【正文】 統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)資源 、 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為一個(gè)整體 。 ? 網(wǎng)絡(luò)互連從通信協(xié)議的角度可分為 四個(gè)層次 ： ? 在物理層，使用中繼器在不同網(wǎng)段之間復(fù)制位信號(hào)； ? 在數(shù)據(jù)鏈路層，使用網(wǎng)橋在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀； ? 在網(wǎng)絡(luò)層，使用路由器在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組信號(hào)； ? 在傳送層及傳送層以上，使用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口。 ? 一個(gè)中繼器只包含有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口。 26 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) 中繼器圖： 27 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) ? 2． 網(wǎng)橋 ? 網(wǎng)橋是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 ， 是在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)的互聯(lián) 。 ?它能夠讀取目標(biāo)地址信息（ MAC）， 并決定是否向網(wǎng)絡(luò)的其他段轉(zhuǎn)發(fā)（重發(fā)）數(shù)據(jù)包，而且， 如果數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址與源地址位于同一段 ，就可以把它過濾掉。 ? 路由器則是從路由選擇角度為不同的邏輯上獨(dú)立的子網(wǎng)用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸提供傳輸?shù)穆肪€； ? （ 3）路由器要求結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層以上的各層使用相同或兼容的協(xié)議。 ? 路由協(xié)議可用 收斂時(shí)間和帶寬開銷 來表征： ? 收斂時(shí)間： 路由器在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化或斷線時(shí)尋找出最優(yōu)傳輸路徑所耗費(fèi)的時(shí)間。 ? 為 IP、 IPX和 Apple Talk而設(shè)計(jì)的 BGP（ 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議） 。 ? 路由交換機(jī)： 是路由器和交換機(jī)結(jié)合而成的。 ? 可以實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的互朕，包括不同操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)，也可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與主機(jī)、局域網(wǎng)與遠(yuǎn)程網(wǎng)之間的互聯(lián)。 ? 對(duì)不同傳輸介質(zhì)、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、不同介質(zhì)訪問控制協(xié)議的異型網(wǎng)，要求計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)能很好解決異型網(wǎng)絡(luò)互連的問題。 ? 提供豐富的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的工具，支持客戶機(jī)的圖形用戶接口。 ? Netware互連技術(shù)的核心是開放數(shù)據(jù)鏈路接口 ODI（ Open Data link Interface） 。 ? 用于高性能工作站、服務(wù)器、大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、政府機(jī)關(guān)等異種機(jī)互連的應(yīng)用環(huán)境。 ? 以太網(wǎng)優(yōu)點(diǎn) ： ? 傳輸速率高、網(wǎng)絡(luò)軟件豐富、系統(tǒng)功能強(qiáng)、安裝連接簡單和使用維護(hù)方便。 ? （ 2） 同軸細(xì)電纜階段 。 ? （ 4） 光纜階段。以太網(wǎng)的平均響應(yīng)時(shí)間為 30ms； ? 8） 穩(wěn)定性： 在滿負(fù)載條件下 ， 網(wǎng)絡(luò)是穩(wěn)定的； ? 9） 可維護(hù)性 ：便于網(wǎng)絡(luò)的維護(hù) 、 操作與規(guī)范化； ? 10） 層次化體系結(jié)構(gòu)： 層次化體系結(jié)構(gòu)便于分析數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的邏輯概念和通信媒體的物理細(xì)節(jié)； ? 11） 廣泛的使用范圍： 適用于辦公自動(dòng)化 、 分布數(shù)據(jù)處理和終端訪問網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域； ? 12） 高可靠性 ： 單個(gè)工作站的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并可通過總線對(duì)各工作站進(jìn)行檢測、診斷，便于維護(hù)和故障恢復(fù)。 44 ? 2． MAC的幀結(jié)構(gòu) 包含的字段如下： ? l） 前導(dǎo)碼 （ P） ： 由 7個(gè)字節(jié)的碼組合 ， 用作建立接收器的比特同步 。 ? 5） 長度 （ LEN） ： 2個(gè)字節(jié)二進(jìn)制數(shù) ， 指示 LLC數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 。 46 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 3． MAC子層功能 ? MAC子層由 數(shù)據(jù)封裝和媒體訪問管理 兩個(gè)功能模塊組成。 ? MAC子層，具有沖突檢測的載波幀聽多路訪問協(xié)議。然后把它交給發(fā)送媒體訪問管理模塊發(fā)送。 49 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 若產(chǎn)生了碰撞 ，物理層收發(fā)信號(hào)接口向MAC發(fā)出碰撞檢測信號(hào)，通知媒體訪問管理模塊進(jìn)行碰撞處理。 ? 當(dāng)物理層收發(fā)信號(hào) PLS檢測到一幀的前導(dǎo)碼時(shí) ，該模塊即開始檢測到達(dá)的幀是否錯(cuò)誤，幀長是否超過最大長度，是否為 8位的整數(shù)倍，是否有碰撞產(chǎn)生等，然后過濾掉出錯(cuò)的幀，將接收正確的幀交給接收數(shù)據(jù)封裝模塊處理。 53 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 當(dāng)任何站有信息包要發(fā)送時(shí)，先得聽信道是否忙，若忙則應(yīng)推遲發(fā)送，等待信道空閑后立即開始發(fā)送，并且邊發(fā)送邊檢測碰撞。 ? 在以太網(wǎng)中，阻塞信號(hào)的長度為 32bit， 最大退后次數(shù)為 10次，最大發(fā)送延遲量為 1023個(gè)時(shí)間槽，最大的重發(fā)次數(shù)為16次。 ? 在 t0時(shí)刻，某站剛完成了一個(gè)信息幀的發(fā)送，這時(shí)，任何有幀要發(fā)送的站都可發(fā)。 ? 其它要發(fā)送信息幀的站在檢測到信道空閑時(shí) ， 必須再 等待基本等待時(shí)間 BWT后 ， 如信道仍然空閑才能發(fā)送 。 ? 主要有 ： 10Base 10Base 10BaseT、10BaseFP、 10BaseFB與 l0BaseFL。 ? 10BaseT采用以集線器 Hub為中心的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 ? 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)卡 是為臺(tái)式計(jì)算機(jī)連網(wǎng)設(shè)計(jì)的 。 ? 適用粗纜的網(wǎng)卡應(yīng)提供連接單元接口 AUI ， 適用細(xì)纜的網(wǎng)卡應(yīng)提供 NC接口 ， 適用于非屏蔽雙絞線的網(wǎng)卡應(yīng)提供 RJ45接口 ， 適用于光纖的網(wǎng)卡應(yīng)提供光纖的 F/O接口 。 ? 典型的微型機(jī)總線有 8位 PC總線 、 16位的 ISA總線與 32位的EISA總線等 ， 而 PS/2采用微通道 MCA總線結(jié)構(gòu) 。 65 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 同軸電纜以太網(wǎng)的組網(wǎng) ? 以太網(wǎng)所使用的同軸電纜有兩種；粗同軸電纜和細(xì)同軸電纜 。 ? ② 收發(fā)器： 結(jié)點(diǎn)通過安裝在總線同軸電纜的外部收發(fā)器連入網(wǎng)內(nèi) 。 ? 使用中繼器： 一個(gè)以太網(wǎng)中只允許最多使用4個(gè)中繼器。 68 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 2． 細(xì)纜以太網(wǎng) ? （ 1） 如圖 511所示 。 ? 連入結(jié)點(diǎn)數(shù)最多為 30個(gè) 。 ? 細(xì)纜以太網(wǎng)多用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境中。 ? ② 集線器 Hub： 集線器將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到每一個(gè)端口 。 ? 每條雙絞線的兩端必須裝有 RJ45插頭 ， 用于網(wǎng)卡與集線器 ， 以及集線器與集線器的連接 。 ? 單一集線器結(jié)構(gòu)適宜于小型工作組規(guī)模的局域網(wǎng)，一般支持8～ 24個(gè) RJ45端口和一個(gè) BNC、AUI或光纖連接端口。 74 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? ③ 可堆疊集線器以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)： ? 適用于中、小型企業(yè)連網(wǎng)環(huán)境。 75 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 百兆比特快速以太網(wǎng) ? 基于 10BaseT和 10BaseF技術(shù)發(fā)展起來的傳輸率達(dá)到100Mbps的局域網(wǎng)。 ? 既有共享型集線器組成的共享型快速以太網(wǎng)系統(tǒng)，又有快速以太網(wǎng)交換器構(gòu)成的交換型以太網(wǎng)系統(tǒng)。 MAC子層 100BaseTX 100BaseFX 100BaseT 100BaseTZ 2對(duì) 5類 UTP 光纖 4對(duì) 3類 UTP 2對(duì) 3類 UTP 圖 514 四種百兆比特以太網(wǎng)物理層 77 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 100BaseTX繼承了 10BaseT 5類非屏蔽雙絞線的環(huán)境，在布線不變的情況下，從 10BaseT設(shè)備更換成 100BaseTX的設(shè)備即可形成一個(gè) 100Mbps的以太網(wǎng)系統(tǒng)； ? 100BaseFX繼承了 10BaseFL的多模光纖的布線環(huán)境，可直接升級(jí)成 100Mbps的光纖以太網(wǎng)系統(tǒng)； ? 100BaseTX和 100BaseFX的應(yīng)用最為普及，在 20世紀(jì) 90年代以來建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)中一般都選用了 5類雙絞線或光纖，這便為 100BaseTX和100BaseFX的建設(shè)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。 ? 屏蔽和非屏蔽雙絞線的最長媒體段為 100m。 80 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 100Mbps快速以太網(wǎng)集線器 ， 一般配置了 8～ 24個(gè)端口 ， 廂體型集線器可達(dá)到近百個(gè)端口 。 ? 堆疊型集線器過去主要用于共享型以太網(wǎng)系統(tǒng)，它把端口數(shù)有限的單個(gè)共享型集線器堆疊成一個(gè)端口數(shù)成倍增加的堆疊式集線器。 隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的增長 ， 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和傳輸媒體上的數(shù)據(jù)流量隨之增長 ， 因此要求系統(tǒng)不斷增加帶寬 。 83 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 吉比特以太網(wǎng)優(yōu)勢在于 ： ? （ 1） 使系統(tǒng)主干或者客戶站點(diǎn)訪問服務(wù)器的速度大大提高； ? （ 2） 這是一種平滑過渡的技術(shù) ， 用戶在培訓(xùn)和維護(hù)方面的投資能夠得到有效的保護(hù)； ? （ 3） 系統(tǒng)升級(jí)的投資降到最低限度 ， 具有很高的性價(jià)比； ? （ 4）用戶不需要再花精力去學(xué)習(xí)新的協(xié)議和技術(shù)，用戶并沒有感到系統(tǒng)升級(jí)帶來的困難和風(fēng)險(xiǎn)。 ? 高層交換機(jī)一般設(shè)計(jì)成無阻塞的，從而確保在高層不會(huì)丟失數(shù)據(jù)分組。 ? 一種以太網(wǎng)組建企業(yè)網(wǎng)的解決方案為： ? 桌面系統(tǒng)采用速率為 10Mbps的以太網(wǎng) ， 部門級(jí)系統(tǒng)采用速率為 100Mbps的快速以 太網(wǎng) ， 企業(yè)系統(tǒng)采用速率為1000Mbps的吉比特以太網(wǎng) 。 ? 以太網(wǎng)改變自動(dòng)化市場有 三個(gè)原因 ： ? 1．低成本的刺激和速度的提高。 ? 企業(yè)的信息層大多數(shù)采用了以太網(wǎng)的解決方案，當(dāng)控制層和設(shè)備層都采用以太網(wǎng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)各層之間信息的無縫連接，而且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將是透明的?？焖僖蕴W(wǎng)是在雙絞線連接的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) (10BaseT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。 88 工業(yè)以太網(wǎng) ? 工業(yè)以太網(wǎng)的特點(diǎn) ? 工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備要求工作溫度范圍較寬、封裝牢固 (抗振和防沖擊 )、導(dǎo)軌安裝、電源冗余、 24V DC供電等。 采用抗干擾的光纖和集成的冗余機(jī)制增強(qiáng)了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可靠性 ， 從而保證了生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行 。 ? 由于企業(yè)的三層網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和對(duì)實(shí)時(shí)性的要求不同 ， 在不同層次之間還需設(shè)置路由器或網(wǎng)橋 ， 如圖 515所示 。 ? Modbus協(xié)議為眾多的供應(yīng)商所支持 。 ? 可 實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控， 將實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與 ERP系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)的用戶需求結(jié)合起來，使生產(chǎn)成為直接面向市場的 “ 電子制造 ” ，從而使企業(yè)能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的要求。 94 工業(yè)以太網(wǎng) ? 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 ? 1． 以太網(wǎng)技術(shù)的改進(jìn) ? 以太網(wǎng)的通信速率一再提高 。 其做法是把網(wǎng)絡(luò)用交換器分割成互不相連的幾個(gè)網(wǎng)段 ， 每個(gè)設(shè)備獨(dú)占一個(gè)網(wǎng)段 ， 從而大大降低沖突的可能性 。 ? 在硬件方面 ， 國外大公司已經(jīng)利用嵌入式技術(shù)將以太網(wǎng)用于它們最新推出的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 。 ? 系統(tǒng)中的每個(gè)部分都是封閉式的 ， 相互之間既獨(dú)立又密切協(xié)作 ， 這在很大程度上提高了 pSOS的可擴(kuò)展性 。 97 工業(yè)以太網(wǎng) ? 3． 高速以太網(wǎng) HSE（ High Speed Ether） 簡介 ? HSE在 1998年 3月被現(xiàn)場總線基金會(huì)認(rèn)可 。 ? HSE結(jié)構(gòu)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議 ， 如 TCP/IP,SNTP,SNMP等 ，為 H1現(xiàn)場總線信息在主干網(wǎng)上高速高效的傳輸而設(shè)計(jì) 。 ? 連接器網(wǎng)橋功能使 H1設(shè)備通過連接器傳輸接口相互連接 ， 而不用上層系統(tǒng)的干預(yù) 。 可以減少集中控制中的錯(cuò)誤和遺漏 。 ? HSE連接器將遠(yuǎn)端 H1網(wǎng)段的信息傳遞到以太網(wǎng)主干線上 。 100 工業(yè)以太網(wǎng) ? 4． 以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 ? 以太網(wǎng)能否適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境 。 ? 第二個(gè)例子 是澳大利亞的一個(gè)金礦，它的控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)。 工業(yè)以太網(wǎng)的 特點(diǎn)是 ： ? 首先 ， Ether貫穿于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次 ， 它使網(wǎng)絡(luò)成為透明的 、 覆蓋整個(gè)企業(yè)范圍的應(yīng)用實(shí)體 。 ? 相對(duì)于現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的價(jià)格 ， 以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價(jià)格只有其十分之一 。