xf工业以太网交换机基础知识[1]

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1、xf工业以太网交换机基础知识1 正维科技与您同步正维科技与您同步正维工业以太网交换机正维工业以太网交换机-全力打造民族品牌全力打造民族品牌xf工业以太网交换机基础知识1n正维科技有限公司应用最新以太网和总线技术自主研发出适合工业严苛环境的高性价比以太网数据通信设备，在能源、交通、环保和工业领域得到了广泛的应用，是中国工业光数据网络通信平台的开拓者、创新者和主要品牌之一。主要产品有工业光以太网交换机、工业总线数据光端机、工业级光纤收发器等系列。正维科技简介正维科技简介xf工业以太网交换机基础知识1正维工业以太网交换机正维工业以太网交换机-全力打造民族品牌全力打造民族品牌工业以太网工业以太网所谓工

2、业以太网通俗地讲就是应用于工业现场的以太网所谓工业以太网通俗地讲就是应用于工业现场的以太网工业以太网的定义 指以IEEE 802.3 标准为基础，技术上与商用以太网兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识现代以太网技术特征现代以太网技术特征 传统以太网（DIX）的核心思想是在共享的公共传输媒体上以半双工传输模式工作，网络的站点在同一时刻要么发送数据，要么接收数据，而不能同时发送和接收。导致半双工传输模式工作的主要原因在于公共传输媒体上站点发送帧的碰撞。这种帧碰撞效应

3、不仅限制了站点的传输带宽；而且还构成了束缚传输范围的碰撞域，大大影响了传输媒体（特别是光纤）的传输距离。随着以太网络技术的发展，交换型和全双工以太网的出现，从而克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双工传输的弱点，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据。近20年来，随着网络技术及其应用的急剧发展，以太网技术及其标准不断更新和扩展。目前的以太网不仅在物理层（包括拓扑结构、传输率和传输媒体），而且在数据链路层上与原来的传统以太网DIX标准有了很大的变化。随着以太网的发展及其标准的建立，到目前为止，以太网标准系列已扩展成20余个。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识工业以太网的价值 世界上应

4、用最广的网络技术世界上应用最广的网络技术 事实上的标准网络事实上的标准网络 很好地帮助用户获得更加开放集成的很好地帮助用户获得更加开放集成的工业自动化和信息化的整体解决方案工业自动化和信息化的整体解决方案 发展与普及推广，使全面应用于工业发展与普及推广，使全面应用于工业控制领域成为可能控制领域成为可能 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识工业以太网联网设备 集线器 非管理型交换机 管理型交换机 管理型冗余交换机 STP及RSTP 主干冗余Trunking 环网冗余 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识STP及RSTP STP : Spanning Tree Protocol

5、，生成树算法，IEEE 802.1D 。网络中断恢复时间为30-60s之间 RSTP：Rapid STP快速生成树算法，IEEE 802.1w。将网络中断恢复时间，缩短到1-2sxf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识工业以太网的发展趋势工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋 (1)实时通信技术 ；(2)总线供电技术,PoE ；(3)远距离传输技术 ；(4)网络安全技术 ；(5)可靠性技术 ；xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识n工业以太网的市场前景工业以太网的市场前景20022007年间，每年的工业网络接口递增率高达84%xf工业以太网交换机基础知识1基础知

6、识基础知识工业以太网的市场前景n不仅继续垄断商业计算机网络通信和工业控制系统的上层网络通信市场，也必将将成为器件总线和现场总线的基础协议 n“一网到底” ，可以一直延伸到企业现场设备控制层，所以被普遍认为是未来控制网络的最佳解决方案，成为现场总线中的主流技术 n国际上有多个组织从事工业以太网的标准化工作 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识 现代以太网技术特征现代以太网技术特征主要包括以下几方面主要包括以下几方面xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识（1）高带宽高带宽 数据传输率从10Mbps经过100Mbps快速以太网和1Gbps千兆位以太网的发展，日前10Gbps万兆位以

7、太网已经开始应用在局域网的主干网上。特别在智能园区，包括大型校园、于业同区、开发区以及特大型的住宅区中在局域网的主干网上选用万兆位以太网的案例已不是个别的。至于100Mbps和1Gbps以太网已经广泛地应用在智能建筑的局域网中。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识（2）全光缆媒体的使用全光缆媒体的使用 在以太网发展的初期，传输媒体采用铜轴电缆，构成公共总线结构。当10BASETF出现后，构成了星型结构的以太网，采用了双绞线和光缆作为传输媒体，以后发展的100BASE和1000BASE均是如此。当10000BASE出现后，构成了全光缆以太网，在万兆位以太网上不再使用双绞线或其他铜缆。

8、xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识（3）总线型总线型星型星型环路结构环路结构 以太网从共享型发展到交换型，其拓扑结构从总线型发展到屋型。屋型结构的可靠性、可实施性、可维护性均优于总线结构，星型结构义推动了综合布线技术的发展。目前以太网已经可以构成环路结构，特别用于光纤主干回路，进一步提高了光纤主干回路数据传输的可靠性。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识（4）单链路单链路聚合链路聚合链路 交换机之间链路连接从单链路发展到目前的聚合链路。特别在光纤主干回路上，聚合链路一般可达8路，既大大扩展了链路带宽（平滑连续地扩展），又提高了链路连接的可靠性。xf工业以太网交换机基础知识

9、1基础知识基础知识 STPRSTPRedundent RingTrunkingRecovery Time3060s12s300ms10msFlexibility of wiringHighHighMediumLowProtocolIEEE 802.1DIEEE 802.1wProprietaryProprietary# of ports usedMediumMediumLowHighxf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识(5)交换技术发展历程交换技术发展历程 共享交换全双工交换时分复用全双工交换：从以太网第2层(L2)交换技术发展和演变历程来分析，目前已经出现了时分复用全双工交换技术。

10、当以太网技术自共享演变到交换后，半双工传输媒体上仍旧会出现传输数据碰撞现象。直到出现了全双工交换技术，此时以太网技术完全摆脱了传统以太网CSMACD约束，全双工交换以太网上不再会发生传输数据碰撞。万兆位以太网上只支持了全双工交换。全双工交换基础上，当每个站点所发送定长帧按固定时隙媒体上传输时，这就发展成时分复用全双工交换技术，这种技术使以太网具有良好实时性，高质量传输语音和视频信号。 L2交换-L3交换-L4交换以及高层交换：以太网交换机，从面向帧交换L2交换机发展到面向IP分组L3交换机，继而又出现了面向数据流L4交换机，L4交换技术与网站上主服务器结合起来，可以获访问主服务器高速缓冲效应。

11、目前市场上还出现了面向应用高层交换技术。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识 (6)CoSQoS服务服务 目前绝大部分以太网交换机均支持1EEE8021p，实现服务分类COS，把以太网上传输信息帧分成8级，需要实时处理语音和视频信息帧安排最高两级优先权。当以太网上要处理这些具有实时需求帧时，保证服务质量QoS，交换机上就要采用如带宽资源预留、时分复用、支持实时传输协议RTP等必要技术措施。CoSQoS服务确保以太网能够很好实现多媒体信息传输。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识(7)虚拟局域网虚拟局域网 目前以太网交换机均支持虚拟局域网IEEE8021Qp标准。个交换型物

12、理以太网上可以构成几十个，几百个乃至上千个逻辑上相互隔离虚拟以太网。这种技术对建筑智能化系统结构优化是很有用。智能建筑子系统绝大部分是基于以太网，那么利用虚拟局域网技术后， 目前建筑智能化系统繁杂结构一定会有所改观。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识(8)以太网技术逐步渗入电信网领域以太网技术逐步渗入电信网领域 目前接入网、城域网上已经使用了以太网技术，一些新颖中、小城市城域网上已经配置了高档支持波分复用L3光纤路由交换机构成城域主干网。万兆位以太网标准IEEE8023ae中已经支持了广域组网。以太网技术从局域网逐步进入接入网、城域网、乃至广域网领域是一个不可阻挡趋势。 xf工业以

13、太网交换机基础知识1基础知识基础知识(9)无线局域网无线局域网 近几年来，无线局域网发展迅速，无线局域网又称无线以太网，智能建筑中目前使用越来越广泛，它作为以太网补允汁用户数十米范围内移动访问网络。无线局域网传输速率日前产品已达54Mbps，可以支持视频信息传输。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识 (10)工控以太网工控以太网 当前以太网满足信息领域需求，可以实现工业控制，国内外市场已有成熟工控以太网交换机产品。智能建筑领域中、铁路、交通、矿山、医药等已经规模应用xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识(11)IEEE8023af标准标准 该标准主要内容简述为：RJ-45插

14、头座连接四对双绞线上，两对分别用于收、发信息；一对用于电源(正)；一对用于电源(负)。此标准为那些不需要自配电源小型数宁化设备连接以太网提供了依据标准，推动了智能建筑数字化进程。标准公布后，市场出现了更加小型灵巧以太网设备，如无线局域网接人点、网络摄像机、控制用采集器和执行器等。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识(12)IEEE8023ah标标 该标准所包括主要内容为以太网无源光网EPON。基于100M1Gbps光纤以太网、时分复用全双工交换以太网、无源光分配器等技术EPON，可以以太网上实现了信息、语音、视象以及监控等多种信息融合。EPON既可以用于接入网，又能用作智能建筑驻网

15、，是智能建筑实现多网融合、高度集成、结构优化简化一种前瞻性技术。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识工业以太网设备包括以下几个重要部分工业以太网设备包括以下几个重要部分xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识集线器集线器 相信绝大多数人都熟悉集线器。很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。集线器接收到来自某一端口的消息，再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器都会把它传递到其它的各个端口。在消息传递方面，集线器是低速低效的，可能会出现消息冲突。然而，集线器的使用非常简单实际上可以即插即用。集线器没有任何华而不实的

16、功能，也没有冗余功能。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识非管理型交换机非管理型交换机 集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器更加智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功能，能识别和记忆网络中的设备。换言之，如果端口2收到一条带有特定识别码的消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。然而，非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识管

17、理型交换机管理型交换机 以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线器和非管理型交换机，管理型交换机拥有更多更复杂的功能，价格也高出许多通常是一台非管理型交换机的34倍。管理型交换机提供了更多的功能，通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能，因此手动配置功能是必不可缺的。 绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能，如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议)，用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网)，用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交

18、换机，可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构，管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断最优传输路径和备用路径，当优先路径中断时自动阻断(block)备用路径xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识n管理型冗余交换机 n 高级的管理型冗余交换机提供了一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、安全性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。构建冗余网络的主要方式主要有以下几种，STP、RSTP；环网冗余RapidRingTM以及Trunking。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识n1STP及及RSTPn STP(SpanningTreeProtocol，生成树算法，IEEE

19、802.1D)，是一个链路层协议，提供路径冗余和阻止网络循环发生。它强令备用数据路径为阻塞(blocked)状态。如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。RSTP(快速生成树算法，IEEE802.1w)作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1-2s。生成树算法网络结构灵活，但也存在恢复速度慢的缺点。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识n环网冗余环网冗余 为了能满足工控网络实时性强的特点，RapidRing孕育而生。这是在以太网网络中使用环网提供高速冗余的一种技术。这个技术可以使网络在中断后300ms之内自行恢复。并

20、可以通过交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。 RapidRingTM也支持两个连接在一起的环网，使网络拓朴更为灵活多样。两个环通过双通道连接，这些连接可以是冗余的，避免单个线缆出错带来的问题。图解1：用管理型交换机实现Ring环网连接，网络中断恢复时间小于300msxf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识主干冗余主干冗余 将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口，并建立连接，则这些交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽，增强了网络吞吐量，而且还还提供了另外一个功

21、能，即冗余功能。如果网络中的骨干链接产生断线等问题，那么网络中的数据会通过剩下的链接进行传递，保证网络的通讯正常。Trunking主干网络采用总线型和星型网络结构，理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采用了硬件侦测及数据平衡的方法，所以使网络中断恢复时间达到了新的高度，一般恢复时间在10ms以下。图解：用管理型交换机实现Trunking主干连接，网络中断恢复时间小于10msxf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识工业以太网十大须知工业以太网十大须知xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识一、拓扑结构一、拓扑结构 拓扑是网络中电缆的布置。众所周知，EIA-485或CAN采用总线型拓扑

22、。但在工业以太网中，由于普遍使用集线器或交换机，拓扑结构为星型或分散星型、环型网络。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识二、接线二、接线 工业以太网使用的电缆有屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）、多模或单模光缆。 10Mbps的速率对双绞线没有过高的要求，而在100Mbps速率下，推荐使用五类或超五类线。 光纤链接时需要一对，常用的多模光纤波长为62.5/125m或50/125m。与多模光纤的内芯相比，单模光纤的内芯很细，只有10m左右。通常，10Mbps使用多模光纤，100Mbps下，单模、多模光纤都适用。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识三、三、接头和连接接

23、头和连接 双绞线接头中RJ-45较常见，共两对线，一对用于发送，另一对用于接收。在媒介相关接口（MDI）的定义中，这四个信号分别标识为RD+，RD-，TD+，TD-。 一条通信链路由DTE（数据终端设备，如工作站）和DCE（数据通讯设备，如中继器或交换机）组成。集线器端口标识为MDI-X端口表明DTE和DCE可以使用直通电缆相连。假如是两个DTE或两个DCE相连？可以采用电缆交叉的方法或直接利用集线器提供的上连端口（电缆不要交叉）。 光纤接头常用的有两种，ST接头用于10Mbps或100Mbps；SC接头专用于100Mbps。单模纤通常使用SC接头。DTE与DCE之间的连接只需依照端口的TX、

24、RX标识即可。包括现在常用的SFP光接头xf工业以太网交换机基础知识1基础知识四、工业以太网与普通商用以太网产品四、工业以太网与普通商用以太网产品 技术上，工业以太网与IEEE802.3兼容，但设计和包装兼顾工业和商业应用的要求。工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑工业现场的特殊要求。首先考虑的是高温、潮湿、震动。第二看是否能方便地安装在工业现场控制柜内（现在一般是卡规安装）。第三是电源要求。许多控制柜内提供的电源都是低压交流或直流。墙装式电源装置有时不能适应。电磁兼容性（EMC）的要求随工业环境对EMI（工业抗干扰）和ESD（工业抗震）要求的不同而变化。现场的安

25、全标准与办公室的完全不同。有时需要的是恶劣环境的额定值。工厂里采用的可能是工业控制柜标准而楼宇系统采用的往往是烟雾标准。显然低价的商用以太网集线器和交换机无法达到这些要求。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识五、五、速度和距离速度和距离 讨论共享型以太网的距离，不能忽略碰撞域（CollisionDomain）的概念。共享型以太网或半双工以太网的媒体访问是由载波侦听多路访问/碰撞检测（CSMA/CD）确定的。在半双工的通讯方式下，发送和接收不能同时进行，否则数据会发生碰撞。站点发送前，首先要看是否有空闲的信道。发送时，站点还会在一段时间内收听，确保在这一时间内没有其它站点在进行同步传送，最终本

26、站发送成功。反之，发生碰撞，源站点发送阻塞信号加强碰撞。竞争站点延迟后（延迟时间由算法确定，是随机的）重试。在这种机制下，所有站点和所有集线器都必须在同一碰撞域内。 对工业以太网来说，10Mbps和100Mbps是最常用的。在10Mbps，全部采用双绞线的以太网网络中，与距离有关的概念有两个，即网段（Segment）和网络范围(NetworkDiameter)。前者指连接两个设备（集线器、交换机或主机）的距离，后者指网络中两个最远端设备之间的距离。不管是10Mbps或100Mbps的网络，网段的最远距离不能超过100米。考虑网络延伸，最有用的规则就是5-4-3规则（仅仅针对10Mbps中继器）

27、。规则的内容如下：一个网络最多有五个网段，四个中继器，不多于三个的混合网段。混合网段指的是同轴总线网段（已淘汰）。由于双绞线网段的最远距离是100米，最大网络（网络范围）就是500米。 光纤网段的最远距离可达2公里，但IEEE802.3标准规定，使用光纤，级联数最多不能超过3个，且网络末端需使用双绞线，中间的两个为光纤网段并保证每个网段不超过1公里。这样，整个光纤网段长度限制在2公里。 5-4-3规则对100Mbps是不适用的。建议使用100Mbps交换机xf工业以太网交换机基础知识1基础知识六、六、集线器和交换机集线器和交换机 中继型集线器（集线器）（物理层设备） 集线器是构成以太网拓扑的基

28、本设备，为多端口设备，有四、八、十二口等，可级联构成分散星型拓扑。 集线器均符合IEEE802.3中继单元要求。这些要求包括前导码生成、对称和幅度补偿。中继器必须对信号再定时，这样收发器和电缆引起的信号抖动不会在多网段传播时累积。这些设备能侦测出不完整的数据包和冲突，并产生一个阻塞信号相作用。它们还会自动隔离有问题的端口以维持网络正常工作。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识 接口转接器接口转接器 另一系列产品是接口转接器，有时称为收发器有时称为收发器。它们将一种媒介转为另一种媒介。最重要的转换是双绞线至光纤的转换。由于很多集线器没有光纤端口，接口转接器就是用来支持网络中光纤的应用的。这些设

29、备在网络中是透明。端口不存储帧也不检测碰撞，只是将一种媒介转为另一端兼容的信号。 交换型集线器（交换机）交换型集线器（交换机） 交换型集线器可以取代中继型集线器并改善网络的性能。与物理层设备中继型集线器不同，交换型集线器实际上是连接两个数据链路的网桥，也就是说碰撞域在每个交换机端口进行了终结。所以，增加了交换机就扩展了网络地理上的范围，级联交换机可以大规模地实现网络扩展 交换机比中继型集线器复杂。双绞线端口自动与附属端口进行速率协商（10Mbps还是100Mbps）。流量控制功能也通过协商进行。全双工网段采用PAUSE方案，半双工网段通常采用backpressure方案。交换机读取一个完整的帧

30、并察看其源地址后就能查出所连以太网设备的端口位置。交换机随即产生一张端口地址表格并维护表的内容。从这时起，网络通信仅限于与本次传送有关的端口。由于同步的传送无需任何操作即可在这些端口上实现，网络的吞吐量提高了。表的内容会根据连接信息的变化自动刷新。如果某个端口收到的信息需广播发送、群组发送或发送地址不详，交换机会自动把信息发至所有端口。 与中继型集线器不同，这儿有多个碰撞域存在，每个碰撞域必须遵守上述的规则。 中继集线器可以与交换机端口相连。如果网络中都是交换机，则双绞线网段保持100米，但级联没有限制。在使用光纤前必须先注明是半、全双工。 中继型集线器与交换型集线器的对比显然，交换机的性能比

31、集线器提高一些，但集线器的优点是，容易理解，在任何一个端口都可以通过网络分析仪观测数据通讯。交换机则必须在某个端口实现广播发送方能测量。作为网桥，交换机存储、转发整个数据帧并引起了数据的延迟。集线器接收网络信号没有数据延迟。交换机级联还增加延时，因此，集线器和交换机在工业以太网中各有各的应用场合。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识七、七、半双工、全双工半双工、全双工 半双工意味着同一媒体的发送和接收是异步进行的。全双工则相反，有单独的发送和接收通路。全双工链路是扩展快速以太网（100Mbps）的关键。全双工的链接网段不能超过两个设备，可以是网卡或交换机端口。注意：不是中继型集线器端口，集线

32、器没有全双工模式。这是因为集线器是碰撞域的一部分，它会加强其它端口接收的碰撞。只有两块网卡时可以实施全双工通讯，多于两块网卡时的全双工方式，必须考虑交换机。 10BASE-T、10BASE-FL有单独的发送和接收通路，根据网卡或交换机端口的复杂性，可以执行全双工。如果这些接口配置在半双工方式下，接收、发送的同步侦测会触发碰撞的侦测。同样的接口设置成全双工，由于全双工并不遵从共享型CSMA/CD规则，碰撞检测会被禁止。 全双工链接的配置要正确。当站点配置在全双工方式下，站点或交换型集线器的端口以忽略CSMA/CD协议的方式发送帧。如果另一端设置在半双工方式下，它会侦测出碰撞并引发其它问题出现，如

33、CRC出错，网络的速度下降，快速以太网的优势消失。 如前所述，由于碰撞的原因，100Mbps下的网络范围有所缩小。对于双绞线网段和交换端口来说，网段的最长距离是100米（在碰撞域范围内）。问题是在光纤端口上，对于多模光纤来说，网段的长度是2公里；对于单模光纤来说，是15公里。半双工方式下，受碰撞域限制，网段距离为412米。因此，只有在全双工模式下（CSMA/CA被忽略），光纤网段的延伸才能达到极限。 快速以太网方式下，推荐使用交换机技术。快速以太网下的光纤端口，建议使用全双工。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识八、八、自动协商自动协商 随着快速以太网使用广泛、与传统以太网相似的接线规则，I

34、EEE802.3u建议自动配置快速以太网,使得传统以太网端口能与其它快速以太网端口工作。该配置协议基于 NationalSemiconductorsNWay标准。双绞线链路自动进行速度匹配，以利于数据通讯的进行。该方案适用于双绞线链接。光纤的情况有所不同。尽管光纤在以太网的发展历史中有非常重要的地位。但两个光纤设备的速度无法进行自动协商，这是因为10BASE-FL设备工作在850nm，100BASE-FX工作在1300nm。两者无法互操作。但是，对于自动协商协议而言，两个光纤设备间的自协商是可行的（如果通讯没有问题的话）。意识到这一点，新推出的100BASE-SX标准可以使850nm光纤在10

35、Mbps或100Mbps下工作。100Mbps下网段的距离为300米。因此，安装时请注意。光纤的速率通常是固定的，不实行协商。自动协商协议在双绞线链路是成功的。自动协商的优点在于它使用户无需进行手工设置，完全由设备自身决定各自的技术水准。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识九、九、传输协议传输协议 最初设计并没有涉及一个可靠的端到端的信息传送。网络互联（两个网络互相通讯）的义务在第三层网络层。传输和互联成为协议栈的一部分，TCP/IP和PX/IPX是常用的两个协议。这两个协议并不能互相操作，所以以太网节点须使用兼容的协议。由于TCP/IP在互联网的应用，它成为主要协议，在工业网络也如此。实

36、际上，TCP/IP是一组RFC定义的协议（requestforcomments），有很多年了。除了以太网，TCP/IP还和别的数据链路技术工作，它位于物理层/数据链路层之上。传输层上，有两个重要的协议：TCP和UDP。前者对接收的信息进行确认。两者都很有用。在协议栈的上层，有多个有用的应用层协议在工业以太网使用。对于用户来说，编址是个重要的话题。IP协议负责可能位于不同网络中站点间数据包的路由。每个站点有唯一的32位地址（分别表示网络地址、主机地址）。地址以点分十进制四字节表示。128.8.120.5是个有效的地址但无法确定何为主机、何为网络。地址分为五类，地址分为AE类。通过观察第一字节即可

37、进行分类。 IP的分配并不简单，通常由网管分配。一旦分配好，就必须应用在网络中的各个站上。IP地址分静态和动态分配两种。动态分配由服务器进行。静态分配由配置进行。下列地址为私人地址，在路由器上不能分配。因此，它们在互联网上没有应用。 10.0.0.010.255.255.255 172.16.0.0172.31.255.255 192.168.0.0192.168.255.255 IP地址和以太网MAC地址是不同的，不能混淆。MAC地址由设备生产商分配，所以是全球唯一的。IP地址是安装时分配并根据需要进行重分配。xf工业以太网交换机基础知识1基础知识n十、应用层协议十、应用层协议n 确定所用的

38、接头、电缆，采用集线器还是交换机，分配了IP，就可以在站点间通讯了。现在需要考虑OSI高层的兼容性。这儿推荐的工业自动化协议有Ethernet/IP、iDA、PROFInet和Modbus/TCP。这还不包括传统互联网应用FTP、SNMP、SMTP和TELNET。用户手中的设备可能并不支持这些协议，所以需要理解自身系统的兼容性。 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识：组网方式 WISE星型网模式网络拓扑图xf工业以太网交换机基础知识1基础知识：组网方式 WISE链网模式网络拓扑图xf工业以太网交换机基础知识1 WISE环网模式网络拓扑图POW65RXTXRXTXLNK/ACT10M/100M

39、314287TXRXTXRXP1 P2LNK/ACT8 7 6 5POW65RXTXRXTXLNK/ACT10M/100M314287TXRXTXRXP1 P2LNK/ACT8 7 6 58 7 6 5LNK/ACTP1 P2TXRXTXRX87423110M/100MLNK/ACTRXTXRXTX65POWPOW65RXTXRXTXLNK/ACT10M/100M314287TXRXTXRXP1 P2LNK/ACT8 7 6 5基础知识：组网方式xf工业以太网交换机基础知识1基础知识：组网方式218 7 6 5LN K /A C TP1 P2TXR XTXR X87423110M /100ML

40、N K /A C TR XTXR XTX65PO W8 7 6 5LN K /A C TP1 P2TXR XTXR X87423110M /100MLN K /A C TR XTXR XTX65PO W8 7 6 5LN K /A C TP1 P2TXR XTXR X87423110M /100MLN K /A C TR XTXR XTX65PO WPO W65R XTXR XTXLN K /A C T10M /100M314287TXR XTXR XP1 P2LN K /A C T8 7 6 5PO W65R XTXR XTXLN K /A C T10M /100M314287TXR XTX

41、R XP1 P2LN K /A C T8 7 6 58 7 6 5LN K /A C TP1 P2TXR XTXR X87423110M /100MLN K /A C TR XTXR XTX65PO WPO W65R XTXR XTXLN K /A C T10M /100M314287TXR XTXR XP1 P2LN K /A C T8 7 6 5 WISE相切环网模式网络拓扑图xf工业以太网交换机基础知识1基础知识基础知识 工业以太网的性能及安全性工业以太网的性能及安全性n工业以太网重要性能工业以太网重要性能 10/100M 10/100M 自适应传输速率自适应传输速率 冗余冗余12/24

42、/48VDC 12/24/48VDC 供电供电 简单的机柜导轨安装简单的机柜导轨安装 方便的构成星型、线型和环型拓扑结构方便的构成星型、线型和环型拓扑结构 高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为0.3 0.3 秒秒 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识：工业以太网的性能及安全性基础知识：工业以太网的性能及安全性n用于严酷环境的网络元件，通过用于严酷环境的网络元件，通过EMC EMC 测试测试 n通过带有通过带有RJ45 RJ45 技术、工业级的技术、工业级的Sub-D Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽连接技术和安装专用屏蔽电缆的电缆的Fast Conn

43、ectFast Connect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行行 n简单高效的信号装置不断地监视网络元件简单高效的信号装置不断地监视网络元件 n符合符合SNMP(SNMP(简单的网络管理协议简单的网络管理协议) ) n可使用基于可使用基于web web 的网络管理的网络管理 n使用使用VB/VC VB/VC 或组态软件即可监控管理网络或组态软件即可监控管理网络 xf工业以太网交换机基础知识1基础知识：工业以太网的性能及安全性基础知识：工业以太网的性能及安全性 n工业以太网的安全要求工业以太网的安全要求 1 1） 工业以太网应该保证实时性不会被破坏，

44、在商业应用中，对实时性的要工业以太网应该保证实时性不会被破坏，在商业应用中，对实时性的要求基本不涉及安全，而过程控制对实时性的要求是硬性的，常常涉及生求基本不涉及安全，而过程控制对实时性的要求是硬性的，常常涉及生产设备和人员安全。产设备和人员安全。 2 2） 当今世界舞台，各种竞争异常激烈。对于很多企业尤其是掌握领先技术当今世界舞台，各种竞争异常激烈。对于很多企业尤其是掌握领先技术的企业，作为其技术实际体现的生产工艺往往是企业的根本利益。一些的企业，作为其技术实际体现的生产工艺往往是企业的根本利益。一些关键生产过程的流程工艺乃至运行参数都有可能成为对手窃取的目标。关键生产过程的流程工艺乃至运行

45、参数都有可能成为对手窃取的目标。所以在工业以太网的数据传输中要防止数据被窃取。所以在工业以太网的数据传输中要防止数据被窃取。 3 3） 开放互联是工业以太网的优势，远程的监视、控制、调试、诊断等极大开放互联是工业以太网的优势，远程的监视、控制、调试、诊断等极大的增强了控制的分布性、灵活性，打破了时空的限制，但是对于这些应的增强了控制的分布性、灵活性，打破了时空的限制，但是对于这些应用必须保证经过授权的合法性和可审查性。用必须保证经过授权的合法性和可审查性。 xf工业以太网交换机基础知识1术语解释术语解释n术语解释术语解释nWISEWISE专用网管专用网管 此专用网管是正维科技公司结合工业以太网

46、交换机的特点，采用电信设备网络管理软件的架构，专门为工业以太网交换机开发的网管系统，为用户提供友好及功能强大的服务。该网管运行于后台服务器或PC机，能统一管理整个网络，实时反映网络状态，并具有全网设置、记录、存贮、查询等多种高级功能 xf工业以太网交换机基础知识1 术语解释术语解释nFARRing FARRing是烟台正维科技公司专有的工业以太网环网冗余技术，该技术已经被广泛的应用到正维科技公司的工业以太网产品中，如、WISE6000、WISE8000、WISE9000等。FARRing冗余技术能在50ms内监测到网络中所有设备的状态，并通知到所有网员，保证网络在300ms内完成网络重构。FA

47、RRing的检测信息，不受网络带宽的限制，同时也不影响网络数据的传输。采用FARRing的技术的设备，可以完成双纤冗余网络、双纤双网冗余。xf工业以太网交换机基础知识1术语解释术语解释n双纤双网冗余技术双纤双网冗余技术 双纤双网冗余技术是FARRing的一种模式。采用该技术的产品组成双网时，所有节点互为备份的工业交换机可以采用特定的接口进行互连，形成多网孔的结构，以保证网络上所有节点在任何状态下具有安全完整的路由。n10Base-T10Base-T:10Mbps Ethernet在IEEE规范中的三、四、五类双绞线的标准。 100Base-TX100Base-TX：100Mbps Fast E

48、thernet在IEEE规范中的五类或以上双绞线标准。 100Base-FX100Base-FX：使用一对多模或单模光纤传输的快速以太网。xf工业以太网交换机基础知识1术语解释术语解释nIGMPIGMP：internet group multicast prorocol，即互联网组管理协议。IGMP协议的主要作用是解决网络上广播时占用带宽的问题。在网络中，当给所有客户端发出广播信息时，支持IGMP的交换机会将广播信息部经过滤地发给所有客户端。但是这些信息只需要通过组播的方式传输给某一个部分的客户端。nQoSQoS优先级功能优先级功能 IEEE802.1P是在LAN环境中最广泛使用的优先级方案，

49、不同端口的业务分配不同的优先级时，使用此功能进行基于端口的优先级设置。xf工业以太网交换机基础知识1术语解释术语解释n广播广播：一个数据包被发送到网络上的所有设备。n广播风暴广播风暴：由网桥环造成的在网桥上无休止得转发广播帧或组播帧的情况 nQoS/ToSQoS/ToS QoS的主要目的就是提供线路优先使用权包括专用宽带，可控的信号和其他信号（根据一些实时和交互式信号）且有改善缺损信号的作用。nPortPort镜像镜像 让你通过从监听端口上复制线路到镜像线路来监听你的线路。nPortPort中继中继 端口中继是规定如何创建一个包含几个低速物理连接的高速逻辑连接的方法。xf工业以太网交换机基础知

50、识1术语解释术语解释nSNMPSNMP 简单网路管理协议（SNMP)是一个应用层协议，用于管理基站（manager)和管理代理（agent)之间进行讯息格式的通信。SNMP系统包括SNMP管理基站，SNMP管理代理和一个管理讯息库(MIB）。管理基站通常是一个独立的设备，是网路管理者进行网路管理的用户界面。而管理代理作用于网路设备，如交换机。设置SNMP，你需要定义管理基站和管理代理的关系。管理讯息库包含所有管理代理的所有被查询和修改的参数。SNMP的基本功能是：取得（get)，设置（set）和接收代理发送的意外讯息（Trap)。取得指的是基站发送请求，代理根据这个请求回送相应的数据；设置是基

51、站设置管理对象（也就是代理）的值，接收代理发送的意外讯息是指代理可以在基站未请求的状态下向基站报告发生地意外情况。基站代理业可以主动发出的报文，通知管理基站有某些事情发生。Traps可以回应非法的用户请求，重启，连接状态（up or down)，MAC位址跟踪，TCP连接失败，或者其他重要事件。xf工业以太网交换机基础知识1术语解释术语解释n告警功能告警功能 产品的告警功能包含电源失效告警，端口链路告警以及网络告警等，可以通过网管软件对各种告警功能进行使能设置，告警信息通过设备商的告警端子输出，还可以再网管界面上输出。n端口多种工作模式端口多种工作模式 产品可以通过网管对所有电口的工作模式进行

52、设置：全双工/半双工，自适应，强制全双工，强制半双工，10/100M自适应，100M光口为强制100M全双工，1000M光/电口为强制1000M全双工。xf工业以太网交换机基础知识1术语解释术语解释n浪涌保护浪涌保护 浪涌是一秒内持续的几百万次电脉冲，它可以由超负荷的设备、电力线短路或者大型发动机形成。浪涌保护装置能有效地吸收短时间的过高能量，保护相互连接的设备免受损坏，为了彻底消除浪涌，我们提供给各种信号600W浪涌保护，满足所有的IEC61000-4-5，Level2标准，以及15KVESD静电保护，符合IEC-1000-4-2标准。n环网冗余环网冗余 允许用户设置冗余的网络通道，当一条网络通讯通道中断或被破坏后，后备的网络通讯通道就会立即起作用，这对工业来说是非常重要的一种功能，可以最大限度的减少通讯中断带来的损失。xf工业以太网交换机基础知识1www.zhengwei- 正维科技网站谢谢大家！谢谢大家！