【正文】 統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)資源 、 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為一個整體 。 ? 網(wǎng)絡(luò)互連從通信協(xié)議的角度可分為 四個層次 ： ? 在物理層，使用中繼器在不同網(wǎng)段之間復制位信號； ? 在數(shù)據(jù)鏈路層，使用網(wǎng)橋在局域網(wǎng)之間存儲或轉(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)間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組信號； ? 在傳送層及傳送層以上，使用網(wǎng)關(guān)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口。 ? 一個中繼器只包含有一個輸入端口和一個輸出端口。 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)橋是存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 ， 是在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)不同網(wǎng)的互聯(lián) 。 ?它能夠讀取目標地址信息（ 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 收斂時間和帶寬開銷 來表征： ? 收斂時間： 路由器在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化或斷線時尋找出最優(yōu)傳輸路徑所耗費的時間。 ? 為 IP、 IPX和 Apple Talk而設(shè)計的 BGP（ 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議） 。 ? 路由交換機： 是路由器和交換機結(jié)合而成的。 ? 可以實現(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)，也可以實現(xiàn)局域網(wǎng)與主機、局域網(wǎng)與遠程網(wǎng)之間的互聯(lián)。 ? 對不同傳輸介質(zhì)、不同拓撲結(jié)構(gòu)、不同介質(zhì)訪問控制協(xié)議的異型網(wǎng)，要求計算機操作系統(tǒng)能很好解決異型網(wǎng)絡(luò)互連的問題。 ? 提供豐富的實現(xiàn)進程間通信的工具，支持客戶機的圖形用戶接口。 ? 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)、政府機關(guān)等異種機互連的應(yīng)用環(huán)境。 ? 以太網(wǎng)優(yōu)點 ： ? 傳輸速率高、網(wǎng)絡(luò)軟件豐富、系統(tǒng)功能強、安裝連接簡單和使用維護方便。 ? （ 2） 同軸細電纜階段 。 ? （ 4） 光纜階段。以太網(wǎng)的平均響應(yīng)時間為 30ms； ? 8） 穩(wěn)定性： 在滿負載條件下 ， 網(wǎng)絡(luò)是穩(wěn)定的； ? 9） 可維護性 ：便于網(wǎng)絡(luò)的維護 、 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節(jié)； ? 11） 廣泛的使用范圍： 適用于辦公自動化 、 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 ： 單個工作站的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)，并可通過總線對各工作站進行檢測、診斷，便于維護和故障恢復。 44 ? 2． MAC的幀結(jié)構(gòu) 包含的字段如下： ? l） 前導碼 （ P） ： 由 7個字節(jié)的碼組合 ， 用作建立接收器的比特同步 。 ? 5） 長度 （ LEN） ： 2個字節(jié)二進制數(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)信號接口向MAC發(fā)出碰撞檢測信號，通知媒體訪問管理模塊進行碰撞處理。 ? 當物理層收發(fā)信號 PLS檢測到一幀的前導碼時 ，該模塊即開始檢測到達的幀是否錯誤，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 ? 當任何站有信息包要發(fā)送時，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個時間槽，最大的重發(fā)次數(shù)為16次。 ? 在 t0時刻，某站剛完成了一個信息幀的發(fā)送，這時，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 ， 必須再 等待基本等待時間 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為中心的星形拓撲結(jié)構(gòu)。 ? 標準的以太網(wǎng)卡 是為臺式計算機連網(wǎng)設(shè)計的 。 ? 適用粗纜的網(wǎng)卡應(yīng)提供連接單元接口 AUI ， 適用細纜的網(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；粗同軸電纜和細同軸電纜 。 ? ② 收發(fā)器： 結(jié)點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： 一個以太網(wǎng)中只允許最多使用4個中繼器。 68 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 2． 細纜以太網(wǎng) ? （ 1） 如圖 511所示 。 ? 連入結(jié)點數(shù)最多為 30個 。 ? 細纜以太網(wǎng)多用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或?qū)嶒炇噎h(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 RJ45端口和一個 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 5類 UTP 光纖 4對 3類 UTP 2對 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 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 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個端口 ， 廂體型集線器可達到近百個端口 。 ? 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)有限的單個共享型集線器堆疊成一個端口數(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) ， 用戶在培訓和維護方面的投資能夠得到有效的保護； ? （ 3） 系統(tǒng)升級的投資降到最低限度 ， 具有很高的性價比； ? （ 4）用戶不需要再花精力去學習新的協(xié)議和技術(shù)，用戶并沒有感到系統(tǒng)升級帶來的困難和風險。 ? 高層交換機一般設(shè)計成無阻塞的，從而確保在高層不會丟失數(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)改變自動化市場有 三個原因 ： ? 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，當控制層和設(shè)備層都采用以太網(wǎng)時，可實現(xiàn)各層之間信息的無縫連接，而且整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將是透明的。快速以太網(wǎng)是在雙絞線連接的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標準 (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 ? 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制增強了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的可靠性 ， 從而保證了生產(chǎn)過程的正常進行 。 ? 由于企業(yè)的三層網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和對實時性的要求不同 ， 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 實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的實時遠程監(jiān)控， 將實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)與 ERP系統(tǒng)以及實時的用戶需求結(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 ? 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網(wǎng)段 ， 每個設(shè)備獨占一個網(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)中的每個部分都是封閉式的 ， 相互之間既獨立又密切協(xié)作 ， 這在很大程度上提高了 pSOS的可擴展性 。 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)場總線基金會認可 。 ? HSE結(jié)構(gòu)應(yīng)用標準以太網(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 。 ? 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 。 可以減少集中控制中的錯誤和遺漏 。 ? HSE連接器將遠端 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 。 ? 第二個例子 是澳大利亞的一個金礦，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 特點是 ： ? 首先 ， Ether貫穿于整個網(wǎng)絡(luò)的各個層次 ， 它使網(wǎng)絡(luò)成為透明的 、 覆蓋整個企業(yè)范圍的應(yīng)用實體 。 ? 相對于現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的價格 ， 以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價格只有其十分之一 。