集線器均符合IEEE802.3中繼單元要求噪怜。這些要求包括前導(dǎo)碼生成、對稱和幅度補(bǔ)償鸟焊。中繼器必須對信號再定時予售，這樣收發(fā)器和電纜引起的信號抖動不會在多網(wǎng)段傳播時累積。這些設(shè)備能偵測出不完整的數(shù)據(jù)包和沖突橱泻，并產(chǎn)生一個阻塞信號相作用灼镣。它們還會自動隔離有問題的端口以維持網(wǎng)絡(luò)正常工作。

    接口轉(zhuǎn)接器

    另一系列產(chǎn)品是接口轉(zhuǎn)接器抢坯，有時稱為收發(fā)器丐浑。它們將一種媒介轉(zhuǎn)為另一種媒介。最重要的轉(zhuǎn)換是雙絞線至光纖的轉(zhuǎn)換豫鲁。由于很多集線器沒有光纖端口卓据，接口轉(zhuǎn)接器就是用來支持網(wǎng)絡(luò)中光纖的應(yīng)用的。這些設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中是透明凛未。端口不存儲幀也不檢測碰撞捅位，只是將一種媒介轉(zhuǎn)為另一端兼容的信號。

    交換型集線器（交換機(jī)）

    交換型集線器可以取代中繼型集線器并改善網(wǎng)絡(luò)的性能搂抒。與物理層設(shè)備－中繼型集線器不同艇搀，交換型集線器實(shí)際上是連接兩個數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)橋，也就是說碰撞域在每個交換機(jī)端口進(jìn)行了終結(jié)求晶。所以焰雕，增加了交換機(jī)就擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)地理上的范圍，級聯(lián)交換機(jī)可以大規(guī)模地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展芳杏。

    交換機(jī)比中繼型集線器復(fù)雜矩屁。雙絞線端口自動與附屬端口進(jìn)行速率協(xié)商（10Mbps還是100Mbps）。流量控制功能也通過協(xié)商進(jìn)行爵赵。全雙工網(wǎng)段采用PAUSE方案吝秕，半雙工網(wǎng)段通常采用backpressure方案。交換機(jī)讀取一個完整的幀并察看其源地址后就能查出所連以太網(wǎng)設(shè)備的端口位置空幻。交換機(jī)隨即產(chǎn)生一張端口地址表格并維護(hù)表的內(nèi)容烁峭。從這時起，網(wǎng)絡(luò)通信僅限于與本次傳送有關(guān)的端口秕铛。由于同步的傳送無需任何操作即可在這些端口上實(shí)現(xiàn)挤毯，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量提高了。表的內(nèi)容會根據(jù)連接信息的變化自動刷新勃撼。

    如果某個端口收到的信息需廣播發(fā)送蚊霞、群組發(fā)送或發(fā)送地址不詳睹协，交換機(jī)會自動把信息發(fā)至所有端口。

    與中繼型集線器不同姆盲，這兒有多個碰撞域存在叁利，每個碰撞域必須遵守上述的規(guī)則。

圖3 交換機(jī)允許多個碰撞域的存在

       中繼集線器可以與交換機(jī)端口相連盒咪。如果網(wǎng)絡(luò)中都是交換機(jī)完各，則雙絞線網(wǎng)段保持100米，但級聯(lián)沒有限制瘟麻。在使用光纖前必須先注明是半右婚、全雙工。

       中繼型集線器與交換型集線器的對比

       顯然钮咱，交換機(jī)的性能比集線器提高一些耍才，但集線器的優(yōu)點(diǎn)是，容易理解航夺，在任何一個端口都可以通過網(wǎng)絡(luò)分析儀觀測數(shù)據(jù)通訊蕉朵。交換機(jī)則必須在某個端口實(shí)現(xiàn)廣播發(fā)送方能測量。作為網(wǎng)橋阳掐，交換機(jī)存儲始衅、轉(zhuǎn)發(fā)整個數(shù)據(jù)幀并引起了數(shù)據(jù)的延遲。集線器接收網(wǎng)絡(luò)信號沒有數(shù)據(jù)延遲缭保。交換機(jī)級聯(lián)還增加延時汛闸，因此，集線器和交換機(jī)在工業(yè)以太網(wǎng)中各有各的應(yīng)用場合艺骂。

七诸老、半雙工、全雙工

       半雙工意味著同一媒體的發(fā)送和接收是異步進(jìn)行的彻亲。全雙工則相反孕锄，有單獨(dú)的發(fā)送和接收通路吮廉。全雙工鏈路是擴(kuò)展快速以太網(wǎng)（100Mbps）的關(guān)鍵苞尝。全雙工的鏈接網(wǎng)段不能超過兩個設(shè)備，可以是網(wǎng)卡或交換機(jī)端口宦芦。注意：不是中繼型集線器端口佛雀，集線器沒有全雙工模式。這是因?yàn)榧€器是碰撞域的一部分哟口，它會加強(qiáng)其它端口接收的碰撞逃净。只有兩塊網(wǎng)卡時可以實(shí)施全雙工通訊，多于兩塊網(wǎng)卡時的全雙工方式棠雌，必須考慮交換機(jī)萨羽。

        10BASE-T占航、10BASE-FL有單獨(dú)的發(fā)送和接收通路，根據(jù)網(wǎng)卡或交換機(jī)端口的復(fù)雜性钙径，可以執(zhí)行全雙工篙介。如果這些接口配置在半雙工方式下，接收踊嘲、發(fā)送的同步偵測會觸發(fā)碰撞的偵測村肯。同樣的接口設(shè)置成全雙工，由于全雙工并不遵從共享型CSMA/CD規(guī)則疏菩，碰撞檢測會被禁止喊解。

       全雙工鏈接的配置要正確。當(dāng)站點(diǎn)配置在全雙工方式下郑诺，站點(diǎn)或交換型集線器的端口以忽略CSMA/CD協(xié)議的方式發(fā)送幀夹姥。如果另一端設(shè)置在半雙工方式下，它會偵測出碰撞并引發(fā)其它問題出現(xiàn)辙诞，如CRC出錯佃声，網(wǎng)絡(luò)的速度下降，快速以太網(wǎng)的優(yōu)勢消失倘要。

       如前所述圾亏，由于碰撞的原因，100Mbps下的網(wǎng)絡(luò)范圍有所縮小封拧。對于雙絞線網(wǎng)段和交換端口來說志鹃，網(wǎng)段的最長距離是100米（在碰撞域范圍內(nèi)）。問題是在光纖端口上泽西，對于多模光纖來說曹铃，網(wǎng)段的長度是2公里；對于單模光纖來說捧杉，是15公里陕见。半雙工方式下，受碰撞域限制募型，網(wǎng)段距離為412米指晾。因此，只有在全雙工模式下（CSMA/CA被忽略）哀揽，光纖網(wǎng)段的延伸才能達(dá)到極限理斜。

       快速以太網(wǎng)方式下，推薦使用交換機(jī)技術(shù)睬肮》ナ恚快速以太網(wǎng)下的光纖端口，建議使用全雙工匣诉。

八诡岂、自動協(xié)商

       隨著快速以太網(wǎng)使用廣泛骏芍、與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相似的接線規(guī)則，IEEE802.3u建議自動配置快速以太網(wǎng),使得傳統(tǒng)以太網(wǎng)端口能與其它快速以太網(wǎng)端口工作登鄙。該配置協(xié)議基于National Semiconductor’s NWay標(biāo)準(zhǔn)蚣殴。雙絞線鏈路自動進(jìn)行速度匹配，以利于數(shù)據(jù)通訊的進(jìn)行政模。該方案適用于雙絞線鏈接岗宣。光纖的情況有所不同。盡管光纖在以太網(wǎng)的發(fā)展歷史中有非常重要的地位淋样。但兩個光纖設(shè)備的速度無法進(jìn)行自動協(xié)商耗式，這是因?yàn)?0BASE-FL設(shè)備工作在850nm，100BASE-FX工作在1300nm趁猴。兩者無法互操作刊咳。但是，對于自動協(xié)商協(xié)議而言儡司，兩個光纖設(shè)備間的自協(xié)商是可行的（如果通訊沒有問題的話）娱挨。意識到這一點(diǎn)，新推出的100BASE-SX標(biāo)準(zhǔn)可以使850nm光纖在10Mbps或100Mbps下工作捕犬。100Mbps下網(wǎng)段的距離為300米跷坝。因此，安裝時請注意碉碉。光纖的速率通常是固定的柴钻，不實(shí)行協(xié)商。自動協(xié)商協(xié)議在雙絞線鏈路是成功的垢粮。自動協(xié)商的優(yōu)點(diǎn)在于它使用戶無需進(jìn)行手工設(shè)置淫蜕，完全由設(shè)備自身決定各自的技術(shù)水準(zhǔn)。級別高低如下：

       其中最低的級別是10BASE-T（半雙工抬奠、共享以太網(wǎng)）肩检，最高為1000BASE-T全雙工。這是一個完整的優(yōu)先級別方案蚓绞，但不表示某塊網(wǎng)卡可以處理所有這些技術(shù)泉疆。實(shí)際上，有一些技術(shù)在商業(yè)上并沒有實(shí)施婴悠，但它們都與IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)一致匀枪。每個端口檢查各自的技術(shù)性能并確定最終的速率（較低的速率）汞坚。例如：如果網(wǎng)卡支持10BASE-T而交換機(jī)端口能力在10BASE-T或10BASE-TX罐闰，那么最終選擇的是10BASE-T。如果一塊網(wǎng)卡是10BASE-T梦立，而另一塊100BASE-TX噪芭，兩者因?yàn)椴患嫒荻鵁o法通訊涝露。

九、傳輸協(xié)議

圖4 以太網(wǎng)定義在OSI模型的下兩層

        最初設(shè)計(jì)并沒有涉及一個可靠的端到端的信息傳送楞艾。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（兩個網(wǎng)絡(luò)互相通訊）的義務(wù)在第三層－網(wǎng)絡(luò)層参咙。傳輸和互聯(lián)成為協(xié)議棧的一部分，TCP/IP 和SPX/IPX是常用的兩個協(xié)議硫眯。這兩個協(xié)議并不能互相操作蕴侧，所以以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)須使用兼容的協(xié)議。由于TCP/IP在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用两入，它成為主要協(xié)議净宵，在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)也如此。實(shí)際上裹纳，TCP/IP是一組RFC定義的協(xié)議（request for comments）择葡，有很多年了。除了以太網(wǎng)剃氧，TCP/IP還和別的數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)工作敏储，它位于物理層/數(shù)據(jù)鏈路層之上。傳輸層上朋鞍，有兩個重要的協(xié)議：TCP和UDP已添。前者對接收的信息進(jìn)行確認(rèn)。兩者都很有用滥酥。在協(xié)議棧的上層露您，有多個有用的應(yīng)用層協(xié)議在工業(yè)以太網(wǎng)使用。對于用戶來說吗修，編址是個重要的話題烙欧。IP協(xié)議負(fù)責(zé)可能位于不同網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)間數(shù)據(jù)包的路由。每個站點(diǎn)有唯一的32位地址（分別表示網(wǎng)絡(luò)地址鼠泊、主機(jī)地址）耙侵。地址以點(diǎn)分十進(jìn)制四字節(jié)表示。128.8.120.5是個有效的地址但無法確定何為主機(jī)耽坤、何為網(wǎng)絡(luò)宝庵。地址分為五類，地址分為A~E類瘸酒。通過觀察第一字節(jié)即可進(jìn)行分類植碳。

       IP的分配并不簡單，通常由網(wǎng)管分配钙幼。一旦分配好雳唧，就必須應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中的各個站上。IP地址分靜態(tài)和動態(tài)分配兩種。動態(tài)分配由服務(wù)器進(jìn)行锐朴。靜態(tài)分配由配置進(jìn)行兴喂。下列地址為私人地址，在路由器上不能分配焚志。因此衣迷，它們在互聯(lián)網(wǎng)上沒有應(yīng)用。

    10.0.0.0～10.255.255.255
    172.16.0.0～172.31.255.255
    192.168.0.0～192.168.255.255

    IP地址和以太網(wǎng)MAC地址是不同的酱酬，不能混淆壶谒。MAC地址由設(shè)備生產(chǎn)商分配，所以是全球唯一的膳沽。IP地址是安裝時分配并根據(jù)需要進(jìn)行重分配佃迄。

十、應(yīng)用層協(xié)議

    確定所用的接頭贵少、電纜呵俏，采用集線器還是交換機(jī)，分配了IP滔灶，就可以在站點(diǎn)間通訊了∑账椋現(xiàn)在需要考慮OSI高層的兼容性。這兒推薦的工業(yè)自動化協(xié)議有Ethernet/IP拿翠、iDA陡顶、PROFInet和Modbus/TCP。這還不包括傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用－FTP允合、SNMP段鲜、SMTP和TELNET。用戶手中的設(shè)備可能并不支持這些協(xié)議泌盒，所以需要理解自身系統(tǒng)的兼容性潦寂。

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