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工业以太网三剑客之——EtherNet/IP - 知乎
工业以太网三剑客之——EtherNet/IP - 知乎首发于编程456切换模式写文章登录/注册工业以太网三剑客之——EtherNet/IPPou光明Linux 、嵌入式 C 、Qt1、什么是EtherNet/IP ?EtherNet/IP 是通用工业协议 (CIP) 的名称,通过标准实现以太网(IEEE 802.3 和 TCP/IP 协议套件)。EtherNet/IP 于 2001 年推出,如今已成为最成熟、最成熟、最完整的工业协议EtherNet/IP 是以下家族的成员在其上层实施 CIP 的网络(图1)。EtherNet/IP 和 CIP 由 ODVA 管理。 ODVA 发布 EtherNet/IP™ 规范并帮助通过一致性测试确保合规性。DeviceNet, CompoNet & ControlNet share the same CIP application layer with EtherNet/IP2、什么是CIP ?Common Industrial Protocol (CIP)是一个独立于媒体、基于连接、面向对象的协议,专为自动化应用而设计。CIP为用户提供了整个制造企业的统一通信架构。“EtherNet/IP”中的“IP”指的是Industrial Protocol(工业协议)。 EtherNet/IP 在标准 IEEE 802.3 和 TCP/IP 协议套件上利用 CIP(图2)。CIP完全兼容以太网和互联网协议支持多协议EtherNet/IP和OSI 对比3、什么是ODVA ?ODVA 是一个国际协会,成员来自世界领先的自动化公司。 总的来说,ODVA 和其成员支持基于通用协议的网络技术工业协议 (CIP™)。ODVA 本身成立于 1995 年,是一个由 Rockwell Automation(罗克韦尔.美国)、Cisco(思科.美国)、Schneider Electric(施耐德.法国)、Omron(欧姆龙.日本) 和 Bosch Rexroth(博世力士乐.德国) 等自动化公司组成的联合体,旨在推动工业自动化的开放和可互操作通信。根据 ODVA 的数据,EtherNet/IP 在工业以太网采用中处于领导地位,2017 年占 25% 的市场份额,2018 年占 28% 的市场份额。4、逐鹿世界2023年,PROFINET和EtherNet/IP各占18%并列第一,EtherCAT以12%紧随其后。在欧洲和中东地区,EtherNet/IP、PROFINET和EtherCAT处于领先地位,其次是PROFIBUS和Modbus-TCP。美国市场由EtherNet/IP主导,EtherCAT发展势头强劲,市场份额不断扩大。亚洲市场相对分化,PROFINET的市场份额最高,其次是EtherNet/IP,而CC-Link/CC-Link IE Field、EtherCAT、PROFIBUS和Modbus(RTU/TCP)也是强有力的竞争者。5、实际使用对于PLC而言,直接加载eds文件就行了。刚刚现场负责集成的兄弟打电话在沟通问题,中国制造业的工程师很辛苦,追赶之路道阻且长。最后,前3个问题均摘自于《PUB00213R0_EtherNetIP_Developers_Guide》。有需要的小伙伴可在公众号后台留言。发布于 2023-08-01 20:36・IP 属地江苏工业以太网赞同添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录编程456分享我的编程
以太网(Ethernet) - 知乎
以太网(Ethernet) - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册以太网(Ethernet)以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑,但目前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)为了减少冲突,将能提高的网络速度和使用效率最大化,使用交换机(Switch hub)来进行网络连…查看全部内容关注话题管理分享百科讨论精华视频等待回答详细内容以太网(英语:Ethernet)是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问控制的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术,取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET。以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑,但目前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)为了减少冲突,将能提高的网络速度和使用效率最大化,使用交换机(Switch hub)来进行网络连接和组织。如此一来,以太网的拓扑结构就成了星型;但在逻辑上,以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,即载波多重访问/碰撞侦测)的总线技术。概述:1990年代的以太网网卡或叫NIC(Network Interface Card,以太网适配器)。这张卡可以支持基于同轴电缆的10BASE2 (BNC连接器,左)和基于双绞线的10BASE-T(RJ-45,右)。以太网实现了网络上无线电系统多个节点发送信息的想法,每个节点必须获取电缆或者信道才能传送信息,有时也叫作以太(Ether)。这个名字来源于19世纪的物理学家假设的电磁辐射媒体——光以太。 每一个节点有全球唯一的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC地址,以保证以太网上所有节点能互相鉴别。由于以太网十分普遍,许多制造商把以太网卡直接集成进计算机主板。以太网通讯具有自相关性的特点,这对于电信通讯工程十分重要。CSMA/CD共享介质以太网:带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)技术规定了多台电脑共享一个通道的方法。这项技术最早出现在1960年代由夏威夷大学开发的ALOHAnet,它使用无线电波为载体。这个方法要比令牌环网或者主控制网简单。当某台电脑要发送信息时,在以下行动与状态之间进行转换:开始 - 如果线路空闲,则启动传输,否则跳转到第4步。发送 - 如果检测到冲突,继续发送数据直到达到最小回报时间(min echo receive interval)以确保所有其他转发器和终端检测到冲突,而后跳转到第4步。成功传输 - 向更高层的网络协议报告发送成功,退出传输模式。线路繁忙 - 持续等待直到线路空闲。线路空闲 - 在尚未达到最大尝试次数之前,每隔一段随机时间转到第1步重新尝试。超过最大尝试传输次数 - 向更高层的网络协议报告发送失败,退出传输模式。就像在没有主持人的座谈会中,所有的参加者都通过一个共同的介质(空气)来相互交谈。每个参加者在讲话前,都礼貌地等待别人把话讲完。如果两个客人同时开始讲话,那么他们都停下来,分别随机等待一段时间再开始讲话。这时,如果两个参加者等待的时间不同,冲突就不会出现。如果传输失败超过一次,将延迟指数增长时间后再次尝试。延迟的时间通过截断二进制指数后移(英语:Exponential_backoff)(truncated binary exponential backoff)算法来实现。最初的以太网是采用同轴电缆来连接各个设备的。电脑通过一个叫做附加单元接口(Attachment Unit Interface,AUI)的收发器连接到电缆上。一条简单网路线对于一个小型网络来说很可靠,而对于大型网络来说,某处线路的故障或某个连接器的故障,都会造成以太网某个或多个网段的不稳定。因为所有的通信信号都在共享线路上传输,即使信息只是想发给其中的一个终端(destination),却会使用广播的形式,发送给线路上的所有电脑。在正常情况下,网络接口卡会滤掉不是发送给自己的信息,接收到目标地址是自己的信息时才会向CPU发出中断请求,除非网卡处于混杂模式(Promiscuous mode)。这种“一个说,大家听”的特质是共享介质以太网在安全上的弱点,因为以太网上的一个节点可以选择是否监听线路上传输的所有信息。共享电缆也意味着共享带宽,所以在某些情况下以太网的速度可能会非常慢,比如电源故障之后,当所有的网络终端都重新启动时。以太网中继器和集线器:在以太网技术的发展中,以太网集线器(Ethernet Hub)的出现使得网络更加可靠,接线更加方便。因为信号的衰减和延时,根据不同的介质以太网段有距离限制。例如,10BASE5同轴电缆最长距离500米 (1,640英尺)。最大距离可以通过以太网中继器实现,中继器可以把电缆中的信号放大再传送到下一段。中继器最多连接5个网段,但是只能有4个设备(即一个网段最多可以接4个中继器)。这可以减轻因为电缆断裂造成的问题:当一段同轴电缆断开,所有这个段上的设备就无法通讯,中继器可以保证其他网段正常工作。类似于其他的高速总线,以太网网段必须在两头以电阻器作为终端。对于同轴电缆,电缆两头的终端必须接上被称作“终端器”的50欧姆的电阻和散热器,如果不这么做,就会发生类似电缆断掉的情况:总线上的AC信号当到达终端时将被反射,而不能消散。被反射的信号将被认为是冲突,从而使通信无法继续。中继器可以将连在其上的两个网段进行电气隔离,增强和同步信号。大多数中继器都有被称作“自动隔离”的功能,可以把有太多冲突或是冲突持续时间太长的网段隔离开来,这样其他的网段不会受到损坏部分的影响。中继器在检测到冲突消失后可以恢复网段的连接。随着应用的拓展,人们逐渐发现星型的网络拓扑结构最为有效,于是设备厂商们开始研制有多个端口的中继器。多端口中继器就是众所周知的集线器(Hub)。集线器可以连接到其他的集线器或者同轴网络。第一个集线器被认为是“多端口收发器”或者叫做“fanouts”。最著名的例子是DEC的DELNI,它可以使许多台具有AUI连接器的主机共享一个收发器。集线器也导致了不使用同轴电缆的小型独立以太网网段的出现。像DEC和SynOptics这样的网络设备制造商曾经出售过用于连接许多10BASE-2细同轴线网段的集线器。非屏蔽双绞线(unshielded twisted-pair cables , UTP)最先应用在星型局域网中,之后也在10BASE-T中应用,最后取代了同轴电缆成为以太网的标准。这项改进之后,RJ45电话接口代替了AUI成为电脑和集线器的标准线路,非屏蔽3类双绞线/5类双绞线成为标准载体。集线器的应用使某条电缆或某个设备的故障不会影响到整个网络,提高了以太网的可靠性。双绞线以太网把每一个网段点对点地连起来,这样终端就可以做成一个标准的硬件,解决了以太网的终端问题。采用集线器组网的以太网尽管在物理上是星型结构,但在逻辑上仍然是总线型的,半双工的通信方式采用CSMA/CD的冲突检测方法,集线器对于减少数据包冲突的作用很小。每一个数据包都被发送到集线器的每一个端口,所以带宽和安全问题仍没有解决。集线器的总传输量受到单个连接速度的限制(10或100 Mbit/s),这还是考虑在前同步码、传输间隔、标头、档尾和封装上都是最小花费的情况。当网络负载过重时,冲突也常常会降低传输量。最坏的情况是,当许多用长电缆组成的主机传送很多非常短的帧(frame)时,可能因冲突过多导致网络的负载在仅50%左右程度就满载。为了在冲突严重降低传输量之前尽量提高网络的负载,通常会先做一些设定以避免类似情况发生。桥接和交换:尽管中继器在某些方面分隔了以太网网段,使得电缆断线的故障不会影响到整个网络,但它向所有的以太网设备转发所有的数据。这严重限制了同一个以太网网络上可以相互通信的机器数量。为了减轻这个问题,桥接方法被采用,在工作在物理层的中继器之基础上,桥接工作在数据链路层。通过网桥时,只有格式完整的数据包才能从一个网段进入另一个网段;冲突和数据包错误则都被隔离。通过记录分析网络上设备的MAC地址,网桥可以判断它们都在什么位置,这样它就不会向非目标设备所在的网段传递数据包。像生成树协议这样的控制机制可以协调多个交换机共同工作。早期的网桥要检测每一个数据包,因此当同时处理多个端口的时候,数据转发比Hub(中继器)来得慢。1989年网络公司Kalpana发明了EtherSwitch,第一台以太网交换机。以太网交换机把桥接功能用硬件实现,这样就能保证转发数据速率达到线速。大多数现代以太网用以太网交换机代替Hub。尽管布线方式和Hub以太网相同,但交换式以太网比共享介质以太网有很多明显的优势,例如更大的带宽和更好的异常结果隔离设备。交换网络典型的使用星型拓扑,虽然设备在半双工模式下运作时仍是共享介质的多节点网,但10BASE-T和以后的标准皆为全双工以太网,不再是共享介质系统。交换机启动后,一开始也和Hub一样,转发所有数据到所有端口。接下来,当它记录了每个端口的地址以后,他就只把非广播数据发送给特定的目的端口。因此线速以太网交换可以在任何端口对之间实现,所有端口对之间的通讯互不干扰。因为数据包一般只是发送到他的目的端口,所以交换式以太网上的流量要略微小于共享介质式以太网。然而,交换式以太网仍然是不安全的网络技术,因为它很容易因为ARP欺骗或者MAC满溢而瘫痪,同时网络管理员也可以利用监控功能抓取网络数据包。当只有简单设备(除Hub之外的设备)连接交换机端口时,整个网络可能处于全双工模式。如果一个网段只有2个设备,那么冲突探测也不需要了,两个设备可以随时收发数据。这时总带宽是链路的2倍,虽然双方的带宽相同,但没有发生冲突就意味着几乎能利用到100%的带宽。交换机端口和所连接的设备必须使用相同的双工设置。多数100BASE-TX和1000BASE-T设备支持自动协商特性,即这些设备通过信号来协调要使用的速率和双工设置。然而,如果自动协商功能被关闭或者设备不支持,则双工设置必须通过自动检测进行设置或在交换机端口和设备上都进行手工设置以避免双工错配——这是以太网问题的一种常见原因(设备被设置为半双工会报告迟发冲突,而设备被设为全双工则会报告runt)。许多较低层级的交换机没有手工进行速率和双工设置的能力,因此端口总是会尝试进行自动协商。当启用了自动协商但不成功时(例如其他设备不支持),自动协商会将端口设置为半双工。速率是可以自动感测的,因此将一个10BASE-T设备连接到一个启用了自动协商的10/100交换端口上时将可以成功地创建一个半双工的10BASE-T连接。但是将一个配置为全双工100Mb工作的设备连接到一个配置为自动协商的交换端口时(反之亦然)则会导致双工错配。即使电缆两端都设置成自动速率和双工模式协商,错误猜测还是经常发生而退到10Mbps模式。因此,如果性能差于预期,应该查看一下是否有计算机设置成10Mbps模式了,如果已知另一端配置为100Mbit,则可以手动强制设置成正确模式。.当两个节点试图用超过电缆最高支持数据速率(例如在3类线上使用100Mbps或者3类/5类线使用1000Mbps)通信时就会发生问题。不像ADSL或者传统的拨号Modem通过详细的方法检测链路的最高支持数据速率,以太网节点只是简单的选择两端支持的最高速率而不管中间线路,因此如果速率过高就会导致链路失效。解决方案为强制通讯端降低到电缆支持的速率。以太网类型:除了以上提到的不同帧类型以外,各类以太网的差别仅在速率和配线。因此,同样的网络协议栈软件可以在大多数以太网上执行。以下的章节简要综述了不同的正式以太网类型。除了这些正式的标准以外,许多厂商因为一些特殊的原因,例如为了支持更长距离的光纤传输,而制定了一些专用的标准。很多以太网卡和交换设备都支持多速率,设备之间通过自动协商设置最佳的连接速度和双工方式。如果协商失败,多速率设备就会探测另一方使用的速率但是默认为半双工方式。10/100以太网端口支持10BASE-T和100BASE-TX。10/100/1000支持10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T。部分以太网类型局域网(英语:Local Area Network,简称LAN)是连接住宅、学校、实验室、大学校园或办公大楼等有限区域内计算机的计算机网络 。相比之下,广域网(WAN)不仅覆盖较大的地理距离,而且还通常涉及固接专线和对于互联网的链接。 相比来说互联网则更为广阔,是连接全球商业和个人电脑的系统。在历经使用了链式局域网(英语:ARCNET)、令牌环与AppleTalk技术后,以太网和Wi-Fi(无线网络连接)是现今局域网最常用的两项技术。机理:局域网(Local Area Network, LAN),又称内网。指覆盖局部区域(如办公室或楼层)的计算机网络。按照网络覆盖的区域(距离)不同,其他的网络类型还包括个人网、城域网、广域网等。早期的局域网网络技术都是各不同厂家所专有,互不兼容。后来,电机电子工程师学会推动了局域网技术的标准化,由此产生了IEEE 802系列标准。这使得在建设局域网时可以选用不同厂家的设备,并能保证其兼容性。这一系列标准覆盖了双绞线、同轴电缆、光纤和无线等多种传输介质和组网方式,并包括网络测试和管理的内容。随着新技术的不断出现,这一系列标准仍在不断的更新变化之中。以太网(IEEE 802.3标准)是最常用的局域网组网方式。以太网使用双绞线作为传输介质。在没有中继的情况下,最远可以覆盖200米的范围。最普及的以太网类型数据传输速率为100Mb/s,更新的标准则支持1000Mb/s和10Gb/s的速率。其他主要的局域网类型有令牌环和FDDI(光纤分布数字接口,IEEE 802.8)。令牌环网络采用同轴电缆作为传输介质,具有更好的抗干扰性;但是网络结构不能很容易的改变。FDDI采用光纤传输,网络带宽大,适于用作连接多个局域网的骨干网。近两年来,随着802.11标准的制定,无线局域网的应用大为普及。这一标准采用2.4GHz 和5.8GHz 的频段,数据传输速度最高可以达到300Mbps和866Mbps。局域网标准定义了传输介质、编码和介质访问等底层(一二层)功能。要使数据通过复杂的网络结构传输到达目的地,还需要具有寻址、路由和流量控制等功能的网络协议的支持。TCP/IP(传输控制协议/互联网络协议)是最普遍使用的局域网网络协议。它也是互联网所使用的网络协议。其他常用的局域网协议包括,IPX、AppleTalk等。在无线 LAN 中,用户可以在覆盖区域内不受限制地移动。无线网络因其易于安装而在住宅和小型企业中流行起来。大多数无线局域网都使用 Wi-Fi,因为它内置于智能手机、平板电脑和笔记本电脑中。客人通常可以通过热点服务上网。网络拨接互联网(英语:Internet)是指20世纪末期兴起电脑网络与电脑网络之间所串连成的庞大网络系统。这些网络以一些标准的网络协议相连。它是由从地方到全球范围内几百万个私人、学术界、企业和政府的网络所构成,通过电子、无线和光纤网络技术等等一系列广泛的技术联系在一起。互联网承载范围广泛的信息资源和服务,比方说相互关系的超文本文件,还有万维网(WWW)的应用、电子邮件、通话,以及文件共享服务。互联网的起源可以追溯到1960年代美国联邦政府委托进行的一项研究,目的是创建容错与电脑网络的通信。互联网的前身ARPANET最初在1980年代作为区域学术和军事网络连接的骨干。1980年代,NSFNET(英语:NSFNET)成为新的骨干而得到资助,以及其他商业化扩展得到了私人资助,这导致了全世界网络技术的快速发展,以及许多不同网络的合并结成更大的网络。到1990年代初,商业网络和企业之间的连接标志着向现代互联网的过渡。尽管互联网在1980年代只被学术界广泛使用,但商业化的服务和技术,令其极快的融入了现代每个人的生活。互联网并不等同万维网,互联网是指凡是能彼此通信的设备组成的网络就叫互联网,指利用TCP/IP通讯协定所创建的各种网络,是国际上最大的互联网,也称“国际互联网”。万维网是一个由许多互相链接的超文本组成的系统,通过互联网访问。在此定义下,万维网是互联网的一项服务。不过多数民众并不区分两者,常常混用。连接技术:任何需要使用互联网的计算机必须通过某种方式与互联网进行连接。互联网接入技术的发展非常迅速,带宽由最初的14.4Kbps发展到目前的100Mbps甚至1Gbps带宽,接入方式也由过去单一的电话拨号方式,发展成现在多样的有线和无线接入方式,接入终端也开始朝向移动设备发展。并且更新更快的接入方式仍在继续地被研究和开发。架构:最顶层的是一些应用层协议,这些协议定义了一些用于通用应用的数据报结构,包括FTP及HTTP等。中间层是UDP协议和TCP协议,它们用于控制数据流的传输。UDP是一种不可靠的数据流传输协议,仅为网络层和应用层之间提供简单的接口。而TCP协议则具有高的可靠性,通过为数据报加入额外信息,并提供重发机制,它能够保证数据不丢包、没有冗余包以及保证数据包的顺序。对于一些需要高可靠性的应用,可以选择TCP协议;而相反,对于性能优先考虑的应用如流媒体等,则可以选择UDP协议。最底层的是互联网协议,是用于报文交换网络的一种面向数据的协议,这一协议定义了数据包在网际传送时的格式。目前使用最多的是IPv4版本,这一版本中用32位定义IP地址,尽管地址总数达到43亿,但是仍然不能满足现今全球网络飞速发展的需求,因此IPv6版本应运而生。在IPv6版本中,IP地址共有128位,“几乎可以为地球上每一粒沙子分配一个IPv6地址”。IPv6目前并没有普及,许多互联网服务提供商并不支持IPv6协议的连接。但是,可以预见,将来在IPv6的帮助下,任何家用电器都有可能连入互联网。互联网承载着众多应用程序和服务,包括万维网、社交媒体、电子邮件、移动应用程序、多人电子游戏、互联网通话、文件分享和流媒体服务等。提供这些服务的大多数服务器托管于数据中心,并且通过高性能的内容分发网络访问。万维网(英语:World Wide Web)亦作WWW、Web、全球广域网,是一个透过互联网访问的,由许多互相链接的超文本组成的信息系统。英国科学家蒂姆·伯纳斯-李于1989年发明了万维网。1990年他在瑞士CERN的工作期间编写了第一个网页浏览器。网页浏览器于1991年1月向其他研究机构发行,并于同年8月向公众开放。罗伯特·卡里奥设计的Web图标万维网是信息时代发展的核心,也是数十亿人在互联网上进行交互的主要工具。网页主要是文本文件格式化和超文本置标语言(HTML)。除了格式化文字之外,网页还可能包含图片、视频、声音和软件组件,这些组件会在用户的网页浏览器中呈现为多媒体内容的连贯页面。万维网并不等同互联网,万维网只是互联网所能提供的服务其中之一,是靠着互联网运行的一项服务。参考文献: Wendell Odom. CCENT/CCNA ICND1 100-105 Official Cert Guide. Cisco Press. 2016: 43页. ISBN 978-1-58720-580-4.Internet协议观念与实现ISBN 9577177069Internet协议观念与实现ISBN 9577177069IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-2 p.109IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-6 p.111网络化生存,乔岗,中国城市出版社,1997年,ISBN 978-7-5074-0930-7Richard J. Smith, Mark Gibbs, Paul McFedries 著,毛伟、张文涛 译,Internet漫游指南,人民邮电出版社,1998年. ISBN 978-7-115-06663-3世界是平的,汤马斯·佛里曼 著,2005年出版. ISBN 978-986-80180-9-9内容采用CC BY-SA 3.0授权。浏览量2690 万讨论量9728 帮助中心知乎隐私保护指引申请开通机构号联系我们 举报中心涉未成年举报网络谣言举报涉企侵权举报更多 关于知乎下载知乎知乎招聘知乎指南知乎协议更多京 ICP 证 110745 号 · 京 ICP 备 13052560 号 - 1 · 京公网安备 11010802020088 号 · 京网文[2022]2674-081 号 · 药品医疗器械网络信息服务备案(京)网药械信息备字(2022)第00334号 · 广播电视节目制作经营许可证:(京)字第06591号 · 服务热线:400-919-0001 · Investor Relations · © 2024 知乎 北京智者天下科技有限公司版权所有 · 违法和不良信息举报:010-82716601 · 举报邮箱:jubao@zhihu.
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入门工业通讯之EtherNet/IP协议分析 - 知乎首发于智能制造之家切换模式写文章登录/注册入门工业通讯之EtherNet/IP协议分析智能制造之家化学制品制造业 从业人员写在前面前面我们系统得说了工业控制系统的通讯,大家肯定会想到PROFINET、ETHERNET/IP、ETHERCAT等工业以太网:技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网最全整理工业通讯上的领域各种总线+协议+规范+接口—数据采集与控制但是说到协议的分析,我们 不得不提到安全问题,前面我们系统的介绍过关于工业控制系统的架构、安全等:工业控制系统安全入门与实践—从五层架构和安全标准说起工业控制系统安全入门与实践——工控安全入门分析也聊了西门子、施耐德、罗克韦尔等国际大厂的相关安全漏洞:基于S7协议对西门子PLC S7-1500的漏洞分析与复现(附演示视频)施耐德PLC漏洞历险记—一次与施耐德PLC的非正常接触罗克韦尔 MicroLogix PLC漏洞的复现及解决方案西门子、施耐德、罗克韦尔PLC程序设计漏洞探秘今天来解析下由罗克韦尔主导的ETHERNET/IP协议~作者 | 长扬科技(北京)有限公司 汪义舟 梁 泽 张国栋来源:关键基础设施安全应急响应中心一、Ethernet/IP协议 EtherNet/IP是一个现代化的标准协议。由控制网国际有限公司(ControlNet International)的一个技术工作组与ODVA(开放式DeviceNet供应商协会)在20世纪90年代合作设计。EtherNet/IP是基于通用工业协议(Common Industrial Protocol,CIP)的。CIP是一种由ODVA支持的开放工业协议,它被使用在诸如 DeviceNet 和 ControlNet 以及 EtherNet/IP 等串行通信协议中。美国的工控设备制造商Rockwell/Allen-Bradley已经围绕EtherNet/IP进行了标准化,其他厂商如Omron也在其设备上支持了EtherNet/IP。EtherNet/IP已经变得越来越受欢迎,特别是在美国。尽管EtherNet/IP比Modbus更现代化,但仍然存在协议层面的安全问题。EtherNet/IP通常通过TCP/UDP端口44818运行。此外,EtherNet/IP还有另一个端口 TCP/UDP端口2222。使用这个端口的原因是 EtherNet/IP实现了隐式和显示两种消息传递方式。显式消息被称为客户端/服务器消息,而隐式消息通常被称为I/O消息。EtherNet/IP是为了在以太网中使用CIP协议而进行的封装。EtherNet/IP的 CIP帧封装了命令、数据点和消息等信息。CIP帧包括CIP设备配置文件层、应用层、表示层和会话层四层。数据包的其余部分是EtherNet/IP帧,CIP帧通过它们在以太网上传输。EtherNet/IP分组结构如图CIP规范对数据包结构有很多的规定,这意味着每个使用 EtherNet/IP的设备必须实现符合规范的命令。下面是EtherNet/IP首部中封装的CIP帧字段:• 命令两字节整数,对应一个 CIP 命令。通用工业协议规范标准要求,设备必须能接收无法识别的命令字段,并处理这种异常。• 长度两字节整数,代表数据包中数据部分的长度。对于没有数据部分的请求报文,该字段为0。• 会话句柄会话句柄(session handle)由目标设备生成,并返回给会话的发起者。该句柄将用于后续与目标设备的通信。• 状态码Status字段存储了目标设备执行命令返回的状态码。状态码“0”代表命令执行成功。所有的请求报文中,状态码被置为“0”。其它的状态码还包括:0x0001 无效或不受支持的命令0x0002 目标设备资源不足,无法处理命令0x0003 数据格式不正确或数据不正确0x0065 接收到无效的数据长度• 发送方上下文命令的发送者生成这六字节值,接收方将原封不动的返回该值。• 选项该值必须始终为0,如果不为零,数据包将被丢弃。• 命令相关数据该字段根据接收/发送的命令进行修改。如果请求发送方是工程师站,大多数会话中执行的第一条命令是“ListIdentity”命令。如下所示的数据包,命令字段是0x63,代表“List Identity”命令,上下文是“0x00006a0ebe64”。这个命令与Modbus功能码43非常相似,可以查询设备信息,如供应商、产品、序列号、产品代码、设备类型和版本号等。使用在Github项目pyenip中找到的Python 脚本ethernetip.py,你可以查询Ethernrt/IP 设备的信息。默认情况下,这个脚本不会解析一些响应,你需要取消脚本底部的 testENIP() 函数的注释后,它才会发送和接收“List Identity”命令。在执行脚本的同时,你可以使用Wireshark查看请求和响应的数据包。二、EtherNet/IP协议身份鉴别请求攻击 Digital Bond 在项目 Redpoint 中实现了一个脚本,可以用来从远程设备中获取信息。Redpoint 脚本使用了 “List Identity”命令字,并使用Nmap中的信息进行解析。它的“Conmmand Specific Data”部分包含了一个套接字地址(ip 地址和端口号)。这是暴露的远程设备的真实 ip 地址和端口号,即使它位于NAT设备之后。我们发现大量的设备暴露的IP字段和实际扫描的IP地址不同。所以我们得出结论,大多数的Ethernet/IP设备部署在内部网络中,而不是直接暴露在互联网上。如下图所示的是使用Nmap扫描CompactLogix控制系统的扫描结果,可以看到暴露的设备ip和扫描ip不匹配,说明目标系统位于路由器或防火墙之后。上图显示了一些信息,包括设备的制造商“Rockwell”。设备的制造商在响应中是一个两字节的制造商 ID,它映射了一组支持 Ethernet/IP 的厂商名单。但是,这个厂商名单不是公开的。我们在深入研究 Wireshark 捕获的数据包后,发现数据包被 Wireshark 解析后,制造商 ID 被替换成了制造商名称。这说明 Wireshark 拥有如何映射制造商ID和名称的信息。通过对Github上Wireshark源代码的一些搜索,我们发现了如下代码片段,它告诉我们该如何解析制造商 ID。在解析工控协议的时候,Wireshark 常常是一个强大而好用的资源。使用像“List Identity”这样的命令,你可以简单的重放数据包,几乎不用修改数据包。会话句柄将被设置为0,意味着没有会话生成,因为该命令只是简单的发送命令和接收系统响应。为了进一步与设备进行通信,需要发送注册会话命令(0x65)。这个命令会设置会话句柄ID,这个ID将用于后续会话的通信。如下图所示,注册会话的请求使用标准ID“0x00000000”,目标设备返回了它生成的会话句柄“0x03A566BB”。三、Ethernet/IP中间人攻击简单的数据包重放对Ethernet/IP的某些指令无效。这使得攻击变得稍微复杂了一些。然而,对于大多数攻击者而言,只要对 Ethernet/IP 的协议稍有了解,这点困难将是微不足道的。一旦会话句柄通过协商被确定,只要通过手动改变序列号,就可以实现像中间人攻击。攻击实例:网络拓扑:网络环境:• 虚拟机• Ettercap工具• Wireshark• 交换机• PLC控制器攻击测试:使用VM-Linux中的嗅探工具ettercap对目标主机进行嗅探。单击Hosts选项,选择Scan for host,待扫描完成之后再选择Scan for host,然后选择Host list,此时可以看到已经扫描的主机列表,如图所示:然后就可以选择要攻击的目标了,选择192.168.210.200的IP地址,如图所示:明确攻击方式之后,我们选择"Sniff remoteconnections" — "确定"。点击确定攻击之后,过滤攻击修改Ethernet/ip特定的数据包字段,高级序列号5,通过添加4(十进制)修改数据值。攻击示意图:此时使用Wireshark抓包工具可以发现,被攻击PLC的所有流量都是通过攻击者的VM主机发送出去的。通过此操作可直接给PLC下发指令。四、EtherNet/IP协议终止CPU运行攻击有些Ethernet/IP设备是支持终止CPU命令的。Metasploit模块,可以被用来终止一个Allen-Bradley ControlLogix控制系统中的大量 PLC,还可以引发其他恶意攻击事件比如令以太网卡崩溃。只要了解 Session Handle 即可轻松攻击 Ethernet/IP。是这个攻击奏效的另一个关键是Allen-Bradley实现的一个命令字。Allen-Bradley在NOP(0x00)命令中实现了终止 CPU 的功能。如下图这个命令在CIP或Ethernet/IP的规范中没有记录,是Allen-Bradley/Rockwell控制器的私有实现。通过对大量设备的测试,我们发现,在一些旧的固件中,不仅 ControlLogix CPU 被终止,而且设备崩溃,需要重新启动硬盘。对于当前的型号,PLC 必须拔下并重新插入才能再次运行。极少数情况下,PLC需要重新编程。五、结束语上述的攻击都是非常危险的攻击形式,时常与钓鱼网站、挂马网站等攻击形式结合,不仅造成信息的泄漏,还可能被借用于病毒木马的传播。更重要的是,这类攻击可能将我们认为绝对安全的网络连接变成完全被人监听控制的连接,使得网络连接的私密性得不到保障,造成重要数据轻易落入攻击者之手。由于网络环境的复杂性,我们有必要对各类攻击进行了解,具备初步判断网络连接安全性的能力。防护手段:使用专业的工控防火墙系统,能智能识别和防护各类恶意攻击,结合工控协议的深度解析和黑、白名单策略相结合的防护机制,可有效的阻止针对工控系统的已知和未知的恶意攻击行为,极大的降低了工控系统受损的风险。硬核专辑工业热点 | 数据采集 | 应用与库(西门子、罗克韦尔、倍福等)WinCC技术 | 工业网络 | MES技术相关| 工业巨头战略布局 | 工业通讯案例 仿真与虚拟调试 | 职业感悟、认知提升 | 自动化控制标准合集西门子TIA Portal+库卡机器人+VNCK实现数字化机床虚拟调试2020-12-06超炫酷的西门子TIA Portal的大神级操作~2020-11-27自动化+信息化:徐工传动数字化工厂实施方案2020-11-24基于TIA Portal V15的动态加密计时催款程序2020-11-16软件定义制造:五层架构下数字化工厂的信息系统2020-11-13智能自动化物流系统AGV基础知识(完整介绍)2020-11-14机床数字化通信三大标准-OPCUA、MTConnect、NC-Link2020-11-07一文讲透PROFINET组态调试、编程、应用等最重要的文档和知识点2020-11-08数字化工业,IT大佬与工业自动化巨头的IT\OT融合之旅2020-11-02PLC高级编程-西门子SCL结构化控制语言官方培训.pptx2020-10-29MES、SCADA下的数据采集—C#实现扫码器的串口通讯实例2020-10-28IT融合OT:数据、网络与WMS、MES如何贯穿五层自动化金字塔?2020-10-20发布于 2020-12-24 12:22以太网(Ethernet)通信协议工业控制赞同 25添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录智能制造之家微信公众号:智能制造之家,10W+朋友共话智
技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网 - 知乎
技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网 - 知乎首发于智能制造之家切换模式写文章登录/注册技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网智能制造之家化学制品制造业 从业人员写在面前大家好,我是小智,智能制造之家号主~前面我们汇总了各种各样的接口、总线与工业以太网等:最全整理工业通讯上的领域各种总线+协议+规范+接口—数据采集与控制也整理了工业以太网的基础知识:必备的工业以太网的基础知识今天我们来聊一聊各种主流的工业以太网~PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE.....今天算是总体汇总介绍,填上次在文章:工业通讯网络层级全解读,解析工业网络的自动化金字塔当中提到的会技术分析PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT等各大工业以太网的坑,后续继续逐步推出细化的推出相关文章~今天的内容:01 通讯中的自动化金字塔02 技术分析主流工业以太网03 网络化与软件化的自动化04 未来的工业通信01 通讯中的自动化金字塔说到自动化金字塔,我想每一个智造领域的技术人员应该都很清楚,从传感器/执行器通讯,到现场总线,再到实时以太网,以及办公网络,不同的层级与环境可以采用不同的通讯方式,今天的主要内容就是图中红色部分,实时以太网~自动化部件之间的高效通讯一直是生产系统必不可少的的前提之一,典型的自动化部件有以下几类:PLC控制器,HMI面板、驱动、远程IO、传感器与执行器等,正是由于通讯系统连接了各种各样的自动化部件,使他们构成一个有机的整体~在通讯的自动化金字塔中,不论是从事PLM、还是MES/MOM、SCADA、PLC、驱动等,通讯都会伴随着你,在IT、OT融合的时代,CT(通讯技术)起到了至关重要的作用,被炒得火热的万物互联,通讯始终是基石~02 技术分析主流工业以太网下面我们还是回到今天的主要话题:工业以太网我想下面的各个组织与工业以太网大家应该都很熟悉,我就不再赘述我们所说的工业以太网是基于以太网,那到底二者之间有什么样的关系呢?如果看到了这里,你不知道7层协议,不知道以太网在哪些层,不知道TCP、UDP等等,那建议你可以先补一补基础知识:网络的OSI七层模型和TCP/IP五层模型 | 网络基础(三)或者不用接着往下看了~比如我现在问你, PROFINET的TCP/IP标准通信、PROFINET RT和PROFINET IRT有什么区别?你或许可以从今天的文章中获得答案。今天整体来看一下PROFINET、ETHERNET/IP、ETHERCAT等他们在7层协议中的一些不同。这也是为啥了解工业以太网,必须有一定的网络知识~1.将网络七层分为软件层和硬件层,则Ethernet/IP等是下面这样的;特点:完全基于TCP\UDP\IP,Process Data通过TCP/IP传输,硬件层未更改,采用传统以太网控制器2.而PROFINET RT、POWERLINK则是下面这样的:特点:部分基于TCP\UDP\IP,硬件层未更改,具有Process Data协议,直接由以太网帧进行传输,TCP/UDP依然存在,不过由Timing Layer控制3.而PROFINET IRT、ETHERCAT等则是下面这样的:特点:硬件层更改,使用实时以太网控制器从以上三张图,就可以很好的为你解密PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE等七大工业以太网从硬件到软件的不同,解密PROFINET的RT和IRT模式,工业以太网和一般IT网络的差异~今天是本系列的第一讲,算是个开胃菜,后续会进行更详细的分析与解读各大工业以太网,比如所谓的实时工业以太网是如何解决传统以太网数据链路层CSMA/CD技术的非实时、非确定性的,感兴趣的可以持续关注~03 网络化与软件化的自动化前不久HMS关于工业网络的报告:2020工业网络市场份额报告:主流工业以太网、现场总线、工业无线份额对比中,我们已经看到工业以太网的市场份额已经高达64%顺势而为,跨界融合一直是本号所提倡的,正如前面的爆款文章:西门子、施耐德、罗克韦尔等巨头告诉你,为何你大爷始终是你大爷当中说的:所有面向未来的自动化供应商,都在加速拥抱软件的步伐而前面我们也提到,如今的自动化,已经变得越来越网络化,越来越软件化了,这是趋势,我们没有必要固步自封,守着自己的一某三分地,就像前面在文章:自动化早已不是原来的自动化,为何你却还是原来的你当中说的,技术始终是广度和深度,几乎所有技术都来自于此前已经存在的技术,就好比今天要说的PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE等等工业以太网,都和以太网脱不了关系,举个例子,如果一个网络小白和一个CCNP甚至更高的水平的人,同时来看工业以太网,小白可能看到那么新名词,可能马上入门到放弃,而CCNP的朋友可能会觉得如鱼得水~那普通人如何扩展自己色深度和广度呢?我的看法是,让兴趣来引导自己,把本职工作做到公司无人替代的位置,而不止步于此,并在此基础上广度发展。下面具体来说说要如何权衡自己的广度和深度:1.广度为辅,深度为主。人生、时间有限,我们不可能精通所有的技术,但我们可以努力地精通工作相关的、有前景的、感兴趣的技术。2.基础扎实,深入底层。只是解决工作上的问题是远远不够的,应该在工作之余去学习更底层的技术,所谓知其然还得知其所以然。多多思考:为什么要这样用?怎么实现的?还有更好的办法去实现吗?3.触类旁通,适度学习。学任何的知识都要形成一个体系,才能学得深,记得牢。04 未来的工业通信前面转载过一篇文章:为什么一定要了解OPC UA TSN——未来的工业通信标准其实目前,各大工业以太网都已逐渐支持TSN技术:OPCUA、PROFINET、Ethercat等都支持的TSN是什么?—工业通信未来已来OPC UA TSNPROFINET TSN或许短时间内依然很难看到TSN的大量应用,但是未来可期~当然,除了目前工业网络中普遍存在的现场总线、工业以太网之外,工业5G等也逐步到来~参考:http://www.ethercat.org.cn/cn.htmhttps://www.ethernet-powerlink.org以上仅代表个人观点,不喜勿喷,欢迎开放交流,也欢迎大神降维打击~往期推荐当树莓派+S7-1500与阿里云跨界相遇-自动化工程师的数字化之路最全解读西门子MES/MOM平台Opcenter,100多亿美金的数字化之路斗地主、扫雷、贪吃蛇、潜水艇...盘点那些PLC“不务正业”骚操作[附代码]哈工大被禁Matlab,美国用工业软件卡死中国制造?这只是开始...[智能制造]未来,我们需要什么样的自动化工程师?TIA Portal配合PS虚拟调试-OPC UA数据通讯西家、罗家、施家等巨头PLC与WinMOD、PDPS联合虚拟调试是什么样子?施耐德Wonderware HMI/SCADA、MES/MOM入门以太网、Profinet、Profibus三种网络架构搭建及拓扑分析工业网络、工业无线、工业识别RFID的实例汇总与分析编辑于 2021-01-13 12:39以太网(Ethernet)Ethernet通信协议赞同 626 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录智能制造之家微信公众号:智能制造之家,10W+朋友共话智
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以太网扫盲——帧结构(Ethernet Frame Structure)介绍
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发表于 2019/6/15 16:15:36
阅读(15746)
以太网信号帧结构(Ethernet Signal Frame Structure),有被称为以太网帧结构,一般可以分为两类——数据帧和管理帧。按照IEEE 802.3,ISO/IEC8803-3系列标准规范,数据帧还可以分为基本数据帧、虚拟局域网(VLAN,Virtual Local Area Network)采用的扩展帧、Gbit Ethernet中的扩充帧、突发帧(Burst Frame)以及帧标志类型放在客户数据区域中的IEEE 802.3帧等。管理帧可包括用于与PHY层器件之间交换状态信息,实现控制与配置的管理帧,和用于防止网络拥塞的暂停帧(Pause Frame)等。1.数据帧1.1 基本帧基本帧(Base Frame)的结构如下图所示,各区域说明如下:(1)、帧前序(Preamble):这个区域是:“1”、“0”交替的56bit数据;(2)、帧起始符SOF(Start of Frame Delimiter):固定值为10101011的8bit数据,用于表示一帧的开始;(3)、MAC目的地址与源地址(Destination & Source MAC Address):前三个字节是IEEE分配给各产商的地址,后三个字节是个产商自行决定的。源地址总是唯一的,而目的地址可以是单播(Unicast)地址、多播(Multicast)地址或者广播(Broadcast)地址;【注】关于MAC地址,请参考:http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100064182(4)、帧长度/类型(L/T,Length/Type):这个区域占用两个字节,其功能是用于表示MAC帧内不包括任何填充的数据字段长度或MAC帧内数据字段的数据类型。若这个区域的取值小于等于1500字节,则这个区域表示的是MAC帧内数据字段长度(客户数据区域字节数)。若这个区域的取值大于1500字节,则表示客户数据要到达的上册协议类型(客户数据类型区域);注:当帧长度/类型(L/T)区域只作为帧长度标志区域使用时,称为IEEE802.3帧,则这个区域长度小于或等于1500字节;而此区域作为帧类型区域时,则称其为Ethernet-II帧或者DIX帧,此时L/T的值大于1500字节。(5)、MAC客户数据(MAC Client Data):即数据段区域,一般在46~1500字节之间;(6)、填充区(Pad):填充区占用的字节数根据需要而定。这个区域的功能是确保帧尺寸不少于64字节。当从MAC目的地址到帧校验区整个数据帧尺寸少于64字节时,利用该区域将帧尺寸填充到64字节。因为尺寸小于64字节的帧属于违法帧,在接收端会被自动丢弃。如果帧尺寸已经达到64字节,则该区域占用的字节数应为零;(7)、帧校验序列(FCS,Frame Check Sequence):这个区域占用4个字节,其功能是用于整个帧的差错校验。在帧的源端,从MAC的目的地址到填充区在全帧范围内进行循环冗余校验(CRC-32)计算,将计算结果放入源帧的此区域中,在帧的接收端,重新计算CRC-32的值,并进行对比。若一致则传输过程中无误码产生,否则帧中有误码产生。这里应明确,MAC客户数据区数据最低不能少于46个字节,而最高不能大于1500字节;网络MAC帧的尺寸最短不能少于64字节,而最长不能大于1518字节,这里不包括帧前序(Preamble)和帧起始符(SOF,Start of Frame Delimiter)两个区域,共占用18字节。1.2、虚拟网采用的一种扩展帧结构IEEE 802.3ac标准有规范了在以太网上运行的虚拟局域网(VLAN,Virtual Local Area Network)采用的一种扩展帧结构。VLAN协议允许将标识符或“TAG”插入以太网帧结构中,如下图所示:在上述VLAN以太网扩展帧结构中,增加的VLAN标记4字节分为两部分。前两个字节由“802.1Q标记类型”组成,被固定为0x8100,为预留长度/类型区域,主要是赋予VLAN标记。其后两字节分为以下三个功能区域:(1)、前3bit是用户优先权标志区,用于对该帧分配的优先级指示;(2)、最后1bit是格式符合规定的指示符(CFI,Canonical Format Indicator),在以太网帧结构中用于指示路由选择信息区域(RIF,Routing Information Field);(3)、剩余12bit是VLAN帧标识符,他是以太网VLAN帧的唯一标志。加入VLAN标记后,使得802.3ac标准帧的最大长度由1518字节扩大到1522字节。1.3、Gbit以太网的帧结构在1988年,又制定了针对于Gbit以太网的IEEE 802.3z标准规范,其帧结构图下图所示:Gbit以太网IEEE 802.3z标准规范的扩充帧结构是在原IEEE 802.3标准规范的以太网信号的基本帧结构基础后面增加一个扩充区域,其目的是使帧长最短不少于512字节(从目的地址到填充区),从而保证发生的碰撞(冲突)可以传播到网上的每个节点。扩充区bit并非是数据,其作用仅仅是扩大了占用载体最短要求时间。1.4、帧间间隙以太网设备必须允许在传输帧之间有一个最小空载周期时间,这就是所称的帧间间隙IFG(Inter-Frame Gap)或称为包间间隙IPG(Inter-Packet Gap)。其提供的这段间隙时间,使设备得到恢复,以便设备为接收下一帧做必要的准备。IEEE标准规范帧间的最小间隔为不少于96bit占用的时间,具体如下表所示:2.管理帧2.1、基本管理帧这是用于PHY(物理层器件)与STA(站管理实体)之间通信的管理帧(Management Frame),也称为基本管理帧(Base Management Frame)。ISO/IEC、IEEE标准规范的有线以太网管理数据流的帧结构,其帧长通常为8个字节,即64bit,如下图所示。管理帧前后都可以是空载状态(IDLE)。(1)、管理帧前序(Preamble):占用4个字节,为连续32个逻辑“1”,对应于管理数据的32个时钟周期。管理帧前序用于连续监视管理接口管理,并从而为管理接口给出接收管理数据做准备的时间;若帧前序出现则标志STA处理的开始。管理接口有抑制管理帧前序的能力,以便缩短管理帧的长度,从而使STA可以尽快访问管理寄存器。(2)、管理帧起始符(SOF):占用2bit,为固定值“01”;(3)、管理帧操作码(OP):占用2bit,10b表示读取管理寄存器,01b表示写管理寄存器,00b和11b无效;(4)、管理帧PHY地址(PHYAD):占用5bit;(5)、管理帧寄存器地址(REGAD):占用5bit;(6)、帧换向区TA(Turnaround Field):占用2bit;(7)、管理帧数据(Data):占用2个字节,即16bit。2.2、暂停帧在全双工通信工作模式下,以太网标准规范为了实现对数据流量的控制,规范了一种所谓的暂停帧。这是应用发送暂停帧(Pause Frame)的方法,通告所有发送数据的站点暂停发送帧信息,防止链路发生拥塞。暂停帧仅适用于全双工通信,并不适用于半双工通信。链路两端都可以向对端发送暂停帧,并且在对端暂停发送状态时,仍然可以向其发送暂停帧,以便延长对端停发MAC帧数据时间。在全双工通信模式下,链路两端也可以只有一方支持暂停帧,而另一方不支持。只是不支持的一方无法解释其收到的暂停帧。可以通过自动协商原理了解对方端是否具备支持暂停帧的能力。暂停帧的结构图如下图所示:(1)目的地址(DA):可以使单播地址,也可以使广播地址01-80-C2-00-00-01;(2)类型区(L/T):固定值88-08,表示此帧为MAC介质介入控制帧;(3)暂停标志(MAC操作码):固定值00-01,表示此帧为暂停帧;(4)MAC控制参数:设定延时时间,取值范围为00-00到FF-FF,时间单位为时隙(Slot Time);(5)备用区域:占用42bit,无意义。用于使暂停帧长度满足最小帧的要求。
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Felix
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以太网
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帧结构
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【计算机网络】局域网体系结构、以太网Ethernet详解
2023-12-21
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序言
1历史
2概述
3CSMA/CD共享介质以太网
4以太网中继器和集线器
5桥接和交换
6类型
开关类型子章节
6.1早期的以太网
6.210Mbps乙太網
6.3100Mbps以太网(快速以太网)
6.41Gbps以太网
6.510Gbps以太网
6.6100Gbps以太网
7参考文献
8参見
9外部链接
开关目录
以太网
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广域网(WAN)
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帧中继
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虛擬私人網路(VPN)
雲端(英语:Internet area network)
互联网
星际互联网(IPN)
查论编
「Ethernet」的各地常用名稱笔记本电脑上已插上网路线的以太网接口中国大陸以太网 臺灣乙太網路
以太网(英語:Ethernet)是一种计算机局域网技术。IEEE組織的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问控制的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术,取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET。
以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑,但目前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)为了减少冲突,將能提高的网络速度和使用效率最大化,使用交换机(Switch hub)来进行网络连接和组织。如此一來,以太网的拓扑结构就成了星型;但在逻辑上,以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,即載波多重存取/碰撞偵測)的总线技术。
历史[编辑]
以太网技术起源於施樂帕洛阿尔托研究中心的先锋技术项目。人们通常认为以太网发明于1973年,当年鲍勃.梅特卡夫(Bob Metcalfe)给他PARC的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。在1976年,梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网:區域计算机网络的分布式封包交换技术》的文章。
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更多...
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Ethernet
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ISDN
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更多...
查论编
1979年,梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐(Xerox),成立了3Com公司。3Com对DEC、英特尔和施乐进行游说,希望与他们一起将以太网标准化、规范化。这个通用的以太网标准于1980年9月30日提出。当时业界有两个流行的非公用网络标准令牌环网和ARCNET,在以太网浪潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。而在此过程中,3Com也成了一个国际化的大公司。
梅特卡夫曾经开玩笑说,Jerry Saltzer为3Com的成功作出了贡献。Saltzer在一篇[哪個/哪些?]与他人合著的很有影响力的论文中指出,在理论上令牌环网要比以太网优越。受到此结论的影响,很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置,这样3Com才有机会从销售以太网网卡大赚。这种情况也导致了另一种说法“以太网不适合在理论中研究,只适合在实际中应用”。也许只是句玩笑话,但这说明了这样一个技术观点:通常情况下,网络中实际的数据流特性与人们在局域网普及之前的估计不同,而正是因为以太网简单的结构才使局域网得以普及。梅特卡夫和Saltzer曾经在麻省理工学院MAC项目(Project MAC)的同一层楼工作,当时他正在做自己的哈佛大学毕业论文,在此期间奠定了以太网技术的理论基础。[來源請求]
概述[编辑]
1990年代的以太网网卡或叫NIC(Network Interface Card,以太网适配器)。这张卡可以支持基于同轴电缆的10BASE2 (BNC连接器,左)和基于双绞线的10BASE-T(RJ-45,右)。
以太网實作了网络上无线电系统多个节点发送信息的想法,每个节点必须取得电缆或者信道才能传送信息,有时也叫作以太(Ether)。这个名字来源于19世纪的物理学家假设的电磁辐射媒体——光以太。 每一个节点有全球唯一的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC地址,以保证以太网上所有節點能互相鉴别。由于以太网十分普遍,许多制造商把以太网卡直接集成进计算机主板。
以太网通讯具有自相关性的特点,这对于电信通讯工程十分重要。
CSMA/CD共享介质以太网[编辑]
带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)技术规定了多台电脑共享一个通道的方法。这项技术最早出现在1960年代由夏威夷大学开发的ALOHAnet,它使用无线电波为载体。这个方法要比令牌环网或者主控制网简单。当某台电脑要发送信息时,在以下行動與狀態之間進行轉換:
开始 - 如果线路空闲,则启动传输,否则跳转到第4步。
发送 - 如果检测到冲突,继续发送数据直到达到最小回報时间(min echo receive interval)以確保所有其他转发器和终端检测到冲突,而後跳轉到第4步。
成功传输 - 向更高层的网络协议报告发送成功,退出传输模式。
線路繁忙 - 持續等待直到线路空闲。
线路空闲 - 在尚未達到最大尝试次數之前,每隔一段随机时间转到第1步重新嘗試。
超过最大尝试传输次数 - 向更高层的网络协议报告发送失败,退出传输模式。
就像在没有主持人的座谈会中,所有的参加者都透過一个共同的媒介(空气)来相互交谈。每个参加者在讲话前,都礼貌地等待别人把话讲完。如果两个客人同时开始讲话,那么他们都停下来,分别随机等待一段时间再开始讲话。这时,如果两个参加者等待的时间不同,冲突就不会出现。如果传输失败超过一次,将延遲指数增长时间後再次嘗試。延遲的时间通过截斷二進位指數後移(英语:Exponential_backoff)(truncated binary exponential backoff)演算法来实现。
最初的以太网是采用同轴电缆来連接各个设备的。电脑透過一个叫做附加单元接口(Attachment Unit Interface,AUI)的收发器连接到电缆上。一條简单网路线对于一个小型网络来说很可靠,而对于大型网络来说,某处线路的故障或某个连接器的故障,都会造成以太网某个或多个网段的不稳定。
因为所有的通信信号都在共用线路上传输,即使信息只是想发给其中的一个终端(destination),卻會使用廣播的形式,發送給線路上的所有電腦。在正常情况下,网络接口卡会滤掉不是发送给自己的信息,接收到目标地址是自己的信息时才会向CPU发出中断请求,除非网卡处于混杂模式(Promiscuous mode)。这种“一个说,大家听”的特质是共享介质以太网在安全上的弱点,因为以太网上的一个节点可以选择是否监听线路上传输的所有信息。共享电缆也意味着共享带宽,所以在某些情况下以太网的速度可能会非常慢,比如电源故障之后,当所有的网络终端都重新启动时。
以太网中继器和集线器[编辑]
在以太网技术的发展中,以太网集线器(Ethernet Hub)的出现使得网络更加可靠,接线更加方便。
因为信号的衰减和延时,根据不同的介质以太网段有距离限制。例如,10BASE5同轴电缆最长距离500米 (1,640英尺)。最大距离可以透過以太网中继器实现,中继器可以把电缆中的信号放大再传送到下一段。中继器最多连接5个网段,但是只能有4个设备(即一个网段最多可以接4个中继器)。这可以减轻因为电缆断裂造成的问题:当一段同轴电缆断开,所有这个段上的设备就无法通讯,中继器可以保证其他网段正常工作。
类似于其他的高速总线,以太网网段必须在两头以电阻器作为终端。对于同轴电缆,电缆两头的终端必须接上被称作“终端器”的50欧姆的电阻和散热器,如果不这么做,就会发生类似电缆断掉的情况:总线上的AC信号当到达终端时将被反射,而不能消散。被反射的信号将被认为是冲突,从而使通信无法继续。中继器可以将连在其上的两个网段进行电气隔离,增强和同步信号。大多数中继器都有被称作“自动隔离”的功能,可以把有太多冲突或是冲突持续时间太长的网段隔离开来,这样其他的网段不会受到损坏部分的影响。中继器在检测到冲突消失后可以恢复网段的连接。
随着应用的拓展,人们逐渐发现星型的网络拓扑结构最为有效,于是设备厂商们开始研制有多个端口的中继器。多端口中继器就是众所周知的集线器(Hub)。集线器可以连接到其他的集线器或者同轴网络。
第一个集线器被认为是“多端口收发器”或者叫做“fanouts”。最著名的例子是DEC的DELNI,它可以使许多台具有AUI连接器的主机共用一个收发器。集线器也导致了不使用同轴电缆的小型独立以太网网段的出现。
像DEC和SynOptics这样的网络设备制造商曾经出售过用于连接许多10BASE-2细同轴线网段的集线器。
非屏蔽双绞线(unshielded twisted-pair cables , UTP)最先应用在星型局域网中,之后也在10BASE-T中应用,最後取代了同轴电缆成为以太网的标准。这项改进之后,RJ45电话接口代替了AUI成为电脑和集线器的标准線路,非屏蔽3类双绞线/5类双绞线成为标准载体。集线器的应用使某条电缆或某个设备的故障不会影响到整个网络,提高了以太网的可靠性。双绞线以太网把每一个网段点对点地连起来,这样终端就可以做成一个标准的硬件,解决了以太网的终端问题。
采用集线器组网的以太网尽管在物理上是星型结构,但在逻辑上仍然是总线型的,半双工的通信方式采用CSMA/CD的冲突检测方法,集线器对于减少封包冲突的作用很小。每一个数据包都被发送到集线器的每一个端口,所以带宽和安全问题仍没有解决。集线器的总傳輸量受到单个连接速度的限制(10或100 Mbit/s),这还是考虑在前同步码、傳輸間隔、檔頭、檔尾和封裝上都是最小花費的情况。当网络负载过重时,冲突也常常会降低傳輸量。最坏的情况是,当许多用长电缆组成的主机传送很多非常短的帧(frame)时,可能因衝突過多導致网络的负载在仅50%左右程度就滿載。为了在冲突严重降低傳輸量之前尽量提高网络的负载,通常会先做一些设定以避免類似情況發生。
桥接和交换[编辑]
尽管中继器在某些方面分隔了以太网网段,使得电缆断线的故障不会影响到整个网络,但它向所有的以太网设备转发所有的数据。这严重限制了同一个以太网网络上可以相互通信的机器数量。为了减轻这个问题,桥接方法被采用,在工作在物理层的中继器之基础上,桥接工作在数据链路层。透過橋接器时,只有格式完整的数据包才能从一个网段进入另一个网段;冲突和数据包错误则都被隔离。透過记录分析网络上设备的MAC地址,网桥可以判断它们都在什么位置,这样它就不会向非目标设备所在的网段传递数据包。像生成树协议这样的控制机制可以协调多个交换机共同工作。
早期的网桥要检测每一个数据包,因此當同时处理多个端口的时候,数据转发比Hub(中继器)來得慢。1989年网络公司Kalpana发明了EtherSwitch,第一台以太网交换机。以太网交换机把桥接功能用硬件实现,这样就能保证转发数据速率达到线速。
大多数现代以太网用以太网交换机代替Hub。尽管布线方式和Hub以太网相同,但交换式以太网比共享介质以太网有很多明显的优势,例如更大的带宽和更好的异常结果隔离设备。交换网络典型的使用星型拓扑,雖然设备在半双工模式下運作時仍是共享介质的多節点网,但10BASE-T和以后的标准皆為全双工以太网,不再是共享介质系统。
交换机啟動后,一開始也和Hub一樣,转发所有数据到所有端口。接下来,当它記錄了每个端口的地址以后,他就只把非广播数据发送给特定的目的端口。因此线速以太网交换可以在任何端口对之间实现,所有端口对之间的通讯互不干扰。
因为数据包一般只是发送到他的目的端口,所以交换式以太网上的流量要略微小于共享介质式以太网。然而,交换式以太网仍然是不安全的网络技术,因为它很容易因为ARP欺骗或者MAC满溢而瘫痪,同时网络管理员也可以利用监控功能抓取网络数据包。
当只有简单设备(除Hub之外的设备)連接交换机端口時,整个网络可能處於全双工模式。如果一个网段只有2个设备,那么冲突探测也不需要了,两个设备可以随时收发数据。這時总带宽是鏈路的2倍,雖然雙方的頻寬相同,但没有发生冲突就意味着几乎能利用到100%的带宽。
交换机端口和所连接的设备必须使用相同的双工设置。多数100BASE-TX和1000BASE-T设备支持自动协商特性,即这些设备透過信号来协调要使用的速率和双工设置。然而,如果自动协商功能被關閉或者设备不支持,则双工设置必须透過自动检测进行设置或在交换机端口和设备上都进行手工设置以避免双工错配——这是以太网问题的一种常见原因(设备被设置为半双工会报告迟发冲突,而设备被设为全双工则会报告runt)。许多較低層級的交换机没有手工进行速率和双工设置的能力,因此端口总是会尝试进行自动协商。当启用了自动协商但不成功时(例如其他设备不支持),自动协商会将端口设置为半双工。速率是可以自动感测的,因此将一个10BASE-T设备连接到一个启用了自动协商的10/100交换端口上时将可以成功地建立一个半双工的10BASE-T连接。但是将一个配置为全双工100Mb工作的设备连接到一个配置为自动协商的交换端口时(反之亦然)则会导致双工错配。
即使电缆两端都设置成自动速率和双工模式协商,错误猜测还是经常发生而退到10Mbps模式。因此,如果性能差于预期,应该查看一下是否有计算机设置成10Mbps模式了,如果已知另一端配置为100Mbit,则可以手动强制设置成正确模式。
当两个节点试图用超过电缆最高支持数据速率(例如在3类线上使用100Mbps或者3类/5类线使用1000Mbps)通信时就会发生问题。不像ADSL或者传统的拨号Modem透過详细的方法检测鏈路的最高支持数据速率,以太网节点只是简单的选择两端支持的最高速率而不管中间线路,因此如果速率过高就会导致鏈路失效。解决方案為强制通讯端降低到电缆支持的速率。
类型[编辑]
除了以上提到的不同帧类型以外,各类以太网的差别仅在速率和配线。因此,同样的网络协议栈软件可以在大多数以太网上执行。
以下的章节简要综述了不同的正式以太网类型。除了这些正式的标准以外,许多厂商因为一些特殊的原因,例如为了支持更长距离的光纤传输,而制定了一些专用的标准。
很多以太网卡和交换设备都支持多速率,设备之间透過自动协商设置最佳的连接速度和双工方式。如果协商失败,多速率设备就会探测另一方使用的速率但是默认为半双工方式。10/100以太网端口支持10BASE-T和100BASE-TX。10/100/1000支持10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T。
部分以太网类型[1]
速度
常用名称
非正式的IEEE标准名称
正式的IEEE标准名称
线缆类型
最大传输距离
10Mbps
以太网
10BASE-T
802.3
双绞线
100m
100Mbps
快速以太网
100BASE-T
802.3u
双绞线
100m
1Gbps
吉比特以太网
1000BASE-LX
802.3z
光纤
5000m
1Gbps
吉比特以太网
1000BASE-T
802.3ab
双绞线
100m
10Gbps
10吉比特以太网
10GBASE-T
802.3an
双绞线
100m
早期的以太网[编辑]
参见:兆比特以太网
施乐以太网(Xerox Ethernet,又稱「全錄乙太網」)──是乙太網的雛型。最初的2.94Mbit/s以太网僅在全錄公司裡內部使用。而在1982年,Xerox與DEC及Intel組成DIX聯盟,並共同發表了Ethernet Version 2(EV2)的規格,並將它投入商場市場,且被普遍使用。而EV2的網絡就是目前受IEEE承認的10BASE5。[2]
10BROAD36 ──已经过时。一个早期的支持长距离以太网的标准。它在同轴电缆上使用,以一种类似线缆调制解调器系统的宽带调制技术。
1BASE5 ──也稱為星型局域网,速率是1Mbit/s。在商业上很失败,但同時也是双绞线的第一次使用。
10Mbps乙太網[编辑]
10BASE-T電纜
参见:十兆以太网
10BASE5(又稱粗纜(Thick Ethernet)或黃色電纜)──最早實現10 Mbit/s以太網。早期IEEE標準,使用單根RG-11同軸電纜,最大距離為500米,並最多可以連接100台電腦的收發器,而纜線兩端必須接上50歐姆的終端電阻。接收端透過所謂的「插入式分接頭」插入電纜的內芯和屏蔽層。在電纜終結處使用N型連接器。儘管由於早期的大量布設,到現在還有一些系統在使用,這一標準實際上被10BASE2取代。
10BASE2(又稱細纜(Thin Ethernet)或模擬網路)── 10BASE5後的產品,使用RG-58同軸電纜,最長轉輸距離約200米(實際為185米),僅能連接30台計算機,計算機使用T型適配器連接到帶有BNC連接器的網卡,而線路兩頭需要50歐姆的終結器。雖然在能力、規格上不及10BASE5,但是因為其線材較細、佈線方便、成本也便宜,所以得到更廣泛的使用,淘汰了10BASE5。由於雙絞線的普及,它也被各式的雙絞線網絡取代。
StarLAN ──第一個雙絞線上實現的以太網路標準10 Mbit/s。後發展成10BASE-T。
10BASE-T ──使用3類雙絞線、4類雙絞線、5類雙絞線的4根線(兩對雙絞線)100米。以太網集線器或以太網交換機位於中間連接所有節點。
FOIRL ──光纖中繼器鏈路。光纖以太網路原始版本。
10BASE-F ── 10Mbps以太網光纖標準通稱,2公里。只有10BASE-FL應用比較廣泛。
10BASE-FL ── FOIRL標準一種升級。
10BASE-FB ──用於連接多個Hub或者交換機的骨幹網技術,已廢棄。
10BASE-FP ──無中繼被動星型網,沒有實際應用的案例。
100Mbps以太网(快速以太网)[编辑]
参见:百兆以太网
快速以太网(Fast Ethernet)為IEEE在1995年發表的網路標準,能提供達100Mbps的傳輸速度。[2]
100BASE-T -- 下面三个100 Mbit/s双绞线标准通称,最远100米。
100BASE-TX -- 类似于星型结构的10BASE-T。使用2对电缆,但是需要5类电缆以达到100Mbit/s。
100BASE-T4 -- 使用3类电缆,使用所有4对线,半双工。由于5类线普及,已废弃。
100BASE-T2 -- 无产品。使用3类电缆。支持全双工使用2对线,功能等效100BASE-TX,但支持旧电缆。
100BASE-FX -- 使用多模光纤,最远支持400米,半双工连接 (保证冲突检测),2km全双工。
100VG AnyLAN -- 只有惠普支持,VG最早出现在市场上。需要4对三类电缆。也有人怀疑VG不是以太网。
苹果的千兆以太网络接口
1Gbps以太网[编辑]
参见:吉比特以太网
1000BASE-SX的光信號與電氣信號轉換器
1000BASE-T -- 1 Gbit/s介质超五类双绞线或6类双绞线。
1000BASE-SX -- 1 Gbit/s多模光纤(取決於頻率以及光纖半徑,使用多模光纖時最長距離在220M至550M之間)。[3]
1000BASE-LX -- 1 Gbit/s多模光纤(小於550M)、單模光纖(小於5000M)。[4]
1000BASE-LX10 -- 1 Gbit/s单模光纤(小于10KM)。长距离方案
1000BASE-LHX --1 Gbit/s单模光纤(10KM至40KM)。长距离方案
1000BASE-ZX --1 Gbit/s单模光纤(40KM至70KM)。长距离方案
1000BASE-CX -- 铜缆上达到1Gbps的短距离(小于25 m)方案。早于1000BASE-T,已废弃。
10Gbps以太网[编辑]
参见:10吉比特乙太網路
新的万兆以太网标准包含7种不同类型,分別适用于局域网、城域网和广域网。目前使用附加标准IEEE 802.3ae,将来会合并进IEEE 802.3标准。
10GBASE-CX4 -- 短距离铜缆方案用于InfiniBand 4x连接器和CX4电缆,最大长度15米。
10GBASE-SR -- 用于短距离多模光纤,根据电缆类型能达到26-82米,使用新型2GHz多模光纤可以达到300米。
10GBASE-LX4 -- 使用波分复用支持多模光纤240-300米,单模光纤超过10公里。
10GBASE-LR和10GBASE-ER -- 透過单模光纤分别支持10公里和40公里
10GBASE-SW、10GBASE-LW、10GBASE-EW。用于广域网PHY、OC-192 / STM-64 同步光纤网/SDH设备。物理层分别对应10GBASE-SR、10GBASE-LR和10GBASE-ER,因此使用相同光纤支持距离也一致。(无广域网PHY标准)
10GBASE-T -- 使用屏蔽或非屏蔽双绞线,使用CAT-6A类线至少支持100米传输。CAT-6类线也在较短的距离上支持10GBASE-T。
100Gbps以太网[编辑]
参见:100吉比特以太网
新的40G/100G以太网标准在2010年中制定完成,包含若干种不同的节制类型。目前使用附加标准IEEE 802.3ba。
40GBASE-KR4 -- 背板方案,最少距离1米。
40GBASE-CR4 / 100GBASE-CR10 -- 短距离铜缆方案,最大长度大约7米。
40GBASE-SR4 / 100GBASE-SR10 -- 用于短距离多模光纤,长度至少在100米以上。
40GBASE-LR4 / 100GBASE-LR10 -- 使用单模光纤,距离超过10公里。
100GBASE-ER4 -- 使用单模光纤,距离超过40公里。
参考文献[编辑]
^ Wendell Odom. CCENT/CCNA ICND1 100-105 Official Cert Guide. Cisco Press. 2016: 43页. ISBN 978-1-58720-580-4.
^ 2.0 2.1 Internet協定觀念與實作ISBN 9577177069
^ IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-2 p.109
^ IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-6 p.111
参見[编辑]
5类双绞线
RJ45
Power over Ethernet
MII and PHY
网络唤醒
1G以太网
10G以太网
100G以太网
1000G以太网
虚拟局域网
生成树协议
通讯
Internet
以太网帧格式
外部链接[编辑]
IEEE 802.3 2002年标准(页面存档备份,存于互联网档案馆)
万兆以太网(页面存档备份,存于互联网档案馆)
以太网帧格式(页面存档备份,存于互联网档案馆)
万兆IP以太网白皮书
千兆以太网(1000BaseT)(页面存档备份,存于互联网档案馆)
查论编局域网技术之以太网家族速度
10Mbit/s
双绞线以太网
100Mbit/s
1Gbit/s
2.5和5Gbit/s
10Gbit/s
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830
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1016
1076
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1219
1233
1275(英语:Open Firmware)
1278(英语:Distributed Interactive Simulation)
1284(英语:IEEE 1284)
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1364
1394
1451(英语:IEEE 1451)
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1491
1516(英语:High-level architecture (simulation))
1541-2002
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1800
1801(英语:Unified Power Format)
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16326
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p
Q
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X
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Legacy
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r
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u(英语:IEEE 802.11u)
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ad (WiGig)
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ah
ai
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aq
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be (Wi-Fi 7)
.2
.3
.4
.5
.6(英语:IEEE 802.6)
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.8
.9(英语:IEEE 802.9)
.10(英语:IEEE 802.10)
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.16
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.20(英语:IEEE 802.20)
.21(英语:IEEE 802.21)
.22建议标准
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EtherNet/IP是由洛克威尔自动化公司开发的工业乙太网通讯协定,由ODVA(ODVA)管理,可应用在程序控制及其他自动化的应用中,是通用工业协定(CIP)中的一部份[1]。
EtherNet/IP名称中的IP是“Industrial Protocol”(工业协议)的简称,和网际协议没有关系。
简介[编辑]
EtherNet/IP是应用层的协定,将网路上的设备视为许多的“物件”。EtherNet/IP为通用工业协定为基础而架构,可以存取来自ControlNet及DeviceNet网路上的物件。
EtherNet/IP使用乙太网的物理层网路,也架构在TCP/IP的通讯协定上,用微处理器上的软体即可实现,不需特别的ASIC或FPGA。EtherNet/IP可以用在一些可容许偶尔出现少量非决定性的自动化网路。
EtherNet/IP很容易误解为Ethernet(以太网)及Internet Protocol(网际协议)的组合。不过EtherNet/IP是一个工业使用的应用层通讯协定,可以使控制系统及其元件之间建立通讯,例如可编程逻辑控制器、I/O模组等,EtherNet/IP中的IP是指工业协定。
历史[编辑]
EtherNet/IP是在1990年后期由洛克威尔自动化公司开发.是洛克威尔工业以太网路方案的一部份。后来洛克威尔就和EtherNet/IP交给ODVA管理,ODVA管理EtherNet/IP通讯协定,并确认不同厂商开发的EtherNet/IP设备都符合EtherNet/IP通讯协定,确保多供应商的EtherNet/IP网路仍有互操作性。
技术细节[编辑]
EtherNet/IP将以太网的设备以预定义的设备种类加以分类,每种设备有其特别的行为,此外,EtherNet/IP设备可以:
用用户数据报协议(UDP)的隐式报文传送基本I/O资料。
用传输控制协议(TCP)的显式报文上传或下载参数、设定值、程式或配方。
用主站轮询、从站周期性更新或是状态改变(COS)时更新的方式,方便主站监控从站的状态,讯息会用UDP的报文送出。
用一对一、一对多或是广播的方式,透过用TCP的报文送出资料。
EtherNet/IP使用TCP埠编号44818作为显式报文的处理,UDP埠编号2222作为隐式报文的处理。
EtherNet/IP的应用层协定是以使用在DeviceNet、CompoNet及ControlNet的通用工业协定(CIP)为基础。
安全性[编辑]
2012年2月14日,Basecamp计划的安全研究者提出了一个针对洛克威尔的ControlLogix PLC,EtherNet/IP通讯缺陷的Metasploit攻击。此安全性漏洞若没处理,可以允许远端攻击者破坏设备或使设备在未预期的情形下重新开机[2],而这些设备往往也是工业系统上的关键设备或元件。
相关条目[编辑]
DeviceNet
ControlNet
工业以太网
通用工业协定
现场总线
参考资料[编辑]
^ ODVA EtherNet/IP. [2012-09-20]. (原始内容存档于2012-09-09).
^ Metasploit Modules. [2012-09-19]. (原始内容存档于2012-10-17).
外部链接[编辑]
ODVA*(页面存档备份,存于互联网档案馆)
HMS EtherNet/IP page
Phoenix Contact EtherNet/IP page(页面存档备份,存于互联网档案馆)
EtherNet/IP developers guide from ODVA
OpENer: Open Source EtherNet/IP Stack for I/O Adapter Devices
CELL--CIP/Ethernet Library for Linux (commercial)(页面存档备份,存于互联网档案馆)
Threat Post on Security Exploits
查论编自动化通讯协定程序自动化
AS-i
BSAP(英语:Bristol Standard Asynchronous Protocol)
CC-Link
CIP
CAN
CANopen
DeviceNet
ControlNet
DF-1(英语:DF-1 Protocol)
DirectNET(英语:DirectNET Protocol)
EtherCAT
Ethernet Global Data (EGD)(英语:Ethernet Global Data Protocol)
Ethernet Powerlink
EtherNet/IP
Factory Instrumentation Protocol(英语:Factory Instrumentation Protocol)
FINS(英语:Factory Interface Network Service)
Foundation现场总线
H1(英语:Foundation Fieldbus H1)
HSE
GE SRTP(英语:Service Request Transport Protocol)
HART
Honeywell SDS(英语:SDS Protocol)
HostLink
INTERBUS
MECHATROLINK
MelsecNet(英语:MelsecNet)
Modbus
IO-Link
Optomux(英语:Optomux)
PieP(英语:PieP)
Profibus
PROFINET IO
RAPIEnet(英语:RAPIEnet)
SERCOS interface(英语:SERCOS interface)
SERCOS III(英语:SERCOS III)
Sinec H1(英语:Sinec H1)
SynqNet(英语:SynqNet)
TTEthernet(英语:TTEthernet)
工业控制系统
MTConnect(英语:MTConnect)
OPC DA(英语:OPC Data Access)
OPC HDA(英语:OPC Historical Data Access)
OPC UA
智能建筑
1-Wire
BACnet
C-Bus(英语:C-Bus (protocol))
DALI(英语:Digital Addressable Lighting Interface)
DSI(英语:Digital Signal Interface)
DyNet(英语:DyNet)
Factory Instrumentation Protocol(英语:Factory Instrumentation Protocol)
KNX(英语:KNX (standard))
LonTalk
Modbus
oBIX(英语:oBIX)
VSCP(英语:Very Simple Control Protocol)
X10
xAP(英语:XAP Home Automation protocol)
xPL(英语:XPL Protocol)
ZigBee
电力系统(英语:Power-system automation)
IEC 60870-5-103
IEC 60870-5(英语:IEC 60870-5)
IEC 60870-6(英语:IEC 60870-6)
DNP3(英语:DNP3)
Factory Instrumentation Protocol(英语:Factory Instrumentation Protocol)
IEC 61850(英语:IEC 61850)
IEC 62351(英语:IEC 62351)
Modbus
Profibus
自动抄表
ANSI C12.18
IEC 61107
DLMS/IEC 62056
M-Bus(英语:Meter-Bus)
Modbus
ZigBee
车用网路(英语:Vehicle bus)
AFDX
ARINC 429(英语:ARINC 429)
CAN
ARINC 825(英语:ARINC 825)
SAE J1939(英语:SAE J1939)
NMEA 2000(英语:NMEA 2000)
FMS
FlexRay(英语:FlexRay)
IEBus(英语:IEBus)
J1587
J1708
KWP2000
UDS
LIN
MOST
VAN(英语:Vehicle Area Network)
取自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=EtherNet/IP&oldid=63113504”
分类:工业乙太网串行总线
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