以太网结构介绍 PPT课件

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西门子工业以太网简介及其组态-PPT

n
i
c
a
t
i
表5-4 S5兼容通信
o
n
）
17
ISO传输协议： ISO传输协议支持基于ISO的发送和接收，使得设备（例如
SIMATIC S5或PC）在工业以太网上的通信非常容易，该服务支持大数据量的数据传输（最大8KB）。 ISO数据接收有通信方确认，通过功能块可以看到确认信息。 TCP： TCP即TCP/IP中传输控制协议，提供了数据流通信，但并不将数据封装成消息块，因而用户并不接收到每一个任务的确认信号。TCP支持面向TCP/IP的Socket。 TCP支持给予TCP/IP的发送和接收，使得设备（例如PC或非西门子设备）在工业以太网上的通信非常容易。该协议支持大数据量的数据传输（最大8KB），数据可以通过工业以太网或TCP/IP网络（拨号网络或因特网）传输。通过TCP，SIMATIC S7可以通过建立TCP连接来发送/接收数据。
2
5.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表5-所示。
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
3
工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。
工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性（EMC——Electro Magnetic Compatibility）等。

以太网 ppt课件

t=
B B 检测到发生碰撞
IP 数据报 46 ~ 1500
数据
IP 层
4 FCS MAC 层
MAC 帧
物理层
以太网 V2 的 MAC 帧格式
当传输媒体的误码率为 1108 时， MAC 子层可使未检测到的差错小于 11014。
FCS 字段 4 字节
字节 6
6
目的地址源地址
2 类型
IP 数据报 46 ~ 1500
数据
IP 层
A 不接受
只有 D 接受 B 发送的数据
B
B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
以太网的广播方式发送
总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。
由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。
其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
为了通信的简便以太网采取了两种重要的措施
采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。
以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。
这样做的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。
以太网提供的服务
无连接: 在发送和接收适配器之间没有握手不可靠: 接收适配器不向发送适配器发送应答
或否定应答
传送给网络层的数据报流可能有丢包如果应用程序使用TCP，将能弥补丢包否则，应用程序将发现丢包
以太网的MAC协议：CSMA/CD
从总线拓扑到星型拓扑
直到20世纪90年代，总线拓扑流行后来，星型的集线器目前星型的交换机

EtherCAT 介绍 PPT

刷新时间: ▪ 256 开关量 I/O ：11 µs ▪ 1000 开关量 I/O 分布于 100 节点：30 µs = 0.03 ms ▪ 200 模拟量 I/O (16 位) ：50 µs, 20 kHz 采样频率 ▪ 100 伺服轴 (每 8 字节 IN+OUT) ： 100 µs = 0.1 ms ▪ 12000 开关量 I/O ： 350 µs
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
最快反应时间最慢反应时间
输入
输入
输出
(最差的情况)
(最好的情况)
Tmpd: 主站处理延时
TI/O: 本地I/O刷新时间(本地扩展总线+固件)
„慢“的控制系统同样受益
使用EtherCAT的系统结构
实用原则: 以太网 “飞一般”
Switch IPC
.... DVI
(可选!)
▪ 可使用标准交换机
▪ 通过交换机: 一个Mac地址可访问多达65535 个节点
实用原则: 以太网 “飞一般”
„飞一般“的运算，节约时间
▪ 数据在报文传送期间可以修改或添加，而无需堆栈、缓存或分解/组合。
▪ 每个节点最小的
报文延时
▪ 最佳性能
fvrom Masterr
to Master
EtherCAT 性能
• 40 轴 (每轴6字节输入/ 输出数据) • 50 I/O 站，总共560个 EtherCAT 总线端子 • 2000 数字量 + 200 模拟量I/O, 总线长度 500 m • EtherCAT性能 : 循环时间 230µs

以太网介绍课件

Tx Frames Rx Frames Tx Bytes Rx Bytes Tx Triggers Rx Triggers CRC Errors OverSize Frag/ UnderSize Tx From Stack
0 9,738
0 14,645,952
0 0 0 0 0 0
97,107 0
146,048,928 0 0 0 0 0 0 0
• IEEE局域网标准
– IEEE 802.3
以太网标准
• 接入控制方式和相关物理层规范
– 10Base-T---802.3i – 100Base-T---802.3u – 1000Base-T---802.3ab – 1000Base-X---802.3z – 10GBase-X---802.3ae
100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
100M -100M
148810 84459 45290 23496 11973 9615 8127
100M -100M
148810 84459 45290 23496 11973 9615 8127
Total
• 传输介质 • 传输接口 • 传输参数 • 网络拓扑
物理层
物理层
• 传输介质
– 同轴电缆/双绞线/光纤/电线
• 双绞线
– 直连线/交叉线 – 屏蔽STP和无屏蔽UTP(10Base---T指的是
UTP)
问题：直连线与交叉线的线序？
物理层
• 传输接口（连接器）
– RJ45(Registered jack) /水晶头(连接头) – 机械特性/电气特性/光特性
以太网介绍

以太网技术原理课件(PPT 56张)

1000BaseT是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技
术，最长有效距离与100BASETX一样可以达到100米。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到 1000Mbps的平滑升级。
万兆以太网
已经开始部署，预计未来将有大规模的应用标准为IEEE802.3ae
HUB设备工作原理：
1
2
3
4
5
OUT IN
OUT
OUT
OUT
HUB仅仅改变了以太网的物理拓扑
冲突域
LAN
LAN
HUB
LAN
LAN
LAN
HUB对所连接的LAN只做信号的中继，所有的物理设备构成了一个冲突域。
由HUB组建以太网的实质
实际上网络中由HUB组建以太网，仍然存在以下缺陷：
冲突严重；
向所有端口转发广播帧和多播帧。
上述原则中存在三处严重的错误，你知道是什么吗？
正确答案
1.接收网段上的所有数据帧； 2.利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表（源地址自学习），使用地址老化机制进行地址表维护； 3.在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到就将该数据帧发送到相应的端口（不包括源端口）；如果找不到，就向所有的端口发送（不包括源端口）； 4.向所有端口转发广播帧和多播帧（不包括源端口）。
目标
学习完此课程，您将会：
了解以太网相关标准掌握以太网技术原理和发展过程
内容介绍
第1章以太网相关标准
第2章以太网技术原理
以太网的诞生
以太网最初是由Xerox公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴
电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和碰撞检测（CSMA/CD）机制,数据传输速率达到10Mbps。

《以太网技术原理》课件

以太网交换机制
以太网交换机工作原理
以太网交换机是一种基于数据链路层的网络设备，能够实现多个端口之间的数据交换。
以太网交换机转发方式
以太网交换机采用快速转发方式，能够快速地将数据帧从一个端口转发到另一个端口。
以太网交换机交换方式
以太网交换机采用存储转发交换方式，能够将接收到的数据帧先存储在缓冲区中，再根据目标地址将其转发到正确的端口。
CHAPTER
03
以太网设备与组网
以太网设备的类Байду номын сангаас和功能
交换机
集线器
以太网交换机是一种多端口的网桥，它能够连接多个以太网段，实现数据包的转发和过滤。
以太网集线器是一种物理层设备，它能够将多个以太网段连接在一起，实现数据的集中和广播。
路由器
以太网路由器是一种网络设备，它能够将多个网络段连接在一起，实现不同网络之间的数据传输和路由。
数据中心网络的以太网应用案例
总结词
数据中心网络中，以太网技术能够提供高效、灵活的数据传输服务，支持云计算和大数据等新兴技术的应用。
详细描述
在数据中心网络中，以太网技术被广泛应用于连接服务器、存储设备和网络设备。以太网技术提供了一种高效、灵活的数据传输方式，能够满足数据中心网络对于数据传输的高要求，支持云计算和大数据等新兴技术的应用，提高数据中心的运营效率和数据处理
成本效益
以太网技术是一种广泛使用的局域网技术，具有较低的成本和较高的性价比。
以太网技术的应用场景
企业网络
以太网技术广泛应用于企业网络中，支持各种规模的企业实现高效的数据传输和管理。
校园网络
以太网技术也是校园网络的主流技术之一，支持学校内部的网络通信和资源共享。

以太网基本知识PPT课件

Auto MDI/MDIX--网线的交叉线和直连线自动转换，一般用途都不用管这个的;没有这个功能的时候，在使用的时候，就需要注意你所用的网线是交叉线，还是直线。
8
2021
光纤的结构示意图
9
2021
光纤的结构
纤芯位于光纤中心，直径2a为5～75μm, 作用是传输光波。包层位于纤芯外层，直径2b为100～150μm,作用是将光波限制在纤芯中
10
2021
ITU-T建议的光纤分类
G.651光纤:渐变多模光纤，工作波长为1.31μm和1.55μm，在1.31μm 处光纤有最小色散，而在1.55μm处光纤有最小损耗，主要用于计算机局域网或接入网。
G.652光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，其零色散波长为 1.31μm，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。
以太网基本知识
1
2021
以太网分类
按传输介质分
2
2021
双绞线
双绞线双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套
管中便成了双绞线双电绞缆，线在由局域两网根中常绝用缘双绞铜线导4对线双相绞线互组缠成的绕。而由两成根绝。缘铜两导线根相绝互缠缘绕而的成。铜两根导绝线缘的按铜导一线定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对
双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，在局域网中常用双绞线4对双绞线组成的。由两双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成

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计算机使用较多的是以太网卡，每个以太网卡都有一个全球唯一的网卡地址，它是一个长度为48位的二进制数，为计算机提供了一个有效的物理地址。
网卡
主板中可以安装网卡的PCI插槽
集线器
集线器（HUB）：又称集中器，把来自于不同计算机网络设备的电缆集中配置于一体，是多个网络电缆的中间转接设备，广泛应用于星形结构的网络中作为中心节点。集线器有利于故障的检测和提高网络的可靠性，能自动指示有故障的工作站，并切除其与网络的通信，不让出问题的区段影响整个网络的正常运行。但应当注意，利用集线器所构建起来的网络是共享带宽式的，其带宽由它的端口平均分配，如总带宽为100Mb/s的集线器，连接4台工作站同时上网时，每台工作站平均带宽仅为100/4=25Mb/s。
以太网的工作过程如下：
监听信道上是否有信号在传输。如果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。
若没有监听到任何信号，就传输数据传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等
待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。
网络适配器
网络适配器包括以下一些方面的功能：实现工作站PC和局域网传输介质的物理连接和电信号匹配，在进行数据接收和发送时将信号转化成主机或传输介质能够理解的形式，并负责接收和执行主机送来的各种控制命令。实现局域网数据链路层的功能，包括传输介质的送取控制、信息帧的发送和接收、差错校验、串并行代码转换等。提供数据缓冲能力。实现某些接口功能等。
按网络的拓扑结构分为：总线型、环形、星型、树型、网状。
五种网络拓扑结构图
总线拓扑环型拓扑
网状拓扑
星型拓扑树型拓扑
100BASE-T以太网概念
背景
➢随着网络应用和需求急剧增加，数据传输量越来越大，网络传输速度（宽带）成为瓶颈。
解决方案
➢升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网)、FDDI、1000B ASE-T(千兆位以太网)
集线器
交换机
交换机（Switch）：又称交换式集线器，是工作于数据链路层、基于MAC识别、能完成封装转发数据包功能的网络设备。它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，而具备自动寻址能力和交换作用。通常交换机的端口数量较多，另外，与集线器有所不同，交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上的数据快速有效传输，可以同时互不影响的传送这些信息包，并防止传输冲突，提高了网络的实际吞吐量。
100BASE-T的标准由IEEE802.3制定。与10BASE-T采用相同的媒体访问技术、类似的步线规则和相同的引出线，易于与10BASE-T集成。每个网段只允许两个中继器，最大网络跨度为210米。
快速以太网有四种基本的实现方式：100Base-TX、100Base FX、100Base-T4和100Base-T2。每一种规范除了接口电路外都是相同的，接口电路决定了它们使用哪种类型的电缆。为了实现时钟/数据恢复（CDR）功能，100Base-T使用4B/5B曼彻斯特编码机制。
➢发挥现有的网络技术，采用网络分段，优化服务器，增加路由器，提高子网的网络性能
➢使用局域网交换机，将“共享介质局域网”改为“交换式局域网”；
网络数据传输速率100Mb/s
基带
双绞线
100BASE-T
100BASE-T
数据传输速率100Mbps基带传输
采用了FDDI的PMD协议，但价格比FDDI便宜
局域网交换机是交换式局域网的核心设备，能够有效地增加网络带宽。交换机的端口类型有半双工和全双工两种方式，在网络结构和连接线路不变的情况下采用全双工方式可以增加网络节点的数据吞吐量。
交换机
路由器
路由器功能： ➢ 路由器（Router）是网络中进行网间连接的关键设备。
可以说，路由器是Internet中最为重要的互联设备，因为它处于网络层，能够跨越不同的物理网络类型，连接多个逻辑上分开的网络。 ➢ 路由器的基本功能可以概括地归纳为“为到达的数据包选择一条最佳的路径”。 ➢ 除此之外还可以实现对IP数据包进行差错处理及简单的拥塞控制等功能
谢谢观看
100BASE-T以太网拓扑结构
100BASE-T以太网拓扑规则
最大UTP电缆长度为100m。在一条链路上，对于延时为0.7μs以下中继器最多只能使用1个，可以构成每段长100m的两段链路，即站点到中继器距离100m，中继器到交换机距离为100m。对于光纤作为垂直布线的拓扑结构，纵向只能连接一个中继器(集线器)。 ➢利用全双工光纤的拓扑结构，通过非标准的100BASE-FX接口连接，可以使工作站(远程)或集线器到路由器或交换机的距离达到2km。根据上述规则构成的100BASE-T拓扑结构如下图所示。
N/A
级连口(MDI)
直连线
交叉线
同类接口互连用交叉线，异类接口互连用直连线
H3C以太网交换机支持MDI/MDIX自适应，不必考虑连线类型
交叉与直连网线连接顺序
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
HUUBB（（中中央央控控制制器器））
星型（Star）拓扑
星形结构以中央结点为中心，用单独的线路使中央结点与其他各站点直接相连，采用集中式通信控制策略。
100BASE-T以太网拓扑结构中的设备及连接线
100BASE-T以太网的拓扑结构中的设备
• 网络适配器 • 集线器 • 交换机 • 路由器 • 服务器 • 双绞线
Side 1 Side 2
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
1=白/绿 2=绿 3=白/橙 4=蓝 5=白/蓝 6=橙 7=白/棕 8=棕
直连式 RJ-45接头
交叉式
100BASE-T以太网工作原理
工作原理
以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。
路由器
以太网拓扑结构中的连接线
主机网卡(MDI)
路由器以太口 (MDI)
交换机/集线器接入口(MDIX)
主机网卡 (MDI) 交叉线交叉线
直连线
路由器以太口(MDI)
交叉线交叉线
交换机/集线器接交换机/集线器
入口(MDIX)
级连口(MDI)
直连线
N/A
直连线
N/A
直连线
交叉线
直连线
交换机/集线器 N/A
导引
100BASE-T以太网的拓扑结构 100BASE-T以太网拓扑结构中的设备及连接线 100BASE-T以太网工作原理
100BASE-T以太网的拓扑结构
网络拓扑结构的概念
拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点、将连接实体的线路抽象成线，进而研究点线面之间的关系
在计算机网络中，将主机和终端抽象成为为点，将通信介质抽象成为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确的全貌印象。