《工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用（微課版）》 課件 第2章 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)

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2章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.1.1可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicalController）簡(jiǎn)稱PLC，是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置SIMATICS7-1200控制器和SIMATICHMI基本型面板均可使用SIMATICTIAPortal工程軟件進(jìn)行編程。實(shí)現(xiàn)了使用同一個(gè)工程軟件對(duì)兩種設(shè)備進(jìn)行編程，開發(fā)成本得以顯著降低2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.SIMATICS7-1200PLC簡(jiǎn)介S7-1200緊湊型控制器是一款節(jié)省空間的模塊化控制器，該控制器使用靈活、功能強(qiáng)大，可用于控制各種各樣的設(shè)備以滿足自動(dòng)化需求。①電源接口

②存儲(chǔ)卡插槽（上部保護(hù)蓋下面）

③可拆卸用戶接線連接器（保護(hù)蓋下面）

④板載I/O的狀態(tài)LED⑤PROFINET連接器（CPU的底部）

2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.SIMATICHMI面板簡(jiǎn)介SIMATICHMI面板是用于實(shí)現(xiàn)高效設(shè)備級(jí)交互的HMI裝置，通過全面的功能強(qiáng)大且具有創(chuàng)新功能的操作員控制和監(jiān)視設(shè)備，可在十分廣泛的應(yīng)用和領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)備級(jí)HMI解決方案。可以通過TIAPortal中的SIMATICWinCC進(jìn)行集成化組態(tài)，用戶可通過這種組態(tài)在時(shí)間、成本和工作量上實(shí)現(xiàn)可觀的節(jié)約。①

電源接口

②USB接口

③PROFINET接口

④裝配夾的開口⑤顯示屏/觸摸屏⑥嵌入式密封件

⑦功能鍵

2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備SIMATICHMI面板具有如下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：（1）高效工程：可視化的創(chuàng)建可比以前更快更輕松。（2）創(chuàng)新的設(shè)計(jì)和操作：可視化成為機(jī)器的顯著特點(diǎn)。（3）明亮的HMI操作面板：適合每種應(yīng)用的適宜操作面板。（4）安全備份：保護(hù)投資和專有技術(shù)，安全操作。（5）快速調(diào)試：大幅節(jié)省測(cè)試和維修時(shí)間。（6）基于PC的開放性：適用于靈活、獨(dú)立的應(yīng)用。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可用的基本型HMI面板包含如下類型：

KTP400Basic：4"觸摸屏，帶4個(gè)可組態(tài)按鍵，分辨率為480x272，800個(gè)變量

KTP700Basic：7"觸摸屏，帶8個(gè)可組態(tài)按鍵，分辨率為800x480，800個(gè)變量

KTP900Basic：9"觸摸屏，帶

8個(gè)可組態(tài)按鍵，分辨率為

800x480，800個(gè)變量

KTP1200Basic：12"觸摸屏，帶10個(gè)可組態(tài)按鍵，分辨率為800x480，800個(gè)變量

KTP700BasicDP：7"觸摸屏，帶8個(gè)可組態(tài)按鍵，分辨率為800x480，800個(gè)變量

KTP1200BasicDP：12"觸摸屏，帶10個(gè)可組態(tài)按鍵，分辨率為

800x400，800個(gè)變量2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.1.2工業(yè)交換機(jī)工業(yè)交換機(jī)也稱為工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，即應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，由于采用了透明而統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議，具有開放性好、應(yīng)用廣泛以及價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。工業(yè)交換機(jī)具有電信級(jí)性能特征，可耐受嚴(yán)苛的工作環(huán)境。產(chǎn)品采用寬溫設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)不低于IP30，支持標(biāo)準(zhǔn)和私有的環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.第2層工業(yè)交換機(jī)第2層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具有構(gòu)建第2層網(wǎng)絡(luò)所需要的所有功能。第2層交換機(jī)分兩種，即非網(wǎng)管型第2層交換機(jī)和網(wǎng)管型第2層交換機(jī)。非網(wǎng)管型第2層交換機(jī)，無(wú)需額外組態(tài)，即可集成到第2層網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)管型第2層交換機(jī)，可對(duì)其進(jìn)行配置：它們有IP地址，可以利用該地址針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行配置。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備西門子SCALANCEX-200網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)①具有端口LED的電氣端口

②具有接地連接器的電源

③串口

④“RESET”按鈕（后側(cè)）

⑤故障LEDSCALANCEXB-208第2層工業(yè)交換機(jī)包含8個(gè)10/100MbpsRJ-45端口2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備SCALANCEX-200工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)包括類型：結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用靈活的SCALANCEXB-200交換機(jī)。結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用的SCALANCEXC-200交換機(jī)（以太網(wǎng)供電，傳輸速率最高可達(dá)10Gbps）。堅(jiān)固耐用且經(jīng)過專門認(rèn)證的SCALANCEXC-200EEC交換機(jī)。SCALANCEXP-200交換機(jī)，無(wú)機(jī)柜安裝（防護(hù)等級(jí)IP65），傳輸速率高達(dá)1Gbps。采用SIMATICET200SP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的扁平SCALANCEXF-200交換機(jī)，可模塊化配備總線適配器

（BA）。SCALANCEX-200RNA（冗余網(wǎng)絡(luò)訪問），用于PRP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的冗余HSR。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備第2層工業(yè)交換機(jī)通常包含如下基本屬性：（1）以太網(wǎng)接口支持10Mbps、100Mbps、1000Mbps全雙工。（2）生成樹冗余：可采用STP、MSTP、RSTP等多種冗余協(xié)議。（3）環(huán)網(wǎng)冗余：可采用HRP、MRP等多種冗余協(xié)議。（4）虛擬網(wǎng)絡(luò)(Virtualnetworks,VLAN)：要想構(gòu)建節(jié)點(diǎn)數(shù)快速增加的工業(yè)以太網(wǎng)，可以將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分成若干個(gè)虛擬子網(wǎng)。支持基于端口、協(xié)議和子網(wǎng)的VLAN。（5）端口鏡像：允許將一個(gè)端口的數(shù)據(jù)流鏡像到另一個(gè)端口（監(jiān)視端口）。然后可在該監(jiān)視端口對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，而不影響數(shù)據(jù)通信。（6）鏈路匯聚：使用鏈路匯聚（IEEE802.1AX）捆綁數(shù)據(jù)流。（7）時(shí)鐘同步：診斷消息（日志表?xiàng)l目、電子郵件）具有時(shí)間戳。通過與SNTP/NTP服務(wù)器進(jìn)行同步，本地時(shí)間在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中保持一致，這使得識(shí)別多個(gè)設(shè)備的診斷消息更為輕松。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.第3層工業(yè)交換機(jī)第3層工業(yè)交換機(jī)具有構(gòu)建第3層網(wǎng)絡(luò)所需要的所有功能，通常用于靈活的連接和構(gòu)建高性能工廠網(wǎng)絡(luò)。

由于具有模塊化設(shè)計(jì)，這些交換機(jī)可滿足相應(yīng)任務(wù)的要求。它們支持IT標(biāo)準(zhǔn)（如VLAN、IGMP、RSTP），可將自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫集成到現(xiàn)有辦公網(wǎng)絡(luò)中。第3層工業(yè)交換機(jī)在實(shí)現(xiàn)第2層交換機(jī)功能的基礎(chǔ)上還具有第3層路由功能，可實(shí)現(xiàn)不同IP子網(wǎng)之間的通信，支持靜態(tài)路由、支持RIP、OSPF、VRRP等協(xié)議實(shí)現(xiàn)路由功能和路由冗余。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備SCALANCEXM408-8C交換機(jī)具有8個(gè)RJ-45端口，8個(gè)可插拔收發(fā)器插槽，最多支持2個(gè)端口擴(kuò)展器和

1個(gè)功能擴(kuò)展器。①電氣端口

②帶保護(hù)蓋的擴(kuò)展接口

③SFP收發(fā)器的插槽

④用于固定到S7標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌的位置（在設(shè)備的底部）

⑤接地（在設(shè)備背面）

⑥LED指示燈

⑦C-PLUG/KEY-PLUG的插槽

2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3.并行冗余交換機(jī)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)冗余可以增加網(wǎng)絡(luò)可靠性，當(dāng)某一線路出現(xiàn)故障，可以自動(dòng)重構(gòu)恢復(fù)通訊。通常使用HSP冗余協(xié)議的收斂時(shí)間是300ms，使用MRP冗余協(xié)議收斂時(shí)間是200ms，但在一些特殊場(chǎng)合，需要使用無(wú)重構(gòu)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)。目前，要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫冗余涉及兩個(gè)技術(shù)，即并行冗余協(xié)議（PRP）和高可靠性無(wú)縫冗余（HSR），西門子SCALANCEX-204RNA交換機(jī)就是支持PRP和HSR協(xié)議實(shí)現(xiàn)無(wú)縫冗余功能的并行冗余交換機(jī)。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1）并行冗余協(xié)議（PRP）PRP使用由標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)組件組成的并行獨(dú)立結(jié)構(gòu)。通過無(wú)縫冗余模塊（例如SCALANCEX-204RNA），可將不具有PRP功能的節(jié)點(diǎn)或整個(gè)網(wǎng)段連接到PRP網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀經(jīng)過SCALANCEX-204RNA后，會(huì)被復(fù)制為兩份，分別通過兩個(gè)互相獨(dú)立的局域網(wǎng)傳輸，到達(dá)對(duì)方的SCALANCEX-204RNA交換機(jī)時(shí)，它會(huì)將最先到達(dá)的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給目的設(shè)備而丟棄后到達(dá)的數(shù)據(jù)幀。2）高可靠性無(wú)縫冗余（HSR）HSR通信的冗余則是通過環(huán)網(wǎng)式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。通過SCALANCEX-204RNA，不具有HSR功能的節(jié)點(diǎn)或整個(gè)網(wǎng)段也可以連接到HSR網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)幀經(jīng)過SCALANCEX-204RNA后，會(huì)被復(fù)制為兩份，在環(huán)網(wǎng)中往兩個(gè)方向傳輸，到達(dá)對(duì)方的SCALANCEX-204RNA交換機(jī)時(shí)，它會(huì)將最先到達(dá)的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給目的設(shè)備而丟棄后到達(dá)的數(shù)據(jù)幀。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3）SCALANCEX-204RNA交換機(jī)圖2-5（a）SCALANCEX-204RNA（HSR）

圖2-5（b）SCALANCEX-204RNA（PRP）SCALANCEX204RNA（HSR）

有兩個(gè)RJ-45插孔（P1/A和P2/B）用于連接不具備HSR能的終端設(shè)備或網(wǎng)段，另外兩個(gè)RJ-45插孔（HSR1和HSR2）用于連接HSR環(huán)網(wǎng)。作為網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)用于將最多兩個(gè)非HSR終端設(shè)備或網(wǎng)段連接至一個(gè)環(huán)形HSR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另外，還可以實(shí)現(xiàn)從PRP至HSR網(wǎng)絡(luò)的單一或冗余網(wǎng)關(guān)。SCALANCEX204RNA（PRP）有兩個(gè)RJ-45插孔（P1和P2）用于連接不具備PRP功能的終端設(shè)備或網(wǎng)段，另外兩個(gè)RJ-45插孔（PRPA和PRPB）用于連接PRP網(wǎng)絡(luò)LANA和LANB。

2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.1.3工業(yè)路由器1.工業(yè)路由器概述工業(yè)路由器是一種用于連接兩個(gè)或兩個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)的耐用器件，可將信號(hào)僅傳送到所需端口。工業(yè)路由器作為企業(yè)組建網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，能提供較高的穩(wěn)定性和安全性，與普通路由器相比具有更多優(yōu)勢(shì)。1）更高的轉(zhuǎn)發(fā)性能、更高的帶機(jī)量2）更豐富的路由協(xié)議3）工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)更適合長(zhǎng)時(shí)間使用2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.西門子SCALANCEM系列工業(yè)路由器SCALANCEM工業(yè)路由器按照連接方式分為有線連接和無(wú)線連接兩大類。1）有線連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2）無(wú)線連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)3種常用的無(wú)線工業(yè)路由器：SCALANCEM874-3支持3G（UMTS）數(shù)據(jù)服務(wù)HSPA+（高速分組接入），因此可在下行鏈路中實(shí)現(xiàn)14.4Mbps的傳輸速率，在上行鏈路中實(shí)現(xiàn)5.76Mbps的傳輸速率。SCALANCEM876-4支持4G（LTE–長(zhǎng)期演進(jìn)），因此可在下行鏈路中實(shí)現(xiàn)100Mbps的傳輸速率，在上行鏈路中實(shí)現(xiàn)50Mbps的傳輸速率。SCALANCEMUM856-1支持5G（RoW），因此可在下行鏈路中實(shí)現(xiàn)高達(dá)1000Mbps的傳輸速率，在上行鏈路中實(shí)現(xiàn)高達(dá)500Mbps的傳輸速率2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.1.4工業(yè)防火墻工業(yè)防火墻，顧名思義就是用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的防火墻，是工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全必須配備的設(shè)備，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與外部其他網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不同業(yè)務(wù)之間的邊界隔離和訪問控制。工業(yè)防火墻除了具備傳統(tǒng)IT防火墻的安全功能之外，還具有如下特點(diǎn)：（1）工業(yè)防火墻只要求合適的吞吐率，但對(duì)實(shí)時(shí)性的要求卻非常嚴(yán)格。（2）工業(yè)防火墻要求解析和過濾各種工業(yè)控制協(xié)議和自定義協(xié)議，具備深度包檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)協(xié)議通信內(nèi)容的深度解析、過濾、阻斷、報(bào)警、審計(jì)等各類功能。（3）與傳統(tǒng)IT防火墻一般部署在內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的位置或其他邊界區(qū)域不同，工業(yè)防火墻一般部署在工控網(wǎng)絡(luò)的分層區(qū)域之間。（4）工業(yè)防火墻一般使用黑白名單相結(jié)合的防御技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)基于工業(yè)漏洞庫(kù)的黑名單被動(dòng)防御功能，又實(shí)現(xiàn)基于智能機(jī)器學(xué)習(xí)引擎的白名單主動(dòng)防御功能。（5）工業(yè)防火墻一般放置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，工作環(huán)境惡劣，因此工業(yè)防火墻具有嚴(yán)苛的工業(yè)級(jí)硬件技術(shù)要求，可實(shí)現(xiàn)高可靠性和穩(wěn)定性。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2.西門子SCALANCES系列工業(yè)防火墻簡(jiǎn)介西門子SCALANCES系列是西門子工業(yè)級(jí)別防火墻，可以為工廠自動(dòng)化提供安全防護(hù)，防止非法訪問工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化系統(tǒng)。（1）防火墻功能：SCALANCES內(nèi)部網(wǎng)段中的所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都受到其防火墻保護(hù)。（2）路由器模式（3）IPsec隧道確保通信安全（4）使用RADIUS服務(wù)器進(jìn)行用戶驗(yàn)證（5）HTTPS：用于Web頁(yè)面的加密傳送，例如在過程控制中。（6）NTP（安全）：用于安全的時(shí)鐘同步和傳輸。（7）SNMPv3：用于安全傳送網(wǎng)絡(luò)分析信息，使其免受竊聽。（8）設(shè)備和網(wǎng)段的保護(hù)：防火墻保護(hù)功能可應(yīng)用于單個(gè)設(shè)備、多個(gè)設(shè)備或整個(gè)網(wǎng)段的運(yùn)行。2.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3.西門子SCALANCES-615工業(yè)防火墻2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)設(shè)備都需要通過地址來(lái)進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，在數(shù)據(jù)鏈路層使用的是MAC地址，而在網(wǎng)絡(luò)層使用的是IP地址。2.2.1MAC地址MAC（MediaAccessControl，介質(zhì)訪問控制）地址，也叫物理地址、硬件地址，是IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定的一種48位的全球地址，通常用十六進(jìn)制數(shù)表示。形象地說，MAC地址就如同我們身份證上的身份證號(hào)碼，具有全球唯一性。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)1.MAC地址的組成MAC地址是識(shí)別網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件地址，由六個(gè)以十六進(jìn)制表示的字節(jié)組成，中間用連字符“-”或冒號(hào)：分隔2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備MAC地址在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，制造商會(huì)為每個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口都分配一個(gè)MAC地址以進(jìn)行標(biāo)識(shí)。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)3.交換機(jī)MAC地址表MAC地址對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，工作在數(shù)據(jù)鏈路層的交換機(jī)維護(hù)著計(jì)算機(jī)MAC地址和自身端口的數(shù)據(jù)庫(kù)，通常也稱為交換表、MAC地址表。交換機(jī)根據(jù)接收數(shù)據(jù)幀中的“源MAC地址”來(lái)建立和維護(hù)MAC地址表；根據(jù)“目的MAC地址”來(lái)決定如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。圖2-11交換機(jī)建立MAC地址表和轉(zhuǎn)發(fā)幀的流程2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)1）交換機(jī)建立和維護(hù)MAC地址表開始時(shí)交換機(jī)的地址表是空的，交換機(jī)每收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀就會(huì)取出其源MAC地址，然后在地址表中查找是否已有該地址，若無(wú)則將該地址加入到地址表中，添加一條記錄（MAC地址接口號(hào)有效時(shí)間）；若有則更新地址表中與該地址對(duì)應(yīng)的端口號(hào)和有效時(shí)間等信息?？紤]到可能有時(shí)要在交換機(jī)的接口更換主機(jī)，或者主機(jī)要更換其網(wǎng)絡(luò)適配器，這就需要更改地址表中的記錄。為此，在交換機(jī)地址表中的每條記錄都設(shè)有一定的有效時(shí)間。過期的記錄就自動(dòng)被刪除。這種自學(xué)習(xí)方法使得交換機(jī)能夠即插即用，不必人工進(jìn)行配置。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2）交換機(jī)根據(jù)MAC地址表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀交換機(jī)從接收的數(shù)據(jù)幀中取出其目的MAC地址，然后在地址表中查找是否已有該地址，若無(wú)則會(huì)以泛洪方式將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給除入接口之外的所有接口；若有則進(jìn)一步查看其對(duì)應(yīng)的接口是否和入接口相同，若不同則將數(shù)據(jù)幀向指定接口轉(zhuǎn)發(fā)；若相同則無(wú)需轉(zhuǎn)發(fā)而丟棄掉數(shù)據(jù)幀。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.2.2IP地址IP是網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議。IP地址是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，也稱為網(wǎng)際協(xié)議地址。1.IP地址的表示方法IP地址由32位二進(jìn)制數(shù)組成，用于唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的IP節(jié)點(diǎn)。為便于記憶、書寫與表達(dá)，通常會(huì)使用十進(jìn)制進(jìn)行表示。如圖2-12所示，每8位為一組，將4組二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為4個(gè)十進(jìn)制數(shù)，各數(shù)字間用點(diǎn)分隔，俗稱為點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.IP地址的結(jié)構(gòu)與分類IP地址采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位兩部分組成，如圖2-13所示。網(wǎng)絡(luò)地址表示其屬于互聯(lián)網(wǎng)的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)地址表示其屬于該網(wǎng)絡(luò)中的哪一臺(tái)主機(jī)。主機(jī)部分使用的位數(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)中可以容納的主機(jī)數(shù)量。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)IP地址根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的不同分為5種類型，A類地址、B類地址、C類地址、D類地址和E類地址。其中較常用的是A類、B類和C類地址，如圖2-14所示2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)A類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)占8位，只有7位可供使用（最高位固定為0），A類地址可指派的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是1-126。A類地址的主機(jī)位占24位，因此每一個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)為224-2，即16777214。B類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)占16位，只有14位可供使用（最高2位固定為10），B類地址第一個(gè)8位的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是128-191。B類地址的主機(jī)位占16位，因此每一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)為216-2，即65534。C類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)占24位，只有21位可供使用（最高3位固定為110），A類地址第一個(gè)8位的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是192-223。C類地址的主機(jī)位占8位，因此每一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)為28-2，即254。D類地址是多播地址，E類地址是保留地址。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.2.3子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼（subnetmask）又稱為地址掩碼，其主要功能就是能夠清晰標(biāo)識(shí)出一個(gè)IP地址中哪些位代表網(wǎng)絡(luò)位、哪些位代表主機(jī)位，從而能夠從IP地址迅速計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)地址。1.子網(wǎng)掩碼的表示方法子網(wǎng)掩碼也是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，由一連串1和接著的一連串0組成，而1的個(gè)數(shù)就是網(wǎng)絡(luò)位的長(zhǎng)度，0的個(gè)數(shù)就是主機(jī)位的長(zhǎng)度。通常也采用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。常用A類、B類、C類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼如圖2-14所示。A類地址網(wǎng)絡(luò)位占8位，主機(jī)位占24位，因此默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為。B類地址網(wǎng)絡(luò)位占16位，主機(jī)位占16位，因此默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為。C類地址網(wǎng)絡(luò)位占24位，主機(jī)位占8位，因此默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)3.無(wú)分類編址CIDR這種編址方法的全名是無(wú)類域間路由CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)。CIDR消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址的概念，可以減小路由表大小并更加有效地分配IPv4的地址空間。在無(wú)分類CIDR編址中引入了網(wǎng)絡(luò)前綴的概念，如圖2-17所示。CIDR表示的IP地址用網(wǎng)絡(luò)前綴替代了原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，這里最大的區(qū)別是前綴的位數(shù)n不固定，可以在0~32之間選取任意值，完全不受傳統(tǒng)分類地址的限制。2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)CIDR使用“斜線記法”或稱為CIDR記法，即在IP地址后面加上斜線“/”，斜線后面是網(wǎng)絡(luò)前綴所占的位數(shù)。示例1：IPv4地址為，對(duì)應(yīng)子網(wǎng)掩碼為使用CIDR記法可等價(jià)表示為：/24，表示前24位為網(wǎng)絡(luò)位。示例2：使用CIDR記法表示為：4/18，表示前18位為網(wǎng)絡(luò)位。則其等價(jià)的子網(wǎng)掩碼應(yīng)為11111111.11111111.11000000.00000000，即。【例題2-2】已知IP地址是4/18，求網(wǎng)絡(luò)地址。該題計(jì)算過程及結(jié)果2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.2網(wǎng)絡(luò)地址基礎(chǔ)2.2.4子網(wǎng)劃分子網(wǎng)劃分的基本思路是從主機(jī)位中借用若干位作為子網(wǎng)位subnet-id，而主機(jī)號(hào)host-id也就相應(yīng)減少了若干位。劃分子網(wǎng)只是把IP地址的主機(jī)號(hào)host-id這部分進(jìn)行再劃分，而不改變IP地址原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。子網(wǎng)劃分的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1) 減少了IP地址的浪費(fèi)(2) 使網(wǎng)絡(luò)的組織更加靈活(3) 更便于維護(hù)和