Основы Ethernet

1. Основы Ethernet

2. Hub Laptop Offices Plant Floor Ethernet Backbone 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. #$%@&**)(% “Hello PC 2” 1 2 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.

4. FTP из A в B A • илииз B в A B 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

5. Я нет… Brand X Протокол 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 Все мы говорим на Modbus’е

6. 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. SNMP (Simple Network Management Protocol) • SNMP – Протокол, позволяющий локальное и удаленное управление узлами на сети • Серверы, Рабочие станции, Маршрутизаторы, Коммутаторы … • Включает в себеагентов (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. 46 to 1500 Bytes 8 6 6 2 4 Destination Preamble Source Length FrameCheck Data LLC IP TCP IEEE 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

9. 46 to 1500 Bytes 8 6 6 2 4 Destination Preamble Source FrameCheck Type Data LLC IP TCP Ethernet 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 ModiconNOE поддерживают стандарт Ethernet II. • ПЛК M1E не поддерживают формат 802.3 • Системы в ПЛК всех типов должны быть настроены как Ethernet II

10. Запрос 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 Приёмник Источник Ответ

11. Запрос Full Duplex Communications • Full Duplex - Сигналы могут проходить в любом направлении, одновременно. • Телефон - пример устройства со связью Full Duplex Приёмник Источник Ответ

12. 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

13. 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 сети Номер устройства 198.168.45.249 11000110.10101000.00101101.11111001 * Прим. – первый октет определяет класс сети

14. Как устройства получают свои IP-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

15. PC Device 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 ‘bootplt 198.202.138.77 000054000001 198.222.100.101 200.100.000.000’

16. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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) К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

17. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

18. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

19. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Протоколы: IP К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

20. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Протоколы: TCP • Любой сетевой уровень. • Контроль доставки («сессии») и управление потоком («окно»). • Контроль целостности. • Поддержка многопотоковых и многозадачных сред. • Сложность. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

21. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Протоколы: UDP • Только IP-протокол в качестве транспортного. • Нет контроля. • Необязательный контроль целостности. • Поддержка многопотоковых и многозадачных сред. • Простота. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

22. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

23. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

24. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Разрешение имен с помощью DNS DNS-сервер (корневой) Ссылки на TLD: .ru – 2.2.2.2 … Итеративный Mail.iiat.ru?  1.1.1.1 Рекурсивный Mail.iiat.ru?  .ru = 2.2.2.2 Итеративный Mail.iiat.ru?  mail.iiat.ru = 212.83.0.34 DNS-сервер Список корневых серверов: 1.1.1.1 … .iiat.ru = 3.3.3.3 DNS-сервер (.ru) Ссылки на: iiat.ru – 3.3.3.3 … 2.2.2.2 3.3.3.3 Итеративный Mail.iiat.ru?  DNS-сервер (.iiat.ru) Записи: MailA 212.83.0.34 … mail.iiat.ru = 212.83.0.34 К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

25. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 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. К ПРАКТИКУМ НА ЭВМ

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

27. 192.168.125.202 192.168.125.202 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 192.168.125.202, you there?

28. 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.

29. 198.168.45.3 Приёмник Маска Приёмник 11000110.10101000.00101100.00000101 11000110.10101000.00101101.00000011 Результат 11111111.11111111.11111111.00000000 11111111.11111111.11111111.00000000 11000110.10101000.00101101.00000000 В одной сети 198.168.44.4 Приёмник Маска 11000110.10101000.00101100.00000000 В разных сетях Маска подсети 198.168.45.32 • Маска подсети для сетей класса C 255.255.255.0 • Адрес приёмникаскладывается с маской, результатсравнивается 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

30. Gateway Устройства 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”

31. 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. 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 Прямые кабели Прямой кабель Концентратор, Коммутатор, … «Перевёртыш» ПЛК, Компьютеры … Типы кабелей (Internal Wiring) DTE

33. 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

34. Соединителя для волоконной оптики • Оборудование ConneXium использует оба типа соединителей ST и SC • Соединители ST имеют замок типа штыка ST Connector SC Connector

35. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ