Ethernet(中文)

1、Slide: 1Automation and Network SolutionsAutomation and Network Solutions工业以太网基础工业以太网基础董平上海海得控制系统股份有限公司Slide: 2Automation and Network Solutions内 容l赫斯曼公司简介赫斯曼公司简介l以太网简介以太网简介l以太网基础：以太网基础：7层参考模型，以太网标准层参考模型，以太网标准l物理层和数据链路层物理层和数据链路层l数据帧：数据帧：10，100，1000M数据帧数据帧l拓扑：总线、星型、环形和冗余拓扑：总线、星型、环形和冗余l工业以太网：发展、趋势和需求工业以

2、太网：发展、趋势和需求l工业网络设备：工业网络设备：Transceiver、Hub和和SwitchesSlide: 3Automation and Network SolutionsSlide: 4Automation and Network Solutions赫斯曼公司简介赫斯曼公司简介Neckartenzlingenn成立于成立于1924年年n业务部门业务部门:- 汽车通信系统汽车通信系统- 多媒体通信多媒体通信- 电子控制系统电子控制系统- 自动化和网络方案自动化和网络方案n生产工厂生产工厂- Neckartenzlingen (靠近德国靠近德国Stuttgart)- Rankweil

3、(奥地利奥地利)- Bekescsaba (匈牙利匈牙利)n认证认证 ISO 9001TS16949ISO 14001Slide: 5Automation and Network Solutions赫斯曼集团的组织结构和产品体系赫斯曼集团的组织结构和产品体系产品部门产品部门Hirschmann Electronics GmbH & Co. KG多媒体电子多媒体电子 家用视频分配网络家用视频分配网络SMATV 前端前端卫星接收技术卫星接收技术汽车通信系统汽车通信系统集成天线系统集成天线系统同轴电缆同轴电缆收音机收音机,GSM, GPS天线天线自动化和网络方案自动化和网络方案测量测试产品测

4、量测试产品工业连接器工业连接器现场总线产品现场总线产品工业以太网工业以太网电子控制系统电子控制系统图形终端图形终端控制系统控制系统负载动量检测仪负载动量检测仪传感器传感器Slide: 6Automation and Network Solutions19931984197919671952195119551998199419262002200019242005：81 年的创新史年的创新史领导领导连接器技术连接器技术发展的趋势发展的趋势 1924Richard Hirschmann创立了赫斯曼电子公司创立了赫斯曼电子公司1926发明了香蕉插头发明了香蕉插头1951鳄鱼夹，绝缘鳄鱼夹，夹子型测试探

5、头鳄鱼夹，绝缘鳄鱼夹，夹子型测试探头1955音频连接器音频连接器1967矩形连接器（执行器用）矩形连接器（执行器用）1979圆形连接器（传感器用）圆形连接器（传感器用）1995整个实验室连接器通过整个实验室连接器通过IEC 1010认识认识1997全世界最小的自装配式传感器连接器全世界最小的自装配式传感器连接器M8 MiniQuick1998自装配式传感器连接器自装配式传感器连接器VarioQuick M121999用于用于Profibus PA 和和Foundations Fieldbus的现场总线连接系统的现场总线连接系统2001自装配式自装配式 IEC 1010 实验室连接器实验室连接器

6、领导领导工业网络工业网络技术的发展趋势技术的发展趋势1984在德国施图加特大学安装了世界上第一个光纤以太网在德国施图加特大学安装了世界上第一个光纤以太网1990开发出环形冗余以太网开发出环形冗余以太网1993联合开发出联合开发出ASI (Actuator Sensor Interface)1993光纤现场总线系统光纤现场总线系统- RS485 & Profibus 中继器中继器1994卡轨式工业以太网集线器（卡轨式工业以太网集线器（HUB）1997FIP现场总线系统现场总线系统1998GENIUS现场总线系统现场总线系统快速冗余交换式以太网快速冗余交换式以太网200012 Mbit/s

7、 Profibus 光纤中继器光纤中继器模块化千兆骨干网交换机模块化千兆骨干网交换机 - MACH 30002001EASi/oN - IP67 模块化现场总线模块化现场总线I/O 系统系统2002模块化工业以太网交换机模块化工业以太网交换机- MICE& IP67 交换机交换机2003扩展温度范围工业以太网交换机和扩展温度范围工业以太网交换机和 RS2-16M, SPIDER.2004 POWER MICE，IEEE 1588交换机，交换机，EAGLE，BAT.Slide: 7Automation and Network Solutions完整的网络解决方案完整的网络解决方案Slid

8、e: 8Automation and Network Solutions赫斯曼自动化和网络方案部赫斯曼自动化和网络方案部提供了工业通信的完整解决方案提供了工业通信的完整解决方案- 开放开放- 高可靠性高可靠性- 经得起时间考验经得起时间考验Slide: 9Automation and Network Solutions我们的优势我们的优势 长期以来在工业长期以来在工业 / / 企业网络方面的丰富经验企业网络方面的丰富经验 先进和完整的产品体系先进和完整的产品体系 赫斯曼一直是工业以太网技术的领导者赫斯曼一直是工业以太网技术的领导者赫斯曼深刻理解工业需求，为各行业的用户赫斯曼深刻理解工业需求，为

9、各行业的用户提供专业的解决方案提供专业的解决方案赫斯曼拥有最先进的技术和最高的可靠性赫斯曼拥有最先进的技术和最高的可靠性Slide: 10Automation and Network SolutionsHirschmann 是这些领域的专家是这些领域的专家自动化自动化铁路铁路机场机场长距离管线长距离管线土木工程土木工程隧道隧道地铁地铁等等等等交通运输交通运输化工化工冶金冶金发电发电输配电输配电水处理水处理油气分离油气分离采矿采矿等等等等过程控制过程控制传输技术传输技术加工机械加工机械包装和食品机械包装和食品机械造纸和印刷机械造纸和印刷机械汽车工业汽车工业造船造船等等等等工厂制造工厂制造Slid

10、e: 11Automation and Network Solutions质量质量 & 环境环境ISO-14001环境管理认证环境管理认证ISO-9001质量管理认证质量管理认证Slide: 12Automation and Network Solutions我们的优势我们的优势ARC-调查（调查（2003.09）ARC研究报告：工业以太网最终用户调出显示研究报告：工业以太网最终用户调出显示Hirschmann在二方面获得第一在二方面获得第一n适用于恶劣环境适用于恶劣环境Slide: 13Automation and Network Solutions我们的优势我们的优势ARC-调查（

11、调查（2003.09）n产品设计产品设计Slide: 14Automation and Network Solutions我们的测试实验室我们的测试实验室工业连接器实验室工业连接器实验室现场总线实验室现场总线实验室工业以太网实验室工业以太网实验室Slide: 15Automation and Network Solutions我们是这些国际组织的成员我们是这些国际组织的成员Slide: 16Automation and Network Solutions我们的合作我们的合作/ /战略联盟伙伴战略联盟伙伴Alliance Partner ProgramAccompany ProgramENCOM

12、PASS ProgramSlide: 17Automation and Network Solutions我们通过的认证我们通过的认证10 CFR 50former SEV - Schweizer Electrotechnischer Verein我们的产品已经通过多项国际认证（不同产品我们的产品已经通过多项国际认证（不同产品 / 系列会有所不同）系列会有所不同）VDE 和和 CSA 认证认证用于造船也的用于造船也的GL 认证认证满足美国市场要求的满足美国市场要求的 UR / UL 认证认证瑞士瑞士 SEV 认证认证用于核能的用于核能的Certification 10 CFR 50EX-Dom

13、ain 认证认证Slide: 18Automation and Network SolutionsSlide: 19Automation and Network Solutions什么是以太网 以太网是在两个或多个设备之间通过共享介质传输信号的一种方式。 它和介质的使用有关，不同的介质采用不同的信号传输方式 以太网成为当今应用最广泛的局域网Slide: 20Automation and Network Solutions以太网类型从速度和介质考虑p 10Mbits per second (Mbps)-传统以太网10BASE-T 双绞线（3类线或以上）10BASE-FL 光纤10BASE-5 粗

14、缆（也称黄缆，50 Ohm）10BASE-2 细缆 （50Ohm 的同轴电缆）p 100Mbps 快速以太网100Base-TX 双绞线（5类线）100Base-FX 光纤p 1000Mbps - 千兆以太网1000Base-TX 双绞线 （4对 ，5类线）1000Base-SX 光纤（多模）1000Base-LX 光纤 （单模）p 10Gbps 10G 以太网Slide: 21Automation and Network Solutions以太网的历史-ALOHA 网络 共享传输通道的理念，CSMA/CD模式 利用IBM360的电算主机连接夏威夷群岛的其他节点Slide: 22Automat

15、ion and Network Solutions以太网- 昨天&今天过去的以太网共享介质的形式开创于1973年带宽10Mbps总线结构CSMA/CD今天的以太网n 可升级性: 10 . 100 . 1000 . 10000 . Mbit/sn 全双工的交换连接，没有冲突n IEEE的优先级标准，流控等n 实时n 同轴电缆、玻璃光纤、塑料光纤、无线Slide: 23Automation and Network Solutions标准组织-ISO国际标准组织（ISO） 1，非政府性质（联合国的经济和社会性质的理事会） 2，成员都是其他国家的国际标准组织的成员 3，超过100个国家参与 4

16、，直接导致了开放系统互联参考模型（OSI）发展 宗旨就是促进世界国际标准的发展，方便国际服务或货品的交换。Slide: 24Automation and Network Solutions国际标准组织-ITU国际电联（ITU) 1,前身是CCITT-在1994年重命名 2，总部在日内瓦 3，主要是发展数据通讯标准 4，标准每四年修改一次 5，标准并不是强制被执行ITU标准都已字母打头AZ ,著名的H.323协议标准就是ITU创建的、还有V24，26，V26bis，V27，V32，V90，(telephone network)、多媒体：H.32x，音频：H711、H72xSlide: 25Aut

17、omation and Network Solutions标准组织-CENELEC1，电气标准欧洲委员会2，欧洲标准，例如 EN50173-线缆标准，类似ISO11801 EN50174电气安全 EN55022-抗电磁干扰 EN55024-抗电磁干扰3，在1973年设立，非营利组织Slide: 26Automation and Network Solutions标准组织-ANSI美国国家标准委员会（ANSI) 1,非营利，非政府的组织 2，总部在纽约 3，300个标准委员会 4，ISO授权ANSI，将LAN标准作为它的标准化 5，光纤分布式接口FDDI就是其发展的Slide: 27Automa

18、tion and Network Solutions标准组织-IEEE电子电气工程师协会 1，美国标准 2，802（1980年2月）项目：1980年DEC、intel、xerox公司开发DIX1.0版，粗缆介质，通信率为10M。1982年发展为DIX2.0版 3，ANSI授权低速的局域网标准作为IEEE的标准 4，目前主要负责100M和1G的以太网标准 5，主要在物理层和数据链路层进行工作 6，在过去IEEE发展了一个标准必须从属于ANSI，ANSI批准后，标准又从属于ISO ISO8802 7，今天IEEE设置标准，已没有必要得到其他组织或委员会的认可Slide: 28Automation

19、and Network SolutionsIEEE802IEEE802标准由IEEE组织发布，主要服务于局域网和城域网，包括对网络体系、结构等的说明和概述、协议标准、参考模型等。局域网是布置于中等规模的物理区域，比如普通的办公建筑、厂房或校园。城域网比局域网适合于更大的物理区域，覆盖面积有可能是几栋建筑，甚至是整个城市。Slide: 29Automation and Network Solutions802协议系列 1，802.1-标准概述、体系结构、桥接、网络管理 2，802.2-数据链路层的逻辑链路子层LLC 3，802.3-物理层和数据链路层媒体访问控制层（MAC） 4，802.4-令牌

20、总线 5，802.5-令牌环网 。 6，802.11-无线局域网 7，802.15-蓝牙技术 8，802.16-无线城域网 9，802.17-弹性分组环 10，更多信息可参见http:/ Slide: 30Automation and Network SolutionsIEEE标准电子电气工程师协会创建于1983年第一个IEEE标准就是以太网技术标准，它是由IEEE802委员会的802.3工作组发展起来的。标准的前身被称为IEEE802.3载波侦听、多路访问冲突检测（CSMACD）的访问方式和物理层规范。Slide: 31Automation and Network S

21、olutions因特网工程师任务组l 互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force，简称IETF），成立于1985年底，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定。目前，IETF已成为全球互联网界最具权威的大型技术研究组织。 IETF是一个由为互联网技术工程及发展做出贡献的专家自发参与和管理的国际民间机构。它汇集了与互联网架构演化和互联网稳定运作等业务相关的网络设计者、运营者和研究人员，并向所有对该行业感兴趣的人士开放。任何人都可以注册参加IETF的会议。IETF大会每年举行三次，规模均在千人以上。l 总部在美国，IETF大量的技术性工作均由其内

22、部的各类工作组协作完成。这些工作组按不同类别，如路由、传输、安全等专项课题而分别组建。IETF的交流工作主要是在各个工作组所设立的邮件组中进行，这也是IETF的主要工作方式。Slide: 32Automation and Network Solutionsl IETF的标准以请求评论的文档形式进行发布（RFCs） 有RFC草案和已批准的RFC两种 草案通过不断的循环流通来加以讨论 批准的RFCs才能成为因特网的路由标准l 可以通过/rfc来查看RFCs文档 其中RFC1882和RFC2324有必要看一看l IETF主要负责和管理从3层到7层模型的主题内容的制作。因特网工

23、程师任务组Slide: 33Automation and Network Solutions7 7层参考模层参考模型介绍型介绍Slide: 34Automation and Network SolutionsOSI 参考模型Slide: 35Automation and Network SolutionsOSI参考模型（物理层） 1，物理层定义了从一个设备到另一个设备获取信息的物理连接。主要是针对无差错的数据传输。 2，将bit信号转换成电信号或其他信号并传输出去，而后将此信号重新转换成bit信号。 3，在故障诊断和操作中，这是比较关键的区域Slide: 36Automation and Ne

24、twork SolutionsOSI参考模型（数据链路层） 数据链路层将物理信号转换成数据，并有错误校验，物理地址寻址和介质访问控制的功能。 处理数据帧的传输Slide: 37Automation and Network Solutions 网络层可以在一个复杂的网络中处理包的路由。 换而言之，它能够发现最佳的网络路由并转换网络地址和名字到另一端网络中。OSI参考模型（网络层）Slide: 38Automation and Network Solutions 传输层建立一个可靠的端到端的连接，在两个设备中。 它能够保证接受者正确的接受数据段，数据段与发送的时候匹配。 这是一个虚的连接，但传输层

25、认为这是一个在设备之间的实质连接。OSI参考模型（传输层）Slide: 39Automation and Network Solutions 监控一系列的信息，来保证一个对话的完成 如果通讯有中断，它可以保证节点可以在同一个中断点重新进行通讯OSI参考模型（会话层）Slide: 40Automation and Network Solutions 表示层提供数据格式转换，加密和安全性。 保证经过的通讯数据针对接受者有个适合的形式来对应 决定所接受的文件的类型（文本、视频、音频等等），以便一个合适的应用工具能够来表达这个文件，从而用来告诉用户。OSI参考模型（表示层）Slide: 41Autom

26、ation and Network Solutions 应用层提供一整套接口来允许应用，例如“windows explorer” ,一个电子邮件包，或一个web浏览器等来访问网络。 它不包括用户文字处理和电子软件制表等的用户应用OSI参考模型（应用层）Slide: 42Automation and Network SolutionsOSI 7层参考模型Slide: 43Automation and Network Solutions以太网工作的位置 以太网主要应用于数据链路层和物理层 数据链路层又分成两个不同的子层Slide: 44Automation and Network Solution

27、sSlide: 45Automation and Network Solutionsl 广播 发送于所有设备 被交换机和集线器转发于所有端口 被所有设备接受和检查l 组播 发送于一组设备 可以被交换机，集线器，和路由器转发到所有端口 仅仅是被组里的设备接受和检查l 单播 被发送于某个单独的设备 特例-不被认知的/其他混杂的模式 不认知的单播：发送于一个单独的设备-因为地址不可知，以单播流的方式被交换机转发于所有端口地址类型Slide: 46Automation and Network Solutions地址介绍MAC地址（以太网地址） 1，被生产厂家分配 2，唯一的地址 3，2层 4，6个字节

28、（48位） 5，由生产制造商+部件号组成 6，可以有2566个不同的地址Slide: 47Automation and Network SolutionsIP地址（TCP/IP地址） 不是唯一的（应该唯一），用户自己配置 3层 4个字节（32位) 由网络部分+主机部分组成 2564个不同的地址 一般都有子网掩码来配合使用地址介绍Slide: 48Automation and Network SolutionsSlide: 49Automation and Network Solutions物理层 物理层位于OSI参考层的最底层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即信道).物理层的传输单位是

29、比特。物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始的比特流的物理连接。物理层协议规定了与建立、维持和断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规程性的特性。其作用是确保比特流能在物理信道上传输。l 物理层定义了电气信号、连接状态，时钟，数据编码和数据传送的连接头l 所有高层协议与物理层的对话都需要通过一些已定义的接口 10Mbps-连接单元接口（AUI） 100Mbps-介质独立接口（MII） 1Gbps-千兆介质独立接口（GMII）l 物理层接口是实际使用的线缆接口，称为媒体相关接口，也称为“ 上行接口”（MDI）Slide: 50Automation and Network Solu

30、tions线缆l 统计数据表明，线缆的问题是使网络故障和中断的主要问题，远远超过了其他问题的发生。l 线缆一般是项目预算的10%，但是引起故障问题的超过50%的主要问题。l 线缆设备根据它的频带频带和不同的传输质量传输质量要求划分为不同的级别，从而来被选择使用。Slide: 51Automation and Network Solutions网络线缆是让信息从网络设备通向其它设备的介质通常在局域网中有几种可供选择的线缆类型对于网络线缆类型的选择往往要根据网络的拓扑、协议和规模等众多因素来决定网络线缆Slide: 52Automation and Network Solutions铜缆l 传统的

31、以太网用的都是同轴电缆l 有两种标准 粗缆 细缆l 粗缆又称黄缆，具有比较高的带宽l 细缆使用使用50欧姆终端电阻的同轴线缆线(RG58) 与有线电视的线缆相似(RG59,75欧姆）l 现在多用便于安装移动的双绞线来通讯Slide: 53Automation and Network Solutions同轴电缆连接器同轴电缆用得最多的连接头是BNC连接头（Bayonet-Neil-Concelman），连接头是以同轴电缆连接头的发明者的名字命名的。不同类型的适配器与BNC连接头配套使用，包括T型分配性、桶型连接器和终端电阻。在任何网络中，连接器是最薄弱的环节。为了避免网络问题的发生，通常使用BN

32、C连接器来连接线缆，而不会仅仅将线缆简单交织在一起。Slide: 54Automation and Network Solutions线缆长度-同轴电缆l 最初的线缆-同轴电缆-10BASE5l 规则：- 网段最长距离500米 允许有100个DTE设备连接 两个Transceiver之间最小距离2.5米 DTE与transceiver之间最长距离50米Slide: 55Automation and Network Solutions同轴电缆的发展l 黄缆昂贵且安装困难l 细缆比较便宜10BASE2-BNCl 新规则：- 最长185米 最多30个transceivers 最小终端间隔距离0.5米

33、Slide: 56Automation and Network Solutions接下来的需要更小的线缆直径更低的线缆成本利用已安装了的电话线缆利用已安装了的IBM 1类线缆最好的防侦听安全更好的传输距离更好的抗电磁干扰 双绞线和光纤Slide: 57Automation and Network Solutions非屏蔽双绞线（UTP）l 1980年由SynOptics发明l 绝缘封套内由4对线缆组成，每对线缆都进行了旋绕，以抵抗邻近线缆和其它设备对它的干扰。l 旋绕的越紧，支持的传输速率就越高，每米的线缆成本也越高。l EIA/TIA( 电子电信工业协会）建立了UTP标准，并把它划分为5个等

34、级。Slide: 58Automation and Network Solutions铜缆l 对于非屏蔽双绞线，有几种不同的类型l 3类线最大的频率为16MHz。最大频率下传输数据也非常稳定l 5类线的最大频率可达到100MHz * CAT是价廉物美的，也不需要去考虑终端连接器，UTP的线缆直径约为43mm，所以使用起来也非常简单。再加上RJ连接头的简单易用，使铜缆的发展非常迅速。Slide: 59Automation and Network SolutionsUPT种类10Base-T 根据标准说明可以使用的UTP线缆（3、4、5类）传输以太网信号Slide: 60Automation an

35、d Network Solutions非屏蔽双绞线连接器标准的非屏蔽双绞线的连接头是RJ-45连接头样子类似电话线连接头当然需要RJ-45的插槽配合使用，RJ代表的是Registered Jack标准定义了连接头的每根针应对UTP线缆的每根线芯Slide: 61Automation and Network Solutions铜缆-MDIl 大多UTP线缆使用的连接头都是RJ45连接头。l 有两种标准分别定义了线缆头的做法 T568A T568BSlide: 62Automation and Network Solutions双绞线-RJ45连接头的线缆标识Slide: 63Automation

36、 and Network Solutions双绞线-工业连接头l 当前IEEE并没有对连接头制定过工业的相关标准，并没有标准化l 2，要求：机械稳定可靠，具有IP保护等级要求，能抗震抗冲击等l 3，私有的解决方案是什么呢？ DB-9 ：直到现在仍是西门子优先选用的设备 M12：IAONA组织推荐使用，主要应用于以太网，在设备层领域优越性比较显著 VS-RJ45 菲尼克斯连接器：与RJ45相匹配 还有就是一些非标的RJ45密封护套Slide: 64Automation and Network Solutions铜缆-交叉l 网卡在与其对等设备连接的时候就需要用到交叉线l 大多数生产厂家将交换机和

37、集线器的传送和接受的电气终端进行的交叉，所以一般直连线就可以与网卡相连l 一般被称为MDI-X（媒体相关交叉接口）l 因此一般连接，都是连接MDI口和MDI-X端口l 若要连接MDI和MDI-X口，你必须使用交叉线（实际设备都有自交叉的功能）Slide: 65Automation and Network Solutions以太网元件局域网是由网络节点和互联设备组成的两个主要等级：数据终端设备（DTE）-数据帧的源设备，也是数据帧的目的设备数据通讯设备（DCE）-通过网络接收和转发帧的中间网络设备Slide: 66Automation and Network Solutions直连线和交叉线直连

38、线主要经常用于连接DTE设备（PC，SPS，Server等）与网络设备配线架、集线器、交换机（MDI接口）注：市场上用的交叉线主要是1-2/3-6PIN的交叉 千兆网络不这么用交叉线主要经常用于连接网络部件和设备Slide: 67Automation and Network Solutions光纤l 光纤相比较于铜缆有更多的优越性 抗电磁干扰 支持长距离l 光纤材料 玻璃-高质量，通常用于长距离和高速率 塑料-便宜，通常用于短距离和低速 玻璃芯+塑料覆层-折衷办法，或现场总线领域l 两种基本类型l 多模光纤：应用于短距离 单模光纤：应用于长距离l 3种不同的光波源 LEDS（发光两极管）-低成

39、本，多用于多模 ELEDS（增强性发光两极管）-中间成本，应用于单模，比较便宜，没有激光保护的测算需要 激光，激光两极管 LD多用于长距离的单模光纤Slide: 68Automation and Network Solutions光学物理l 所有的光学光纤都有全反射的物理现象l 当入射角度增加，折射角度也增加达到临界角度，C，这时反射角达到90，之后的光线将全部反射回玻璃光纤中Slide: 69Automation and Network Solutions多模光纤l 因为多模光纤散射比较高，一般应用于短距离传输l LEDS应用于玻璃光纤的传输，一般是850nm和1300nm的波长l 根据用户

40、的需要可以选择62.5/125m或者50/125 m的光纤，但两者不能混合使用Slide: 70Automation and Network Solutions单模光纤l 传输速率可达几个Tbit/sl 使用加强型的发光两极管(波长为1300nm 的）传输距离可以达到30km，更长距离的话就需要使用激光两极管1550nm波长的作为传输设备l 目前一般使用9/125 m的光纤Slide: 71Automation and Network Solutions光纤的优劣势光纤的优点：抗噪音：抗音频（RFI）干扰、抗电磁（EMI）干扰安全：不能利用线缆侦听更大的带宽容量无腐蚀支持比铜缆更长的距离比铜缆

41、更小更轻更快的传输光纤的缺点：因为信号噪音，物理颤动将会显现出来线缆物理半径的限制切割比较困难成本（但将会下降）Slide: 72Automation and Network Solutions常见的光纤问题不正确的连接器安装只要足够的光能量通过 ，光纤链路就能够很好的工作，然而如果连接头脱落或者光能量降低到某种水平，链路通讯就会停止线缆防尘光缆连接器必须有防尘帽，在不用光缆通讯的时候需要这种措施元件寿命因为光纤元件的寿命，光元件的发射功率和接收灵敏度都会下降Slide: 73Automation and Network Solutions光纤连接器主要有4种不同类型的光纤连接器F-SMA连接

42、器有时与FOIRL设备一起使用。FOIRL是10BASE-FL之前的光纤连接标准BFOC连接器（一般称为ST接口）SC/DSC连接器主要适用于100BASE-FX和Gigabit ethernetMTRJ连接器适用于100BASE-FX，桌面设备和需要小连接器的场合Slide: 74Automation and Network Solutions线缆长度 以太网标准中对所使用的线缆的长度有具体的说明 主要依据所使用的线缆的类型和数据传输的速度 链路的长度是受线缆的局限的，不可能无限制的扩大。这些数据值客观上已是被确定了的“DTE设备间最大的链路距离根据具体的线缆传输特性而决定。” “100m长

43、度客观决定Slide: 75Automation and Network Solutions以太网线缆概括类型标识 线缆类型 最长距离10BaseT 非屏蔽双绞线（UTP） 100米10Base2 细缆 185米10Base5 粗缆 500米10BaseF 光纤 2000米Slide: 76Automation and Network Solutions双绞线和光纤 10BASE-T最长 100米（一般以90米+2x5 m配架电缆）最多2个收发器 10BASE-F-多模最长2公里最多2个收发器 10Mbit/s-单模目前没有可用的IEEE标准设计的产品，类似10BASE-FL最长40公里最多2

44、个收发器Slide: 77Automation and Network Solutions100Mbit线缆距离 100BASE-TX： 100米 100BASE-FX 多模： 3公里 100Mbit/s单模1300nm： 直到30km 私有的解决方案1550nm: 最长100公里Slide: 78Automation and Network Solutions距离-千兆以太网 1000BASE-CX（150欧姆 TP）：25m 1000BASE-TX（100欧姆 TP):100m 1000BASE-SX(多模 850nm):275m/G62.5/125 550m/G50/125 1000BA

45、SE-LX(多模/单模1300nm):550m/G62.5/125 550m/g50/125 5000m/E10/125 私有解决方案1550nm可以达到70公里Slide: 79Automation and Network Solutions无线以太网-802.11a和802.11b 无线局域网标准 访问方式：CSMA/CA 802.11a随距离的改变传输速率由54Mbps下降到6Mbps最大距离30m传输频率5.15到5.35GHz 802.11b随距离的改变传输速率由11Mbps下降到1Mbps最长距离105m传输频率2.4到2.48GHz 还有最新标准802.11g54Mbps性能增强

46、，并向下兼容传输频率2.4到2.48GHz（赫斯曼无线新产品支持后一新标准）Slide: 80Automation and Network SolutionsSlide: 81Automation and Network Solutions半双工和全双工 1，半双工仅一对线缆用于不同方向的通讯同一时间只能传输或者接受 2，全双工传送和接收可以同步进行两对铜缆用于通讯，一对用于传送，一对用于接受或者可能还有另外一对线缆用于控制信息的传输，比如回复取消等等Slide: 82Automation and Network Solutions网卡 网卡是计算机或设备与网络连接的接口 它被插于电脑的ISA

47、插槽，或PCMCIA插槽，有时也被集成到主板 在一台计算机中可以有多个网卡 每个网卡拥有自己的MAC地址和IP地址Slide: 83Automation and Network Solutions介质转换器 不同介质类型之间进行透明的转换 半/全双工 可以用来扩展最大的距离 一层设备，物理层设备Slide: 84Automation and Network SolutionsSlide: 85Automation and Network SolutionsRepeatersHubsStarcouplers 信号生成 介质转换 信号重发（减少抖动） 导前字符生成 碎片扩展 冲突处理Slide:

48、86Automation and Network SolutionsHubs 在一旦冲突域中，连接多种设备 仅用于半双工 所有的帧在所有的端口进行转发 一层，物理层设备Slide: 87Automation and Network SolutionsSlide: 88Automation and Network Solutions冲突域 以太网在半双工的模式下通过CSMA/CD的访问机制进行工作，这意味着冲突会发生，同样冲突也会被检测出来 不象上面的场面这张图，这并不是一件坏事。以太网的冲突是它工作的一部分Slide: 89Automation and Network SolutionsCSM

49、A-CD（半双工） 载波侦听：侦听主要是为了检查网络介质是不是空闲 多路访问：如果传输介质是空的，网络成员将开始数据传输 冲突检测：如果多个成员同时发送数据，数据冲突就会产生，传送会导致失败。传输的成员会检测这个冲突并停止传输。并通过延时算法等待一个时间段，然后重新进行数据传送。Slide: 90Automation and Network Solutions访问方式 IEEE802.3 CSMA/CDSlide: 91Automation and Network Solutions冲突域-帧 最小字节长度：64字节 帧是一个以太网设备发送到另一个以太网设备的基本数据单元Slide: 92Au

50、tomation and Network Solutions冲突域一个冲突域可以是多大？ 在发送者完成一个帧的发送之前，必须能够检测冲突 最小的帧大小为64字节或512位 在10Mbps网络中发送512位需要花费51.2微妙 假定信号速度为200，000km/s 冲突域理想的最大直径为5120米（在发送完一个帧的时间内，所跑的距离）Slide: 93Automation and Network Solutions冲突 冲突不是错误 冲突是传统以太网操作的一部分 冲突不会造成数据丢失 一个冲突间隙过后，站点会再次学习要求得到通道Slide: 94Automation and Network So

51、lutions不同介质上的冲突检测冲突发生是个中间产物在同轴电缆介质上，收发器主要是通过监控同轴电缆上平均直流电平信号来检测冲突的发生双绞线或者光纤以太网，主要是看通道上收发是否有同步行为的发生来进行冲突检测的Slide: 95Automation and Network Solutions延迟冲突延迟冲突是非常严重的错误512bit time后发生的冲突就是延迟冲突延迟冲突后，以太网接口将不再自动重发一个丢失的数据帧重发将需要依靠上层的检测（应用软件），通过有无回复信号来判断是否要进行数据重发，这样会带来明显的延时Slide: 96Automation and Network Solutio

52、ns5-4-3规则 ISO/IEC规则说明：最大5个网段可以连接4个收发器仅有2个网段可以连接其他设备 这就是5-4-3规则 不能突破这个限制Slide: 97Automation and Network Solutions冲突域 每个收发器/hub和网卡对数据帧都会有延迟 这个延迟能够转换成距离换而言之：“如果数据帧没有被hub/收发器或网卡给延迟，它的传输距离有多远？ 这个延迟被称为传播等效值Slide: 98Automation and Network Solutions冲突域 每个HUB/收发器延迟数据帧可以等效大约200400m 每个网卡可以等效为100140m 这个被称为传播等效值

53、 与5120m相减便可得到可以使用的线缆的总长Slide: 99Automation and Network Solutions传播等效值Slide: 100Automation and Network Solutions冲突域 另一个引起延时的原因是收发器和hub在数据帧头会增加位数，当它在同一个设备中从一个端口到另一个端口被转发的同时这被称为路径变量，并利用位时间来计算冲突域最大的bit times是49一般我们得不到最终设备的量值，因此使用一个冗余量40BT 通过路径变量和传播有效值的计算，我们就可以得到一个冲突域的大小Slide: 101Automation and Network S

54、olutions路径变量Slide: 102Automation and Network Solutions不是说设备越少，路经的变量值就越小路径变量Slide: 103Automation and Network Solutions100Mb 收发器-ClassII 理论：512米 实际情况：Slide: 104Automation and Network SolutionsSlide: 105Automation and Network Solutions数据封装 封装-控制信息与基本数据组合成PDU的过程 解封装-将控制信息从PDU中拆分的过程Slide: 106Automation a

55、nd Network Solutions协议数据单元用于层与层之间的信息交换包括控制信息和用户数据控制信息一般在被封装在数据单元的头和尾协议数据单元包，包括的是网络层的控制信息协议数据单元帧，包括的是数据链路层的控制信息Slide: 107Automation and Network Solutions以太网帧以太网数据帧类似如下：如果协议数据单元字节少于46字节，将会进行字节填充，直到最小帧长度达到64字节Slide: 108Automation and Network SolutionsPDU域Slide: 109Automation and Network Solutions快速以太网帧

56、类型 SSD：帧起始定界符 ESD: 帧结束定界符 I-Idle：空闲位Slide: 110Automation and Network Solutions千兆以太网帧类型载波扩展位 最小帧大小为512字节 因此扩展网络直径为409米 在FCS后增加了额外的载波扩充（没有数据）因为影响小包传输问题，CSMA/CD算法加入了新机制包突发机制 最大的突发长度可达8192字节 首个512字节后可增加短帧数据Slide: 111Automation and Network SolutionsSlide: 112Automation and Network Solutions共享式半双工最初的以太网都是

57、一个冲突域 仅有一个设备在某一个时刻能够通讯Slide: 113Automation and Network Solutions交换式半双工交换式以太网打破了冲突域 可以分割为很多小冲突域 但仍然是半双工Slide: 114Automation and Network Solutions交换式全双工交换式以太网全双工的通讯 因为没有了冲突域也就没有了冲突 每个端口都有缓存来存储数据流Slide: 115Automation and Network Solutions交换机每个端口就是一个冲突域半/全双工学习地址表/转发数据库Slide: 116Automation and Network So

58、lutions硬件地址硬件地址 MAC地址（以太网地址）唯一的二层的6字节（48位）生产商+设备部件号2566个不同的地址Slide: 117Automation and Network Solutions学习地址表Slide: 118Automation and Network Solutions学习地址表Slide: 119Automation and Network Solutions学习地址表Slide: 120Automation and Network Solutions生成时间 MAC地址登陆可以是系统生成（永远存在）静态生成（永远存在）动态生成（学习） 在一个预定义的时间内 （

59、生成时间），如果没有再次看到这个地址被使用，这个学习的地址就将被删除Slide: 121Automation and Network Solutions交换机的数据转发：存储转发，随收随发一个数据包需要完全进入并被检查当读到目的地址的时候数据包就开始被转发Slide: 122Automation and Network SolutionsSlide: 123Automation and Network Solutions网络设计拓扑Slide: 124Automation and Network Solutions线型拓扑Slide: 125Automation and Network Sol

60、utions双总线拓扑Slide: 126Automation and Network Solutions树型拓扑Slide: 127Automation and Network Solutions星型拓扑最新的演化就是星型拓扑Slide: 128Automation and Network Solutions双星型拓扑双份的线缆和设备成本Slide: 129Automation and Network Solutions环形拓扑严格的讲，环在以太网中是不被允许的，但是你可以通过增加一段链路来提供冗余网络的设计，提供一条热备通路Slide: 130Automation and Network Solutions二层冗余有几种方式