第二章--工业控制网络技术基础.ppt

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1、第二章工业控制网络技术基础2.1局域网技术1、局域网的概念所谓局域网，就是存在于局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说，在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台；在网络所涉及的地理距离上可以是几米至几千米。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。（1）主要特点：1）一般特点：①较小的物理范围②以微机为主要联网对象③通常属于某个部门和单位④价格低廉2）技术特点：①具有更高的传输速率（10－1000Mbit/s）②通常多个站共享一

2、个传输介质③误码率低④具有较低的时延⑤具有高可靠性和安全性、易于扩缩和管理（2）基本组成LAN由五个基本部件构成计算机（特别是PC）传输介质网络适配器（网卡）网络连接设备网络操作系统（3）IP地址介绍IP地址即互联网地址，Internet地址。它是用来唯一标识互联网上计算机的逻辑地址。IP地址长度是32bits（4个字节），用4个以小数点隔开的十进制整数表示。IP地址由网络号(Network)和主机号(Host)两部分构成。子网掩码是个与IP地址相对应的32位数字，掩码可以确定IP地址的网络号、子网号和主机号是如何划分的。掩码为“1”的位，所对应的

3、IP地址部分为网络号和子网号，掩码为“0”的位，所对应的IP地址部分为主机号。掩码的表示与IP地址相同，也用4个点分十进制整数表示，如:255.255.255.0。网关是与主机连在同一个子网的路由器端口的IP地址，不同子网之间的数据转发全靠路由器完成。2、局域网拓扑结构计算机网络的组成元素可以分为两大类，即网络节点和通信链路。网络中节点的互连模式叫网络拓扑结构。物理拓扑指连接网络设备的物理线缆的铺设形式拓扑结构通常是指物理拓扑结构逻辑拓扑数据流在物理线缆中传输的形式物理拓扑可能与逻辑拓扑形状不同局域网常见的拓扑结构总线、树形、环形、星形（1）星形

4、拓扑结构所有的计算机连到一个中心节点上，中心节点的设备通常由主机或集线器担当。中央节点星形拓扑的特点物理结构的特点所有站点直接与中央节点相连各站点之间无直接连线站点之间通信必须通过中央节点转发逻辑结构的特点中央节点的处理能力决定了网络的逻辑拓扑如为HUB，网络的逻辑拓扑为总线型如为交换机，则网络的逻辑拓扑为星型中央节点为HUB的EthernetHUB逻辑上等效于1、2发送3、6接收RJ45RJ45站HUB1818双绞线介质，收发各用一对线，平衡驱动站点与HUB之间采用直连电缆HUB接收每个站点信息并向其他站转发数据充满整个网络，仍为逻辑上的总线数据通

5、信具有总线型网络的特点（冲突、竞争信道，收、发规则，共享总线速率等）优点：查找故障方便，便于维护和管理个别站点的故障对网络无影响站点进出很自由介质访问方法简单缺点：对中央节点的可靠性和冗余度要求很高（2）环形拓扑结构由连接成封闭回路的网络节点组成，每一节点与它左右相邻的节点相连接并最终形成一个“环状”结构。连接特点：通过转发器与单向链路连成环状各站点通过转发器接入环中逻辑拓扑：环形环形拓扑转发器通信特点：数据单向传输，同时只能有一个站点发送广播通信方式，数据绕环一周，所有站点都能收到数据传输中需要指定源、目的地址需要某种机制决定谁发送（令牌）需要对发

6、送规则进行监控和管理（令牌管理）需对数据进行插入、接收、删除处理（避免循环）数据在每个站点重新转发，信号强度大环形拓扑转发器环网转发器功能对数据波形进行整形、放大对途经的数据进行监听并沿环向下转发（延时理想值为1位）对出环或故障的站点进行旁路，维持环的正常工作1位延迟监听/接收发送旁路环网的数据传输准备工作数据成帧得到令牌（发送权）传输过程帧途经的转发器判别地址若地址相符：将数据传向所连站点，同时修改有关位（接收信号），并向下转发；若地址不符：则只将数据向下转发发送站边发边监听上行链路数据数据帧绕环一周回到本地：站点吸收本数据帧，同时产生新令牌当令牌

7、在环中传输时：便开始新一轮的传输环形拓扑转发器优点：高速运行避免碰撞，结构简单潜在问题：任一转发器或任一段链路故障都将导致网络瘫痪故障查找困难，需要漫游整个网络才能定位故障点新增站点困难，需要新增转发器可能还要重新拉线可靠性要求和转发器的积累时延限制了环的规模需要站点兼任监控站监测环的状态（3）总线型拓扑结构一种使用同一介质或电缆连接所有端用户的方式，即连接端用户的物理介质由所有设备共享。总线拓扑数据流逻辑拓扑总线型总线型拓扑结构特点连接特点：所有站点通过搭接头直接与总线相连逻辑拓扑：总线型通信面临的问题：任一站点发送，其他所有站点都能收到；数据传输

8、无方向性需要指明由谁发送（源地址），发给谁（目标地址）多个站点同时发送时，会发生冲突。同时只能一个站点发送一