工業(yè)以太網(wǎng)的基礎知識

工業(yè)以太網(wǎng)的基礎知識Agenda工業(yè)以太網(wǎng)的基礎知識4網(wǎng)絡基礎設施通訊拓撲以太網(wǎng)的基礎知識標準化網(wǎng)絡協(xié)議以太網(wǎng)的基礎設施網(wǎng)絡基礎設施的功能連接網(wǎng)絡終端設備信號放大減少數(shù)據(jù)流量目標相關的數(shù)據(jù)包傳輸分離邏輯網(wǎng)絡單位不同的媒體訪問程序之間的改變不同的網(wǎng)絡架構之間的信息傳輸7:

應用層6:

表示層5:

會話層4:

傳輸層3:

網(wǎng)絡層2:

數(shù)據(jù)鏈路層7:

應用層6:

表示層5:

會話層4:

傳輸層3:

網(wǎng)絡層2:

數(shù)據(jù)鏈路層1:

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

物理層 集線器ISO

=

International

Standard

Organization

國際標準組織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)絡阻塞不具備實時性。CSMA/CD方法載波監(jiān)聽多點接入碰撞檢測碰撞總線上的碰撞數(shù)據(jù)傳輸中斷隨機的等待時間嘗試再次傳輸傳輸?shù)臅r間點是不可預知的不確定性不具備實時性帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術（CarrierSenseMultipleAccesswithCollision

Detection）?集線器的功能操作集線器的雙工模式發(fā)送和接收單元相結合在同一時間只有一種可能，要么接受要么發(fā)送半雙工(高密度)數(shù)據(jù)包可能會產(chǎn)生沖突不具備實時性交換機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等待時間確定的數(shù)據(jù)流

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

參考模型的第三層每個端口要求一個邏輯地址

(IP-

地址)優(yōu)點:缺點:連接不同的網(wǎng)絡、網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構和冗余路徑配置復雜(不是即插即用)

、軟件路由很慢路由器的傳輸機制網(wǎng)關任務:連接不同的網(wǎng)絡，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終端設備之間的網(wǎng)絡訪問每個端口要求一個邏輯地址

(IP-

地址)優(yōu)點:連接不同的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換不同的表示缺點:昂貴軟件路由很慢網(wǎng)關的傳輸機制以太網(wǎng)的通訊拓撲拓撲-

線型站點對齊并排排列易于擴展連接所需電纜較短當一個組成部分故障將造成通訊中斷拓撲

–

星形中心主站方便維護傳輸路徑短中心主站數(shù)據(jù)負載量高中心主站發(fā)生故障將導致網(wǎng)絡故障拓撲

-

樹形星形結構的擴展簡單的網(wǎng)絡當中心主站發(fā)生故障會對網(wǎng)絡造成不利影響拓撲

-

環(huán)型閉環(huán)結構沒有冗余協(xié)議不允許使用標準以太網(wǎng)存在網(wǎng)絡風暴冗余協(xié)議每個站都可通過2條路徑被訪問當一個站點發(fā)生故障不會造成通訊中斷拓撲

–

網(wǎng)狀結構以環(huán)或樹結構方式連接分布式網(wǎng)絡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)結構以太網(wǎng)的基礎知識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別硬件6

Byte

(48

Bit)長:制造者部分

+

組件部分=

Phoenix

Contact +

序列號00. A0. 45.制造者-專用地址

(3

Byte)XX. YY. YY.組件單獨的地址

(3

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

地址示例單播單播地址第一個字節(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的比較ABCDABCDA

DA

DFD

=

Full

Duplex

全雙工CSMA/

CD具備實時性！集線器交換機B CHD

=

Half

Duplex

半雙工CSMA/

CD不具備實時性！新紀錄覆蓋記錄交換機功能方案CRC數(shù)據(jù)類別源地址目標地址源地址目標地址查詢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)表中的設備？No Yes數(shù)據(jù)包送至所有端口數(shù)據(jù)包送至目標端口MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表的結構(I)ABCDA

D交換機DevicePortA1B2C3D4MAC

地址轉(zhuǎn)發(fā)表1234GHMAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表結構(II)ABCDE

A交換機MAC

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

和

D2

在不同的局域網(wǎng)

訪問

默認網(wǎng)關

(R)相同/不同網(wǎng)絡內(nèi)的設備D1149.218.7.4=10010101.11011010.00000111.0000

0100子網(wǎng)掩碼與D1相關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類地址計算機

(Host)計算機(Host)C類地址310網(wǎng)絡網(wǎng)絡1

011

0網(wǎng)絡網(wǎng)絡:

127計算機(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標準化網(wǎng)絡協(xié)議標準化網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議標準化協(xié)議

IEEE電氣和電子工程師學會作為IEEE

標準進行定義的協(xié)議(如

:

IEEE

802.3

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

RFC進行定義的協(xié)議

(需建議)(如：

RFC

826用于ARP)協(xié)議概覽

ICMPBOOTPPING

---

網(wǎng)絡設備的可用性IP參數(shù)的自動分配例如：自動化技術

DHCPIP參數(shù)的自動分配例如：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)絡控制報文協(xié)議（InternetControlMessage

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

服務器分配IP參數(shù)包含有IP地址，子網(wǎng)掩碼和默認網(wǎng)關的IP參數(shù)端口:

68

(需求

/

客戶)

和

67

(響應

/

服務器)標準:

RFC

951BOOTP

操作方式00:A0:45:C3:AB:34BOOTP

響應:

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)絡中分配IP參數(shù)IP

地址，

子網(wǎng)掩碼，

默認網(wǎng)關DNS

服務器如必須，

WINS

服務