《工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用（微課版）》 課件 第1章 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述

天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)李穎工業(yè)控制系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)第1章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是一種用于連接工業(yè)設(shè)備、傳感器、控制器和計(jì)算機(jī)的通信基礎(chǔ)設(shè)施。它在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起到關(guān)鍵作用，允許設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、控制和監(jiān)控，從而支持工業(yè)過程的高效運(yùn)行和管理。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信、數(shù)據(jù)交換和控制這些網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋各種工業(yè)應(yīng)用，包括制造、能源、物流、交通等領(lǐng)域。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)包括高實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性和適應(yīng)多種通信需求。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以采用不同的通信協(xié)議和技術(shù)，包括傳統(tǒng)的工業(yè)總線協(xié)議、工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議以及專門為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通信協(xié)議。這些網(wǎng)絡(luò)可以用于從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)到復(fù)雜的控制和協(xié)調(diào)操作。1.1現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線是迅速發(fā)展起來(lái)一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動(dòng)化領(lǐng)域中生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所使用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，主要解決智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、分支結(jié)構(gòu)的連接與通信問題。工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與“商用以太網(wǎng)”兼容，同時(shí)能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用性、適用性、可靠性、實(shí)時(shí)性、環(huán)境適應(yīng)性等方面需要的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用，是繼現(xiàn)場(chǎng)總線之后發(fā)展起來(lái)的，最具有發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。1.1現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)總線到工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展歷史可以追溯到上個(gè)世紀(jì)80年代，這段歷程涵蓋了從傳統(tǒng)的串行通信和并行總線發(fā)展到現(xiàn)代高速以太網(wǎng)通信的轉(zhuǎn)變。以下是這一發(fā)展歷程的主要階段：1.傳統(tǒng)串行通信和并行總線（1980s）：在工業(yè)自動(dòng)化起步階段，采用了傳統(tǒng)的串行通信和并行總線協(xié)議，如Modbus、ProfibusDP等。這些協(xié)議用于設(shè)備之間的基本通信，但受限于傳輸速率和距離，無(wú)法滿足日益復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化需求。2.工業(yè)總線的出現(xiàn)（1990s）：隨著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的擴(kuò)展，出現(xiàn)了一系列用于實(shí)現(xiàn)分布式控制和通信的工業(yè)總線協(xié)議，如ProfibusPA、DeviceNet、CANopen等。這些總線協(xié)議具有更高的實(shí)時(shí)性和可靠性，但仍然受限于帶寬和速率1.1現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)3.以太網(wǎng)的引入（1990s-2000s）：為了滿足工業(yè)自動(dòng)化中對(duì)更高帶寬、更快速率和更廣覆蓋范圍的需求，工業(yè)界開始將以太網(wǎng)引入工業(yè)通信領(lǐng)域。最初，工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控領(lǐng)域，如監(jiān)測(cè)設(shè)備和傳感器。不同的制造商推出了自己的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等。4.工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展（2000s-至今）：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。這些協(xié)議不僅提供了更高的速率和帶寬，還具備實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性。工業(yè)以太網(wǎng)不斷演進(jìn)，引入了各種實(shí)時(shí)通信和控制協(xié)議，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。5.統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)（近年）：為了解決不同工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之間的互操作性問題，一些倡導(dǎo)者開始提倡將不同協(xié)議整合為更統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如，工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)盟（IndustrialEthernetConsortium）提出了一些通用的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)不同設(shè)備的互聯(lián)和通信。1.2現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是20世紀(jì)80年代末期隨著計(jì)算機(jī)、通信、控制和模塊化集成等技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的一門新興技術(shù)。國(guó)際電工委員會(huì)（EC）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的定義為：現(xiàn)場(chǎng)總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，打通了生產(chǎn)過程中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備之間、控制設(shè)備與更高控制管理層之間的聯(lián)系。目前流行的現(xiàn)場(chǎng)總線已達(dá)40多種，在不同的領(lǐng)域各自發(fā)揮重要的作用。1.2現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS總線CAN總線DeviceNetControlNetCC-Link1.3工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)是按照工業(yè)控制的要求，發(fā)展適當(dāng)?shù)膽?yīng)用層和用戶層協(xié)議，使以太網(wǎng)和TCP/IP技術(shù)真正能應(yīng)用到控制層，延伸至現(xiàn)場(chǎng)層，而在信息層又盡可能采用IT行業(yè)一切有效而又最新的成果。因此，工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用全然不是同一個(gè)概念當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)按照應(yīng)用領(lǐng)域分為離散制造控制和連續(xù)過程控制，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)分層為設(shè)備層、I/O層、控制層和監(jiān)控層。各種工業(yè)以太網(wǎng)與工業(yè)總線的關(guān)系如圖所示。1.3工業(yè)以太網(wǎng)1.3工業(yè)以太網(wǎng)每種工業(yè)以太網(wǎng)都有設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線與之互補(bǔ)，如表所示。工業(yè)以太網(wǎng)互補(bǔ)的設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線EtherNet/IPDeviceNet,ControlNetPROFINETPROFIBUSDP,PROFIBUSPAFoundationFieldbusHSEFoundationFieldbusHIIDAIDA,ModbusTCP/IP1.3工業(yè)以太網(wǎng)分布式自動(dòng)化接口IDA（theInterfaceforDistributedAutomation）是一種完全建立在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上的工業(yè)以太網(wǎng)規(guī)范，它將基于Web的實(shí)時(shí)分布式自動(dòng)化環(huán)境與集中的安全體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合，目標(biāo)是創(chuàng)立一個(gè)基于TCP/IP的分散自動(dòng)化的解決方案，涵蓋了自動(dòng)化結(jié)構(gòu)中的所有層次，包括設(shè)備層。1.3工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet/IP技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)芯片，并采用有源星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將一組工業(yè)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地連接到交換機(jī)，應(yīng)用層則采用工業(yè)界廣泛應(yīng)用的開放協(xié)議——控制和信息協(xié)議（CIP)。Ethernet/IP通信協(xié)議模型。1.3工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET是由PROFIBUS國(guó)際組織提出的基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，它將企業(yè)信息管理層IT技術(shù)和工廠自動(dòng)化相結(jié)合，同時(shí)又完全保留了PROFINET現(xiàn)有的開放性。PROFINET支持星形、總線型和環(huán)等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PROFINET提供了大量的工具幫助用戶方便地安裝工業(yè)電纜和耐用連接器以滿足電磁兼容（EMC）和溫度的要求。PROFINET框架內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化，保證了不同制造商設(shè)備之間的兼容性。PROFINET的通信協(xié)議模型1.3工業(yè)以太網(wǎng)1998年現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)開始起草HSE，2003年3月完成了HSE的第一版標(biāo)準(zhǔn)。HSE主要利用現(xiàn)有商用的以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP協(xié)議族，通過錯(cuò)時(shí)調(diào)度以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，達(dá)到工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控任務(wù)的要求。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)1.OSI開放系統(tǒng)互連模型為了構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)世界，1979年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO開發(fā)了一個(gè)開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI）。OSI模型的目標(biāo)是可以使兩個(gè)系統(tǒng)（如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）之間進(jìn)行相互通信。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)物理層（第1層）：定義了網(wǎng)絡(luò)中兩點(diǎn)之間發(fā)送信息的介質(zhì)的連接，提供了實(shí)現(xiàn)、維護(hù)和斷開物理連接所需的機(jī)械、電氣或光學(xué)實(shí)體。在這一層中最重要的兩個(gè)內(nèi)容是“介質(zhì)”和“信號(hào)”。數(shù)據(jù)鏈路層（第2層）：定義了在單個(gè)物理鏈路上數(shù)據(jù)幀如何傳輸，提供幀同步、差錯(cuò)檢測(cè)、糾正機(jī)制、流量控制、鏈路管理功能，能夠及時(shí)處理傳輸中的錯(cuò)誤，確保接收方正確接收數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層（第3層）：定義了數(shù)據(jù)從發(fā)送方經(jīng)過若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送到接收方的方法。這一層數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)包，通過路徑選擇、分段組合、流量控制、擁塞控制等功能，向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)傳輸層（第4層）：負(fù)責(zé)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層建立接收方和發(fā)送方之間的邏輯點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)故障的數(shù)據(jù)傳輸，確保接收方按正確的順序接收數(shù)據(jù)。會(huì)話層（第5層）：定義了網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)應(yīng)用程序之間對(duì)話（會(huì)話）的控制方式，以及此類會(huì)話的建立和終止。表示層（第6層）：協(xié)議規(guī)定如何表示數(shù)據(jù)，因?yàn)椴煌挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)表示數(shù)字和字符的方式不同，這一層確保了字符代碼的轉(zhuǎn)換，例如從ASCII轉(zhuǎn)換為EBCDIC。應(yīng)用層（第7層）：該層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用戶提供服務(wù)。。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)在OSI模型中，每一層都向發(fā)送方的用戶數(shù)據(jù)添加一些控制信息，稱之為報(bào)頭，接收方的相應(yīng)層再刪除報(bào)頭信息。數(shù)據(jù)鏈路層不僅在傳輸數(shù)據(jù)的前面附加信息，也在它的后面附加含檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤的檢查代碼。只有物理層不添加任何內(nèi)容。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)2.局域網(wǎng)局域網(wǎng)（LAN）是指計(jì)算機(jī)、工作站和外圍設(shè)備之間在非常有限的地理位置區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的通信。對(duì)于公共網(wǎng)絡(luò)，LAN采用稍微不同的方法實(shí)現(xiàn)OSI模型的底層要求。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)3.以太網(wǎng)以太網(wǎng)是局域網(wǎng)的基礎(chǔ)，目前局域網(wǎng)協(xié)議還未達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)化。IEEE組織的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了包括物理層的連線、電子信號(hào)和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)是應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，取代了其他局域網(wǎng)技術(shù)如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。1.4以太網(wǎng)基礎(chǔ)以太網(wǎng)只是OSI模型中第1層和第2層的一種特殊形式。它不是一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而是一個(gè)子網(wǎng)，其他協(xié)議（如TCP/IP套件）可以在該子網(wǎng)上工作。以太網(wǎng)最重要的功能是：填寫物理層：通過介質(zhì)發(fā)送和接收串行位流；檢測(cè)碰撞。填寫數(shù)據(jù)鏈路層：MAC介質(zhì)訪問控制子層：提供網(wǎng)絡(luò)訪問機(jī)制CSMA/CD；建立數(shù)據(jù)幀。LLC邏輯鏈路控制子層：確保數(shù)據(jù)可靠性；為更高級(jí)別的應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)通道。1.4.1物理層多年以來(lái)物理層最重要的實(shí)現(xiàn)有：粗纜以太網(wǎng)（10Base5）、細(xì)纜以太網(wǎng)（10Base2）、寬帶以太網(wǎng)（10Broad36）、雙絞線以太網(wǎng)（10Base-T）、光纖以太網(wǎng)（10Base-F）、快速以太網(wǎng)（100Base-T/100Base-F）、千兆以太網(wǎng)（1000Base-T）、無(wú)線以太網(wǎng)1.4.1物理層1.基于同軸電纜的以太網(wǎng)最初的以太網(wǎng)是圍繞總線拓?fù)涞母拍钤O(shè)計(jì)的。以太網(wǎng)的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)是粗纜以太網(wǎng)，基于一根黃色粗同軸電纜，也稱為10Base5。10Base5以太網(wǎng)的特點(diǎn)：傳輸速率最高10Mbps基帶傳輸最大5x100=500米每段最多連接100個(gè)收發(fā)器1.4.1物理層2.基于雙絞線的以太網(wǎng)同軸電纜的主要問題是只能采用半雙工通信，總線結(jié)構(gòu)也不理想，為了突破總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)產(chǎn)生了星型拓?fù)洹Ｔ谶@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有站點(diǎn)都與一個(gè)或多個(gè)中央集線器相連，可以使用雙絞線。通過這種方式可以方便地?cái)U(kuò)展和檢查網(wǎng)絡(luò)，并有助于錯(cuò)誤檢測(cè)?；陔p絞線的以太網(wǎng)，站點(diǎn)與中央集線器之間最大長(zhǎng)度為100米。每個(gè)站點(diǎn)都必須直接與集線器或交換機(jī)連接。雙絞線已經(jīng)從10Base-T（10Mbps）發(fā)展到100Base-T（100Mbps）和1000Base-T（1000Mbps）。1.4.1物理層1）快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)采用非屏蔽雙絞線電纜，支持高達(dá)100Mbps的速度。電纜由8根電線組成，4對(duì)線組成。在10/100Base-T中僅使用4對(duì)中的2對(duì)：白橙色/橙色、白綠色/綠色?？焖僖蕴W(wǎng)的特點(diǎn)是：以100Mbps的速度傳輸數(shù)據(jù)全雙工通信支持無(wú)線以太網(wǎng)1.4.1物理層2）千兆以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)速率為1000Mbps。千兆以太網(wǎng)仍然使用125MHz的100Base-T/Cat5時(shí)鐘速率，為每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（00、01、10和11）編碼兩位，用四個(gè)電壓等級(jí)，達(dá)到1000Mbps的數(shù)據(jù)速率。此外，1000BASE-T也使用以太網(wǎng)電纜的四個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)現(xiàn)雙向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。這種調(diào)制技術(shù)被稱為4D-PAM5，目前使用五種不同的電壓水平。第五個(gè)電壓電平用于誤差機(jī)制。1.4.1物理層3.基于光纖的以太網(wǎng)為了使傳輸距離變得更長(zhǎng)，光纖電纜是一個(gè)很好的選擇。第一種光纖的名稱為10BASE-F和100BASE-F。在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，始終使用單獨(dú)的玻璃纖維。采用光纖的千兆以太網(wǎng)為全雙工模式，數(shù)據(jù)速率為1000Mbps。千兆以太網(wǎng)有兩種不同的類型。1000BASE-SX和1000BASE-LX。1000Base-SX在多模光纖上使用短波長(zhǎng)光脈沖。1000Base-LX在多?；騿文９饫w上使用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光脈沖。1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層將IP數(shù)據(jù)報(bào)送到數(shù)據(jù)鏈路層?！皵?shù)據(jù)幀”是數(shù)據(jù)鏈路層的傳送單位。數(shù)據(jù)鏈路層將IP數(shù)據(jù)報(bào)作為“數(shù)據(jù)幀”的數(shù)據(jù)部分并且為數(shù)據(jù)幀添加幀首部和尾部的標(biāo)記。首部和尾部的一個(gè)重要作用是確定幀的界限。一個(gè)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度等于幀的數(shù)據(jù)部分加上幀的首部和尾部的長(zhǎng)度。每一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都規(guī)定了所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)部分的上限即最大傳輸單元MTU。1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層1.以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀至少由46個(gè)實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)和26個(gè)協(xié)議字節(jié)（開銷）組成。這個(gè)最小的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是定義時(shí)隙時(shí)間所必需的。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式如圖1-6所示，數(shù)據(jù)幀各字段含義如下:1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層preamble同步碼：由7個(gè)字節(jié)56位1和0交替的二進(jìn)制數(shù)序列組成。這些位用于同步，并給每個(gè)在線參與者在實(shí)際數(shù)據(jù)到達(dá)之前觀察總線上活動(dòng)的時(shí)間。SFD幀開始分隔符：有固定序列10101011組成是preamble的最后一個(gè)字節(jié)，向接收方指示實(shí)際數(shù)據(jù)正在傳輸。DA目的MAC地址：標(biāo)識(shí)必須接收消息的站點(diǎn)的MAC地址。該字段占用6個(gè)字節(jié)的空間。目的地址可以是單個(gè)地址、多播地址或廣播地址。MAC廣播地址為FF-FF-FF-FF-FF-FF。1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層SA源MAC地址：標(biāo)識(shí)消息來(lái)源的站點(diǎn)的MAC地址。該字段的長(zhǎng)度為6字節(jié)。TYPE類型：EthernetII（DIX標(biāo)準(zhǔn)）和IEEE802.3之間有區(qū)別。對(duì)于EthernetII，類型字段是指使用以太網(wǎng)幀發(fā)送數(shù)據(jù)的高級(jí)協(xié)議。Xerox為每個(gè)為以太網(wǎng)開發(fā)的協(xié)議分配一個(gè)2字節(jié)的代碼。例如0600H代表XNS協(xié)議、0800H代表IP（Internet協(xié)議）、0806H代表ARP協(xié)議、0835H代表反向ARP協(xié)議、8100H代表IEEE802.1Q標(biāo)簽幀（VLAN）。IEEE802.3將類型字段定義為長(zhǎng)度字段，以便能夠確定實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。Xerox不使用低于1500的類型號(hào)，由于數(shù)據(jù)幀的最大長(zhǎng)度為1500，因此不可能重疊，并且可以同時(shí)使用這兩種定義。1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層DATA數(shù)據(jù)字段：包含要發(fā)送的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)字段是透明的，這意味著這個(gè)字段的內(nèi)容對(duì)于以太網(wǎng)是完全開放的。只有長(zhǎng)度必須至少為46字節(jié)，且不超過1500字節(jié)。PAD填充位：當(dāng)數(shù)據(jù)沒有達(dá)到最小46字節(jié)長(zhǎng)度時(shí)如果，需要將隨機(jī)數(shù)據(jù)位添加到數(shù)據(jù)中，以滿足最小數(shù)據(jù)長(zhǎng)度要求。FCS校驗(yàn)和：是發(fā)送方創(chuàng)建的4字節(jié)CRC校驗(yàn)值。接收方可以使用此代碼檢查數(shù)據(jù)的完整性。1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層2.CSMA/CD以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層MAC子層使用IEEE802.3載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)CSMA/CD協(xié)議。該協(xié)議包括3部分內(nèi)容載波監(jiān)聽：多個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀前，首先監(jiān)聽信道是否空閑，如果空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)幀；否則等待，繼續(xù)監(jiān)聽直到信道空閑。多路訪問：允許多個(gè)站點(diǎn)以多點(diǎn)接入方式連接在一根信道上，都有訪問信道的權(quán)利。沖突檢測(cè)：一個(gè)站點(diǎn)在信道上發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)幀同時(shí)監(jiān)聽信道，如果另一個(gè)站點(diǎn)在同一時(shí)間同一信道也發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)幀，則會(huì)檢測(cè)出碰撞，發(fā)送者立即停止發(fā)送，并發(fā)送32位干擾序列信，道上所有站點(diǎn)都會(huì)監(jiān)聽到?jīng)_突。1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)段上的沖突1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層CAMA/CD流程1.5TCP/IP協(xié)議傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（TCP/IP）是一組工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，設(shè)計(jì)用于在由不同網(wǎng)段組成的大型網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，這些網(wǎng)段由路由器連接。TCP/IP協(xié)議族可以完美地定位在OSI模型中。一個(gè)四層簡(jiǎn)化模型主要用于表示TCP/IP協(xié)議族稱為TCP/IP模型，如圖1-9所示。這個(gè)模型的核心是網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，應(yīng)用層描述所有使用TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用協(xié)議。例如，HTTP協(xié)議屬于此協(xié)議。1.5TCP/IP協(xié)議傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（TCP/IP）是一組工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，設(shè)計(jì)用于在由不同網(wǎng)段組成的大型網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，這些網(wǎng)段由路由器連接。TCP/IP協(xié)議族可以完美地定位在OSI模型中。一個(gè)四層簡(jiǎn)化模型主要用于表示TCP/IP協(xié)議族稱為TCP/IP模型，如圖1-9所示。這個(gè)模型的核心是網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，應(yīng)用層描述所有使用TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用協(xié)議。例如，HTTP協(xié)議屬于此協(xié)議。1.5TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議族1.5TCP/IP協(xié)議1.網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（TheInternetProtocol，簡(jiǎn)稱IP協(xié)議），用于OSI模型的第3層網(wǎng)絡(luò)層，這一層負(fù)責(zé)在不同的網(wǎng)絡(luò)上表述和傳輸信息。IP協(xié)議最重要的功能是：在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)包路徑選擇，每個(gè)主機(jī)有32位IP地址標(biāo)識(shí)。它是一種無(wú)連接協(xié)議。當(dāng)發(fā)送不同的IP數(shù)據(jù)包時(shí)，每個(gè)包可以通過不同的路徑到相同的目標(biāo)主機(jī)，沒有固定物理連接。封裝成格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包，由一個(gè)報(bào)頭和一個(gè)數(shù)據(jù)字段組成。報(bào)頭由發(fā)送方地址和接收方地址等組成。數(shù)據(jù)包獨(dú)立于硬件，并在傳輸之前在本地網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上再次封裝。

1.5TCP/IP協(xié)議IP協(xié)議不檢查數(shù)據(jù)是否正確發(fā)送，也不提供確認(rèn)或糾正機(jī)制。IP報(bào)頭的長(zhǎng)度至少為20字節(jié)。當(dāng)使用可選項(xiàng)字段時(shí)，報(bào)頭最大可為60字節(jié)。要發(fā)送的數(shù)據(jù)由傳輸層傳送到網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)打包到數(shù)據(jù)字段中，然后添加一個(gè)IP報(bào)頭后生成IP數(shù)據(jù)包，等待數(shù)據(jù)鏈路層行進(jìn)一步處理。1.5TCP/IP協(xié)議當(dāng)路由器接收到數(shù)據(jù)包太大時(shí)，IPv4將路由器上的這個(gè)數(shù)據(jù)包分較小的數(shù)據(jù)包以滿足數(shù)據(jù)幀格式。當(dāng)這些數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地時(shí)，IPv4將把這些數(shù)據(jù)包按原始順序重新組合。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包必須被分開時(shí)，IPv4完成下面工作：每個(gè)數(shù)據(jù)包都有自己的IP報(bào)頭屬于同一原始消息的所有分割消息都具有原始標(biāo)識(shí)字段。片段偏移字段指定了該片段在原始消息中的位置。1.5TCP/IP協(xié)議2.TCP協(xié)議IP是一種無(wú)連接的數(shù)據(jù)包傳送服務(wù)。由于使用IP不可靠的分組服務(wù)，TCP必須為不同的應(yīng)用程序提供可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)