Automation Business

Основы Ethernet

11 - 1

Automation Business

Ethernet
Hub
Hub

Laptop
Laptop

Ethernet Backbone

Offices
Plant
Floor
Quantum
Quantum
Ethernet
Ethernet

Quantum
Quantum
Ethernet
Ethernet

?

?
?
?

Открытая сеть, которая допускает взаимодействие всех уровней предприятия от
рабочих мест в офисе до модулей ввода-вывода на контроллере в составе АСУ
ТП завода.
Наиболее популярная технология локальных сетей, используемая сегодня.
Schneider has chosen to standardize on TCP/IP as its networking protocol.
Основа – кабель, который соединяет сегменты сети в единое целое.
?

Может быть медный или волокно-оптический кабель

11 - 2

Automation Business

Представление Протоколов
“Hello PC 2”

1

?

2

Protocol - Стандарт, позволяющий компьютерам осуществлять соединение
?
?
?
?
?

?

#$%@&**)(%

Узлы должны уметь работать с одинаковыми протоколами
Определяет, каким образом компьютеры идентифицируют друг друга в сети
Каким образом происходит процесс передачи данных
Как полученная информация должна быть обработана
Обработка сообщений об ошибках

TCP/IP - (transmission control protocol/Internet Protocol)
?
?

Преобладающее в Ethernet программное обеспечение использует TCP/IP
Стандарты, которые определяют и передачу данных и протоколы сети.
11 - 3

Automation Business

Другие протоколы – Протокол FTP

A

?FTP из A в B

B

?или из B в A

?

FTP (File Transfer Protocol)
?
?

?

FTP работает по принципу клиента/сервера
?

?

Протокол, позволяющий передавать файлы между ПК
Часть набора из TCP/IP
Программа «Клиент» позволяет Вам взаимодействовать с FTP-сервером

Файлы на FTP-серверах, как правило, сжимаются
?
?

Больше файлов может быть сохранено
Уменьшается время передачи файла
11 - 4

Automation Business

Протокол Modbus
Все мы говорим на Modbus’е

?

Протокол, используемый всеми ПЛК от
Modicon
?

?

Brand X

?

Я нет…
?

Многие другие устройства также говорят
на Modbus’е

Определяет структуру сообщения,
которую ПЛК понимают и используют,
независимо от типа применённой сети
Описывает процесс использования
контроля доступа к другому устройству,
как устройство ответит, каким образом
будут обнаружены и переданы
возможные ошибки
Modbus-сообщения вставляются в пакеты
или фреймы, используемые в данной
сети
?
?

Modbus TCP/IP
Modbus Plus
11 - 5

Automation Business

Протокол X-Way
?

Основной протокол,
используемый ПЛК от
Telemecanique
?

ш
ин
а

?

Et
hw

ay

?

Как Modbus от Modicon

X-way сообщения
вставляются в пакеты или
фреймы, используемые в
данной сети
Сети Telemecanique,
использующие X-Way:
?

Unitelway, Ethway, Fipway,
Mapway

11 - 6

Automation Business

SNMP (Simple Network Management
Protocol)

?

SNMP – Протокол, позволяющий локальное и удаленное управление
узлами на сети
?

?

Серверы, Рабочие станции, Маршрутизаторы, Коммутаторы …

Включает в себе агентов (agents) и менеджеров (managers)
?
?

Agent – процесс, выполняющийся на каждом управляемом узле,
собирающий информацию об управляемом устройстве
Manager – процесс, выполняющийся на автоматизированном рабочем
месте управления, который запрашивает информацию об устройствах в
сети через агентов
11 - 7

Automation Business

IEEE 802.3 Packet Framing

?

IP

46 to 1500

Data

4
Frame
Check

?

2
Length

?

6
Source

Preamble
LLC

6
Destination

Bytes 8

TCP

IEEE 802.3 Frame – Различные поля содержат различную информацию
802.3 framing – Наиболее общие поля на данный момент
поля TCP и IP – наиболее значимая часть поля данных
?
?

IP - Инициализация связи, завершение связи, признание узла, контроль за
пакетами и управление действиями
TCP – Передача запрашиваемых данных и работа с пакетами

11 - 8

Automation Business

Ethernet II Packet Framing

?
?

IP

46 to 1500

Data

4
Frame
Check

?

2
Type

?

6
Source

Preamble
LLC

6
Destination

Bytes 8

TCP

Ethernet II Frame – Четвёртое поле это поле типа (“Type” field)
Содержит уникальный протокол ID (PID), которого нет в структуре 802.3
Модули Modicon NOE поддерживают стандарт Ethernet II.
ПЛК M1E не поддерживают формат 802.3
?

Системы в ПЛК всех типов должны быть настроены как Ethernet II

11 - 9

Automation Business

Half Duplex Communications

Запрос

Приёмник

Источник
Ответ

?
?
?

Half Duplex - Сигналы могут проходить в любом направлении, но не в
обоих одновременно
Walkie-talkie - половина устройства, потому что только один элемент
может говорить в единицу времени
Half Duplex – простая связь использующая для передачи и приёма
один и тот же канал
?

Волоконная оптика не поддерживает Half Duplex

11 - 10

Automation Business

Full Duplex Communications

Запрос

Приёмник

Источник
Ответ

?
?

Full Duplex - Сигналы могут проходить в любом направлении,
одновременно.
Телефон - пример устройства со связью Full Duplex

11 - 11

Automation Business

MAC и IP адреса

?

?

Адрес IP

MAC Address – 48-битовый уникальный идентификатор, который назначен
каждому устройству в сети Ethernet изготовителем этого устройства (здесь
не показан)
IP Address – Уникальный адрес для узла или устройства в сети Ethernet,
Internet или Intranet.
?
?

Записывается как 4 числа, отделенные точками (192.158.125.202)
Показан экран конфигурации Concept 2.2 NOE

11 - 12

Automation Business

Адресация IP – Классы адресов
Номер сети

Номер устройства

198.168.45.249

?

Четыре десятичных числа,
отделенных точками
?

?
11000110.10101000.00101101.11111001

В двоичном представлении, каждое
число представлено 8-ю битами
?

Класс Адреса *
A
B
C

1 - 126
128 - 191
192 - 223

* Прим. – первый октет определяет класс сети

?

?

Номер сети
Номер устройства

Три класса сетей по адресации
?

?

Используются числа от 0 до 255

Классы A и B полностью
использованы

Показан типичный адрес из сети
класса C
?
?

Три числа для адреса сети
Четвёртое – адреса узла

11 - 13

Automation Business

Как устройства получают свои IP-адреса
?

000054101518

?

?
?

?

?

?

SA-Устройствам IP-адрес может
быть назначен различными
способами
Он может быть вручную
сконфигурирован из программы,
например из Concept’а
Он может быть назначен через
BOOTP-сервис (след. слайд)
Адрес может быть взят из
значений по умолчанию,
привязанных к MAC-адресу
Может быть использовано
последние 4 октета из адреса
MAC (напр. 54 10 15 18)
Можно рассмотреть MAC-адрес,
как шестнадцатеричный –
декодировать в десятеричный
IP-адрес NOE «по-умолчанию»:
?

84. 16. 21. 24
11 - 14

Automation Business

BOOTP (Bootstrap Protocol)
Device

PC
‘bootplt 198.202.138.77 000054000001 198.222.100.101 200.100.000.000’

?
?

BOOTP – Протокол, который позволяет устройству получать его IP-адрес от
сервера центрального управления
Более эффективный чем RARP, потому что единственное BOOTP-сообщение
определяет множество пунктов, необходимых, когда устройство запускается.
?

?
?
?

IP-адрес, gateway-адрес, server-адрес

We distribute BOOTP Lite
NOE 771 10 содержит встроенный BootP-Сервер
Используется в M1E, NOE771 и ENT Comm Adapter чтобы получить
информацию о конфигурации
?
?

Server должен быть ПК в одной сети с устройством
Типовой синтаксис команды:
bootplt ip_addr target_mac_addr default_router subnet_mask
11 - 15

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Специальные типы IP адресов
Сетевой адрес. (Маршруты, определение сетей)
«Моя сеть». Destination – NO!
«Я». Destination – NO!
«Я в моей сети». Destination – NO!
Широковещательный адрес. Source – NO!
Ограниченный широковещательный адрес. Source – NO!
Групповые адреса. (Class D)
Адрес loopback.
Зарезервированные адреса. (Class E)

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 16

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Специальные типы IP адресов
?
?
?

10.0.0.0/8 — сеть класса А. Занимает пространство адресов
10.0.0.0 — 10.255.255.255.
172.16.0.0/16 — 172.31.0.0/16 — 16 сетей класса B. Занимают
пространство адресов 172.16.0.0 — 172.31.255.255.
192.168.0.0/24 — 192.168.255.0/24 — 256 сетей класса С. Занимают
192.168.0.0 — 192.168.255.255.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 17

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Протоколы: ARP
?
?
?
?
?

ARP - поиск аппаратного адреса по IP адресу.
ARP - реализация кэширования в Ethernet-сетях.
Reverse ARP - поиск IP адреса по аппаратному.
ARP-представитель.
Утилита arp.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 18

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Протоколы: IP

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 19

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Протоколы: TCP
?
?
?
?
?

Любой сетевой уровень.
Контроль доставки («сессии») и управление потоком («окно»).
Контроль целостности.
Поддержка многопотоковых и многозадачных сред.
Сложность.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 20

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Протоколы: UDP
?
?
?
?
?

Только IP-протокол в качестве транспортного.
Нет контроля.
Необязательный контроль целостности.
Поддержка многопотоковых и многозадачных сред.
Простота.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 21

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Разрешение имен
•Широковещание (NetBIOS)
•Файлы локального разрешения имен (host).
•DNS.
•WINS (NetBIOS).
?
?
?
?
?

HOSTS - разрешение имен хостов в IP адреса.
LMHOSTS - разрешение имен NetBIOS в IP адреса.
NETWORKS - разрешение имен сетей в сетевые адреса.
PROTOCOL - разрешение имен протоколов в номер протокола RFC.
SERVICES - разрешение имени сервиса в номер порта и имя протокола.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 22

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Разрешение имен с помощью DNS
?
?
?
?
?
?
?
?

Internet-стандарт (RFC1034, RFC1035, RFC974).
Имеет иерархическую структуру.
Клиент-серверная архитектура - централизованное управление и децентрализованное
использование.
Рекурсивное разрешение имен.
Возможность репликации зон.
Кэширование.
Статические данные, изменяемые вручную. Имеются расширения для динамического
изменения.
Прямое и обратное разрешение имен.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 23

Automation Business

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Разрешение имен с помощью DNS
Рекурсивный
Mail.iiat.ru? ?

Итеративный
1.1.1.1
Mail.iiat.ru? ?

ID
C

ID
C ?.ru = 2.2.2.2

Итеративный
?mail.iiat.ru = 212.83.0.34
Mail.iiat.ru? ?
DNS-сервер
?.iiat.ru = 3.3.3.3
2.2.2.2
Список корневых серверов:
1.1.1.1

3.3.3.3
Итеративный
Mail.iiat.ru? ?
?mail.iiat.ru = 212.83.0.34

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

ID
C

ID
C

DNS-сервер
(корневой)
Ссылки на TLD
.ru – 2.2.2.2

DNS-сервер
(.ru)
Ссылки на:
iiat.ru – 3.3.3.3


DNS-сервер
(.iiat.ru)
Записи:
Mail A 212.83.0.34

11 - 24

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Automation Business

Разрешение имен с помощью DNS
Роли серверов:
?
?
?
?

Основной сервер имен (Primary Server).
Дополнительный сервер имен (Secondary Server).
Главный сервер имен (Master Server).
Кэширующий сервер имен.

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

К

11 - 25

Automation Business

ARP и RARP
Router X

ARP

Сообщение
не для нас

Сообщение
для одного из нас
System B
answer

System A

Каков ваш адрес MAC?

?
?
?

?

System D

System C
Это - для меня,
Мой MAC-адрес ….

ARP – Address Resolution Protocol
?
Протокол, который IP-адресу ставит в соответствие физические MAC-адреса.
В этой сети сообщение от C к A: Система C распространяет ARP
Отвечает только A
?
MAC-адрес возвращен и запасен таким образом, чтобы в следующий раз система С
могла «говорить» с системой B без того, чтобы использовать ARP
Different LAN (A to C) – All systems receive ARP
?
?
?

Router knows C is on different LAN (routing table)
Router X sends its MAC address to A and acts as a Proxy Server to system C
A stores X’s address and uses when needs to talk to C
11 - 26

Automation Business

ARP и SA модули
?

После старта NOE и ETY передают
без запроса ARP

192.168.125.202

?
?
Hello
192.168.125.202,
you there?

?
?

192.168.125.202

?

?

Должны иметь правильные IPадреса
Выбрасывают в сеть собственный
MAC-адрес, добавляют IP и
смотрят, отвечает ли любой другой
модуль с адресом MAC
Если нет, то IP-адрес нового ПЛК
уникален
Если другой модуль отвечает, то
IP-адрес не уникален.
Для того, чтобы указать на
невозможность работы
применяются различные форматы
мигания
Приведён пример совпадения IPадресов

11 - 27

Automation Business

Маска подсети

?
?

Маска подсети

Используется в системе, чтобы определить, предназначено ли сообщение
Ethernet для местной сети или требуется передача его в удаленную сеть.
Эта тема будет объясняться на следующем слайде.

11 - 28

Automation Business

Маска подсети
198.168.45.32

Адрес источника

198.168.45.3

Приёмник

11000110.10101000.00101101.00000011 Приёмник
Маска
11111111.11111111.11111111.00000000
11000110.10101000.00101101.00000000 Результат

В одной сети

?

Маска подсети для сетей класса C
255.255.255.0
?

198.168.44.4
11000110.10101000.00101100.00000101 Приёмник
Маска
11111111.11111111.11111111.00000000
11000110.10101000.00101100.00000000

В разных сетях

?

?

Адрес приёмника складывается с
маской, результат сравнивается с
исходным адресом сети
Если результат = исходный адрес
сети, тогда приёмник в
локальной сети
Если результат исходный
адрес сети, тогда приёмник в
удалённой сети


Different network messages are
directed to “Default Gateway”

11 - 29

Automation Business

Default Gateway
Gateway

?
?

Устройства

Gateway – Маршрутизатор. Иногда
называют “Default Gateway”
Если результат сложения (ANDing)
адреса приёмника и маски подсети
не совпадает с исходым адресом
сети, то сообщение направляется
в “Default Gateway”

11 - 30

Automation Business

Среда передачи – Витая пара
?
?

?
?

UTP - изолированные пары медного
провода, которые свиты вместе.
Многоканальные, цвето-кодированные
пары, заключенные в пластиковую
трубку-изоляцию
Быстрее чем коаксиальный кабель
Категория 5 (cat 5) - наиболее типичный
кабель в компьютерных сетях
?
?

?

Неэкранированная витая пара известна
как UTP
Cat 5 UTP используется в 10BaseT,
100BaseT, gigabit и token ring
Cat 6 разработана для следующего
поколения сетей
Использует RJ45 розетки и гнезда

Cat 5 = 100 Mbps
Cat 3 = 10 Mbps

Экранированная витая пара - витая
пара, обернутая в фольгу

В настоящ ее время доступна в 5-ти из 7-ми различных
категориях (Сat от 1 до 5)
Cat 5 - наиболее популярный выбор на данный момент
времени
Максимальная длина сегмента без повторителей - 100
метров
Overbending the cable increases cross-talk between
the 8 wires
11 - 31

Automation Business

Типы кабелей (Internal Wiring)
DTE

Прямые кабели

Прямой кабель

«Перевёртыш»

?
?
?

Концентратор,
Коммутатор, …

ПЛК,
Компьютеры …

Прямой кабель используется для подключения ПК Hubs, Switches …
«Перевёртыш» используется для соединения 2-x ПК или ПК NOE
DTE – Data Terminal Equipment – Любое приёмо-передающее устройство
11 - 32

Automation Business

Волоконно-оптический кабель
?

Состоит из трёх частей:
?
?
?

?
?

?
?

?

Носитель (стекло или пластик)
Отражатель
Защитный кожух

Core – Обеспечивает прохождение
света
Cladding - Стеклянная трубка,
которая отражает любой
«заблудившийся» свет назад в
русло носителя
Protective Sheath – Защищает
носитель и отражатель
Использование волоконной оптики
позволяет защитить систему от
вмешательства и существенно
увеличить дальность передачи
сообщений
Часто используется как основная
среда передачи данных
11 - 36

Automation Business

Соединителя для волоконной оптики
ST Connector

?

?

Оборудование ConneXium
использует оба типа
соединителей ST и SC
Соединители ST имеют
замок типа штыка

SC Connector

11 - 39

Automation Business

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

11 - 40






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.