工业以太网基础

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大量分散但又互连的计算机系统称为网络什么是网络海得工海得工控控 Hirschmann什么是网络海得工海得工控控 Hirschmann广播式点到点什么是网络海得工海得工控控 Hirschmann1. 局域网（Local Area Network)2. 城域网（Metropolitan Area Network）3. 广域网（Wide Area Network）4. 万维网（World Wide Web）1. 用于企业的网络2. 服务于公众的网络地域用途什么是网络海得工海得工控控 Hi

2、rschmann层和协议的集合称为网络体系结构消息消息消息报头4消息报头4消息报头4报头3消息报头4报头3消息报头4报头3报头2消息报头4报头3报头2第2层协议第3层协议第4层协议第5层协议层54321网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann分层的目的：什么是协议？什么是服务？减少网络设计的复杂性相同的功能放在一层内协议是对等层之间数据交换、数据格式和含义的规则服务是层向上一层提供的操作上层只要需要知道操作的存在不必了解操作的细节网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann1. 传输机制2. 差错控制3. 报文顺序4. 报文组合5. 路由选择网络体系结构海得工海得工控控 Hir

3、schmannISO（国际标准化组织）OSI（开放系统互联参考模型）International Standards OrganizationOpen System InterconnectionIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers ）电器和电子工程师协会网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层1234567网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann处理机械的、电气的接口定义物理传输介质功能功能网络体系结构海得工海得

4、工控控 Hirschmann电压传输类型（双向、单向）传输一位保持多长时间连接如何建立和终止接插件有多少针，各针的定义网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann基带同轴电缆宽带同轴电缆光纤双绞线无线电微波红外线光波有线有线无线无线网络体系结构海得工海得工控控 HirschmannRR=50，基带电缆，用于数字信号传输，基带电缆，用于数字信号传输R=75，宽带电缆，用于模拟信号传输，宽带电缆，用于模拟信号传输网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann最大线缆长度：500米每段最大工作站数量：100个接口类型：DIX10Base-5网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann

5、最大线缆长度：185米每段最大工作站数量：30个接口类型：BNC10Base-2网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann最大线缆长度：100米每段最大工作站数量：1024个接口类型：RJ45接线方式：EIA/TIA568A(568B)10Base-T网络体系结构海得工海得工控控 HirschmannPin12345678Pin12345678Pin12345678Pin12345678橙橙蓝蓝绿绿褐褐直通线直通线（用于已种设备的互连）（用于已种设备的互连）交叉线交叉线（用于同种设备的互连）（用于同种设备的互连）EIA/TIA 568B网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann

6、线缆长度：与速率、光纤类型、波长有关， 最远达数百公里接口类型：SC、ST网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann二氧化硅多模光纤传输单模光纤传输网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann光纤的种类多模光纤（直径50或62.5微米）单模光纤（直径8-10微米）波段850HZ1300HZ1550HZ网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann高低造价较敏感较小温度敏感性短长使用寿命长短距离多模/单模多模模式高低数据速率半导体激光发光二极管项目网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann高传输率衰减小抗干扰能力强重量轻，容易安装安全性高网络体系结构海得工海得工控控 H

7、irschmann建立可靠的连接处理数据帧传输差错流量控制控制对共享信道的访问将数据组织成帧网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann无确认的无连接服务有确认的无连接服务有确认的有连接服务源目的发送接收数据帧例如：语音源目的发送接收数据帧确认源目的发送接收建立连接确认连接发送数据数据确认终止连接终止连接网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann目的：将比特流组合成数据帧，计算校验和，用于差错控制目的：将比特流组合成数据帧，计算校验和，用于差错控制方法：方法：插入时间间隔插入时间间隔字符计数法字符计数法带字符填充的首尾界符法带字符填充的首尾界符法带位填充的首尾标志法带位填充的首尾

8、标志法物理层编码违例法物理层编码违例法网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann确认帧回送计时器发送确认发送，启动计时器规定时间内未收到确认帧，重发网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann建立连接可以发送n个帧发送n个帧确认发送n个帧.发送结束，撤销连接源目的网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann问题：多台设备共享一个通讯信道，当信道的使用问题：多台设备共享一个通讯信道，当信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权？产生竞争时，如何分配信道的使用权？网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann数据准备传送数据准备传送线路空闲线路空闲?线路侦听线路侦听数据传送

9、，侦听数据传送，侦听停止传送停止传送数据正确传送数据正确传送等待一段时间等待一段时间（根据不同的算法）（根据不同的算法）yes无冲突无冲突no有冲突有冲突载波侦听/冲突检测网络体系结构海得工海得工控控 HirschmannMAC介质访问控制介质访问控制MAC地址地址-由由48位二进制数字组成位二进制数字组成0000 0000 0101 0000 0000 0000 0001 0001 11101110 11111111书写格式书写格式00500011EEFF-00500011EEFF-网络体系结构海得工海得工控控 HirschmannIEEE802.3数据帧格式数据帧格式字节716620-15

10、000-464先导字段帧开始标志目的地址源地址数据字段长度数据填充字段校验和网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann冲突冲突12网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann传统的以太网络集线器（HUB）冲突域冲突域网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann网桥网桥冲突域冲突域冲突域冲突域网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann交换机（Switch）交换模块地址学习地址学习帧的转发帧的转发/ /过滤过滤避免形成环避免形成环网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann广播帧广播帧目的地址为目的地址为 FFFF-FFFF-FFFFx网络体系结构海得工海得工控控

11、 HirschmannSTP生成树协议生成树协议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网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann源源目的目的请求应答单工传输单工传输源源目的目的请求应答全双工传输全双工传输使用一根传输介质通讯使用一根传输介质通讯信号可以

12、双向传输，但同一信号可以双向传输，但同一时刻不能双向传输时刻不能双向传输使用两根传输介质通讯使用两根传输介质通讯信号在同一时刻可以双向传信号在同一时刻可以双向传输输源源目的目的请求应答使用一根传输介质通讯使用一根传输介质通讯信号只能单向传输信号只能单向传输网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann数据包从源端经过各种途径到达目的端面向连接的-虚电路（Virtual Circuit）无连接的-数据报文（Datagram）网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann 255255 255 255最多最多NetworkHost 11111111 11111111 11111111二进制

13、二进制 192 168 0 1举例举例18 916 17242532 11111111 11000000 10101000 00000000 00000001网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann网络号网络号主机号主机号主机号主机号主机号主机号网络号网络号网络号网络号主机号主机号主机号主机号网络号网络号网络号网络号网络号网络号主机号主机号8 bits8 bits8 bits8 bitsA类类B类类C类类D类类E类类多播地址多播地址保留地址保留地址网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann1A类类0NNNNNNN主机号主机号主机号主机号主机号主机号8 916 1724 253

14、2范围范围 (1-127)10NNNNNN网络号网络号主机号主机号主机号主机号范围范围 (128-191)110NNNNN网络号网络号网络号网络号主机号主机号范围范围 (192-223)1110MMMM多播组多播组多播组多播组多播组多播组范围范围 (224-239)B类类C类类D类类网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann0.0.0.0 启动后不再使用的主机127.xx.yy.zz 回路测试用10.xx.yy.zz 私网地址192.168.yy.zz 私网地址网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann作用：把网络内部分成多个部分，对外部网络来说是一个整体作用：把网络内部分成多

15、个部分，对外部网络来说是一个整体路由器路由器子网子网 1子网子网 2子网子网 3192.168.1.1192.168.2.1192.168.3.1网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann作用：不同网段之间的数据通讯联络路由器路由器路由器路由器路由器路由器网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann从会话层接收数据，在必要时分成较小的单元，传递给网络层，确保信息正确无误，并且高效率完成建立传输连接提供传输服务（面向连接的，无连接的）流量控制网络体系结构海得工海得工控控 HirschmannTCP传输控制协议传输控制协议UDP用户数据协议用户数据协议面向连接的协议面向连接的协议无连

16、接的协议无连接的协议TCP提供连接的建立、传输流量控制、传输拥塞控制等提供连接的建立、传输流量控制、传输拥塞控制等网络体系结构海得工海得工控控 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网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann允许不同机器上的用户建立会话关系允许不同机器上的用户建立会话关系管理会话管理会话令牌管理令牌管理同步同步网络体系结构海得工

17、海得工控控 Hirschmann完成某些特定的功能（信息的语法和语义）完成某些特定的功能（信息的语法和语义）数据的编码数据压缩数据加密/解密ASCIIJPEG网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann网络安全性网络安全性域名系统（域名系统（DNS）简单网络管理协议（简单网络管理协议（SNMP）电子邮件（电子邮件（Email）网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann应用层应用层传输层传输层互联网层互联网层主机至网络层主机至网络层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络体系结构海得工海得工控控 Hirschmann工作环境恶

18、劣工作环境恶劣环境温度范围大环境温度范围大有强电磁场干扰有强电磁场干扰会有震动、冲击会有震动、冲击可靠性要求高可靠性要求高流水线是不能停的流水线是不能停的控制过程是连续的控制过程是连续的稳定工作很多年稳定工作很多年工业以太网海得工海得工控控 Hirschmann可靠可靠冗余冗余故障恢复故障恢复能在恶劣工作环境下工作能在恶劣工作环境下工作线路出现故障？线路出现故障？设备出现故障？设备出现故障？故障出现后的快速定位故障出现后的快速定位多长时间能恢复工作多长时间能恢复工作工业以太网海得工海得工控控 Hirschmann工业环境工厂自动化办公环境办公自动化工作电压 24V DC 115V AC / 230V AC安装方式 导轨安装 桌面 墙上, 19英寸标准机架工作温度 0 C - 55 C/60 C -20 C - 75 C 5 C - 40 C抗震/冲击指标 2 g / 15 g -冷却方式无风扇风扇保护等级 IP20 (with housing) IP67 IP20/IP30可以防护 灰尘符合标准 EN60950 (Security) EN5008