Automation Business 11 - 1 Основы Ethernet. Automation Business 11 - 2 Laptop Ethernet Backbone Offices Plant Floor Hub Quantum Ethernet Quantum Ethernet. - презентация

1 Automation Business Основы Ethernet

2 Automation Business Laptop Ethernet Backbone Offices Plant Floor Hub Quantum Ethernet Quantum Ethernet Quantum Ethernet 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

3 Automation Business Представление 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

4 Automation Business Другие протоколы – Протокол FTP 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

5 Automation Business Протокол Modbus Протокол, используемый всеми ПЛК от Modicon Многие другие устройства также говорят на Modbusе 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 Modbusе Я нет…

6 Automation Business Протокол 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

7 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

8 Automation Business IEEE Packet Framing IEEE Frame – Различные поля содержат различную информацию 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 Preamble Destination Source Data FrameCheck 8Bytes662 4 LLCIPTCP Length

9 Automation Business Ethernet II Packet Framing Ethernet II Frame – Четвёртое поле это поле типа (Type field) Содержит уникальный протокол ID (PID), которого нет в структуре Модули Modicon NOE поддерживают стандарт Ethernet II. ПЛК M1E не поддерживают формат Системы в ПЛК всех типов должны быть настроены как Ethernet II 46 to 1500 Preamble Destination Source Type Data FrameCheck 8Bytes662 4 LLCIPTCP

10 Automation Business Half 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 ПриёмникИсточник

11 Automation Business Full Duplex Communications Full Duplex - Сигналы могут проходить в любом направлении, одновременно. Телефон - пример устройства со связью Full Duplex Запрос Ответ ПриёмникИсточник

12 Automation Business MAC и IP адреса 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 ( ) Показан экран конфигурации Concept 2.2 NOE Адрес IP

13 Automation Business Адресация IP – Классы 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 Номер сетиНомер устройства * Прим. – первый октет определяет класс сети

14 Automation Business Как устройства получают свои IP-адреса SA-Устройствам IP-адрес может быть назначен различными способами Он может быть вручную сконфигурирован из программы, например из Conceptа 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 ) Можно рассмотреть MAC-адрес, как шестнадцатеричный – декодировать в десятеричный IP-адрес NOE «по-умолчанию»:

15 Automation Business 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 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 PC

16 Automation Business К 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)

17 Automation Business К ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРАКТИКУМ НА ЭВМ Специальные типы IP адресов /8 сеть класса А. Занимает пространство адресов / /16 16 сетей класса B. Занимают пространство адресов / / сетей класса С. Занимают

18 Automation Business К 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.

19 Automation Business К ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРАКТИКУМ НА ЭВМ Протоколы: IP

20 Automation Business К 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.

21 Automation Business К 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.

22 Automation Business К 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.

23 Automation Business К 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.

24 Automation Business К ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРАКТИКУМ НА ЭВМ Разрешение имен с помощью DNS DNS-сервер Список корневых серверов: … DNS-сервер (корневой) Ссылки на TLD:.ru – … DNS-сервер (.ru) Ссылки на: iiat.ru – … DNS-сервер (.iiat.ru) Записи: Mail A … Рекурсивный Mail.iiat.ru? Итеративный Mail.iiat.ru?.ru = Итеративный Mail.iiat.ru?.iiat.ru = Итеративный Mail.iiat.ru? mail.iiat.ru =

25 Automation Business К ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРАКТИКУМ НА ЭВМ 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.

26 Automation Business ARP и 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 Xs address and uses when needs to talk to C Каков ваш адрес MAC? System B Это - для меня, Мой MAC-адрес …. answer System CSystem D System A ARP Сообщение не для нас Сообщение для одного из нас Router X

27 Automation Business ARP и SA модули 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 Hello , you there?

28 Automation Business 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. Маска подсети

29 Automation Business Маска подсети Маска подсети для сетей класса C 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 Адрес источника В одной сети Маска Приёмник Результат В разных сетях Маска Приёмник

30 Automation Business Default 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

31 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 Cat 5 = 100 Mbps Cat 3 = 10 Mbps Экранированная витая пара - витая пара, обернутая в фольгу

32 Automation Business Типы кабелей (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 кабели DTE

33 Automation Business Типы соединителей RJ-11/12RJ- 45 (Most common)(Switch Configuration)

34 Automation Business Устройство Прямого кабеля PairColorWires 1BlueBlue & Blue with white stripes 2OrangeOrange & Orange with white stripes 3GreenGreen & Green with white stripes 4BrownBrown & Brown with white stripes

35 Automation Business Устройство «Перевёртыша» PairColorWires 1BlueBlue & Blue with white stripes 2OrangeOrange & Orange with white stripes 3GreenGreen & Green with white stripes 4BrownBrown & Brown with white stripes

36 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

37 Automation Business Типы волоконной оптики Single Mode - имеет намного меньший диаметр носителя, чем отражателя, что позволяет только одному лучу (mode) света проходить через носитель Multimode - имеет намного больший диаметр носителя чем одномодовое волокно, что позволяя сотням лучей света проходить через носитель одновременно. Schneider поддерживает многомодовое 62.5µ волокно

38 Automation Business Волоконная оптика: одно- и многомодовая более высокая скорость передачи данных, более длинное максимальное расстояние и более дорогая технология чем многомодовое волокно Многомодовое волокно ограничивается одним или двумя километрами в длине, в зависимости от применения

39 Automation Business Соединителя для волоконной оптики Оборудование ConneXium использует оба типа соединителей ST и SC Соединители ST имеют замок типа штыка ST Connector SC Connector

40 Automation Business СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ