【正文】 網(wǎng)絡(luò)資源都應(yīng)該成為互連網(wǎng)中的共享資源 。 ? 3. 介質(zhì)訪問控制方法 ? 主要有五類： 固定分配 、 需求分配 、 適應(yīng)分配 、 探詢和隨機(jī)訪問 。 ? MAC子層有管理多個(gè)源鏈路和多個(gè)目的鏈路的功能 。 13 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) ? 局域網(wǎng)對應(yīng)了 ISO/OSI參考模型的最低兩層： ? 其中物理層用來建立物理連接； ? 數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)組成幀進(jìn)行傳輸 ， 并對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行順序控制 、 差錯(cuò)控制和流量控制 ， 使不可靠的鏈路變?yōu)榭煽康逆溌?。 當(dāng)連接建立之后 ， 網(wǎng)絡(luò)中基本無延遲 。 ? HSLN的主要集中于采用 CATV同軸電纜的總線結(jié)構(gòu) ，HSLN可達(dá)到很高的數(shù)據(jù)速率 （ 標(biāo)準(zhǔn)的是 50Mbps） ，但距離和所聯(lián)設(shè)備數(shù)非常有限 。 8 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)分類 ? 局域網(wǎng)通常劃分成 三類： 一般局域網(wǎng)（ LAN）、 高速局域網(wǎng)（ HSLN） 和計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī)（ CBX） 。 局域網(wǎng)一般為基帶傳輸 ， 傳輸速率一般為 10～ 100Mbps， 甚至更高 。 ? （ 5）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等軟件。1 2 第 3章 局域網(wǎng)技術(shù)及其以太網(wǎng) ? 主要內(nèi)容 ? 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)協(xié)議 ? 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) ? 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 工業(yè)以太網(wǎng) 3 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)經(jīng)歷了 三代 ： ? 第一代 是以 CSMA/CD和標(biāo)記環(huán)為代表 ， 提供終端到主機(jī)的聯(lián)接 ， 支持客戶機(jī) /服務(wù)器結(jié)構(gòu) ， 運(yùn)行在中等數(shù)據(jù)率； ? 第二代 以 FDDI為代表 ， 滿足對 LAN骨干網(wǎng)的要求 ，支持高性能工作站； ? 第三代 以千兆位以太網(wǎng)與 ATM局域網(wǎng)為代表 ， 提供多媒體應(yīng)用所需的吞吐量和實(shí)時(shí)傳輸?shù)馁|(zhì)量保證 。 6 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)特點(diǎn) ： ? （ 1） 以微機(jī)為主要建網(wǎng)對象 。 因?yàn)閭鬏斁嚯x短誤碼率很低 ， 一般在 109～ 1012范圍內(nèi) ， 能支持計(jì)算機(jī)間高速通信 。 三類局域網(wǎng)的主要特性見表。 ? HSLN主要用于計(jì)算機(jī)房的裝置。 ? CBX主要適用于語音傳輸 、 終端 終端和終端 主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸 。 參考模型見圖 。 ? IEEE802標(biāo)準(zhǔn)制定了幾種介質(zhì)訪問控制方法 （ 如 CSMA/CD，TokenRing， TokenBus等 ） 。 ? 其中環(huán)型網(wǎng)采用的令牌訪問方法 ， 總線型網(wǎng)采用的CSMA/CD訪問方法等是局域網(wǎng)典型的訪問方法 。 同時(shí) ， 又應(yīng)該屏蔽各子網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 、 服務(wù)類型 、 網(wǎng)絡(luò)管理等方面的差異 。 ? 中繼器工作在物理層，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相同的局域網(wǎng)段間的電氣連接，在兩個(gè)物理網(wǎng)段上做比特流的復(fù)制，用以擴(kuò)展局域網(wǎng)的地理范圍。 28 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) ?網(wǎng)橋能夠解析它所接受的幀，并能指導(dǎo)如何把數(shù)據(jù)傳送到目的地。 ? 為了找出最優(yōu)路徑，各個(gè)路由器間要通過 路由協(xié)議 來相互通信。 還可以通過一臺設(shè)備連接多種網(wǎng)絡(luò)。 ? 局域網(wǎng)操作系統(tǒng)通過網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序與網(wǎng)卡通信，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問控制和物理層協(xié)議。 36 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) ? Netware ? 由 Novell公司和 Apple公司聯(lián)合提出，用于支持多種局域網(wǎng)協(xié)議的互連技術(shù)。 ? 1984年推出細(xì)電纜以太網(wǎng)產(chǎn)品，后來推出粗電纜、雙絞線、CATV寬帶同軸電纜、光纜以及多種媒體的混合以太網(wǎng)產(chǎn)品。 用電話系統(tǒng)雙絞線為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)比同軸電纜組網(wǎng)更便宜 、 更靈活 ， 更適合于局域網(wǎng)環(huán)境 。 ? 媒體相關(guān)接口 MDI 是一個(gè)干線電纜接口 ， 所有站都必須嚴(yán)格遵守 ，嚴(yán)格遵守站點(diǎn)正確動(dòng)作的規(guī)程； ? 訪問單元接口 AUI 是干線聯(lián)接電纜與站點(diǎn)的聯(lián)接接口 。 ? 8）幀校驗(yàn)序列（ FCS） ： 32bit循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。 ? 在它 后面 附加上填充 PAD和 CRC校驗(yàn)序列，組成一個(gè)完整的 MAC幀。 50 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 3） 接收媒體訪問管理模塊的功能 ? 對物理層接收到的幀進(jìn)行過濾和校驗(yàn)。 ? 遇到碰撞的幀要重發(fā)，若重發(fā)多次不成功，可認(rèn)為發(fā)送失敗。 讓接收站能立即向源站發(fā)回一個(gè) ACK幀 。 ? 例如： 10BaseT，是 1990年補(bǔ)充的一個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)。 ? 針對不同的傳輸介質(zhì) ， 網(wǎng)卡提供了相應(yīng)的接口 。 ? 目前廣泛使用的以太網(wǎng)卡主要有 3Com公司生產(chǎn)的Etherlink 3C50 EtherlinkⅡ 3C50 Etherlink Plus 3C50 Etherlink/Mc 3C523， 以及 Novell公司生產(chǎn)的NE202 NE3200 NE/S及多種兼容網(wǎng)卡。 67 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 粗纜以太網(wǎng) 主要技術(shù)參數(shù)如下： ? 不使用中繼器 時(shí)，最大粗纜長度不能超過500m。 ? 使用 4個(gè)中繼器 ， 最大的細(xì)纜長度可以達(dá)到 925m。 71 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 雙絞線以太網(wǎng)的的組網(wǎng) ? 10BaseT標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線以太網(wǎng)需要以下硬件設(shè)備： ? ① 網(wǎng)卡 。結(jié)點(diǎn)到集線器的雙絞線最大長度為 100m。 ? 通過在基礎(chǔ)集線器上堆疊多個(gè)擴(kuò)展集線器，一方面可以增加以太網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)數(shù)，另一方面可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理功能。 76 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 在統(tǒng)一的 MAC子層下面，有四種百兆比特以太網(wǎng)的物理層，每種物理層連接不同的媒體來滿足不同的布線環(huán)境，如圖 314所示。 ? 按結(jié)構(gòu)可分為共享型和交換型； ? 按所用媒體可分為使用雙絞線的集線器 （ 即 100BaseTX）和使用光纖的集線器 （ 即 100BaseFX） ； ? 按硬件設(shè)備可分為單臺非擴(kuò)展型 ， 堆疊型和廂體型 。 82 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 千兆比特快速以太網(wǎng) —— 吉比特以太網(wǎng)技術(shù) ? 在應(yīng)用以太網(wǎng)的過程中 ， 對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和結(jié)構(gòu)的升級主要集中在以下三點(diǎn)上： ? （ 1） 增加系統(tǒng)的帶寬 。 ? 工作組交換機(jī)可采用部分阻塞結(jié)構(gòu)，即設(shè)計(jì)成只有部分節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間高速傳送信息，如果這些節(jié)點(diǎn)被阻塞，也只有少數(shù)節(jié)點(diǎn)和有限的地區(qū)受影響。 86 工業(yè)以太網(wǎng) ? 概述 ? 以太網(wǎng)已經(jīng)滲透到了控制層和設(shè)備層 ， PLC和遠(yuǎn)程 I/O供應(yīng)商能提供支持 TCP/IP的以太網(wǎng)接口的產(chǎn)品 。 ? 以太網(wǎng)還具有向下兼容性。 ? 德國赫斯曼公司 （ Hirschmann） 從 80年代末就開始研究冗余以太網(wǎng) ， 擁有 “ 環(huán)形以太網(wǎng)冗余 ” 的專利 。 ? 應(yīng)用層協(xié)議存在分歧 ， 3個(gè)主要協(xié)議 是： ? Modbus/TCP(基于 TCP/IP的 Modbus協(xié)議 )、 EtherNet/IP(基于 TCP/IP的ControlNet/DeviceNet)和基于以太網(wǎng)的 Profi協(xié)議 。 ? 采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)和開放的軟件系統(tǒng)的制造企業(yè)被稱為 “ 透明工廠 ” 。 嵌入式以太網(wǎng)的出現(xiàn)為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者提供了現(xiàn)場設(shè)備通信的新途徑 。一些公司已生產(chǎn)出采用 WinCE的控制裝置，如 WinPLC， GE公司的CNC， Xy自動(dòng)化公司的 ASIC300等。 ? 連接器用于連接 H1現(xiàn)場總線各個(gè)網(wǎng)段 ， 并提供對HSE主干網(wǎng)的接口 ， 其速度為 100Mbit/s或 1Gbit/s。 ? 現(xiàn)場總線基金會明確表示 HSE就是一種具有控制功能的Inter。這套系統(tǒng)通過了測試并且工作良好，這表明以太網(wǎng)能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。 ? 另外 ， 基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)具備低成本的優(yōu)越性 。 可以顯著降低系統(tǒng)的開發(fā)和培訓(xùn)費(fèi)用 。控制系統(tǒng)擁有 50臺計(jì)算機(jī)， 148臺可編程邏輯控制器和 420210個(gè) I/O端口，能監(jiān)視 63000個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。這些信息通過 Inter傳到主控室 ， 操作員可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就能監(jiān)控生產(chǎn)過程 。 ? 連接器的網(wǎng)關(guān)功能可以使 HSE網(wǎng)絡(luò)與其它底層控制或信息網(wǎng)絡(luò)相連 。 2021年 3月 ， 現(xiàn)場總線基金會頒布了 HSE最終技術(shù)說明書 。如 GE公司將以太網(wǎng)接口做在保護(hù)裝置中 ， ABB推出了帶以太網(wǎng)接口的間隔控制器 R580。 ? 交換技術(shù)的快速發(fā)展已經(jīng)消除了以太網(wǎng)應(yīng)用于控制領(lǐng)域的障礙 。 ? 由于以太網(wǎng)本身的開放性 ， 它允許在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行不同的應(yīng)用層協(xié)議 。 ? 過去，冗余網(wǎng)絡(luò)都是采用雙總線方式實(shí)現(xiàn)的。 在大多數(shù)場合，它還可以使用現(xiàn)有的布線。 ? 100Mb/s的網(wǎng)卡售價(jià)僅為 20美元左右。 ? 三層設(shè)計(jì)也提供多層的流量控制和緩沖。 ? （ 2） 保護(hù)已有的投資 。 ? 對于共享型集線器 ， 整個(gè)系統(tǒng)的帶寬只能是100Mbps， 設(shè)端口數(shù)為 n， 在所有端口均連接站點(diǎn)后 ， 則每個(gè)站點(diǎn)得到的帶寬是 100Mbps/n， 端口數(shù)越多 ， 每個(gè)站點(diǎn)獲得的帶寬越少 ， 因此一個(gè) 共享型集線器上的端口數(shù)一般不超過 24個(gè) 。 78 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡介 ? 1． 快速以太網(wǎng)系統(tǒng)的組成 ? 構(gòu)建 100Mbps快速以太網(wǎng)系統(tǒng) ， 需要網(wǎng)卡 （ 外置或內(nèi)置收發(fā)器 ） 、 收發(fā)器 （ 外置 ） 與收發(fā)器電纜 、 集線器或交換器 。應(yīng)用最廣泛的是 100 BaseTX和 100 BaseFX。 ? 典型的單一集線器結(jié)構(gòu)如圖所示。 ? 集線器不提供幀過濾和存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能 。 兩個(gè)相鄰 BNC T型連接器的距離應(yīng)是 ， 最小距離為 。 ? 線段最大長度不能超過 2500m。 ? 相應(yīng)有 3種方式：粗纜以太網(wǎng) 、 細(xì)纜以太網(wǎng)及粗 /細(xì)纜混用的以太網(wǎng) 。 ? 多數(shù)以太網(wǎng)卡都是將幾種接口形式集成在一塊網(wǎng)卡上，如AUI/BNC、 AUI/RJ4 BNC//RJ45的二合一網(wǎng)卡，以及AUI/BNC/RJ45的三合一網(wǎng)卡。 ? 由標(biāo)準(zhǔn)的 RJ45接插件、非屏蔽雙絞線、網(wǎng)卡、集線器Hub組成 。 其控制流程如圖所示 。 54 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 2） 以太網(wǎng)媒體的工作狀態(tài) ? 以太網(wǎng)的傳輸媒體具有三種工作狀態(tài)： 競爭狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)和空閑狀態(tài) 。 51 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 4） 接收數(shù)據(jù)封裝模塊的功能 ? 該模塊的功能是對接收到的幀進(jìn)行 CRC校驗(yàn)，同時(shí)檢驗(yàn)幀的目的地址字段，決定本站是否接收該幀。 48 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? （ 2） 發(fā)送媒體訪問管理模塊的功能 ? 媒體空閑時(shí)，經(jīng)過一個(gè)延遲，將發(fā)送信息送給物理層收發(fā)信號 PLS接口，啟動(dòng)幀的發(fā)送。 ? 當(dāng) 節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息 時(shí)，由 LLC子層送出的發(fā)送信息經(jīng)過發(fā)送數(shù)據(jù)封裝模塊形成幀結(jié)構(gòu)，然后由發(fā)送媒體訪問管理模塊控制幀的發(fā)送，再通過物理層發(fā)送到媒體上。 ? 2） 幀首定界符 （ SFD） ：“ 10101011” 序列 ， 用作接收器對幀的首位進(jìn)行定位 ， 指示一幀的實(shí)際開始 。 10BaseFL等。 39 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 以太網(wǎng)的發(fā)展階段及其特點(diǎn) ? 以太網(wǎng)采用 CSMA/CD的訪問控制機(jī)制 ， 是一種共享介質(zhì)的局域網(wǎng) 。 ? Netware可以支持 Ether， Token Bus， Token Ring局域網(wǎng)。 ? Netware， Windows NT Server， LAN Manager都是局域網(wǎng)操作系統(tǒng)的范例。 ? 能解析 OSI模型的第二層和第三層的數(shù)據(jù)。