1、集線器(Hub)
集線器是一種工作在物理層(OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型第一層)的網(wǎng)絡(luò)元件，它以廣播的方式向外發(fā)送數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，它將接收到的數(shù)據(jù)，鏡像式的發(fā)送到其所有端口中。數(shù)據(jù)發(fā)送沒(méi)有目的性，所有連接到其端口的設(shè)備均能收到。集線器廣播式的發(fā)送數(shù)據(jù)容易造成網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，浪費(fèi)有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬。另外由于所有端口均能收到數(shù)據(jù)，使其安全性很低，因此這種元件已經(jīng)很少使用。但是在某些特殊場(chǎng)合下，比如為了獲取網(wǎng)絡(luò)通信報(bào)文，需要用到集線器。
2、交換機(jī)(Switch)
交換機(jī)是一種工作在數(shù)據(jù)鏈路層(OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型第二層)的網(wǎng)絡(luò)元件。前面我們說(shuō)過(guò)，工業(yè)交換機(jī)包括非管理型和管理型兩類。如果沒(méi)有特別指明，說(shuō)起交換機(jī)，都是指非管理型交換機(jī)。通常情況下，它是以端口到端口的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)基于MAC地址，在其內(nèi)部保存著一張MAC地址表，記錄著端口與MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)收到報(bào)文時(shí)，交換機(jī)分析報(bào)文中的MAC地址，然后根據(jù)MAC地址表，發(fā)送到相應(yīng)的端口中。在上電初期，MAC地址表不完整的情況下，交換機(jī)會(huì)以廣播的形式發(fā)送數(shù)據(jù)。在通信過(guò)程中，也會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通斷的情況，實(shí)時(shí)更新MAC地址表。
工業(yè)以太網(wǎng)中不建議使用商用交換機(jī)，而應(yīng)該使用工業(yè)交換機(jī)。以PROFINET為例，它對(duì)工業(yè)交換機(jī)有如下一些要求：
◆工業(yè)級(jí)；
◆支持百兆速率，支持全雙工通信；
◆支持IEEE 802.1q(VLAN標(biāo)記協(xié)議)及IEEE 802.1p(優(yōu)先級(jí)協(xié)議)；
◆支持VLAN ID為0的報(bào)文透?jìng)鳎?/span>
說(shuō)明：非網(wǎng)管型交換機(jī)雖然不支持劃分VLAN，當(dāng)應(yīng)支持VLAN報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)
西門子SCLANCE X00/X100/XC100非管理型交換機(jī)可滿足PROFINET對(duì)交換機(jī)的要求，具體如下：
◆工業(yè)級(jí)交換機(jī)，所有的端口均是百兆以上。支持自協(xié)商(速率、半雙工/全雙工模式)和自交叉(直連線或交叉線)；
◆支持IEEE 802.1p優(yōu)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；
◆PROFINET RT(實(shí)時(shí))數(shù)據(jù)的VLAN ID為0。X00/X100/XC100系列交換機(jī)完全支持VLAN ID為0的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。而在有些交換機(jī)中，VLAN ID為0會(huì)被當(dāng)作非法數(shù)據(jù)丟棄；
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的管理型交換機(jī)有的工作在第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，有的工作在第三層(網(wǎng)絡(luò)層)，視產(chǎn)品不同而不同。與非管理型交換機(jī)相比，管理型交換機(jī)具有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)管理能力，支持更多的協(xié)議，比如：
◆LLDP(Link Layer Discovery Protocol)，鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議，用于支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)報(bào)文；
◆SNMP(Simple Network Management Protocol)，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，可管理網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備；
◆WEB服務(wù)器協(xié)議；
◆冗余管理協(xié)議；
◆可劃分VLAN(虛擬局域網(wǎng))，支持VLAN之間路由功能；
◆網(wǎng)絡(luò)信息診斷；
管理型交換機(jī)在PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的典型應(yīng)用是通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分配設(shè)備名，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備更換免維護(hù)。我們知道每一個(gè)PROFINET I/O設(shè)備都必須被分配設(shè)備名稱后才能正常工作。通過(guò)使用管理型交換機(jī)并設(shè)置端口的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這樣即使更換了新設(shè)備，PROFINT I/O控制器也會(huì)自動(dòng)給該設(shè)備分配設(shè)備名，達(dá)到了免維護(hù)的效果。
西門子新一代管理型交換機(jī)Scalance XB208的外觀如下圖所示：
二層交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)只能在同一個(gè)子網(wǎng)中。TCP/IP協(xié)議規(guī)定不同的子網(wǎng)之間不能直接通信，要實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)之間的通信，必須使用路由器(或者三層交換機(jī))。
3、路由器(Router)
路由器是一種工作在網(wǎng)絡(luò)層(OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型第三層)的網(wǎng)絡(luò)元件。它由兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)部分組成，分別連接兩個(gè)子網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)之間的通信。路由器有兩類不同的端口，一類稱為L(zhǎng)AN口，一類稱為WAN口。LAN口用于連接局域網(wǎng)，WAN口可連接廣域網(wǎng)(或另一個(gè)子網(wǎng))。
比如TP-Link的TL-R483G工業(yè)級(jí)路由器的外觀如下圖所示：
與交換機(jī)類似，路由器的內(nèi)部也保存著一張各端口與設(shè)備的對(duì)應(yīng)表，稱為路由表。不同之處在于，路由表是基于IP地址的。當(dāng)子網(wǎng)內(nèi)某個(gè)設(shè)備發(fā)送的IP地址不在當(dāng)前子網(wǎng)內(nèi)時(shí)，設(shè)備會(huì)將其發(fā)送給路由器(設(shè)置網(wǎng)關(guān)地址)。路由器負(fù)責(zé)將該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的子網(wǎng)中。
路由器支持更多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(比如TCP/IP、DHCP、ICMP、NAT、PPPoE、 SNTP、HTTP、DNS、H.323、SIP、DDNS等，視產(chǎn)品而定)，具有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)管理能力，有的還有防火墻、VPN等功能，是工廠上層管理系統(tǒng)(比如MES)不可缺少的元器件。
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