以太网规范及体系结构
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IEEE802协议集介绍(802.1~802.21)TCP/IP协议(Transfer Controln Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,这个协议是Internet国际互联网络的基础。
TCP/IP协议世界上有各种不同类型的计算机,也有不同的操作系统,要想让这些装有不同操作系统的不同类型计算机互相通讯,就必须有统一的标准。
TCP/IP协议就是目前被各方面遵从的网际互联工业标准。
TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。
虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议,传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但TCP/IP实际上是一组协议,它包括上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。
通常说TCP/IP是Internet协议族,而不单单是TCP和IP。
TCP/IP是用于计算机通信的一组协议,我们通常称它为TCP/IP协议族。
它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准,以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规模最大的计算机网络,正因为INTERNET的广泛使用,使得TCP/IP成了事实上的标准。
之所以说TCP/IP是一个协议族,是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议,这些协议一起称为TCP/IP协议。
以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍:TCP(Transport Control Protocol)传输控制协议IP(Internetworking Protocol)网间网协议UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议从协议分层模型方面来讲,TCP/IP由四个层次组成:网络接口层、网间网层、传输层、应用层。
计算机网络体系结构清点人数,组织教学。
复习:计算机网络的定义及系统的组成和功能授新:一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议,简称协议。
协议组成的三个要素是语法、语义和时序。
语法规定了进行网络通信时,数据的传输和存储格式,以及通信中需要哪些控制信息,它解决了怎么讲的问题。
语义规定了控制信息的具体内容,以及发送主机或接收主机所要完成的工作,它主要解决“讲什么”的问题。
时序规定计算机操作的执行顺序,以及通信过程中的速度匹配,主要解决“顺序和速度”问题。
2.数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机,数据必须要先打包,打包的过程称为封装,如图10-10所示,封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部,这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。
而且,在网络通信中,数据往往是多层次的封装的。
3.网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性,技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题,然后为每一个问题设计一个通信协议。
这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。
协议分层就是按照信息的流动过程,将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。
每一层都建立在它的下层之上,每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。
4.分层原则层次结构虽然有它的优点,但是如果划分的不合理,反而会带来许多负面影响。
通常要遵循如下一些原则:网络协议层次的数量不能过多,真正需要的时候才能划分一个层次。
网络协议层次的数量也不能过少,层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开,不同的功能不要放在同一层。
功能类似的服务应当放在同一层。
在技术经常变化的地方可以适当增加层次。
层次边界的选择要合理,用于信号控制的额外信息流量要尽量少。
5.网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering网络通信技术Network Communication Technology列车重联实时以太网标准唐柳(中车株洲电力机车研究所有限公司 湖南省株洲市412001 )摘 要:本文针对列车重联控制系统,概述了列车通信网络的发展情况,介绍了 IEC 61375国际标准的组成,分析了基于实时以太网 时初运行技术规范,包括自动组网、列车拓扑、统一资源标识以及智能寻址等规范,为基于实时以太网的列车重联系统开发提供技术参考.关键词:列车通信网络;IEC 61375;以太列车骨干网;以太列车编组网1列车通信网络发展概述列车通信网络(Train Communication Networks, TCN)被誉为列车的“神经系统”,主要包括列车控制、车载设备之间的数据传输以及故障诊断等功能。
我国轨道交通列车的通信网络主要采用多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus, MVB)和绞式列车总线(Wire Train Bus, WTB)作为通信技术删。
虽然这两种总线有着较 好的实时性和可靠性,但是受其通信带宽的约束,已经不能承载更多的列车相关业务数据传输。
随着轨道交通列车智能化的发展,加入网络的设备不断增加,传输的数据越来越多。
旅客信息服务、视频监控/CCTV 、视频广播、障碍物识别等业务需要在列车中铺设更多的通信网络进行数据传输⑶。
为了解决上述问题,需要研究新的具备确定性、实时性和大带宽的列车通信网络技术。
工业实时以太网虽然能满足大带宽、实时性等基本要求,但是无法解决不同国家、不同厂家列车重联运营时的网络自动重联、智能寻址以及互联互通问题[4]o中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称中车株洲所)等公司从2008开始研究轨道交通列车实时以太网技术3叫 通过对网络体系架构、智能组网与重构等关键技术的研究,研制出了完全具有自主知识产权的可规模化应用的产品平台系列。
***区中小学校园网建设规范和评价标准(试行)第一章总则第一条为加强中小学校园网的建设、管理和应用,推进学校教育信息化建设,以信息化带动现代化,实现教育事业城乡均衡、跨越式发展,依据《教育部办公厅关于中小学校园网建设的指导意见》教基厅〔2001〕16号精神。
遵循因地制宜,量力而行,适度超前的原则,加快建设我区中小学的“校校通”工程,使每一所中小学都能与教育城域网、互联网联通,让各学校的每一台计算机都能上网,并能得到畅通的信息服务,特制订《***区中小学校园网建设规范和评价标准(试行)》。
第二条校园网是指在学校建立的用于教学、管理和科研,为教师和学生提供网络操作环境等方面的计算机局域网络系统。
广泛应用于课堂教学、教师备课、学生学习、教务管理、行政管理、图书资料管理、资源信息管理、对外交流等方面,并通过与区城域网、互联网互联,实现校际间的信息共享,为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、可靠的支持。
第三条学校校园网建设,要为教育教学服务,为促进学校教育现代化服务。
学校要紧密结合教育教学的需要和经济承受能力的实际,本着高效、实用的原则,有计划、有重点,分层次,积极稳妥地推进校园网建设。
第四条学校要坚持以应用促建设,以需求促发展的策略,以现代教育思想和理论为指导,以信息技术与学科教学整合为关键,以校园网络基础设施建设为基础,以教育信息化资源的开发应用和人才队伍的培养为重点,不断提高广大教师、学生对现代教育信息技术的应用水平,全面提高校园网的应用层次和水平,为全面推进素质教育和实现教育现代化服务。
第二章基本原则第五条整体规划,分步实施原则。
校园网建设要适应学校的长远发展规划,要因地制宜,充分考虑学校的实际需要和经济条件,以满足本校教育教学及管理需要为根本出发点,科学论证、整体规划、分阶段实施、逐步完善,形成整体效益和整体优势。
第六条应用为本,注重实效原则。
校园网建设应做到培训队伍在先、建网建库同行、研发促进应用。
目录1.现场总线控制技术与工业以太网2.工业以太网实时性问题3.Ethernet/IP协议简介4.Ethernet/I P通信适配器硬件设计与实现5.EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景Ethernet/IP协议简介1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟,智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用,嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。
它的初衷是用数字通讯代替4--20mA模拟传输技术,但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展,在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
控制专家们纷纷预言:FCS将成为21世纪控制系统的主流。
然而在控制界对FCS进行概念炒作的时候,却注意到它的发展在某些方面的不协调,其主要表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一:8种现场总线经过14年的纷争,最后IEC的现场总线标准化组织经投票,通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准,即:FF H1,Control Net,ProfiBus,InterBus,P.Net,World FIP,Swift Net,FF之高速EtherNet即HSE。
这8种现场总线互不兼容,这也使得各厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。
此外,FCS的传输速率也不尽人意,以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例,它采用了ISO的参考模型中的3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层,其低速总线H1的传输速度为31.25kbps,高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2.5Mbps,这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求。
又如广泛用于汽车行业的Can总线系统,其最高的传输速率为1 Mbps/40米;这些现场总线受通讯距离制约较大。
由于上述原因,使FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。
计算机网络原理网络体系结构的基本概念网络体系结构是指通信系统的整体设计,它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。
OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构,它的规范对所有的厂商是开放的,具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。
它直接影响总线、接口和网络的性能。
目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。
从网络互连的角度看,网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。
下面我们首先来学习网络体系结构的一些基本概念,其中包含了实体、协议、网络体系结构等等1.实体在计算机网络中,其主要功能是网络资源共享,因此,在网络中不同系统通过实体间来进行通信的。
在计算机网络中,实体是指系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。
实体可以包括应用程序、电子邮件设备、数据库管理程序和终端等。
系统可以包含一个或者多个实体,指各种终端设备等。
2.协议计算机网络中,两个实体间要进行通信时,双方之间必须所采用的一种通信语言,遵守相同的通信规则。
这些规则的集合称为协议。
协议通常被认为两实体之间控制数据交换的规则的集合。
简单的说,协议就是通信双方的约定。
网络协议含有三个要素即语义、语法和时序。
●语义指构成协议的协议元素的含义,不同类型的协议元素规定了通信双方所要表达的不同内容,而协议元素是指控制信息或命令及应答。
●语法指数据或控制信息的数据结构形式或格式。
●时序也称规则,即事件的执行顺序。
在通信过程中,我们通常所说的规则和约定,一般包含有通信内容、通信形式和通信时间。
3.网络体系结构网络体系结构是从体系结构的角度来设计网络体系,其核心是网络系统的逻辑结构和功能分配定义,即描述实现不同终端设备之间互连和通信的方法和结构,是层和协议的集合。
通常采用结构化设计方法,将计算机网络系统划分成若干个模块,形成层次分明的网络体系结构。
在分层过程中,通常采用自顶向下逐步求精的方法采用分层式网络结构,可以使每一层实现一种相对独立的功能,从而将一个难以处理的复杂问题分解为若干较容易处理的小问题,而且每一层都是向它的上一层提供服务。
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以太网规范以及体系结构
以太网规范指的是基于IEEE 802.3标准,主要用于CSMA/CD总线介质访问控
制子层与物理层规范,按照其发展历史可以划分为:标准以太网(数据传输率为
10Mbps),快速以太网(数据传输率为100Mbps),千兆以太网(数据传输率为
1000Mbps),万兆以太网(数据传输率为10Gbps),现在传输率为40/100Gbps的以
太网规范也已于2010年6月获得批准。现将各种以太网规范采用的标准以及传输
介质,传输距离以样表形式列出供大家参考:
标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网
标准以太网采用了IEEE802.3,IEEE802.3A,IEEE802.3B,IEEE802.3I,
IEEE802.3J等标准,采用的传输介质有同轴电缆,光纤,双绞线,其对应表如
下:
标准以太网规范 使用的传输介质 有效距离
10Base5 50Ω粗同轴电缆 500m
10Base2 50Ω细同轴电缆 180m
10Broad36 75Ω同轴电缆 3.8km
10Base-T 双绞线 100m
10Base-FL 光纤(与FOIRL协同工作/纯单段光纤) 1000/2000m
10Base-FB 光纤 2000m
10Base-FP 无源光纤 500m
快速以太网采用IEEE802.3u标准,采用的传输介质为双绞线(5类或超五类屏
蔽双绞线或者非屏蔽双绞线),其对应表如下:
快速以太网规范 使用的传输介质 有效距离
100Base-TX 五类超五类屏蔽双绞线/非屏蔽双绞线 100m
100Base-T4 五类超五类屏蔽双绞线/非屏蔽双绞线 100m
10Base-FX 多模光纤(820nm波长)/单模光纤(1310nm波长) 2/20km
千兆以太网规范 使用的传输介质 有效距离
1000Base-CX 150Ω双绞线 25m
1000Base-LX 波长为1310nm的单模或者多模光纤 5km
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千兆以太网又称吉比特以太网,基于IEEE 802.3z,IEEE 802.3ab标准,采用的
传输介质为光纤或者双绞线,其对应表如下:
万兆以太网基于IEEE 802.ae,IEEE 802.ak,IEEE 802.3aq,IEEE 802.3ap标
准发布,万兆以太网不再支持半双工连接,只能与全双工交换机连接,也不支持
CSMA/CD。采用的传输介质为铜线,双绞线,光纤,其对应表如下:
万兆以太网规范 使用的传输介质 有效距离 应用领域
10GBase-SR 850nm多模光纤,50um的OM3光纤 300m
局域网
10GBase-LR 1310nm单模光纤 10km
10GBase-LRM 62.5um多模光纤,OM3光纤 260m
10GBase-ER 1550nm单模光纤 40km
10GBase-ZR 1550nm单模光纤 80km
10GBase-LX4 1300nm单模光纤或多模光纤 300m(多模)10km(单模)
10GBase-CX4 屏蔽双绞线 15m
10GBase-T 6类,6a类双绞线 55m(6类线)100m(6a类线)
10GBase-KX4 铜线(并行接口) 1m
背板以太网
10GBase-KR 铜线(串行接口) 1m
10GBase-SW 850nm多模光纤,50um的OM3光纤 300m
SDH/SONET广
域网
10GBase-LW 1310nm单模光纤 10km
10GBase-EW 1550nm单模光纤 40km
10GBase-ZW 1550nm单模光纤 80km
1000Base-SX 波长为850nm的多模光纤 275~550m
1000Base-LH 波长为1310nm的单模或者多模光纤 10km
1000Base-ZX 波长为1550nm的单模光纤 70km
1000Base-LX10 波长为1300nm或者1310nm的单模或者多模光纤 10km
1000Base-BX10 下行波长1490nm单模光纤,上行波长1310nm单模光纤 10km
1000Base-T 5类,超5类,6类或者7类双绞线 100m
1000Base-TX 6类或者7类双绞线 100m