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    網絡七層模型

          

           在了解我們設備使用的通信協議前,先普及一下“網絡七層模型”,七層模型,亦稱OSI(Open System Interconnection)。參考模型是國際標準化組織(ISO)制定的一個用于計算機或通信系統間互聯的標準體系,一般稱為OSI參考模型或七層模型。它是一個七層的、抽象的模型體,不僅包括一系列抽象的術語或概念,也包括具體的協議。如下圖所示。


    1

         

    ? 物理層

    物理層負責最后將信息編碼成電流脈沖或其它信號用于網上傳輸。

    在程序員的世界里只有0和1,物理層就是將數據轉化成0和1。


    ? 數據鏈路層

    數據鏈路層通過物理網絡鏈路提供可靠的數據傳輸。

    0和1可以以任意數量組合,而數據鏈路層就是規定了0和1的分包形式,確定了網絡數據包的形式。


    ? 網絡層

    網絡層負責在源和終點之間建立連接。

    可理解為我們現在要確定計算機的位置,怎么確定呢?IPv4,IPv6!


    ? 傳輸層

    傳輸層向高層提供可靠的端到端的網絡數據流服務。

    可以理解為:每一個應用程序都會在網卡注冊一個端口號,該層就是端口與端口的通信!常用的(TCP/IP)協議。


    ? 會話層

    會話層建立、管理和終止表示層與實體之間的通信會話。

    可以理解為:建立一個連接(自動的手機信息、自動的網絡尋址)。


    ? 表示層

    表示層提供多種功能用于應用層數據的編碼和轉化,確保以一個系統應用層發送的信息可以被另一個系統應用層識別。

    可以理解為:解決不同系統之間的通信。eg:安卓下的QQ和Windows下的QQ可以通信。


    ? 應用層

    OSI 的應用層協議包括文件的傳輸、訪問及管理協議(FTAM)以及文件虛擬終端協議(VIP)和公用管理系統信息(CMIP)等。


    通信協議


    接下來了解我們氣密性設備使用的通信協議:

    基于MODBUS的RS232,485,Ethernet通信方式。


    ?RS232、RS485

    這兩個屬于七層網絡模型中的物理層,物理層定義了電平模式及兩端的物理接口要求等。


    ?Ethernet

    這個不是單純的屬于某一層,而是對其中的物理層、鏈路層進行了定義。比如在鏈路中叫以太網幀。


    ?Modbus

    Modbus是應用層協議,只不過它不對下層進行指定,既可以使用RS232、RS484作為物理層,也可以用Ethernet定義的物理層、鏈路層。其中使用RS232、RS485時需要用URAT作為鏈路層對物理層進行指揮。使用Ethernet時則配合TCP、IP分別作為傳輸層和網絡層,當然了,其實TCP/IP本身就是選用Ethernet作為鏈路層及物理層的。



    特點

    缺點

    RS232

    出現較早,用于短距離的一對一通訊,RS-232采取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊,全雙工。

    傳輸速率低,抗噪聲干擾差。傳輸距離有限,接口信號電平值較高。

    RS485

    可用于一對多,通訊距離比較長,可達數公里,RS485采用差分傳輸方式,具有良好的抗噪聲干擾性,半雙工。

    不支持星型和樹型接線,總線構成的網絡只能以串行布線,RS485 總線采用主機輪詢方式,這樣會造成以下的弊端:

    1) 通信的吞吐量較低,不適用于通信量要求較大(或平均通信量較低,但呈突發式)的場合。

    2) 系統較大時,實時性較差


    Ethernet

    基于TCP/IP的以太網是一種開放式的網絡,系統兼容性和操作性好,資源共享能力強,可以非常容易地實現控制現場的數據與信息系統上的資源共享,數據傳輸距離長,傳輸速率快,能夠和Internet連接,成本低,易組網,與計算機還有服務器的接口方便,因此受到廣泛應用。

    相對來說,效率低,占用系統資源高,在數據傳遞時,確認機制、重傳機制、擁塞控制機制,會消耗大量時間。

    Modbus協議

    1、標準、開放,用戶可以免費、放心地使用Modbus協議。
    2、Modbus可以支持多種電氣接口,如RS-232、RS-485等,還可以在各種介質上傳送,如雙絞線、光纖、無線等。
    3、Modbus的幀格式簡單、緊湊、通俗易懂。用戶使用容易,廠商開發簡單。
    組網能力差,只有主從方式通信。
    網絡規模有限,從屬控制器數量限制了網絡規模。
    安全性差,無認證、無權限管理,明文傳輸使得它在非受控環境下是非常有風險的。



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