Einführung; Ethernet-Kommunikation; Übergeordnete Protokolle - ABB SM1000 Bedienungsanleitung

Bildschirmschreiber
SM1000 und SM2000
1 Einführung
Das optionale Ethernet-Modul ermöglicht einen Anschluss des
Schreibers an Computer-Netzwerke für Fernüberwachung und
Datenzugriff. In das Modul ist ein Webserver integriert. Dieser
ermöglicht es dem Nutzer, per Fernabfrage über einen PC mit
Internet-Browser Daten und Zustand des Geräts anzeigen zu
lassen. Der Webserver unterstützt bis zu acht unabhängige
Verbindungen.

1.1 Ethernet-Kommunikation

Beim Ethernet handelt es sich um eine elektronische
Kommunikationsform, die als weltweiter Netzwerk-Standard
eingeführt wurde. Jedes Gerät in einem Ethernet arbeitet
unabhängig von den anderen Stationen im Netzwerk, das
keinen zentralen Controller aufweist.
Es gibt eine Reihe geeigneter Medien zur Herstellung von
Ethernet-Verbindungen (z.B.
verdrillte Kabelpaare sowie drahtlose Verbindungen). Das im
Schreiber eingesetzte Ethernet-Modul unterstützt einen als
10BaseT bezeichneten Standard, bei dem zur Verbindung von
Knoten ungeschirmte, verdrillte Kabelpaare (Unshielded twisted
pair – UTP) verwendet werden. Ein UTP-Kabel besteht aus vier
Paar Drähten, die zu einem einzigen Kabel verdrillt sind.
Ethernet-Signale werden seriell, ein Bit nach dem anderen, über
einen gemeinsamen Signalkanal zu jeder an das Netzwerk
angeschlossenen Station übertragen. Wenn eine Station Daten
zu übertragen hat, hört sie in den Kanal hinein und wartet, bis
der Kanal frei ist, um dann ihre Daten als Ethernet-Rahmen oder
Paket zu übertragen. Nach der Übertragen jedes Rahmens
müssen sämtliche Stationen in einen gleichberechtigten
Wettbewerb um die Gelegenheit zur Übertragung des nächsten
Rahmens treten. So ist gewährleistet, dass keine Station die
anderen Stationen im Netzwerk sperren kann.
Der Zugriff auf den
Medien-Zugriffs-Steuerungs-Mechanismus
Control – MAC) bestimmt, der in die Ethernet-Schnittstelle jeder
Station integriert ist. Dieser Mechanismus beruht auf dem
CSMA/CD-Verfahren (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection – „Vielfachzugriff mit Kollisionserkennung").
Jeder Ethernet-Rahmen enthält die Ursprungs- und Zieladresse
des Rahmens, ein Datenfeld variabler Größe sowie ein
Fehlerprüffeld zur Überprüfung der Integrität des Rahmeninhalts,
um die intakte Übergabe zu gewährleisten. Die Adressfelder, die
als physikalische oder MAC-Adressen bezeichnet werden, sind
jeweils 48 Bit lang. Jede Station im Netzwerk weist eine
eindeutige, vorher zugewiesene MAC-Adresse auf, die in ihre
Ethernet-Karte einprogrammiert ist.
1.2 Übergeordnete Protokolle
Bei der Übertragung von Daten über ein Ethernet-Netzwerk
können übergeordnete Protokolle verwendet werden, die auf die
Ethernet-Infrastruktur aufsetzen. Die Pakete der übergeordneten
Protokolle sind im Datenfeld der Ethernet-Pakete enthalten. Der
Schreiber benutzt ein Protokoll namens TCP/IP (Transmission
Control Protocol/Internet Protocol – „Übertragungssteuerungs-
Protokoll/Internet-Protokoll"), bei dem es sich um einen
weltweiten Standard handelt, mit dem das Internet geschaffen
wurde.
Das Internet-Protokoll (IP) leitet die Informationspakete zu ihren
Zielgeräten. Die Lenkung erfolgt aufgrund einer im Kopf jedes
Pakets integrierten IP-Adresse. Bei der IP-Adresse handelt es
sich um eine 32-Bit-Zahl, die in vier Abschnitte unterteilt ist
(sogenannte Oktette), welche als Dezimalwerte angezeigt
werden. Ein typisches Beispiel ist 192.168.1.1.
2
Koaxialkabel, ungeschirmte,
Netzwerk-Kanal wird über
(Medium
Das Übertragungssteuerungs-Protokoll (TCP) stellt vor der
Übertragung von Daten eine Verbindung zwischen den beiden
Geräten her. Das ermöglicht die Bestätigung des Empfangs aller
übertragenen Pakete, so dass etwaige verloren gegangene
Pakete erneut übertragen werden können.
Weitere auf dieser Ebene arbeitende Protokolle sind das
Adressauflösungs-Protokoll (Address Resolution Protocol –
ARP) sowie das Internetsteuerungs-Meldungsprotokoll (Internet
Control Message Protocol – ICMP).
Oberhalb der Ebenen von TCP und IP gibt es eine Reihe von
Anwendungsprotokollen, die bestimmte Aufgaben erfüllen.
Typische Beispiele sind das Dateiübertragungs-Protokoll (File
Transfer Protocol – FTP) sowie das HyperText-Übertragungs-
protokoll (HyperText Transfer Protocol – HTTP).
Diese Schichten wirken zusammen, um ein umfassendes
Dateiübertragungssystem zu liefern:
Anwendungs- Dateiübertragungs-
protokolle
Unter-
geordnete
Netzwerk-
protokolle
Daten-
verbindung
Physikalische
Medien
Tabelle 1.1 Protokollebenen
FTP stellt einen zuverlässigen Mechanismus zur Übertragung
von Daten zwischen einem Client und einem Server bereit –
den
siehe Abb. 1.1.
Access
Abb. 1.1: Typische FTP-Übertragung
HTTP ermöglicht die Übertragung von Hypertext-Dateien, wie
z.B. Webseiten. Es ermöglicht einem Internet-Browser den
Zugriff auf Seiten innerhalb eines Webservers – siehe Abb. 1.2.
Abb. 1.2: Typische HTTP-Übertragung
HyperText-Übertragungsprotokoll (HTTP)
Protokoll (FTP)
Übertragungssteuerungs-Protokoll (TCP)
Internet- Adressauflösungs-
Protokoll (IP) Protokoll (ARP)
Ethernet
Verdrillte Kabelpaare
IM/SMENET–D Ausgabe 5.1
1 Einführung
Internetsteuerungs-
Meldungsprotokoll
(ICMP)