Ethernet(中文)

1、Slide: 1Automation and Network SolutionsAutomation and Network Solutions工業(yè)以太網(wǎng)基礎工業(yè)以太網(wǎng)基礎董平上海海得控制系統(tǒng)股份有限公司Slide: 2Automation and Network Solutions內(nèi) 容l赫斯曼公司簡介赫斯曼公司簡介l以太網(wǎng)簡介以太網(wǎng)簡介l以太網(wǎng)基礎：以太網(wǎng)基礎：7層參考模型，以太網(wǎng)標準層參考模型，以太網(wǎng)標準l物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層l數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀：10，100，1000M數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀l拓撲：總線、星型、環(huán)形和冗余拓撲：總線、星型、環(huán)形和冗余l(xiāng)工業(yè)以太網(wǎng)：發(fā)展、趨勢和需求工業(yè)以

2、太網(wǎng)：發(fā)展、趨勢和需求l工業(yè)網(wǎng)絡設備：工業(yè)網(wǎng)絡設備：Transceiver、Hub和和SwitchesSlide: 3Automation and Network SolutionsSlide: 4Automation and Network Solutions赫斯曼公司簡介赫斯曼公司簡介Neckartenzlingenn成立于成立于1924年年n業(yè)務部門業(yè)務部門:- 汽車通信系統(tǒng)汽車通信系統(tǒng)- 多媒體通信多媒體通信- 電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)- 自動化和網(wǎng)絡方案自動化和網(wǎng)絡方案n生產(chǎn)工廠生產(chǎn)工廠- Neckartenzlingen (靠近德國靠近德國Stuttgart)- Rankweil

3、(奧地利奧地利)- Bekescsaba (匈牙利匈牙利)n認證認證 ISO 9001TS16949ISO 14001Slide: 5Automation and Network Solutions赫斯曼集團的組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品體系赫斯曼集團的組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品體系產(chǎn)品部門產(chǎn)品部門Hirschmann Electronics GmbH & Co. KG多媒體電子多媒體電子 家用視頻分配網(wǎng)絡家用視頻分配網(wǎng)絡SMATV 前端前端衛(wèi)星接收技術(shù)衛(wèi)星接收技術(shù)汽車通信系統(tǒng)汽車通信系統(tǒng)集成天線系統(tǒng)集成天線系統(tǒng)同軸電纜同軸電纜收音機收音機,GSM, GPS天線天線自動化和網(wǎng)絡方案自動化和網(wǎng)絡方案測量測試產(chǎn)品測

4、量測試產(chǎn)品工業(yè)連接器工業(yè)連接器現(xiàn)場總線產(chǎn)品現(xiàn)場總線產(chǎn)品工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)圖形終端圖形終端控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)負載動量檢測儀負載動量檢測儀傳感器傳感器Slide: 6Automation and Network Solutions19931984197919671952195119551998199419262002200019242005：81 年的創(chuàng)新史年的創(chuàng)新史領(lǐng)導領(lǐng)導連接器技術(shù)連接器技術(shù)發(fā)展的趨勢發(fā)展的趨勢 1924Richard Hirschmann創(chuàng)立了赫斯曼電子公司創(chuàng)立了赫斯曼電子公司1926發(fā)明了香蕉插頭發(fā)明了香蕉插頭1951鱷魚夾，絕緣鱷魚夾，夾子型測試探

5、頭鱷魚夾，絕緣鱷魚夾，夾子型測試探頭1955音頻連接器音頻連接器1967矩形連接器（執(zhí)行器用）矩形連接器（執(zhí)行器用）1979圓形連接器（傳感器用）圓形連接器（傳感器用）1995整個實驗室連接器通過整個實驗室連接器通過IEC 1010認識認識1997全世界最小的自裝配式傳感器連接器全世界最小的自裝配式傳感器連接器M8 MiniQuick1998自裝配式傳感器連接器自裝配式傳感器連接器VarioQuick M121999用于用于Profibus PA 和和Foundations Fieldbus的現(xiàn)場總線連接系統(tǒng)的現(xiàn)場總線連接系統(tǒng)2001自裝配式自裝配式 IEC 1010 實驗室連接器實驗室連接器

6、領(lǐng)導領(lǐng)導工業(yè)網(wǎng)絡工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的發(fā)展趨勢1984在德國施圖加特大學安裝了世界上第一個光纖以太網(wǎng)在德國施圖加特大學安裝了世界上第一個光纖以太網(wǎng)1990開發(fā)出環(huán)形冗余以太網(wǎng)開發(fā)出環(huán)形冗余以太網(wǎng)1993聯(lián)合開發(fā)出聯(lián)合開發(fā)出ASI (Actuator Sensor Interface)1993光纖現(xiàn)場總線系統(tǒng)光纖現(xiàn)場總線系統(tǒng)- RS485 & Profibus 中繼器中繼器1994卡軌式工業(yè)以太網(wǎng)集線器（卡軌式工業(yè)以太網(wǎng)集線器（HUB）1997FIP現(xiàn)場總線系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)1998GENIUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)快速冗余交換式以太網(wǎng)快速冗余交換式以太網(wǎng)200012 Mbit/s

7、 Profibus 光纖中繼器光纖中繼器模塊化千兆骨干網(wǎng)交換機模塊化千兆骨干網(wǎng)交換機 - MACH 30002001EASi/oN - IP67 模塊化現(xiàn)場總線模塊化現(xiàn)場總線I/O 系統(tǒng)系統(tǒng)2002模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機- MICE& IP67 交換機交換機2003擴展溫度范圍工業(yè)以太網(wǎng)交換機和擴展溫度范圍工業(yè)以太網(wǎng)交換機和 RS2-16M, SPIDER.2004 POWER MICE，IEEE 1588交換機，交換機，EAGLE，BAT.Slide: 7Automation and Network Solutions完整的網(wǎng)絡解決方案完整的網(wǎng)絡解決方案Slid

8、e: 8Automation and Network Solutions赫斯曼自動化和網(wǎng)絡方案部赫斯曼自動化和網(wǎng)絡方案部提供了工業(yè)通信的完整解決方案提供了工業(yè)通信的完整解決方案- 開放開放- 高可靠性高可靠性- 經(jīng)得起時間考驗經(jīng)得起時間考驗Slide: 9Automation and Network Solutions我們的優(yōu)勢我們的優(yōu)勢 長期以來在工業(yè)長期以來在工業(yè) / / 企業(yè)網(wǎng)絡方面的豐富經(jīng)驗企業(yè)網(wǎng)絡方面的豐富經(jīng)驗 先進和完整的產(chǎn)品體系先進和完整的產(chǎn)品體系 赫斯曼一直是工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的領(lǐng)導者赫斯曼一直是工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的領(lǐng)導者赫斯曼深刻理解工業(yè)需求，為各行業(yè)的用戶赫斯曼深刻理解工業(yè)需求，為

9、各行業(yè)的用戶提供專業(yè)的解決方案提供專業(yè)的解決方案赫斯曼擁有最先進的技術(shù)和最高的可靠性赫斯曼擁有最先進的技術(shù)和最高的可靠性Slide: 10Automation and Network SolutionsHirschmann 是這些領(lǐng)域的專家是這些領(lǐng)域的專家自動化自動化鐵路鐵路機場機場長距離管線長距離管線土木工程土木工程隧道隧道地鐵地鐵等等等等交通運輸交通運輸化工化工冶金冶金發(fā)電發(fā)電輸配電輸配電水處理水處理油氣分離油氣分離采礦采礦等等等等過程控制過程控制傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)加工機械加工機械包裝和食品機械包裝和食品機械造紙和印刷機械造紙和印刷機械汽車工業(yè)汽車工業(yè)造船造船等等等等工廠制造工廠制造Slid

10、e: 11Automation and Network Solutions質(zhì)量質(zhì)量 & 環(huán)境環(huán)境ISO-14001環(huán)境管理認證環(huán)境管理認證ISO-9001質(zhì)量管理認證質(zhì)量管理認證Slide: 12Automation and Network Solutions我們的優(yōu)勢我們的優(yōu)勢ARC-調(diào)查（調(diào)查（2003.09）ARC研究報告：工業(yè)以太網(wǎng)最終用戶調(diào)出顯示研究報告：工業(yè)以太網(wǎng)最終用戶調(diào)出顯示Hirschmann在二方面獲得第一在二方面獲得第一n適用于惡劣環(huán)境適用于惡劣環(huán)境Slide: 13Automation and Network Solutions我們的優(yōu)勢我們的優(yōu)勢ARC-調(diào)查（

11、調(diào)查（2003.09）n產(chǎn)品設計產(chǎn)品設計Slide: 14Automation and Network Solutions我們的測試實驗室我們的測試實驗室工業(yè)連接器實驗室工業(yè)連接器實驗室現(xiàn)場總線實驗室現(xiàn)場總線實驗室工業(yè)以太網(wǎng)實驗室工業(yè)以太網(wǎng)實驗室Slide: 15Automation and Network Solutions我們是這些國際組織的成員我們是這些國際組織的成員Slide: 16Automation and Network Solutions我們的合作我們的合作/ /戰(zhàn)略聯(lián)盟伙伴戰(zhàn)略聯(lián)盟伙伴Alliance Partner ProgramAccompany ProgramENCOM

12、PASS ProgramSlide: 17Automation and Network Solutions我們通過的認證我們通過的認證10 CFR 50former SEV - Schweizer Electrotechnischer Verein我們的產(chǎn)品已經(jīng)通過多項國際認證（不同產(chǎn)品我們的產(chǎn)品已經(jīng)通過多項國際認證（不同產(chǎn)品 / 系列會有所不同）系列會有所不同）VDE 和和 CSA 認證認證用于造船也的用于造船也的GL 認證認證滿足美國市場要求的滿足美國市場要求的 UR / UL 認證認證瑞士瑞士 SEV 認證認證用于核能的用于核能的Certification 10 CFR 50EX-Dom

13、ain 認證認證Slide: 18Automation and Network SolutionsSlide: 19Automation and Network Solutions什么是以太網(wǎng) 以太網(wǎng)是在兩個或多個設備之間通過共享介質(zhì)傳輸信號的一種方式。 它和介質(zhì)的使用有關(guān)，不同的介質(zhì)采用不同的信號傳輸方式 以太網(wǎng)成為當今應用最廣泛的局域網(wǎng)Slide: 20Automation and Network Solutions以太網(wǎng)類型從速度和介質(zhì)考慮p 10Mbits per second (Mbps)-傳統(tǒng)以太網(wǎng)10BASE-T 雙絞線（3類線或以上）10BASE-FL 光纖10BASE-5 粗

14、纜（也稱黃纜，50 Ohm）10BASE-2 細纜 （50Ohm 的同軸電纜）p 100Mbps 快速以太網(wǎng)100Base-TX 雙絞線（5類線）100Base-FX 光纖p 1000Mbps - 千兆以太網(wǎng)1000Base-TX 雙絞線 （4對 ，5類線）1000Base-SX 光纖（多模）1000Base-LX 光纖 （單模）p 10Gbps 10G 以太網(wǎng)Slide: 21Automation and Network Solutions以太網(wǎng)的歷史-ALOHA 網(wǎng)絡 共享傳輸通道的理念，CSMA/CD模式 利用IBM360的電算主機連接夏威夷群島的其他節(jié)點Slide: 22Automat

15、ion and Network Solutions以太網(wǎng)- 昨天&今天過去的以太網(wǎng)共享介質(zhì)的形式開創(chuàng)于1973年帶寬10Mbps總線結(jié)構(gòu)CSMA/CD今天的以太網(wǎng)n 可升級性: 10 . 100 . 1000 . 10000 . Mbit/sn 全雙工的交換連接，沒有沖突n IEEE的優(yōu)先級標準，流控等n 實時n 同軸電纜、玻璃光纖、塑料光纖、無線Slide: 23Automation and Network Solutions標準組織-ISO國際標準組織（ISO） 1，非政府性質(zhì)（聯(lián)合國的經(jīng)濟和社會性質(zhì)的理事會） 2，成員都是其他國家的國際標準組織的成員 3，超過100個國家參與 4

16、，直接導致了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI）發(fā)展 宗旨就是促進世界國際標準的發(fā)展，方便國際服務或貨品的交換。Slide: 24Automation and Network Solutions國際標準組織-ITU國際電聯(lián)（ITU) 1,前身是CCITT-在1994年重命名 2，總部在日內(nèi)瓦 3，主要是發(fā)展數(shù)據(jù)通訊標準 4，標準每四年修改一次 5，標準并不是強制被執(zhí)行ITU標準都已字母打頭AZ ,著名的H.323協(xié)議標準就是ITU創(chuàng)建的、還有V24，26，V26bis，V27，V32，V90，(telephone network)、多媒體：H.32x，音頻：H711、H72xSlide: 25Aut

17、omation and Network Solutions標準組織-CENELEC1，電氣標準歐洲委員會2，歐洲標準，例如 EN50173-線纜標準，類似ISO11801 EN50174電氣安全 EN55022-抗電磁干擾 EN55024-抗電磁干擾3，在1973年設立，非營利組織Slide: 26Automation and Network Solutions標準組織-ANSI美國國家標準委員會（ANSI) 1,非營利，非政府的組織 2，總部在紐約 3，300個標準委員會 4，ISO授權(quán)ANSI，將LAN標準作為它的標準化 5，光纖分布式接口FDDI就是其發(fā)展的Slide: 27Automa

18、tion and Network Solutions標準組織-IEEE電子電氣工程師協(xié)會 1，美國標準 2，802（1980年2月）項目：1980年DEC、intel、xerox公司開發(fā)DIX1.0版，粗纜介質(zhì)，通信率為10M。1982年發(fā)展為DIX2.0版 3，ANSI授權(quán)低速的局域網(wǎng)標準作為IEEE的標準 4，目前主要負責100M和1G的以太網(wǎng)標準 5，主要在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層進行工作 6，在過去IEEE發(fā)展了一個標準必須從屬于ANSI，ANSI批準后，標準又從屬于ISO ISO8802 7，今天IEEE設置標準，已沒有必要得到其他組織或委員會的認可Slide: 28Automation

19、and Network SolutionsIEEE802IEEE802標準由IEEE組織發(fā)布，主要服務于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)，包括對網(wǎng)絡體系、結(jié)構(gòu)等的說明和概述、協(xié)議標準、參考模型等。局域網(wǎng)是布置于中等規(guī)模的物理區(qū)域，比如普通的辦公建筑、廠房或校園。城域網(wǎng)比局域網(wǎng)適合于更大的物理區(qū)域，覆蓋面積有可能是幾棟建筑，甚至是整個城市。Slide: 29Automation and Network Solutions802協(xié)議系列 1，802.1-標準概述、體系結(jié)構(gòu)、橋接、網(wǎng)絡管理 2，802.2-數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯鏈路子層LLC 3，802.3-物理層和數(shù)據(jù)鏈路層媒體訪問控制層（MAC） 4，802.4-令牌

20、總線 5，802.5-令牌環(huán)網(wǎng) 。 6，802.11-無線局域網(wǎng) 7，802.15-藍牙技術(shù) 8，802.16-無線城域網(wǎng) 9，802.17-彈性分組環(huán) 10，更多信息可參見http:/ Slide: 30Automation and Network SolutionsIEEE標準電子電氣工程師協(xié)會創(chuàng)建于1983年第一個IEEE標準就是以太網(wǎng)技術(shù)標準，它是由IEEE802委員會的802.3工作組發(fā)展起來的。標準的前身被稱為IEEE802.3載波偵聽、多路訪問沖突檢測（CSMACD）的訪問方式和物理層規(guī)范。Slide: 31Automation and Network S

21、olutions因特網(wǎng)工程師任務組l 互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（The Internet Engineering Task Force，簡稱IETF），成立于1985年底，其主要任務是負責互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的研發(fā)和制定。目前，IETF已成為全球互聯(lián)網(wǎng)界最具權(quán)威的大型技術(shù)研究組織。 IETF是一個由為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)工程及發(fā)展做出貢獻的專家自發(fā)參與和管理的國際民間機構(gòu)。它匯集了與互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)演化和互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定運作等業(yè)務相關(guān)的網(wǎng)絡設計者、運營者和研究人員，并向所有對該行業(yè)感興趣的人士開放。任何人都可以注冊參加IETF的會議。IETF大會每年舉行三次，規(guī)模均在千人以上。l 總部在美國，IETF大量的技術(shù)性工作均由其內(nèi)

22、部的各類工作組協(xié)作完成。這些工作組按不同類別，如路由、傳輸、安全等專項課題而分別組建。IETF的交流工作主要是在各個工作組所設立的郵件組中進行，這也是IETF的主要工作方式。Slide: 32Automation and Network Solutionsl IETF的標準以請求評論的文檔形式進行發(fā)布（RFCs） 有RFC草案和已批準的RFC兩種 草案通過不斷的循環(huán)流通來加以討論 批準的RFCs才能成為因特網(wǎng)的路由標準l 可以通過/rfc來查看RFCs文檔 其中RFC1882和RFC2324有必要看一看l IETF主要負責和管理從3層到7層模型的主題內(nèi)容的制作。因特網(wǎng)工

23、程師任務組Slide: 33Automation and Network Solutions7 7層參考模層參考模型介紹型介紹Slide: 34Automation and Network SolutionsOSI 參考模型Slide: 35Automation and Network SolutionsOSI參考模型（物理層） 1，物理層定義了從一個設備到另一個設備獲取信息的物理連接。主要是針對無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。 2，將bit信號轉(zhuǎn)換成電信號或其他信號并傳輸出去，而后將此信號重新轉(zhuǎn)換成bit信號。 3，在故障診斷和操作中，這是比較關(guān)鍵的區(qū)域Slide: 36Automation and Ne

24、twork SolutionsOSI參考模型（數(shù)據(jù)鏈路層） 數(shù)據(jù)鏈路層將物理信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并有錯誤校驗，物理地址尋址和介質(zhì)訪問控制的功能。 處理數(shù)據(jù)幀的傳輸Slide: 37Automation and Network Solutions 網(wǎng)絡層可以在一個復雜的網(wǎng)絡中處理包的路由。 換而言之，它能夠發(fā)現(xiàn)最佳的網(wǎng)絡路由并轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡地址和名字到另一端網(wǎng)絡中。OSI參考模型（網(wǎng)絡層）Slide: 38Automation and Network Solutions 傳輸層建立一個可靠的端到端的連接，在兩個設備中。 它能夠保證接受者正確的接受數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)段與發(fā)送的時候匹配。 這是一個虛的連接，但傳輸層

25、認為這是一個在設備之間的實質(zhì)連接。OSI參考模型（傳輸層）Slide: 39Automation and Network Solutions 監(jiān)控一系列的信息，來保證一個對話的完成 如果通訊有中斷，它可以保證節(jié)點可以在同一個中斷點重新進行通訊OSI參考模型（會話層）Slide: 40Automation and Network Solutions 表示層提供數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，加密和安全性。 保證經(jīng)過的通訊數(shù)據(jù)針對接受者有個適合的形式來對應 決定所接受的文件的類型（文本、視頻、音頻等等），以便一個合適的應用工具能夠來表達這個文件，從而用來告訴用戶。OSI參考模型（表示層）Slide: 41Autom

26、ation and Network Solutions 應用層提供一整套接口來允許應用，例如“windows explorer” ,一個電子郵件包，或一個web瀏覽器等來訪問網(wǎng)絡。 它不包括用戶文字處理和電子軟件制表等的用戶應用OSI參考模型（應用層）Slide: 42Automation and Network SolutionsOSI 7層參考模型Slide: 43Automation and Network Solutions以太網(wǎng)工作的位置 以太網(wǎng)主要應用于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層 數(shù)據(jù)鏈路層又分成兩個不同的子層Slide: 44Automation and Network Solution

27、sSlide: 45Automation and Network Solutionsl 廣播 發(fā)送于所有設備 被交換機和集線器轉(zhuǎn)發(fā)于所有端口 被所有設備接受和檢查l 組播 發(fā)送于一組設備 可以被交換機，集線器，和路由器轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口 僅僅是被組里的設備接受和檢查l 單播 被發(fā)送于某個單獨的設備 特例-不被認知的/其他混雜的模式 不認知的單播：發(fā)送于一個單獨的設備-因為地址不可知，以單播流的方式被交換機轉(zhuǎn)發(fā)于所有端口地址類型Slide: 46Automation and Network Solutions地址介紹MAC地址（以太網(wǎng)地址） 1，被生產(chǎn)廠家分配 2，唯一的地址 3，2層 4，6個字節(jié)

28、（48位） 5，由生產(chǎn)制造商+部件號組成 6，可以有2566個不同的地址Slide: 47Automation and Network SolutionsIP地址（TCP/IP地址） 不是唯一的（應該唯一），用戶自己配置 3層 4個字節(jié)（32位) 由網(wǎng)絡部分+主機部分組成 2564個不同的地址 一般都有子網(wǎng)掩碼來配合使用地址介紹Slide: 48Automation and Network SolutionsSlide: 49Automation and Network Solutions物理層 物理層位于OSI參考層的最底層，它直接面向?qū)嶋H承擔數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w（即信道).物理層的傳輸單位是

29、比特。物理層是指在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個原始的比特流的物理連接。物理層協(xié)議規(guī)定了與建立、維持和斷開物理信道所需的機械的、電氣的、功能性的和規(guī)程性的特性。其作用是確保比特流能在物理信道上傳輸。l 物理層定義了電氣信號、連接狀態(tài)，時鐘，數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)傳送的連接頭l 所有高層協(xié)議與物理層的對話都需要通過一些已定義的接口 10Mbps-連接單元接口（AUI） 100Mbps-介質(zhì)獨立接口（MII） 1Gbps-千兆介質(zhì)獨立接口（GMII）l 物理層接口是實際使用的線纜接口，稱為媒體相關(guān)接口，也稱為“ 上行接口”（MDI）Slide: 50Automation and Network Solu

30、tions線纜l 統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，線纜的問題是使網(wǎng)絡故障和中斷的主要問題，遠遠超過了其他問題的發(fā)生。l 線纜一般是項目預算的10%，但是引起故障問題的超過50%的主要問題。l 線纜設備根據(jù)它的頻帶頻帶和不同的傳輸質(zhì)量傳輸質(zhì)量要求劃分為不同的級別，從而來被選擇使用。Slide: 51Automation and Network Solutions網(wǎng)絡線纜是讓信息從網(wǎng)絡設備通向其它設備的介質(zhì)通常在局域網(wǎng)中有幾種可供選擇的線纜類型對于網(wǎng)絡線纜類型的選擇往往要根據(jù)網(wǎng)絡的拓撲、協(xié)議和規(guī)模等眾多因素來決定網(wǎng)絡線纜Slide: 52Automation and Network Solutions銅纜l 傳統(tǒng)的

31、以太網(wǎng)用的都是同軸電纜l 有兩種標準 粗纜 細纜l 粗纜又稱黃纜，具有比較高的帶寬l 細纜使用使用50歐姆終端電阻的同軸線纜線(RG58) 與有線電視的線纜相似(RG59,75歐姆）l 現(xiàn)在多用便于安裝移動的雙絞線來通訊Slide: 53Automation and Network Solutions同軸電纜連接器同軸電纜用得最多的連接頭是BNC連接頭（Bayonet-Neil-Concelman），連接頭是以同軸電纜連接頭的發(fā)明者的名字命名的。不同類型的適配器與BNC連接頭配套使用，包括T型分配性、桶型連接器和終端電阻。在任何網(wǎng)絡中，連接器是最薄弱的環(huán)節(jié)。為了避免網(wǎng)絡問題的發(fā)生，通常使用BN

32、C連接器來連接線纜，而不會僅僅將線纜簡單交織在一起。Slide: 54Automation and Network Solutions線纜長度-同軸電纜l 最初的線纜-同軸電纜-10BASE5l 規(guī)則：- 網(wǎng)段最長距離500米 允許有100個DTE設備連接 兩個Transceiver之間最小距離2.5米 DTE與transceiver之間最長距離50米Slide: 55Automation and Network Solutions同軸電纜的發(fā)展l 黃纜昂貴且安裝困難l 細纜比較便宜10BASE2-BNCl 新規(guī)則：- 最長185米 最多30個transceivers 最小終端間隔距離0.5米

33、Slide: 56Automation and Network Solutions接下來的需要更小的線纜直徑更低的線纜成本利用已安裝了的電話線纜利用已安裝了的IBM 1類線纜最好的防偵聽安全更好的傳輸距離更好的抗電磁干擾 雙絞線和光纖Slide: 57Automation and Network Solutions非屏蔽雙絞線（UTP）l 1980年由SynOptics發(fā)明l 絕緣封套內(nèi)由4對線纜組成，每對線纜都進行了旋繞，以抵抗鄰近線纜和其它設備對它的干擾。l 旋繞的越緊，支持的傳輸速率就越高，每米的線纜成本也越高。l EIA/TIA( 電子電信工業(yè)協(xié)會）建立了UTP標準，并把它劃分為5個等

34、級。Slide: 58Automation and Network Solutions銅纜l 對于非屏蔽雙絞線，有幾種不同的類型l 3類線最大的頻率為16MHz。最大頻率下傳輸數(shù)據(jù)也非常穩(wěn)定l 5類線的最大頻率可達到100MHz * CAT是價廉物美的，也不需要去考慮終端連接器，UTP的線纜直徑約為43mm，所以使用起來也非常簡單。再加上RJ連接頭的簡單易用，使銅纜的發(fā)展非常迅速。Slide: 59Automation and Network SolutionsUPT種類10Base-T 根據(jù)標準說明可以使用的UTP線纜（3、4、5類）傳輸以太網(wǎng)信號Slide: 60Automation an

35、d Network Solutions非屏蔽雙絞線連接器標準的非屏蔽雙絞線的連接頭是RJ-45連接頭樣子類似電話線連接頭當然需要RJ-45的插槽配合使用，RJ代表的是Registered Jack標準定義了連接頭的每根針應對UTP線纜的每根線芯Slide: 61Automation and Network Solutions銅纜-MDIl 大多UTP線纜使用的連接頭都是RJ45連接頭。l 有兩種標準分別定義了線纜頭的做法 T568A T568BSlide: 62Automation and Network Solutions雙絞線-RJ45連接頭的線纜標識Slide: 63Automation

36、 and Network Solutions雙絞線-工業(yè)連接頭l 當前IEEE并沒有對連接頭制定過工業(yè)的相關(guān)標準，并沒有標準化l 2，要求：機械穩(wěn)定可靠，具有IP保護等級要求，能抗震抗沖擊等l 3，私有的解決方案是什么呢？ DB-9 ：直到現(xiàn)在仍是西門子優(yōu)先選用的設備 M12：IAONA組織推薦使用，主要應用于以太網(wǎng)，在設備層領(lǐng)域優(yōu)越性比較顯著 VS-RJ45 菲尼克斯連接器：與RJ45相匹配 還有就是一些非標的RJ45密封護套Slide: 64Automation and Network Solutions銅纜-交叉l 網(wǎng)卡在與其對等設備連接的時候就需要用到交叉線l 大多數(shù)生產(chǎn)廠家將交換機和

37、集線器的傳送和接受的電氣終端進行的交叉，所以一般直連線就可以與網(wǎng)卡相連l 一般被稱為MDI-X（媒體相關(guān)交叉接口）l 因此一般連接，都是連接MDI口和MDI-X端口l 若要連接MDI和MDI-X口，你必須使用交叉線（實際設備都有自交叉的功能）Slide: 65Automation and Network Solutions以太網(wǎng)元件局域網(wǎng)是由網(wǎng)絡節(jié)點和互聯(lián)設備組成的兩個主要等級：數(shù)據(jù)終端設備（DTE）-數(shù)據(jù)幀的源設備，也是數(shù)據(jù)幀的目的設備數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）-通過網(wǎng)絡接收和轉(zhuǎn)發(fā)幀的中間網(wǎng)絡設備Slide: 66Automation and Network Solutions直連線和交叉線直連

38、線主要經(jīng)常用于連接DTE設備（PC，SPS，Server等）與網(wǎng)絡設備配線架、集線器、交換機（MDI接口）注：市場上用的交叉線主要是1-2/3-6PIN的交叉 千兆網(wǎng)絡不這么用交叉線主要經(jīng)常用于連接網(wǎng)絡部件和設備Slide: 67Automation and Network Solutions光纖l 光纖相比較于銅纜有更多的優(yōu)越性 抗電磁干擾 支持長距離l 光纖材料 玻璃-高質(zhì)量，通常用于長距離和高速率 塑料-便宜，通常用于短距離和低速 玻璃芯+塑料覆層-折衷辦法，或現(xiàn)場總線領(lǐng)域l 兩種基本類型l 多模光纖：應用于短距離 單模光纖：應用于長距離l 3種不同的光波源 LEDS（發(fā)光兩極管）-低成

39、本，多用于多模 ELEDS（增強性發(fā)光兩極管）-中間成本，應用于單模，比較便宜，沒有激光保護的測算需要 激光，激光兩極管 LD多用于長距離的單模光纖Slide: 68Automation and Network Solutions光學物理l 所有的光學光纖都有全反射的物理現(xiàn)象l 當入射角度增加，折射角度也增加達到臨界角度，C，這時反射角達到90，之后的光線將全部反射回玻璃光纖中Slide: 69Automation and Network Solutions多模光纖l 因為多模光纖散射比較高，一般應用于短距離傳輸l LEDS應用于玻璃光纖的傳輸，一般是850nm和1300nm的波長l 根據(jù)用戶

40、的需要可以選擇62.5/125m或者50/125 m的光纖，但兩者不能混合使用Slide: 70Automation and Network Solutions單模光纖l 傳輸速率可達幾個Tbit/sl 使用加強型的發(fā)光兩極管(波長為1300nm 的）傳輸距離可以達到30km，更長距離的話就需要使用激光兩極管1550nm波長的作為傳輸設備l 目前一般使用9/125 m的光纖Slide: 71Automation and Network Solutions光纖的優(yōu)劣勢光纖的優(yōu)點：抗噪音：抗音頻（RFI）干擾、抗電磁（EMI）干擾安全：不能利用線纜偵聽更大的帶寬容量無腐蝕支持比銅纜更長的距離比銅纜

41、更小更輕更快的傳輸光纖的缺點：因為信號噪音，物理顫動將會顯現(xiàn)出來線纜物理半徑的限制切割比較困難成本（但將會下降）Slide: 72Automation and Network Solutions常見的光纖問題不正確的連接器安裝只要足夠的光能量通過 ，光纖鏈路就能夠很好的工作，然而如果連接頭脫落或者光能量降低到某種水平，鏈路通訊就會停止線纜防塵光纜連接器必須有防塵帽，在不用光纜通訊的時候需要這種措施元件壽命因為光纖元件的壽命，光元件的發(fā)射功率和接收靈敏度都會下降Slide: 73Automation and Network Solutions光纖連接器主要有4種不同類型的光纖連接器F-SMA連接

42、器有時與FOIRL設備一起使用。FOIRL是10BASE-FL之前的光纖連接標準BFOC連接器（一般稱為ST接口）SC/DSC連接器主要適用于100BASE-FX和Gigabit ethernetMTRJ連接器適用于100BASE-FX，桌面設備和需要小連接器的場合Slide: 74Automation and Network Solutions線纜長度 以太網(wǎng)標準中對所使用的線纜的長度有具體的說明 主要依據(jù)所使用的線纜的類型和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?鏈路的長度是受線纜的局限的，不可能無限制的擴大。這些數(shù)據(jù)值客觀上已是被確定了的“DTE設備間最大的鏈路距離根據(jù)具體的線纜傳輸特性而決定?！?“100m長

43、度客觀決定Slide: 75Automation and Network Solutions以太網(wǎng)線纜概括類型標識 線纜類型 最長距離10BaseT 非屏蔽雙絞線（UTP） 100米10Base2 細纜 185米10Base5 粗纜 500米10BaseF 光纖 2000米Slide: 76Automation and Network Solutions雙絞線和光纖 10BASE-T最長 100米（一般以90米+2x5 m配架電纜）最多2個收發(fā)器 10BASE-F-多模最長2公里最多2個收發(fā)器 10Mbit/s-單模目前沒有可用的IEEE標準設計的產(chǎn)品，類似10BASE-FL最長40公里最多2

44、個收發(fā)器Slide: 77Automation and Network Solutions100Mbit線纜距離 100BASE-TX： 100米 100BASE-FX 多模： 3公里 100Mbit/s單模1300nm： 直到30km 私有的解決方案1550nm: 最長100公里Slide: 78Automation and Network Solutions距離-千兆以太網(wǎng) 1000BASE-CX（150歐姆 TP）：25m 1000BASE-TX（100歐姆 TP):100m 1000BASE-SX(多模 850nm):275m/G62.5/125 550m/G50/125 1000BA

45、SE-LX(多模/單模1300nm):550m/G62.5/125 550m/g50/125 5000m/E10/125 私有解決方案1550nm可以達到70公里Slide: 79Automation and Network Solutions無線以太網(wǎng)-802.11a和802.11b 無線局域網(wǎng)標準 訪問方式：CSMA/CA 802.11a隨距離的改變傳輸速率由54Mbps下降到6Mbps最大距離30m傳輸頻率5.15到5.35GHz 802.11b隨距離的改變傳輸速率由11Mbps下降到1Mbps最長距離105m傳輸頻率2.4到2.48GHz 還有最新標準802.11g54Mbps性能增強

46、，并向下兼容傳輸頻率2.4到2.48GHz（赫斯曼無線新產(chǎn)品支持后一新標準）Slide: 80Automation and Network SolutionsSlide: 81Automation and Network Solutions半雙工和全雙工 1，半雙工僅一對線纜用于不同方向的通訊同一時間只能傳輸或者接受 2，全雙工傳送和接收可以同步進行兩對銅纜用于通訊，一對用于傳送，一對用于接受或者可能還有另外一對線纜用于控制信息的傳輸，比如回復取消等等Slide: 82Automation and Network Solutions網(wǎng)卡 網(wǎng)卡是計算機或設備與網(wǎng)絡連接的接口 它被插于電腦的ISA

47、插槽，或PCMCIA插槽，有時也被集成到主板 在一臺計算機中可以有多個網(wǎng)卡 每個網(wǎng)卡擁有自己的MAC地址和IP地址Slide: 83Automation and Network Solutions介質(zhì)轉(zhuǎn)換器 不同介質(zhì)類型之間進行透明的轉(zhuǎn)換 半/全雙工 可以用來擴展最大的距離 一層設備，物理層設備Slide: 84Automation and Network SolutionsSlide: 85Automation and Network SolutionsRepeatersHubsStarcouplers 信號生成 介質(zhì)轉(zhuǎn)換 信號重發(fā)（減少抖動） 導前字符生成 碎片擴展 沖突處理Slide:

48、86Automation and Network SolutionsHubs 在一旦沖突域中，連接多種設備 僅用于半雙工 所有的幀在所有的端口進行轉(zhuǎn)發(fā) 一層，物理層設備Slide: 87Automation and Network SolutionsSlide: 88Automation and Network Solutions沖突域 以太網(wǎng)在半雙工的模式下通過CSMA/CD的訪問機制進行工作，這意味著沖突會發(fā)生，同樣沖突也會被檢測出來 不象上面的場面這張圖，這并不是一件壞事。以太網(wǎng)的沖突是它工作的一部分Slide: 89Automation and Network SolutionsCSM

49、A-CD（半雙工） 載波偵聽：偵聽主要是為了檢查網(wǎng)絡介質(zhì)是不是空閑 多路訪問：如果傳輸介質(zhì)是空的，網(wǎng)絡成員將開始數(shù)據(jù)傳輸 沖突檢測：如果多個成員同時發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)沖突就會產(chǎn)生，傳送會導致失敗。傳輸?shù)某蓡T會檢測這個沖突并停止傳輸。并通過延時算法等待一個時間段，然后重新進行數(shù)據(jù)傳送。Slide: 90Automation and Network Solutions訪問方式 IEEE802.3 CSMA/CDSlide: 91Automation and Network Solutions沖突域-幀 最小字節(jié)長度：64字節(jié) 幀是一個以太網(wǎng)設備發(fā)送到另一個以太網(wǎng)設備的基本數(shù)據(jù)單元Slide: 92Au

50、tomation and Network Solutions沖突域一個沖突域可以是多大？ 在發(fā)送者完成一個幀的發(fā)送之前，必須能夠檢測沖突 最小的幀大小為64字節(jié)或512位 在10Mbps網(wǎng)絡中發(fā)送512位需要花費51.2微妙 假定信號速度為200，000km/s 沖突域理想的最大直徑為5120米（在發(fā)送完一個幀的時間內(nèi)，所跑的距離）Slide: 93Automation and Network Solutions沖突 沖突不是錯誤 沖突是傳統(tǒng)以太網(wǎng)操作的一部分 沖突不會造成數(shù)據(jù)丟失 一個沖突間隙過后，站點會再次學習要求得到通道Slide: 94Automation and Network So

51、lutions不同介質(zhì)上的沖突檢測沖突發(fā)生是個中間產(chǎn)物在同軸電纜介質(zhì)上，收發(fā)器主要是通過監(jiān)控同軸電纜上平均直流電平信號來檢測沖突的發(fā)生雙絞線或者光纖以太網(wǎng)，主要是看通道上收發(fā)是否有同步行為的發(fā)生來進行沖突檢測的Slide: 95Automation and Network Solutions延遲沖突延遲沖突是非常嚴重的錯誤512bit time后發(fā)生的沖突就是延遲沖突延遲沖突后，以太網(wǎng)接口將不再自動重發(fā)一個丟失的數(shù)據(jù)幀重發(fā)將需要依靠上層的檢測（應用軟件），通過有無回復信號來判斷是否要進行數(shù)據(jù)重發(fā)，這樣會帶來明顯的延時Slide: 96Automation and Network Solutio

52、ns5-4-3規(guī)則 ISO/IEC規(guī)則說明：最大5個網(wǎng)段可以連接4個收發(fā)器僅有2個網(wǎng)段可以連接其他設備 這就是5-4-3規(guī)則 不能突破這個限制Slide: 97Automation and Network Solutions沖突域 每個收發(fā)器/hub和網(wǎng)卡對數(shù)據(jù)幀都會有延遲 這個延遲能夠轉(zhuǎn)換成距離換而言之：“如果數(shù)據(jù)幀沒有被hub/收發(fā)器或網(wǎng)卡給延遲，它的傳輸距離有多遠？ 這個延遲被稱為傳播等效值Slide: 98Automation and Network Solutions沖突域 每個HUB/收發(fā)器延遲數(shù)據(jù)幀可以等效大約200400m 每個網(wǎng)卡可以等效為100140m 這個被稱為傳播等效值

53、 與5120m相減便可得到可以使用的線纜的總長Slide: 99Automation and Network Solutions傳播等效值Slide: 100Automation and Network Solutions沖突域 另一個引起延時的原因是收發(fā)器和hub在數(shù)據(jù)幀頭會增加位數(shù)，當它在同一個設備中從一個端口到另一個端口被轉(zhuǎn)發(fā)的同時這被稱為路徑變量，并利用位時間來計算沖突域最大的bit times是49一般我們得不到最終設備的量值，因此使用一個冗余量40BT 通過路徑變量和傳播有效值的計算，我們就可以得到一個沖突域的大小Slide: 101Automation and Network S

54、olutions路徑變量Slide: 102Automation and Network Solutions不是說設備越少，路經(jīng)的變量值就越小路徑變量Slide: 103Automation and Network Solutions100Mb 收發(fā)器-ClassII 理論：512米 實際情況：Slide: 104Automation and Network SolutionsSlide: 105Automation and Network Solutions數(shù)據(jù)封裝 封裝-控制信息與基本數(shù)據(jù)組合成PDU的過程 解封裝-將控制信息從PDU中拆分的過程Slide: 106Automation a

55、nd Network Solutions協(xié)議數(shù)據(jù)單元用于層與層之間的信息交換包括控制信息和用戶數(shù)據(jù)控制信息一般在被封裝在數(shù)據(jù)單元的頭和尾協(xié)議數(shù)據(jù)單元包，包括的是網(wǎng)絡層的控制信息協(xié)議數(shù)據(jù)單元幀，包括的是數(shù)據(jù)鏈路層的控制信息Slide: 107Automation and Network Solutions以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀類似如下：如果協(xié)議數(shù)據(jù)單元字節(jié)少于46字節(jié)，將會進行字節(jié)填充，直到最小幀長度達到64字節(jié)Slide: 108Automation and Network SolutionsPDU域Slide: 109Automation and Network Solutions快速以太網(wǎng)幀

56、類型 SSD：幀起始定界符 ESD: 幀結(jié)束定界符 I-Idle：空閑位Slide: 110Automation and Network Solutions千兆以太網(wǎng)幀類型載波擴展位 最小幀大小為512字節(jié) 因此擴展網(wǎng)絡直徑為409米 在FCS后增加了額外的載波擴充（沒有數(shù)據(jù)）因為影響小包傳輸問題，CSMA/CD算法加入了新機制包突發(fā)機制 最大的突發(fā)長度可達8192字節(jié) 首個512字節(jié)后可增加短幀數(shù)據(jù)Slide: 111Automation and Network SolutionsSlide: 112Automation and Network Solutions共享式半雙工最初的以太網(wǎng)都是

57、一個沖突域 僅有一個設備在某一個時刻能夠通訊Slide: 113Automation and Network Solutions交換式半雙工交換式以太網(wǎng)打破了沖突域 可以分割為很多小沖突域 但仍然是半雙工Slide: 114Automation and Network Solutions交換式全雙工交換式以太網(wǎng)全雙工的通訊 因為沒有了沖突域也就沒有了沖突 每個端口都有緩存來存儲數(shù)據(jù)流Slide: 115Automation and Network Solutions交換機每個端口就是一個沖突域半/全雙工學習地址表/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫Slide: 116Automation and Network So

58、lutions硬件地址硬件地址 MAC地址（以太網(wǎng)地址）唯一的二層的6字節(jié)（48位）生產(chǎn)商+設備部件號2566個不同的地址Slide: 117Automation and Network Solutions學習地址表Slide: 118Automation and Network Solutions學習地址表Slide: 119Automation and Network Solutions學習地址表Slide: 120Automation and Network Solutions生成時間 MAC地址登陸可以是系統(tǒng)生成（永遠存在）靜態(tài)生成（永遠存在）動態(tài)生成（學習） 在一個預定義的時間內(nèi) （

59、生成時間），如果沒有再次看到這個地址被使用，這個學習的地址就將被刪除Slide: 121Automation and Network Solutions交換機的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：存儲轉(zhuǎn)發(fā)，隨收隨發(fā)一個數(shù)據(jù)包需要完全進入并被檢查當讀到目的地址的時候數(shù)據(jù)包就開始被轉(zhuǎn)發(fā)Slide: 122Automation and Network SolutionsSlide: 123Automation and Network Solutions網(wǎng)絡設計拓撲Slide: 124Automation and Network Solutions線型拓撲Slide: 125Automation and Network Sol

60、utions雙總線拓撲Slide: 126Automation and Network Solutions樹型拓撲Slide: 127Automation and Network Solutions星型拓撲最新的演化就是星型拓撲Slide: 128Automation and Network Solutions雙星型拓撲雙份的線纜和設備成本Slide: 129Automation and Network Solutions環(huán)形拓撲嚴格的講，環(huán)在以太網(wǎng)中是不被允許的，但是你可以通過增加一段鏈路來提供冗余網(wǎng)絡的設計，提供一條熱備通路Slide: 130Automation and Network Solutions二層冗余有幾種方式