以太网与工业以太网

以太网与工业以太网浅析

彭小丹（14115405）

工业以太网是以太网的一种，是具体的以太网，它既具有以太网的特点，又具有自己的特色。

以太网(Ethernet)是一个可分支的广播通信系统,它分布在局部地区的计算站之间传递数字式数据包。

以太网允许本地化的站间通讯，很容易扩展，它的控制的完全分散避免了创建一个瓶颈。同时以太网是相对便宜的，它不作任何绝对的保证的数据包传送，它进行尽可能简单的沟通。每个以太网数据包中都包含一个源地址和目的地址。所有的数据包都到达段上的每个工作站，过滤在网络接口。以太网也为广播保留了地址。

我们在拓扑结构、控制和碰撞检测三方面研究以太网。

以太网作为一种广播媒体，可以想象为一个两边都是连接到工作站的直线，工作站的单附在其上，其可分为多个以太段，多个以太网段可以使用的装置称为中继器或桥序列连接。

以太网是完全分散控制的。它无法控制谁使用它。它唯一的任务，将信息从A点到B。每当一个工作站需要传输，它试图以它的以太网段控制。这是通过听共享介质来确定是否可再使用它实际上。

如果一个节点要发送，它将第一次听段上的传输。如果节点听到传输，它将等待发送节点来完成一个传输周期。然后，它会立刻尝试发送数据。这就是所谓的尊重。如果节点没有听到一个发送，它会立即发送。

当一个节点发送一个数据包，它也听段以确保信息不被损坏。这是碰撞检测。当检测到碰撞时发送节点将堵塞醚。这样做是为了保证所有的发送节点都知道碰撞。以太网还规定，对每一个数据包的校验和噪声……检测错误的计算机这种错误不会导致一个后退。在进行碰撞检测时两个节点如果检测到碰撞，两个发送节点会停止发射。每个节点将选择从2K槽的一种新的随机时隙，其中K是冲突的数量已经遭受了。16次后报告失败，这叫二进制指数退避。重发间隔时间计算使用冲突的历史。这使得它与网络负载的变化。当一个节点发送一个数据包，它也听段以确保信息不被损坏。这是碰撞检测。

以太网已经非常成功了，它的分布式控制、简单和便宜等优点极大地便利了我们的生活，但它也有一定的局限性。以太网标准指定最多5段可能与中继器。每段最多500米。256个工作站可以连接到一个给定的段，从来没有做过这方面的实践。大多数系统管理员尽量保持在60%利用以太网网段。否则他们会无法使用。最小的数据包的大小是由段的带宽和长度确定（RTT）。在以后的日子关于如何克服它的缺点需要更加深入地研究。

工业以太网源于普通以太网。它可满足控制系统各个层次的要求，利于管控一体化。设备成本较低，用户维护成本较低。它易与Internet集成。它拥有广泛的开发技术支持，大量的现有软件资源。工业以太网在技术上与IEEE802.3标准兼容，但在产品设计、材质、强度、稳定性和实时性等方面能够满足工业现场、环境、可靠性、安全性等要求。

工业以太网既要在技术上兼容商业以太网，又必须满足工控网通讯的技术要求。对于无实时性要求的数据传输，以太网工作方式没有问题；对于有实时要求的数据传输，工业以太网需要解决实时通讯问题，才能满足工业控制系统的实时性要求。产品设计时，在材质的选用、产品的强度、可靠性、抗干扰能力、实时性等方面都要满足工业现场环境的应用需求。

工业以太网的种类较多，各个厂商都有产品。以太网可可靠的连接，它的防护等级是IP65，I指以太网防止外物侵入的程度，P指其防水的防护程度。冗余环网应用于故障安全的骨干网络中，无故障时冗余管理器分隔线端，有故障时冗余管理器连接线端。以太网通过实时以太网技术解决其实时性和确定性问题。

工业以太网是以太网的一大应用，我们知道其与以太网的联系与区别，从而更好地去应用它。