工業(yè)以太網(wǎng)基礎

1、 Hirschmann海得工海得工控控海得工海得工控控 Hirschmann海得工海得工控控 Hirschmann大量分散但又互連的計算機系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡什么是網(wǎng)絡海得工海得工控控 Hirschmann什么是網(wǎng)絡海得工海得工控控 Hirschmann廣播式點到點什么是網(wǎng)絡海得工海得工控控 Hirschmann1. 局域網(wǎng)（Local Area Network)2. 城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network）3. 廣域網(wǎng)（Wide Area Network）4. 萬維網(wǎng)（World Wide Web）1. 用于企業(yè)的網(wǎng)絡2. 服務于公眾的網(wǎng)絡地域用途什么是網(wǎng)絡海得工海得工控控 Hi

2、rschmann層和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡體系結構消息消息消息報頭4消息報頭4消息報頭4報頭3消息報頭4報頭3消息報頭4報頭3報頭2消息報頭4報頭3報頭2第2層協(xié)議第3層協(xié)議第4層協(xié)議第5層協(xié)議層54321網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann分層的目的：什么是協(xié)議？什么是服務？減少網(wǎng)絡設計的復雜性相同的功能放在一層內協(xié)議是對等層之間數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)格式和含義的規(guī)則服務是層向上一層提供的操作上層只要需要知道操作的存在不必了解操作的細節(jié)網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann1. 傳輸機制2. 差錯控制3. 報文順序4. 報文組合5. 路由選擇網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hir

3、schmannISO（國際標準化組織）OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）International Standards OrganizationOpen System InterconnectionIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers ）電器和電子工程師協(xié)會網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層1234567網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann處理機械的、電氣的接口定義物理傳輸介質功能功能網(wǎng)絡體系結構海得工海得

4、工控控 Hirschmann電壓傳輸類型（雙向、單向）傳輸一位保持多長時間連接如何建立和終止接插件有多少針，各針的定義網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann基帶同軸電纜寬帶同軸電纜光纖雙絞線無線電微波紅外線光波有線有線無線無線網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 HirschmannRR=50，基帶電纜，用于數(shù)字信號傳輸，基帶電纜，用于數(shù)字信號傳輸R=75，寬帶電纜，用于模擬信號傳輸，寬帶電纜，用于模擬信號傳輸網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann最大線纜長度：500米每段最大工作站數(shù)量：100個接口類型：DIX10Base-5網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann

5、最大線纜長度：185米每段最大工作站數(shù)量：30個接口類型：BNC10Base-2網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann最大線纜長度：100米每段最大工作站數(shù)量：1024個接口類型：RJ45接線方式：EIA/TIA568A(568B)10Base-T網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 HirschmannPin12345678Pin12345678Pin12345678Pin12345678橙橙藍藍綠綠褐褐直通線直通線（用于已種設備的互連）（用于已種設備的互連）交叉線交叉線（用于同種設備的互連）（用于同種設備的互連）EIA/TIA 568B網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann

6、線纜長度：與速率、光纖類型、波長有關， 最遠達數(shù)百公里接口類型：SC、ST網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann二氧化硅多模光纖傳輸單模光纖傳輸網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann光纖的種類多模光纖（直徑50或62.5微米）單模光纖（直徑8-10微米）波段850HZ1300HZ1550HZ網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann高低造價較敏感較小溫度敏感性短長使用壽命長短距離多模/單模多模模式高低數(shù)據(jù)速率半導體激光發(fā)光二極管項目網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann高傳輸率衰減小抗干擾能力強重量輕，容易安裝安全性高網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 H

7、irschmann建立可靠的連接處理數(shù)據(jù)幀傳輸差錯流量控制控制對共享信道的訪問將數(shù)據(jù)組織成幀網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann無確認的無連接服務有確認的無連接服務有確認的有連接服務源目的發(fā)送接收數(shù)據(jù)幀例如：語音源目的發(fā)送接收數(shù)據(jù)幀確認源目的發(fā)送接收建立連接確認連接發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)確認終止連接終止連接網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann目的：將比特流組合成數(shù)據(jù)幀，計算校驗和，用于差錯控制目的：將比特流組合成數(shù)據(jù)幀，計算校驗和，用于差錯控制方法：方法：插入時間間隔插入時間間隔字符計數(shù)法字符計數(shù)法帶字符填充的首尾界符法帶字符填充的首尾界符法帶位填充的首尾標志法帶位填充的首尾

8、標志法物理層編碼違例法物理層編碼違例法網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann確認幀回送計時器發(fā)送確認發(fā)送，啟動計時器規(guī)定時間內未收到確認幀，重發(fā)網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann建立連接可以發(fā)送n個幀發(fā)送n個幀確認發(fā)送n個幀.發(fā)送結束，撤銷連接源目的網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann問題：多臺設備共享一個通訊信道，當信道的使用問題：多臺設備共享一個通訊信道，當信道的使用產(chǎn)生競爭時，如何分配信道的使用權？產(chǎn)生競爭時，如何分配信道的使用權？網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann數(shù)據(jù)準備傳送數(shù)據(jù)準備傳送線路空閑線路空閑?線路偵聽線路偵聽數(shù)據(jù)傳送

9、，偵聽數(shù)據(jù)傳送，偵聽停止傳送停止傳送數(shù)據(jù)正確傳送數(shù)據(jù)正確傳送等待一段時間等待一段時間（根據(jù)不同的算法）（根據(jù)不同的算法）yes無沖突無沖突no有沖突有沖突載波偵聽/沖突檢測網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 HirschmannMAC介質訪問控制介質訪問控制MAC地址地址-由由48位二進制數(shù)字組成位二進制數(shù)字組成0000 0000 0101 0000 0000 0000 0001 0001 11101110 11111111書寫格式書寫格式00500011EEFF-00500011EEFF-網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 HirschmannIEEE802.3數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)幀格式字節(jié)716620-15

10、000-464先導字段幀開始標志目的地址源地址數(shù)據(jù)字段長度數(shù)據(jù)填充字段校驗和網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann沖突沖突12網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann傳統(tǒng)的以太網(wǎng)絡集線器（HUB）沖突域沖突域網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann網(wǎng)橋網(wǎng)橋沖突域沖突域沖突域沖突域網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann交換機（Switch）交換模塊地址學習地址學習幀的轉發(fā)幀的轉發(fā)/ /過濾過濾避免形成環(huán)避免形成環(huán)網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann廣播幀廣播幀目的地址為目的地址為 FFFF-FFFF-FFFFx網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控

11、 HirschmannSTP生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議MAC=0000.8C00.1201MAC=0000.8C00.1203MAC=0000.8C00.1202MAC=0000.8C00.1204MAC=0000.8C00.1205Root bridgeRoot portRoot portRoot portRoot portRoot portRoot portDesignated portNondesignated portx網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann源源目的目的請求應答單工傳輸單工傳輸源源目的目的請求應答全雙工傳輸全雙工傳輸使用一根傳輸介質通訊使用一根傳輸介質通訊信號可以

12、雙向傳輸，但同一信號可以雙向傳輸，但同一時刻不能雙向傳輸時刻不能雙向傳輸使用兩根傳輸介質通訊使用兩根傳輸介質通訊信號在同一時刻可以雙向傳信號在同一時刻可以雙向傳輸輸源源目的目的請求應答使用一根傳輸介質通訊使用一根傳輸介質通訊信號只能單向傳輸信號只能單向傳輸網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann數(shù)據(jù)包從源端經(jīng)過各種途徑到達目的端面向連接的-虛電路（Virtual Circuit）無連接的-數(shù)據(jù)報文（Datagram）網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann 255255 255 255最多最多NetworkHost 11111111 11111111 11111111二進制

13、二進制 192 168 0 1舉例舉例18 916 17242532 11111111 11000000 10101000 00000000 00000001網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號主機號主機號主機號主機號主機號主機號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號主機號主機號主機號主機號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號主機號主機號8 bits8 bits8 bits8 bitsA類類B類類C類類D類類E類類多播地址多播地址保留地址保留地址網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann1A類類0NNNNNNN主機號主機號主機號主機號主機號主機號8 916 1724 253

14、2范圍范圍 (1-127)10NNNNNN網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號主機號主機號主機號主機號范圍范圍 (128-191)110NNNNN網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號主機號主機號范圍范圍 (192-223)1110MMMM多播組多播組多播組多播組多播組多播組范圍范圍 (224-239)B類類C類類D類類網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann0.0.0.0 啟動后不再使用的主機127.xx.yy.zz 回路測試用10.xx.yy.zz 私網(wǎng)地址192.168.yy.zz 私網(wǎng)地址網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann作用：把網(wǎng)絡內部分成多個部分，對外部網(wǎng)絡來說是一個整體作用：把網(wǎng)絡內部分成多

15、個部分，對外部網(wǎng)絡來說是一個整體路由器路由器子網(wǎng)子網(wǎng) 1子網(wǎng)子網(wǎng) 2子網(wǎng)子網(wǎng) 3192.168.1.1192.168.2.1192.168.3.1網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann作用：不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)通訊聯(lián)絡路由器路由器路由器路由器路由器路由器網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann從會話層接收數(shù)據(jù)，在必要時分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡層，確保信息正確無誤，并且高效率完成建立傳輸連接提供傳輸服務（面向連接的，無連接的）流量控制網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 HirschmannTCP傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議UDP用戶數(shù)據(jù)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)協(xié)議面向連接的協(xié)議面向連接的協(xié)議無連

16、接的協(xié)議無連接的協(xié)議TCP提供連接的建立、傳輸流量控制、傳輸擁塞控制等提供連接的建立、傳輸流量控制、傳輸擁塞控制等網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 HirschmannSend SYN (seq=100 ctl=SYN)SYN receivedSend SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)Established(seq=101 ack=301 ctl=ack)123SYN received網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann允許不同機器上的用戶建立會話關系允許不同機器上的用戶建立會話關系管理會話管理會話令牌管理令牌管理同步同步網(wǎng)絡體系結構海得工

17、海得工控控 Hirschmann完成某些特定的功能（信息的語法和語義）完成某些特定的功能（信息的語法和語義）數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)加密/解密ASCIIJPEG網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann網(wǎng)絡安全性網(wǎng)絡安全性域名系統(tǒng)（域名系統(tǒng)（DNS）簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）電子郵件（電子郵件（Email）網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann應用層應用層傳輸層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層互聯(lián)網(wǎng)層主機至網(wǎng)絡層主機至網(wǎng)絡層應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡體系結構海得工海得工控控 Hirschmann工作環(huán)境惡

18、劣工作環(huán)境惡劣環(huán)境溫度范圍大環(huán)境溫度范圍大有強電磁場干擾有強電磁場干擾會有震動、沖擊會有震動、沖擊可靠性要求高可靠性要求高流水線是不能停的流水線是不能停的控制過程是連續(xù)的控制過程是連續(xù)的穩(wěn)定工作很多年穩(wěn)定工作很多年工業(yè)以太網(wǎng)海得工海得工控控 Hirschmann可靠可靠冗余冗余故障恢復故障恢復能在惡劣工作環(huán)境下工作能在惡劣工作環(huán)境下工作線路出現(xiàn)故障？線路出現(xiàn)故障？設備出現(xiàn)故障？設備出現(xiàn)故障？故障出現(xiàn)后的快速定位故障出現(xiàn)后的快速定位多長時間能恢復工作多長時間能恢復工作工業(yè)以太網(wǎng)海得工海得工控控 Hirschmann工業(yè)環(huán)境工廠自動化辦公環(huán)境辦公自動化工作電壓 24V DC 115V AC / 230V AC安裝方式 導軌安裝 桌面 墻上, 19英寸標準機架工作溫度 0 C - 55 C/60 C -20 C - 75 C 5 C - 40 C抗震/沖擊指標 2 g / 15 g -冷卻方式無風扇風扇保護等級 IP20 (with housing) IP67 IP20/IP30可以防護 灰塵符合標準 EN60950 (Security) EN5008