Vlan ขึ้นอยู่กับพอร์ต ระยะทางสูงสุด*, ม

คอมพิวเตอร์เมื่อส่งทราฟฟิกไปยังเครือข่ายไม่ได้คาดเดาว่า VLAN "e อยู่ที่ใด สวิตช์คิดเกี่ยวกับมัน สวิตช์รู้ว่าคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับพอร์ตใดพอร์ตหนึ่งอยู่ใน VLAN ที่เกี่ยวข้อง" จ. การรับส่งข้อมูลที่มาถึงพอร์ตของ VLAN หนึ่งไม่แตกต่างจากการรับส่งข้อมูลของ VLAN อื่น กล่าวอีกนัยหนึ่งคือไม่มีข้อมูลว่าทราฟฟิกเป็นของ VLAN ใดหรือไม่

อย่างไรก็ตาม หากทราฟฟิกจาก VLAN ต่างๆ สามารถเข้ามาทางพอร์ตได้ สวิตช์จะต้องแยกความแตกต่างด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ในการทำเช่นนี้ แต่ละเฟรม (เฟรม) ของทราฟฟิกจะต้องถูกทำเครื่องหมายในลักษณะพิเศษ เครื่องหมายควรระบุว่า VLAN ใด "ทราฟฟิกเป็นของ .

วิธีทั่วไปในการใส่เครื่องหมายดังกล่าวได้อธิบายไว้ในมาตรฐานเปิดแล้ว IEEE 802.1Q.

IEEE 802.1Q- มาตรฐานเปิดที่อธิบายขั้นตอนการติดแท็กทราฟฟิกเพื่อถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เป็นของ วีแลน.

เนื่องจาก 802.1Q ไม่เปลี่ยนส่วนหัวของเฟรม อุปกรณ์เครือข่ายซึ่งไม่รองรับมาตรฐานนี้สามารถส่งทราฟฟิกโดยไม่คำนึงว่าเป็นของ VLAN

802.1Q วางในเฟรม แท็กซึ่งส่งข้อมูลเกี่ยวกับการรับส่งข้อมูลที่เป็นของ VLAN "y.

ขนาดแท็กคือ 4 ไบต์ ประกอบด้วยฟิลด์ต่อไปนี้:

ตัวระบุโปรโตคอลแท็ก (TPID)- ตัวระบุของโปรโตคอลการติดแท็ก ขนาดฟิลด์คือ 16 บิต ระบุโปรโตคอลที่ใช้สำหรับการแท็ก สำหรับ 802.1q ค่าคือ 0x8100

ข้อมูลการควบคุมแท็ก (TCI)- ฟิลด์ที่สรุปฟิลด์ลำดับความสำคัญ รูปแบบมาตรฐาน และตัวระบุ VLAN:

• ลำดับความสำคัญ- ลำดับความสำคัญ. ขนาดฟิลด์คือ 3 บิต ใช้โดยมาตรฐาน IEEE 802.1p เพื่อจัดลำดับความสำคัญของการรับส่งข้อมูล

  ตัวบ่งชี้รูปแบบมาตรฐาน (CFI)- ตัวบ่งชี้รูปแบบ Canonical ขนาดฟิลด์คือ 1 บิต ระบุรูปแบบที่อยู่ MAC 0 - ตามรูปแบบบัญญัติ (เฟรมอีเธอร์เน็ต), 1 - ไม่เป็นที่ยอมรับ (กรอบโทเค็นริง, FDDI)

  รหัส VLAN (วิดีโอ ) - ตัวระบุ VLAN "ก. ขนาดของฟิลด์คือ 12 บิต ระบุว่า VLAN ใด" ที่เป็นของเฟรม ช่วงของค่า VID ที่เป็นไปได้คือตั้งแต่ 0 ถึง 4094

เมื่อใช้มาตรฐาน Ethernet II 802.1Q จะแทรกแท็กก่อนฟิลด์ประเภทโปรโตคอล เนื่องจากเฟรมมีการเปลี่ยนแปลง เช็คซัมจะถูกคำนวณใหม่

ในมาตรฐาน 802.1Q มีแนวคิด VLAN ดั้งเดิม. ค่าเริ่มต้นคือ VLAN 1 การรับส่งข้อมูลบน VLAN นี้จะไม่ถูกแท็ก

มีโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์ 802.1Q ที่คล้ายกันซึ่งพัฒนาโดย Cisco Systems - ISL.

บทความนี้กล่าวถึงความเป็นไปได้ของอีเทอร์เน็ตที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานในอุตสาหกรรม เนื้อหายังนำเสนอโปรโตคอลแอปพลิเคชันพิเศษที่ใช้อีเธอร์เน็ต

OOO "AKOM", เชเลียบินสค์

หลังจากประสบความสำเร็จในการยึดครองโลกของสำนักงานอัตโนมัติ อีเทอร์เน็ตและ TCP/IP ได้ทำการโจมตีระบบควบคุมการผลิตแบบกระจาย ในฐานะที่เป็น "อาวุธ" หลักสิ่งนี้ใช้แนวคิดที่ดึงดูดใจของการเชื่อมต่อที่ "ไร้รอยต่อ" ของพีระมิดระบบอัตโนมัติแบบคลาสสิกทุกระดับตั้งแต่ระดับการทำงานอัตโนมัติของกระบวนการทางเทคโนโลยีไปจนถึงระดับการจัดการองค์กร การนำแนวคิดนี้ไปใช้จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนอีเทอร์เน็ตครั้งใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการสนับสนุนแบบเรียลไทม์ โปรโตคอลการสื่อสารที่ไม่สามารถกำหนดได้เช่น HTTP และ FTP นั้นให้ความคล่องตัวและใช้งานง่าย แต่สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม โปรโตคอลแอปพลิเคชันพิเศษยังคงต้องได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานอีเธอร์เน็ต

OSI - โมเดลการเชื่อมต่อระบบเปิด

โมเดล OSI (Open System Interconnection) อธิบายแผนผังและกำหนดมาตรฐานการเชื่อมโยงระหว่าง อุปกรณ์ต่างๆในสถาปัตยกรรมเครือข่าย แบบจำลอง OSI กำหนดระดับของเครือข่ายระบบเจ็ดระดับ ตั้งชื่อมาตรฐาน และระบุว่าแต่ละระดับควรทำหน้าที่ใดและจะให้ปฏิสัมพันธ์กับระดับที่สูงกว่าได้อย่างไร

ข้าว. 1.แบบจำลอง OSI (การเชื่อมต่อระบบเปิด)

ก่อนที่จะสามารถส่งข้อมูลผู้ใช้จากภาคผนวก 1 (รูปที่ 1.) ผ่านอีเทอร์เน็ต ข้อมูลนี้จะส่งผ่านสแต็กการสื่อสารทั้งหมดตามลำดับจากระดับบนสุดไปยังระดับต่ำสุด ในกรณีนี้แพ็กเก็ตสุดท้ายจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการส่ง (การห่อหุ้ม) - เมื่อเฟรม (แพ็กเก็ต) ถูกสร้างขึ้นตามข้อกำหนดของระดับปัจจุบัน เฟรมจากมากกว่า ระดับสูง. ดังนั้นข้อมูลที่ถึงระดับต่ำสุด (สื่อการส่งข้อมูลทางกายภาพ) จะถูกส่งไปยังระบบที่สองซึ่งกระบวนการย้อนกลับของการส่งข้อมูลแบบอนุกรมของข้อมูลที่ได้รับไปยังระดับบนจะเกิดขึ้นที่ปลายทาง - ภาคผนวก 2

กระบวนการดังกล่าวเปรียบเสมือนท่อส่งน้ำมันอย่างดี และต้องการคำอธิบายที่ชัดเจนของการโต้ตอบเชิงตรรกะระหว่างระดับต่างๆ

ตารางที่ 1

ในอีเธอร์เน็ต ตามมาตรฐาน IEEE 802.1-3 จะใช้เลเยอร์ 1 และ 2 ของโมเดล OSI รองรับเลเยอร์เครือข่ายที่สามซึ่งให้บริการโดยโปรโตคอล IP (Internet Protocol) ที่ซ้อนทับบนอีเธอร์เน็ตและโปรโตคอลการขนส่ง TCP และ UDP สอดคล้องกับเลเยอร์ 4 เลเยอร์ 5-7 ถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชัน FTP, Telnet, SMTP, SNMP โปรโตคอลและในโปรโตคอลอุตสาหกรรมเฉพาะที่พิจารณาด้านล่าง automation (Industrial Ethernet) ควรสังเกตว่าโปรโตคอล Industrial Ethernet สามารถแทนที่หรือเสริมเลเยอร์ 3 และ 4 (IP และ TCP/UDP) ในบางแอปพลิเคชัน

เลเยอร์ 1 (กายภาพ) อธิบายวิธีการส่งข้อมูลแบบอนุกรมบิตต่อบิตผ่านสื่อกายภาพ ตามที่ใช้กับมาตรฐาน IEEE 802.3 เฟรมอีเธอร์เน็ตมาตรฐานควรมีลักษณะดังนี้:

คำนำ - คำนำใช้เพื่อซิงโครไนซ์อุปกรณ์รับและระบุจุดเริ่มต้นของเฟรมอีเธอร์เน็ต

ปลายทาง - ที่อยู่ของผู้รับ

แหล่งที่มา - ที่อยู่ผู้ส่ง;

Type Field - ประเภทโปรโตคอลระดับสูง (เช่น TCP/IP)

ฟิลด์ข้อมูล - ข้อมูลที่ส่ง;

ตรวจสอบ - เช็คซัม (CRC)

Layer 2 (Link) ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลผ่าน Physical Layer โดยการบรรจุข้อมูลลงในเฟรมมาตรฐานด้วยการเพิ่มข้อมูลที่อยู่และการตรวจสอบ (การตรวจจับข้อผิดพลาด) การเข้าถึงสื่อกลางในการส่งข้อมูลตาม IEEE 802.3 นั้นดำเนินการผ่านกลไก CSMA / CD ซึ่งนำไปสู่การชนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่ออุปกรณ์หลายตัวเริ่มส่งสัญญาณพร้อมกัน เลเยอร์ลิงก์ช่วยให้สามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยการให้สิทธิ์การเข้าถึงสำหรับอุปกรณ์ที่สร้างเครือข่าย สิ่งนี้ถูกนำมาใช้ในสวิตช์อีเทอร์เน็ต (เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตแบบสวิตช์) ซึ่งตามข้อมูลของเลเยอร์ลิงก์ ข้อมูลขาเข้าทั้งหมดจะได้รับการตรวจสอบความสมบูรณ์และการตรวจสอบความสอดคล้อง (CRC) โดยอัตโนมัติ และหากผลลัพธ์เป็นบวก จะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังเท่านั้น พอร์ตที่ตัวรับข้อมูลเชื่อมต่ออยู่

เลเยอร์ 3 (เครือข่าย) ให้การส่งข้อความระหว่างเครือข่ายต่างๆ โดยใช้โปรโตคอล IP (ที่ใช้กับอีเทอร์เน็ต) เป็นเครื่องมือ ข้อมูลที่ได้รับจาก Transport Layer ถูกห่อหุ้มไว้ในเฟรม Network Layer พร้อมส่วนหัว IP และส่งผ่านไปยัง Data Link Layer เพื่อแบ่งส่วนและส่งต่อ IP เวอร์ชัน 4 ปัจจุบัน (IPv4) ใช้ช่วงที่อยู่สูงสุด 32 บิต ในขณะที่ IPv6 ขยายพื้นที่ที่อยู่เป็น 128 บิต

Layer 4 (Transport) ให้การส่งข้อมูลในระดับความน่าเชื่อถือที่กำหนด รองรับระดับนี้ในโปรโตคอล TCP และ UDP TCP (Transmission Control Protocol - โปรโตคอลควบคุมการส่งสัญญาณ) เป็นโปรโตคอลขั้นสูงที่มีวิธีการสร้าง ยืนยัน และยุติการเชื่อมต่อ ด้วยวิธีตรวจหาและแก้ไขข้อผิดพลาด ความน่าเชื่อถือสูงของการส่งข้อมูลทำได้โดยมีค่าใช้จ่ายของความล่าช้าเพิ่มเติมและปริมาณข้อมูลที่ส่งเพิ่มขึ้น UDP (User Datagram Protocol - โปรโตคอลดาตาแกรมผู้ใช้) ถูกสร้างขึ้นเพื่อถ่วงน้ำหนักกับ TCP และใช้ในกรณีที่ความเร็วกลายเป็นปัจจัยหลักแทนที่จะเป็นความน่าเชื่อถือของการถ่ายโอนข้อมูล

เลเยอร์ 5 - 7 มีหน้าที่รับผิดชอบในการตีความขั้นสุดท้ายของข้อมูลผู้ใช้ที่ส่ง ตัวอย่างจากโลกของสำนักงานอัตโนมัติ ได้แก่ โปรโตคอล FTP และ HTTP โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมก็ใช้เลเยอร์เหล่านี้เช่นกัน แต่ วิธีทางที่แตกต่างซึ่งทำให้เข้ากันไม่ได้ ดังนั้นโปรโตคอล Modbus / TCP, EtherNet / IP, CIPsync, JetSync จึงอยู่เหนือเลเยอร์ 4 ของโมเดล OSI อย่างเคร่งครัด และโปรโตคอล ETHERNET Powerlink, PROFInet, SERCOS จะขยายและแทนที่เลเยอร์ 3 และ 4 บางส่วน

อีเธอร์เน็ต/ไอพี

EtherNet/IP ใช้โปรโตคอล Ethernet TCP และ UDP IP และขยายสแตกการสื่อสารเพื่อใช้ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม (รูปที่ 2) ส่วนที่สองของชื่อ "IP" ย่อมาจาก "Industrial Protocol" Industrial Ethernet Protocol (Ethernet/IP) ได้รับการพัฒนาโดยกลุ่ม ODVA โดยมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันของ Rockwell Automation ณ สิ้นปี 2543 โดยใช้โปรโตคอลการสื่อสาร CIP (Common Interface Protocol) ซึ่งใช้ในเครือข่าย ControlNet และ DeviceNet ด้วย ข้อมูลจำเพาะ EtherNet/IP เป็นแบบสาธารณะและไม่มีค่าใช้จ่าย นอกเหนือจากฟังก์ชันทั่วไปของโปรโตคอล HTTP, FTP, SMTP และ SNMP แล้ว EtherNet/IP ยังให้การถ่ายโอนข้อมูลที่มีความสำคัญต่อเวลาระหว่างโฮสต์และอุปกรณ์ I/O ความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลา (การกำหนดค่า ดาวน์โหลด/ยกเลิกการโหลดโปรแกรม) มีให้โดย TCP stack และการส่งข้อมูลการควบคุมแบบวนรอบตามเวลาที่สำคัญจะดำเนินการผ่าน UDP stack เพื่อให้การตั้งค่าเครือข่าย EtherNet/IP ง่ายขึ้น อุปกรณ์อัตโนมัติมาตรฐานส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับ ไฟล์คอนฟิกูเรชัน(มปป).

CIPsync เป็นส่วนขยายของโปรโตคอลการสื่อสาร CIP และใช้กลไกการซิงโครไนซ์เวลาในระบบแบบกระจายตามมาตรฐาน IEEE 1588

กำไร

PROFINET เวอร์ชันแรกใช้อีเธอร์เน็ตสำหรับการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ที่ไม่สำคัญต่อเวลา ระดับสูงและอุปกรณ์ฟิลด์ Profibus-DP การโต้ตอบกับ Profibus-DP ทำได้ค่อนข้างง่ายโดยใช้ PROXY ในตัวสแต็ก

PROFINET เวอร์ชันที่สองมีกลไกสองแบบสำหรับการสื่อสารผ่านอีเธอร์เน็ต: TCP/IP ใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลา และ เวลาจริงจัดทำขึ้นในช่องที่สองโดยโปรโตคอลพิเศษ โปรโตคอลตามเวลาจริงนี้ "กระโดด" ข้ามเลเยอร์ 3 และ 4 แปลงความยาวของข้อมูลที่ส่งเพื่อให้ได้ระดับที่กำหนด นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสาร การส่งข้อมูลทั้งหมดใน PROFINET จะได้รับการจัดลำดับความสำคัญตาม IEEE 802.1p สำหรับการสื่อสารแบบเรียลไทม์ ข้อมูลต้องมีลำดับความสำคัญสูงสุด (ลำดับที่เจ็ด)

PROFINET V3 (IRT) ใช้ฮาร์ดแวร์เพื่อสร้างลิงค์ที่รวดเร็วพร้อมประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น เป็นไปตามข้อกำหนด IRT (Isochronous Real-Time) ของมาตรฐาน IEEE-1588 PROFINET V3 ส่วนใหญ่ใช้ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหวโดยใช้สวิตช์ Ethernet/PROFINET V3 โดยเฉพาะ

ข้าว. 2.โครงสร้างของ Ethernet/IP ในเลเยอร์ของโมเดล OSI

ข้าว. 3.โครงสร้างของ PROFINET ในเลเยอร์ของแบบจำลอง OSI

ข้าว. 4.โครงสร้าง Ethernet PowerLink ใน OSI Model Layers

อีเธอร์เน็ตพาวเวอร์ลิงค์

ใน ETHERNET Powerlink สแต็ก TCP/IP และ UDP/IP (เลเยอร์ 3 และ 4) จะถูกขยายโดยสแต็ก Powerlink ขึ้นอยู่กับสแต็ค TCP, UDP และ Powerlink ทั้งการถ่ายโอนข้อมูลแบบอะซิงโครนัสของข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลาและการถ่ายโอนข้อมูลแบบวนรอบอย่างรวดเร็ว

Powerlink stack จัดการทราฟฟิกข้อมูลบนเครือข่ายอย่างสมบูรณ์สำหรับการทำงานแบบเรียลไทม์ สำหรับสิ่งนี้ จะใช้เทคโนโลยี SCNM (Slot Communication Network Management) ซึ่งจะกำหนดช่วงเวลาและสิทธิ์ที่เข้มงวดสำหรับการรับส่งข้อมูลสำหรับแต่ละสถานีในเครือข่าย ในแต่ละช่วงเวลาจะมีสถานีเดียวเท่านั้น การเข้าถึงแบบเต็มไปยังเครือข่ายซึ่งช่วยให้คุณกำจัดการชนกันและมั่นใจในระดับการทำงาน นอกเหนือจากช่วงเวลาแต่ละช่วงเวลาสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลแบบไอโซโครนัสแล้ว SCNM ยังมีช่วงเวลาทั่วไปสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลแบบอะซิงโครนัสอีกด้วย

ด้วยความร่วมมือกับกลุ่ม CiA (CAN in Automation) ส่วนขยาย Powerlink v.2 ได้รับการพัฒนาโดยใช้โปรไฟล์อุปกรณ์ CANopen

Powerlink v.3 มีกลไกการซิงโครไนซ์เวลาตามมาตรฐาน IEEE 1588

Modbus/TCP-IDA

กลุ่ม Modbus-IDA ที่ตั้งขึ้นใหม่เสนอสถาปัตยกรรม IDA สำหรับระบบควบคุมแบบกระจายโดยใช้ Modbus เป็นโครงสร้างข้อความ Modbus-TCP คือการทำงานร่วมกันของโปรโตคอล Modbus มาตรฐานและโปรโตคอล Ethernet-TCP/IP เป็นสื่อกลางในการสื่อสาร ผลลัพธ์ที่ได้คือโปรโตคอลการส่งข้อมูลแบบเปิดที่เรียบง่าย มีโครงสร้างสำหรับเครือข่าย Master-Slave โปรโตคอลทั้งสามจากตระกูล Modbus (Modbus RTU, Modbus Plus และ Modbus-TCP) ใช้โปรโตคอลแอปพลิเคชันเดียวกัน ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานร่วมกันได้ในระดับการประมวลผลข้อมูลผู้ใช้

IDA ไม่ได้เป็นเพียงโปรโตคอลที่ใช้ Modbus เท่านั้น แต่เป็นสถาปัตยกรรมทั้งหมดที่ผสมผสานวิธีการสร้าง ระบบต่างๆระบบอัตโนมัติพร้อมระบบอัจฉริยะแบบกระจายและอธิบายทั้งโครงสร้างของระบบควบคุมโดยรวมและส่วนต่อประสานของอุปกรณ์และ ซอฟต์แวร์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง. สิ่งนี้ให้การรวมแนวตั้งและแนวนอนของระบบอัตโนมัติทุกระดับด้วยการใช้เทคโนโลยีเว็บอย่างกว้างขวาง

มีการส่งข้อมูลตามเวลาจริงโดยใช้ IDA stack ซึ่งเป็นส่วนเสริมบน TCP/UDP และใช้โปรโตคอล Modbus การส่งผ่านข้อมูลที่ไม่สำคัญต่อเวลาและการสนับสนุนเทคโนโลยีเว็บเกิดขึ้นผ่าน TCP/IP stack ความเป็นไปได้ที่มีให้ รีโมทอุปกรณ์และระบบ (การวินิจฉัย การกำหนดพารามิเตอร์ การดาวน์โหลดโปรแกรม ฯลฯ) โดยใช้โปรโตคอล HTTP, FTP และ SNMP มาตรฐาน

อีเธอร์แคท

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) เป็นแนวคิดระบบอัตโนมัติบนอีเทอร์เน็ตที่พัฒนาโดยบริษัท Beckhoff สัญชาติเยอรมัน ความแตกต่างที่สำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการประมวลผลเฟรมอีเธอร์เน็ตแบบ "ทันที": แต่ละโมดูลในเครือข่ายพร้อมกับรับข้อมูลที่ส่งไปยังโมดูลนั้นจะส่งเฟรมไปยังโมดูลถัดไป เมื่อทำการส่งข้อมูล ข้อมูลเอาต์พุตจะถูกแทรกเข้าไปในเฟรมรีเลย์ในทำนองเดียวกัน ดังนั้น แต่ละโมดูลในเครือข่ายจึงมีความล่าช้าเพียงไม่กี่นาโนวินาที ให้การสนับสนุนระบบโดยรวมแบบเรียลไทม์ ข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลาจะถูกส่งในช่วงเวลาระหว่างการส่งข้อมูลตามเวลาจริง

EtherCAT ใช้กลไกการซิงโครไนซ์ตามมาตรฐาน IEEE 1588 เวลาแฝงต่ำของการส่งข้อมูลทำให้สามารถใช้ EtherCAT ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหวได้

SERCOS III

SERCOS (SErial Real-Time Communication System) เป็นอินเทอร์เฟซดิจิทัลที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการสื่อสารระหว่างตัวควบคุมและ VFD (ตัวแปลงความถี่) โดยใช้วงแหวนไฟเบอร์ออปติก พัฒนาในรูปแบบดั้งเดิมโดยกลุ่มบริษัทในช่วงปลายยุค 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา การดำเนินการแบบเรียลไทม์ทำได้โดยใช้กลไก TDMA (Time Division Multiplex Access) - การเข้าถึงมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา SERCOS-III คือ รุ่นล่าสุดอินเทอร์เฟซนี้ใช้อีเทอร์เน็ต

มูลนิธิ Fieldbus HSE

เมื่อพัฒนามาตรฐาน Foundation Fieldbus พวกเขาพยายามพึ่งพาโมเดล OSI ทั้งหมด แต่ท้ายที่สุด โมเดลก็เปลี่ยนไปด้วยเหตุผลด้านประสิทธิภาพ: เลเยอร์ 2 ถูกแทนที่ด้วยเลเยอร์การเจรจาข้อมูลที่เป็นกรรมสิทธิ์ เลเยอร์ 3-6 ถูกกำจัด และชั้นที่แปดเรียกว่า User ระดับผู้ใช้ประกอบด้วยบล็อกฟังก์ชันซึ่งเป็นชุดมาตรฐานของฟังก์ชันควบคุม (เช่น อะนาล็อก สัญญาณเข้า,การควบคุมแบบ PID เป็นต้น). บล็อกฟังก์ชันเหล่านี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์ต่างๆ ที่หลากหลายจากผู้ผลิตหลายราย ไม่ใช่อุปกรณ์ประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อใช้ซอฟต์แวร์ “คำอธิบายอุปกรณ์” (DD) เพื่อสื่อสารคุณสมบัติและข้อมูลเฉพาะของอุปกรณ์ไปยังระบบ ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มอุปกรณ์ใหม่ในระบบแบบปลั๊กแอนด์เพลย์

จุดเด่นประการที่สองของเทคโนโลยี Foundation Fieldbus คือการสื่อสารแบบเพียร์ทูเพียร์ระหว่างอุปกรณ์ภาคสนาม ด้วยการสื่อสารแบบเพียร์ทูเพียร์ อุปกรณ์แต่ละชิ้นที่เชื่อมต่อกับบัสสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นๆ บนบัสได้โดยตรง (นั่นคือ ไม่จำเป็นต้องส่งสัญญาณผ่านระบบควบคุม)

Foundation Fieldbus HSE ((อีเธอร์เน็ตความเร็วสูง) ได้รับการพัฒนาในปี 2543 คุณสมบัติหลัก: ใช้อีเธอร์เน็ต, อัตราข้อมูล 100 Mbaud, การสนับสนุนแบบเรียลไทม์, เข้ากันได้กับอุปกรณ์อีเทอร์เน็ตเชิงพาณิชย์ทั้งหมด, ใช้ อินเทอร์เน็ตโปรโตคอล(FTP, HTTP, SMPT, SNMP และ UDP), ความสามารถในการสื่อสารกับเครือข่าย FF H1 โดยไม่ต้องติดต่อกับระบบโฮสต์

SafeEthernet

พัฒนาโดยบริษัทเยอรมัน HIMA ที่ใช้อีเธอร์เน็ตพร้อมรองรับโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต สอดคล้องกับโปรไฟล์บริษัทและตามชื่อที่แนะนำ โปรโตคอลนี้เหมาะสำหรับใช้ในระบบรักษาความปลอดภัย

IEEE 802.1Q- มาตรฐานเปิดที่อธิบายขั้นตอนการติดแท็กการรับส่งข้อมูลสำหรับการส่งข้อมูลที่เป็นของ VLAN

เนื่องจาก 802.1Q ไม่เปลี่ยนส่วนหัวของเฟรม อุปกรณ์เครือข่ายที่ไม่สนับสนุนมาตรฐานนี้สามารถส่งทราฟฟิกได้โดยไม่คำนึงถึงการเป็นสมาชิก VLAN

802.1Q วางในเฟรม แท็กซึ่งส่งข้อมูลเกี่ยวกับการรับส่งข้อมูลที่เป็นของ VLAN "y.

ขนาดแท็กคือ 4 ไบต์ ประกอบด้วยฟิลด์ต่อไปนี้:

• ตัวระบุโปรโตคอลแท็ก (TPID)- ตัวระบุของโปรโตคอลการติดแท็ก ขนาดฟิลด์คือ 16 บิต ระบุโปรโตคอลที่ใช้สำหรับการแท็ก สำหรับ 802.1q ค่าคือ 0x8100
• ข้อมูลการควบคุมแท็ก (TCI)- ฟิลด์ที่สรุปฟิลด์ลำดับความสำคัญ รูปแบบมาตรฐาน และตัวระบุ VLAN:
  • ลำดับความสำคัญ- ลำดับความสำคัญ. ขนาดฟิลด์คือ 3 บิต ใช้โดยมาตรฐาน IEEE 802.1p เพื่อจัดลำดับความสำคัญของการรับส่งข้อมูล
  • ตัวบ่งชี้รูปแบบมาตรฐาน (CFI)- ตัวบ่งชี้รูปแบบ Canonical ขนาดฟิลด์คือ 1 บิต ระบุรูปแบบที่อยู่ MAC 0 - ตามรูปแบบบัญญัติ (เฟรมอีเธอร์เน็ต), 1 - ไม่เป็นที่ยอมรับ (กรอบโทเค็นริง, FDDI)
  • ตัวระบุ VLAN (VID)- ตัวระบุ VLAN "ก. ขนาดของฟิลด์คือ 12 บิต ระบุว่า VLAN ใด" ที่เป็นของเฟรม ช่วงของค่า VID ที่เป็นไปได้คือตั้งแต่ 0 ถึง 4094

เมื่อใช้มาตรฐาน Ethernet II 802.1Q จะแทรกแท็กก่อนฟิลด์ประเภทโปรโตคอล เนื่องจากเฟรมมีการเปลี่ยนแปลง เช็คซัมจะถูกคำนวณใหม่

ในมาตรฐาน 802.1Q มีแนวคิดของ Native VLAN ค่าเริ่มต้นคือ VLAN 1 การรับส่งข้อมูลบน VLAN นี้จะไม่ถูกแท็ก

มีโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์ 802.1Q ที่คล้ายกันซึ่งพัฒนาโดย Cisco Systems - ISL

เมื่อใช้ VLAN ตามพอร์ต แต่ละพอร์ตจะถูกกำหนดให้กับ VLAN เฉพาะ โดยไม่คำนึงว่าผู้ใช้หรือคอมพิวเตอร์เครื่องใดเชื่อมต่อกับพอร์ตนั้น ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับพอร์ตนี้จะเป็นสมาชิกของ VLAN เดียวกัน

การกำหนดค่าพอร์ตเป็นแบบคงที่และสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยตนเองเท่านั้น

VLAN ที่ใช้พอร์ต

Vlan ขึ้นอยู่กับที่อยู่ mac

วิธีต่อไปในการสร้างเครือข่ายเสมือนใช้การจัดกลุ่มที่อยู่ MAC เมื่อมีโหนดจำนวนมากในเครือข่าย วิธีนี้ต้องใช้การดำเนินการด้วยตนเองจำนวนมากจากผู้ดูแลระบบ

VLAN ขึ้นอยู่กับที่อยู่ MAC

Vlan ตามฉลาก - มาตรฐาน 802.1q

สองวิธีแรกขึ้นอยู่กับการเพิ่มข้อมูลเพิ่มเติมลงในตารางที่อยู่ของบริดจ์เท่านั้น และอย่าใช้ความเป็นไปได้ในการฝังข้อมูลเกี่ยวกับเฟรมที่เป็นของ เครือข่ายเสมือนในเฟรมที่ส่ง วิธีการจัดระเบียบ VLAN ตามป้ายกำกับ − แท็ก, การใช้งาน ฟิลด์เพิ่มเติมเฟรมสำหรับเก็บข้อมูลเกี่ยวกับการเป็นเจ้าของเฟรมเมื่อย้ายระหว่างสวิตช์เครือข่าย เพิ่มแท็ก 4 ไบต์ในเฟรมอีเทอร์เน็ต:

ป้ายกำกับเฟรมที่เพิ่มประกอบด้วยฟิลด์ TPID (Tag Protocol Identifier) ​​สองไบต์และฟิลด์ TCI (ข้อมูลการควบคุมแท็ก) สองไบต์ 2 ไบต์แรกคงที่ที่ 0x8100 กำหนดว่าเฟรมมีแท็กโปรโตคอล 802.1q/802.1p ฟิลด์ TCI ประกอบด้วยฟิลด์ Priority, CFI และ VID ฟิลด์ Priority มีความยาว 3 บิตและระบุระดับความสำคัญของเฟรมที่เป็นไปได้แปดระดับ ฟิลด์ VID (VLAN ID) ยาว 12 บิต เป็นตัวระบุเครือข่ายเสมือน 12 บิตเหล่านี้ทำให้สามารถกำหนดเครือข่ายเสมือนที่แตกต่างกันได้ 4096 เครือข่าย อย่างไรก็ตาม ID 0 และ 4095 ถูกสงวนไว้สำหรับการใช้งานพิเศษ ดังนั้นจึงสามารถกำหนดเครือข่ายเสมือนทั้งหมด 4094 เครือข่ายในมาตรฐาน 802.1Q ฟิลด์ CFI 1 บิต (ตัวบ่งชี้รูปแบบ Canonical) สงวนไว้สำหรับการกำหนดเฟรมของเครือข่ายประเภทอื่น (โทเค็นริง, FDDI) ในขณะที่สำหรับเฟรมอีเทอร์เน็ตจะเป็น 0

หลังจากที่พอร์ตอินพุตของสวิตช์ได้รับเฟรมแล้ว การตัดสินใจเกี่ยวกับการประมวลผลเพิ่มเติมจะทำตามกฎของพอร์ตอินพุต (กฎขาเข้า) ตัวเลือกต่อไปนี้เป็นไปได้:

รับเฉพาะเฟรมที่ติดแท็กเท่านั้น

รับเฉพาะเฟรมที่ไม่ได้ติดแท็ก

ตามค่าเริ่มต้น สวิตช์ทั้งหมดจะยอมรับเฟรมของทั้งสองประเภท

หลังจากประมวลผลเฟรมแล้ว จะมีการตัดสินใจส่งต่อไปยังพอร์ตเอาต์พุตตามกฎการส่งต่อเฟรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า กฎสำหรับการส่งต่อเฟรมภายในสวิตช์คือสามารถส่งต่อเฟรมระหว่างพอร์ตที่เชื่อมโยงกับเครือข่ายเสมือนเดียวกันเท่านั้น

อีเธอร์เน็ต 1000Base

1000Base Ethernet หรือ Gigabit Ethernet เช่น Fast Ethernet ใช้รูปแบบเฟรม วิธีการเข้าถึง CSMA/CD โทโพโลยีแบบดาว และการควบคุมลิงก์ (LLC) เดียวกันกับ IEEE 802.3 และ 10Base-T Ethernet ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างเทคโนโลยีอีกครั้งอยู่ที่การนำชั้นทางกายภาพของ EMBOS มาใช้ นั่นคือการนำอุปกรณ์ PHY ไปใช้ สำหรับการใช้งานตัวรับส่งสัญญาณ PHY ที่เชื่อมต่อกับไฟเบอร์ การพัฒนา IEEE 802.3 และ ANSI X3T11 Fibre Channel ถูกนำมาใช้ ในปี 1998 มีการเผยแพร่ 802.3z สำหรับไฟเบอร์และ 802.3ab สำหรับสายคู่บิดเกลียว

หากความแตกต่างระหว่างอีเทอร์เน็ตและอีเทอร์เน็ตเร็วมีน้อยและไม่ส่งผลกระทบต่อเลเยอร์ MAC ดังนั้นเมื่อพัฒนามาตรฐาน Gigabit Ethernet 1000Base-T ผู้พัฒนาไม่เพียงต้องทำการเปลี่ยนแปลงในเลเยอร์ทางกายภาพเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อเลเยอร์ย่อยของ MAC ด้วย

ฟิสิคัลเลเยอร์ Gigabit Ethernet ใช้หลายอินเทอร์เฟซ รวมถึงแบบดั้งเดิม คู่บิดหมวดที่ 5 เช่นเดียวกับไฟเบอร์แบบหลายโหมดและแบบโหมดเดียว โดยรวมแล้ว มีการกำหนดอินเทอร์เฟซสื่อทางกายภาพที่แตกต่างกัน 4 ประเภท ซึ่งสะท้อนให้เห็นในข้อกำหนดของมาตรฐาน 802.3z (1000Base-X) และ 802.3ab (1000Base-T)

ระยะทางที่รองรับสำหรับมาตรฐาน 1000Base-X แสดงไว้ในตารางด้านล่าง

คุณลักษณะของเครื่องรับส่งสัญญาณแสงสามารถสูงกว่าที่ระบุในตารางอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น NBase ผลิตสวิตช์พร้อมพอร์ต Gigabit Ethernet ที่ให้การรับส่งข้อมูลในระยะทางสูงสุด 40 กม. ผ่านไฟเบอร์โหมดเดียวโดยไม่ต้องส่งสัญญาณซ้ำ (ใช้เลเซอร์ DFB สเปกตรัมแคบที่ทำงานที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร)

อินเทอร์เฟซ 1,000Base-T

1000Base-T เป็นอินเทอร์เฟซ Gigabit Ethernet มาตรฐานสำหรับการส่งผ่าน UTP หมวดหมู่ 5e และสูงกว่าในระยะทางสูงสุด 100 เมตร สำหรับการส่งสัญญาณ ใช้สายเคเบิลทองแดงทั้งหมดสี่คู่ อัตราการส่งข้อมูลสำหรับหนึ่งคู่คือ 250 Mbps

เลเยอร์ย่อยของ MAC

เลเยอร์ย่อย MAC ของ Gigabit Ethernet ใช้วิธีการเข้าถึงสื่อ CSMA/CD แบบเดียวกับรุ่นก่อนของ Ethernet และ Fast Ethernet ข้อจำกัดหลักเกี่ยวกับความยาวสูงสุดของเซกเมนต์ (หรือโดเมนการชนกัน) ถูกกำหนดโดยโปรโตคอลนี้

ปัญหาอย่างหนึ่งของการใช้ความเร็ว 1 Gbit / s คือเพื่อให้แน่ใจว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางเครือข่ายที่ยอมรับได้เมื่อทำงาน เพล็กซ์ครึ่งโหมดการทำงาน อย่างที่คุณทราบ ขนาดเฟรมขั้นต่ำในเครือข่าย Ethernet และ Fast Ethernet คือ 64 ไบต์ ด้วยอัตราการส่งข้อมูล 1 Gbps และขนาดเฟรม 64 ไบต์ การตรวจจับการชนกันที่เชื่อถือได้กำหนดให้ระยะห่างระหว่างคอมพิวเตอร์สองเครื่องที่อยู่ไกลที่สุดไม่เกิน 25 เมตร จำได้ว่าการตรวจจับการชนกันที่ประสบความสำเร็จเป็นไปได้หากเวลาการส่งเฟรมความยาวขั้นต่ำมากกว่าสองเท่าของเวลาการแพร่กระจายสัญญาณระหว่างสองโหนดที่อยู่ไกลที่สุดในเครือข่าย ดังนั้น เพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางเครือข่ายสูงสุด 200 ม. (สายเคเบิลยาว 100 ม. สองเส้นและสวิตช์หนึ่งตัว) ความยาวเฟรมขั้นต่ำในมาตรฐาน Gigabit Ethernet จึงเพิ่มขึ้นเป็น 512 ไบต์ หากต้องการเพิ่มความยาวของเฟรมเป็นค่าที่ต้องการ อะแดปเตอร์เครือข่ายจะเสริมฟิลด์ข้อมูลให้มีความยาว 448 ไบต์ด้วยส่วนขยายที่เรียกว่า (ส่วนขยายของผู้ให้บริการ) ฟิลด์ส่วนขยายคือฟิลด์ที่เต็มไปด้วยอักขระที่ไม่ถูกต้องซึ่งไม่สามารถเข้าใจผิดว่าเป็นรหัสข้อมูล ในกรณีนี้ ช่องตรวจสอบผลรวมจะคำนวณสำหรับเฟรมเดิมเท่านั้น และจะไม่นำไปใช้กับช่องส่วนขยาย เมื่อได้รับเฟรม ฟิลด์ส่วนขยายจะถูกยกเลิก ดังนั้นเลเยอร์ LLC จึงไม่รู้ด้วยซ้ำว่ามีฟิลด์ส่วนขยายอยู่ หากขนาดเฟรมเท่ากับหรือมากกว่า 512 ไบต์ แสดงว่าไม่มีฟิลด์ส่วนขยายของสื่อ

เฟรม Gigabit Ethernet พร้อมช่องขยายสื่อ

วัตถุประสงค์หลักของเทคโนโลยี ไวไฟ(Wireless Fidelity - "ความแม่นยำไร้สาย") - ส่วนขยายไร้สาย เครือข่ายอีเทอร์เน็ต. นอกจากนี้ยังใช้ในกรณีที่ไม่ต้องการใช้เครือข่ายแบบใช้สาย โปรดดูที่ส่วนเริ่มต้นของส่วน "LAN แบบไร้สาย" ตัวอย่างเช่น เพื่อถ่ายโอนข้อมูลจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของกลไก หากไม่สามารถเจาะผนังได้ ในโกดังขนาดใหญ่ที่ต้องพกพาคอมพิวเตอร์ไปด้วย

WiFi ออกแบบมา สมาคม Wi-Fi ใช้ชุดมาตรฐาน IEEE 802.11 (1997) [ANSI] และให้อัตราการถ่ายโอนตั้งแต่ 1...2 ถึง 54 Mbps กลุ่มสมาคม Wi-Fi พัฒนาข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเพื่อทำให้มาตรฐาน Wi-Fi เป็นจริง ดำเนินการทดสอบและรับรองผลิตภัณฑ์ของบุคคลที่สามว่าเป็นไปตามมาตรฐาน จัดนิทรรศการ และให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่นักพัฒนาอุปกรณ์ Wi-Fi

แม้ว่ามาตรฐาน IEEE 802.11 จะได้รับการรับรองในปี 2540 แต่เครือข่าย Wi-Fi ก็แพร่หลายเฉพาะใน ปีที่แล้วเมื่อราคาสำหรับอุปกรณ์เครือข่ายแบบอนุกรมลดลงอย่างมาก ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ในมาตรฐานต่างๆ ของซีรีส์ 802.11 จะใช้เพียงสองมาตรฐานเท่านั้น: 802.11b ที่มีอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 11 Mbps และ 802.11g (สูงสุด 54 Mbps)