工业互联网网络技术课件 任务1.3 认识工业互联网基础网络技术

任务1.3认识工业互联网基础网络技术一、任务说明任务目标任务实施流程深入理解OSI七层模型与TCP/IP核心协议栈，构建网络通信的理论基础。辨析IT网络与OT网络的联系与区别，理解工业互联网的融合趋势。二、知识准备-①网络拓扑结构与通信方式工业网络常采用树型拓扑结构，通过交换机连接各个设备单元。主要的工业以太网通信协议包括PROFINET、PROFIBUS、Modbus和Ethernet/IP，它们分别适用于不同的实时性和功能需求场景。PROFINET高实时性支持标准、实时（RT）、同步实时（IRT）三种通信等级，分别满足组态、控制和高速运动控制的需求。Modbus简单通用ModbusRTU：串行接口ModbusTCP：以太网通信Ethernet/IP现场到云端建立在标准TCP/IP协议之上，实现了从工业现场设备到企业管理网络的无缝连接与信息集成。PROFIBUS开放式PROFIBUS-DP：主站从站PROFIBUS-PA：过程自动化PROFIBUS-FMS：车间级二、知识准备-②OSI参考模型（理论模型）模型概述OSI七层模型是理解网络通信的理论基石，它将复杂的通信功能划分为七个层次，每一层各司其职，共同完成端到端的通信。七层结构(由下至上)OSI模型数据发送和接收过程二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）模型概述TCP/IP模型是OSI模型的实际应用版本，简化为四层：应用层、传输层、网络层和网络接口层。四层结构(由下至上)程序之间数据沟通（协议）两台主机程序之间端到端数据传输地址管理、路由选择监视数据在主机和网络之间的交换二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）01030204存在非真正层网络接口层并不是真正的一层，它是一个接口，处于网络层和数据链路层之间

不通用先有协议集然后建立模型，不适用于非TCP/IP网络四层协议栈采用了层次结构的概念，提供面向连接和无连接两种通信服务机制不适用于新网络TCP/IP模型没有明显区分服务、接口和协议的概念二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）应用层协议数据单元（PDU）程序协议数据段Segment端口号路由器报文/数据包Packet网络接口层TCP/IP交换机数据帧Frame集线器比特Bit从上往下逐层发送：每一层都把上层的协议包当成数据部分，加上自己的协议头部，组成自己的协议包封装发送数据传输层报头数据网络层报头数据数据链路层报头数据011001110101001101101110001110源端口、目的端口源IP、目的IP、协议号源MAC、目的MAC、帧类型程序协议二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）应用层（S7、OUC、ModbusTCP）传输层（TCP、UDP）网络层（IP）网络接口层TCP/IP数据链路层（MAC）物理层（RJ45）封装发送从下往上逐层解封：封装的逆过程，数据从比特流还原为数据的过程动作解封接收数据传输层报头数据网络层报头数据数据链路层报头数据011001110101001101101110001110剥离数据链路层剥离网络层剥离传输层检测MAC检测IP识别端口解析协议二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）核心协议TCP协议传输层，保证数据安全送达子网掩码指明所处的子网IP协议网络层，IP地址找目标MAC地址数据链路层，设备的唯一ID二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）PC触摸屏网线PLC交换机网线192.168.1.18192.168.1.58192.168.1.1628:63:36:E9:6D:2C00:1B:1B:21:B6:A094:C6:91:76:15:01MAC地址IP地址TCP协议二、知识准备-③TCP/IP模型（实际模型）同一网段判断方法：将设备的IP地址和子网掩码按二进制位对应求“与”逻辑，如果“与”结果相同即在同一子网中。NetMask子网掩码设备A：192.168.0.100/255.255.255.128设备B：192.168.0.130/255.255.255.12811000000101010000000000001100100IP11111111111111111111111110000000掩码11000000101010000000000010000010IP11111111111111111111111110000000掩码&192.168.0.0结论：网络号不同，不同网络00000000110000001010100000000000&192.168.0.12810000000110000001010100000000000二、知识准备-④有线网络和无线网络有线网络(Wired)核心优势传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、安全性高。主要局限移动性差、布线成本高、灵活性不足，难以适应动态环境。典型应用工厂自动化的主流选择，适用于位置固定的设备连接，如产线PLC、服务器等。无线网络(Wireless)核心优势部署灵活、移动性强、易于扩展，无需复杂的物理布线。主要局限稳定性和安全性相对较弱，易受环境干扰，延迟波动较大。典型应用适用于移动机器人、AGV、手持终端等移动设备，或布线困难的复杂场景。二、知识准备-⑤IT网络和OT网络IT网络核心功能支撑生产运营管理与信息处理

具体而言，它是为了满足工厂级的管理和决策需求，主要负责采集、存储、分析和应用各类生产经营信息，通过运行ERP、MES、WMS等商用管理软件，实现生产过程的优化调度、资源管理、质量追踪以及辅助决策。OT网络核心定位保障生产过程自动化控制与稳定运行具体而言，它是为了连接生产现场的自动化设备（如控制器、传感器、执行机构），承载PCS、SCADA、SIS