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UDPIP-廣播隱性消息封裝協(xié)議顯性消息設(shè)備概述應(yīng)用對(duì)象4層–傳輸層3層–網(wǎng)絡(luò)層2層–設(shè)備層1層–物理層7層-應(yīng)用層6層–表示層5層–