Основы ethernet

Automation Business

11 - 1

Основы Основы EthernetEthernet

Automation Business

11 - 2

LaptopLaptop

Ethernet BackboneOffices

PlantFloor

Hub Hub

QuantumEthernet

QuantumEthernet

QuantumEthernet

QuantumEthernet

EthernetEthernet

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

Automation Business

11 - 3

Представление ПротоколовПредставление Протоколов

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.

1 2

“Hello PC 2” #$%@&**)(%

Automation Business

11 - 4

Другие протоколыДругие протоколы – – Протокол Протокол FTPFTP

FTP (File Transfer Protocol) Протокол, позволяющий передавать файлы между ПК Часть набора из TCP/IP

FTP работает по принципу клиента/сервера Программа «Клиент» позволяет Вам взаимодействовать с FTP-сервером

Файлы на FTP-серверах, как правило, сжимаются Больше файлов может быть сохранено Уменьшается время передачи файла

FTP из A в B

или из B в A

A B

Automation Business

11 - 5

ПротоколПротокол Modbus Modbus

Протокол, используемый всеми ПЛК от Modicon

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

Brand X

Все мы говорим на Modbus’е

Я нет…

Automation Business

11 - 6

ПротоколПротокол X-Way X-Way

Основной протокол, используемый ПЛК от Telemecanique

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

шина Ethway

Automation Business

11 - 7

SNMP (Simple Network Management SNMP (Simple Network Management Protocol)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

Automation Business

11 - 8

IEEE 802.3 Packet FramingIEEE 802.3 Packet Framing

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

46 to 1500

Pream

bl

e Destin

ation

Sou

rce

Data

Fram

eCh

eck

8Bytes 6 6 2 4

LLC IP TCP

Len

gth

Automation Business

11 - 9

Ethernet II Packet FramingEthernet II Packet Framing

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

46 to 1500

Pream

bl

e Destin

ation

Sou

rce

Typ

e

Data

Fram

eCh

eck

8Bytes 6 6 2 4

LLC IP TCP

Automation Business

11 - 10

Half Duplex CommunicationsHalf Duplex Communications

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

Запрос

Ответ

Приёмник Источник

Automation Business

11 - 11

Full Duplex CommunicationsFull Duplex Communications

Full Duplex - Сигналы могут проходить в любом направлении, одновременно.

Телефон - пример устройства со связью Full Duplex

Запрос

Ответ

Приёмник Источник

Automation Business

11 - 12

MAC MAC ии IP IP адресаадреса

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

Адрес IP

Automation Business

11 - 13

Адресация Адресация IP – IP – Классы адресовКлассы адресов

Четыре десятичных числа, отделенных точками

Используются числа от 0 до 255

В двоичном представлении, каждое число представлено 8-ю битами

Номер сети Номер устройства

Три класса сетей по адресации Классы A и B полностью

использованы

Показан типичный адрес из сети класса C

Три числа для адреса сети Четвёртое – адреса узла

198.168.45.249

Номер сети Номер устройства

Класс Адреса *A 1 - 126B 128 - 191C 192 - 223

11000110.10101000.00101101.11111001

* Прим. – первый октет определяет класс сети

Automation Business

11 - 14

Как устройства получают свои Как устройства получают свои IPIP-адреса -адреса

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

000054101518

Automation Business

11 - 15

BOOTP (Bootstrap Protocol)BOOTP (Bootstrap Protocol)

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

Device

‘bootplt 198.202.138.77 000054000001 198.222.100.101 200.100.000.000’

PC

Automation Business

11 - 16К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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)

Automation Business

11 - 17К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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.

Automation Business

11 - 18К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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.

Automation Business

11 - 19К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

Протоколы: IP

Automation Business

11 - 20К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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

Automation Business

11 - 21К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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

Automation Business

11 - 22К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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

Разрешение имен

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.

Automation Business

11 - 23К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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.

Automation Business

11 - 24К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

Разрешение имен с помощью DNSIDC

IDC

IDC

IDC

DNS-серверСписок корневых серверов:1.1.1.1…

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…

1.1.1.1

2.2.2.2

3.3.3.3

РекурсивныйMail.iiat.ru?

ИтеративныйMail.iiat.ru?

.ru = 2.2.2.2

ИтеративныйMail.iiat.ru?

.iiat.ru = 3.3.3.3

ИтеративныйMail.iiat.ru?

mail.iiat.ru = 212.83.0.34

mail.iiat.ru = 212.83.0.34

Automation Business

11 - 25К

ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

Разрешение имен с помощью DNSРоли серверов:

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

Automation Business

11 - 26

ARP ARP ии RARP RARP

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

Каков ваш адрес MAC?

System B

Это - для меня,Мой MAC-адрес ….

answer

System CSystem DSystem A

ARP

Сообщение не для нас

Сообщениедля одного из нас

Router X

Automation Business

11 - 27

ARP ARP ии SA SA модулимодули

После старта NOE и ETY передают без запроса ARP

Должны иметь правильные IP-адреса

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 IP-адресов

192.168.125.202

192.168.125.202

Hello 192.168.125.202,

you there?

Automation Business

11 - 28

Маска подсетиМаска 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.

Маска подсети

Automation Business

11 - 29

Маска подсетиМаска подсети

Маска подсети для сетей класса C 255.255.255.0

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”

198.168.45.32 Адрес источника

198.168.45.3

11000110.10101000.00101101.0000001111111111.11111111.11111111.00000000

11000110.10101000.00101101.00000000

В одной сети

Маска

Приёмник

Приёмник

Результат

11000110.10101000.00101100.0000010111111111.11111111.11111111.00000000

11000110.10101000.00101100.00000000

В разных сетях

198.168.44.4

МаскаПриёмник

Automation Business

11 - 30

Default GatewayDefault Gateway

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”

Gateway

Устройства

Automation Business

11 - 31

Среда передачиСреда передачи – – Витая параВитая 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 Cat 5 = 100 Mbps Cat 3 = 10 Mbps

Экранированная витая пара - витая пара, обернутая в фольгу

Неэкранированная витая пара известна как UTP

В настоящее время доступна в 5-ти из 7-ми различных категориях (Сat от 1 до 5)

Cat 5 UTP используется в 10BaseT, 100BaseT, gigabit и token ring

Cat 5 - наиболее популярный выбор на данный момент времени

Cat 6 разработана для следующего поколения сетей

Максимальная длина сегмента без повторителей - 100 метров

Использует RJ45 розетки и гнездаOverbending the cable increases cross-talk between the 8 wires

Automation Business

11 - 32

Типы кабелейТипы кабелей (Internal Wiring) (Internal Wiring)

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

«Перевёртыш» ПЛК,

Компьютеры …

Прямой кабель Концентратор,

Коммутатор, …

Прямые кабелиDTE

Automation Business

11 - 36

Волоконно-оптический кабельВолоконно-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

Automation Business

11 - 39

Соединителя для волоконной оптикиСоединителя для волоконной оптики

Оборудование ConneXium использует оба типа соединителей ST и SC

Соединители ST имеют замок типа штыка

ST Connector

SC Connector

Automation Business

11 - 40

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ