工業(yè)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)

工業(yè)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)Agenda工業(yè)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)4網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通訊拓?fù)湟蕴W(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的功能連接網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備信號(hào)放大減少數(shù)據(jù)流量目標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)包傳輸分離邏輯網(wǎng)絡(luò)單位不同的媒體訪問程序之間的改變不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之間的信息傳輸7:

應(yīng)用層6:

表示層5:

會(huì)話層4:

傳輸層3:

網(wǎng)絡(luò)層2:

數(shù)據(jù)鏈路層7:

應(yīng)用層6:

表示層5:

會(huì)話層4:

傳輸層3:

網(wǎng)絡(luò)層2:

數(shù)據(jù)鏈路層1:

物理層網(wǎng)關(guān)路由器交換機(jī)ISO/OSI以太網(wǎng)七層模型71:

物理層 集線器ISO

=

International

Standard

Organization

國際標(biāo)準(zhǔn)組織OSI

=

Open

System

Interconnection

開放式系統(tǒng)互連集線器Hub以太網(wǎng)硬件類型8數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送，信息安全無法保證非全雙工傳輸，通信效率低，不能滿足高數(shù)據(jù)流需求。使用CSMA/CD控制方法容易網(wǎng)絡(luò)阻塞不具備實(shí)時(shí)性。CSMA/CD方法載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入碰撞檢測碰撞總線上的碰撞數(shù)據(jù)傳輸中斷隨機(jī)的等待時(shí)間嘗試再次傳輸傳輸?shù)臅r(shí)間點(diǎn)是不可預(yù)知的不確定性不具備實(shí)時(shí)性帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)（CarrierSenseMultipleAccesswithCollision

Detection）?集線器的功能操作集線器的雙工模式發(fā)送和接收單元相結(jié)合在同一時(shí)間只有一種可能，要么接受要么發(fā)送半雙工(高密度)數(shù)據(jù)包可能會(huì)產(chǎn)生沖突不具備實(shí)時(shí)性交換機(jī)指定端口與端口間的通訊全雙工模式CSMA/CD

方法禁用消除碰撞域沒有共享媒介不再有碰撞沒有隨機(jī)等待時(shí)間確定的數(shù)據(jù)流

具備實(shí)時(shí)性的以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理交換機(jī)-雙工模式獨(dú)立的接受和發(fā)送單元可同時(shí)進(jìn)行接受和發(fā)送全雙工(FD)不存在沖突實(shí)時(shí)性路由器任務(wù):把數(shù)據(jù)分配到正確的端口通往目的網(wǎng)絡(luò)有幾條路徑連接不同的網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)，廣域網(wǎng)連接廣播限于各個(gè)子網(wǎng)OSI

參考模型的第三層每個(gè)端口要求一個(gè)邏輯地址

(IP-

地址)優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):連接不同的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和冗余路徑配置復(fù)雜(不是即插即用)

、軟件路由很慢路由器的傳輸機(jī)制網(wǎng)關(guān)任務(wù):連接不同的網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)，廣域網(wǎng)連接轉(zhuǎn)換協(xié)議和數(shù)據(jù)表示OSI

參考模型第七層兩個(gè)終端設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)訪問每個(gè)端口要求一個(gè)邏輯地址

(IP-

地址)優(yōu)點(diǎn):連接不同的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換不同的表示缺點(diǎn):昂貴軟件路由很慢網(wǎng)關(guān)的傳輸機(jī)制以太網(wǎng)的通訊拓?fù)渫負(fù)?

線型站點(diǎn)對(duì)齊并排排列易于擴(kuò)展連接所需電纜較短當(dāng)一個(gè)組成部分故障將造成通訊中斷拓?fù)?/p>

–

星形中心主站方便維護(hù)傳輸路徑短中心主站數(shù)據(jù)負(fù)載量高中心主站發(fā)生故障將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障拓?fù)?/p>

-

樹形星形結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展簡單的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中心主站發(fā)生故障會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成不利影響拓?fù)?/p>

-

環(huán)型閉環(huán)結(jié)構(gòu)沒有冗余協(xié)議不允許使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)存在網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴冗余協(xié)議每個(gè)站都可通過2條路徑被訪問當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)發(fā)生故障不會(huì)造成通訊中斷拓?fù)?/p>

–

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以環(huán)或樹結(jié)構(gòu)方式連接分布式網(wǎng)絡(luò)站可通過多條路徑被訪問需要智能的路徑選擇互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)MAC

地址媒體訪問控制地址（Media

AccessControl

Address）物理地址由制造者分配全球唯一的用來識(shí)別硬件6

Byte

(48

Bit)長:制造者部分

+

組件部分=

Phoenix

Contact +

序列號(hào)00. A0. 45.制造者-專用地址

(3

Byte)XX. YY. YY.組件單獨(dú)的地址

(3

Byte)交換機(jī)通訊報(bào)文種類單播一個(gè)站僅向一個(gè)確定的站傳送數(shù)據(jù)目標(biāo)地址和源地址是直接硬件地址多播一個(gè)站向一組站傳送數(shù)據(jù)目標(biāo)地址是一組地址廣播一個(gè)站向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有站傳送數(shù)據(jù)目標(biāo)地址是廣播地址MAC

地址示例單播單播地址第一個(gè)字節(jié)由00打頭00:A0:45:xx:xx:xxPhoenix

Contact硬件地址多播多播地址第一個(gè)字節(jié)由01打頭01:00:5E:xx:xx:xx

IP多播01:80:C2:00:00:00

S

panningTree

Protocol

(STP)生成樹協(xié)議01:0E:CF:xx:xx:xx PROFINET

組地址廣播廣播地址中的所有位置1FF:FF:FF:FF:FF:FF廣播地址集線器和交換機(jī)的比較ABCDABCDA

DA

DFD

=

Full

Duplex

全雙工CSMA/

CD具備實(shí)時(shí)性！集線器交換機(jī)B CHD

=

Half

Duplex

半雙工CSMA/

CD不具備實(shí)時(shí)性！新紀(jì)錄覆蓋記錄交換機(jī)功能方案CRC數(shù)據(jù)類別源地址目標(biāo)地址源地址目標(biāo)地址查詢MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表更新MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表存在記錄？No

YesMAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表中的設(shè)備？No Yes數(shù)據(jù)包送至所有端口數(shù)據(jù)包送至目標(biāo)端口MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表的結(jié)構(gòu)(I)ABCDA

D交換機(jī)DevicePortA1B2C3D4MAC

地址轉(zhuǎn)發(fā)表1234GHMAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表結(jié)構(gòu)(II)ABCDE

A交換機(jī)MAC

地址轉(zhuǎn)發(fā)表1234514523DevicePortA1B2C3D4E5F5G5H5EFD1

和

D2

在不同的局域網(wǎng)

訪問

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

(R)相同/不同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備D1149.218.7.4=10010101.11011010.00000111.0000

0100子網(wǎng)掩碼與D1相關(guān)255.255.252.0=11111111.11111111.11111100.0000

0000=10010101.11011010.00000100.0000

0000D2149.218.8.1=10010101.11011010.00001000.0000

0001子網(wǎng)掩碼與D1相關(guān)255.255.252.0=11111111.11111111.11111100.0000

0000=10010101.11011010.00001000.0000

0000D1:

149.218.7.4RD2:

149.218.8.134IP地址的分類A類地址B類地址計(jì)算機(jī)

(Host)計(jì)算機(jī)(Host)C類地址310網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1

011

0網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò):

127計(jì)算機(jī)(Host)16.777.214Networks:

16.383Hostspernetwork:

65.534Networks:

2.097.152Hostspernetwork:

2540IP:1.0.0.0

~126.0.0.0子網(wǎng)掩碼：225.0.0.0IP:128.0.0.0~191.255.0.0子網(wǎng)掩碼：225.255.0.0IP:192.0.0.0~223.255.255.0子網(wǎng)掩碼：225.255.255.0標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議

IEEE電氣和電子工程師學(xué)會(huì)作為IEEE

標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定義的協(xié)議(如

:

IEEE

802.3

用于以太網(wǎng))IETF國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組作為

RFC進(jìn)行定義的協(xié)議

(需建議)(如：

RFC

826用于ARP)協(xié)議概覽

ICMPBOOTPPING

---

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可用性IP參數(shù)的自動(dòng)分配例如：自動(dòng)化技術(shù)

DHCPIP參數(shù)的自動(dòng)分配例如：辦公室環(huán)境

ARP地址解析協(xié)議

LLDP鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議

SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議

VLAN虛擬局域網(wǎng)

(R)STP快速生成樹協(xié)議

MRP介質(zhì)冗余協(xié)議ICMP網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議（InternetControlMessage

Protocol)屬于TCP/IP協(xié)議，用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過其相互告知網(wǎng)絡(luò)是否連通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等消息BOOTP一般情況在網(wǎng)絡(luò)中建立起IP參數(shù)通過BOOTP

服務(wù)器分配IP參數(shù)包含有IP地址，子網(wǎng)掩碼和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP參數(shù)端口:

68

(需求

/

客戶)

和

67

(響應(yīng)

/

服務(wù)器)標(biāo)準(zhǔn):

RFC

951BOOTP

操作方式00:A0:45:C3:AB:34BOOTP

響應(yīng):

您的IP地址為

172.16.252.84!BOOTP

需求:

誰具有

IP-參數(shù)

00:A0:45:C3:AB:34?00:A0:45:C3:AB:34172.16.252.84255.255.255.0172.16.252.254BOOTP

服務(wù)器組態(tài)00:A0:45:C3:AB:34<=>

172.16.252.84255.255.255.0172.16.252.254DHCP一般情況在網(wǎng)絡(luò)中分配IP參數(shù)IP

地址，

子網(wǎng)掩碼，

默認(rèn)網(wǎng)關(guān)DNS

服務(wù)器如必須，

WINS

服務(wù)