工业化计算机网络5-0以太网与工业以太网教案详解.ppt

第5章 以太网与工业以太网  §5-1以太网和IEEE 802.3 1). 以太网的产生 以太网（Ethernet）是一种局域网（LAN）协议，由20世纪70年代中期由DEC公司、Intel公司、 Xerox公司，在Xerox公司的Palo Alto研究中心（PARC）联合开发，采用一种带有冲突检测的载波侦听多址访问（CSMA/CD）协议的介质访问控制方式。有DIX 1.0、DIX 2.0版 IEEE 802.3规范就建立在对DIX 2.0版的修改上，最终成为ISO 802.3。 §5-1以太网和IEEE 802.3 2). 以太网的物理层 IEEE 802.3（802.3u快速以太网）定义了近20种以太网，分类的依据是传输介质和波特率的不同。 命名格式：信号速率（Mbit/s）带宽（基带或宽带）-长度（m）或电缆类型。 100BASE-TX 10M网已处于淘汰阶段，工业以太网一般基于快速以太网技术，至于1G、10G网工业控制是否必要？ §5-1以太网和IEEE 802.3 3). 以太网的数据链路层 分为媒体访问控制（MAC）子层 逻辑链路控制（LLC）子层。 MAC解决的是共享信道的信道争用问题，采用CSMA/CD的介质访问方式，为了使最远距离的站点也能检测到冲突，需要在实际的信息长度后加填充位，以满足最低信息长度的要求。 以太网的MAC子层的CSMA/CD协议 网络上的节点在发送数据前，要监听网络是否空闲。如果网络空闲则发送；如果网络忙，则继续监听。 如果有两个节点要同时发送数据，则发生冲突。如果发生冲突，则节点发出阻塞信号，所有的节点都停止发送，等待一个随机的时间片后再尝试发送。 确定随机时间片的长度所需要的随机数用二进制指数补偿算法（Binary Exponential Backoff Algorithm）产生。 §5-1以太网和IEEE 802.3 3). 以太网的数据链路层 LLC子层的任务是把要传输的数据成帧，并且解决差错控制和流量控制问题，从而在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。 IEEE802.3的封装格式是在RFC1042定义的。 一个MAC帧由7个域组成：前导码、帧前定界码、目的地址、源地址、长度、数据域以及循环冗余校验CRC。 以太网的封装格式是在RFC894中定义的， RFC1042与RFC894稍有区别。 TCP/IP的协议族中的协议都是以请求评论（Requests for Comments—RFC）文档的形式发布的。根据文档编写时间的先后，每一个RFC文档都有一个唯一的编号。 比如： IP由RFC791定义， ICMP由RFC792定义等。 IP是一个不可靠，但是会尽力传送（Best-effort delivery）的协议。 IP的不可靠体现在它不提供任何核查或追踪功能。因此可能会发生数据报丢失或者出错 IP的尽力传送体现在它不轻易放弃任何一个数据报，只有在资源耗尽或者网络出现故障的情况下才会放弃。 IP数据报的格式如图所示。 它是一个长度可变的数据包，最长为65536B，不过，实际IP数据报的长度通常在1500B左右。 对IP数据报中每个域的解释如下： IP把因特网分为许多自治系统，在自治系统内部，采用统一的路由算法。 可以把路由选择协议分为两类： 在自治系统内部使用的内部网关协议 在自治系统之间使用的外部网关协议。 内部网关协议常用路由信息协议（Routing Information Protocol—RIP）或开放式最短路径优先（Open Shortest Path First—OSPF）。 外部网协议通常用边界网关协议（Border Gateway Protocol—BGP）。 地址解析协议（Address Resolution Protocol—ARP），用于在已知IP地址的情况下确定物理地址。 · 反向地址解析协议（Reverse Address Resolution Protocol—RARP），用于在知道物理地址的情况下确定IP地址。 · 点对点协议（Point-to Point Protocol—PPP）和串行线路接口协议（Serial Line Interfoce Protocol—SLIP）,用于通过串行线路传输IP数据报文。 · 因特网控制报文协议（Internet Control Message Protocol—ICMP）,主要用于报告传输中出现的问题，另外也可以用于网际测试。封装在IP数据报中。 ·因特网组管理协议（Internet Group Management Protocol— IGMP），用于管理多播组，在主机和多播路由器之间交换组从属关系信息。IGMP报文也是封装在IP数据报中传输的。I