工业网络技术与应用 微课版

第1章 工业网络概述 1 1.1 工业网络的基本概念及发展 1 1.2 现场总线 2 1.3 工业以太网 5 1.4 以太网基础 8 1.4.1 物理层 11 1.4.2 数据链路层 12 1.5 TCP/IP协议 14 1.6 实训 17 习题 18 第2章 工业网络设备与基础 20 2.1 工业网络设备 20 2.1.1 可编程逻辑控制器 20 2.1.2 工业交换机 22 2.1.3 工业路由器 25 2.1.4 工业防火墙 27 2.2 网络地址基础 30 2.2.1 MAC地址 30 2.2.2 IP地址 32 2.3 实训 36 2.3.1 西门子SIMATIC S7-1200 PLC与HMI的基本操作 37 2.3.2 西门子SCALANCE工业交换机和工业防火墙的基本操作 45 习题 51 第3章 虚拟局域网技术 52 3.1 虚拟局域网的基本概念 52 3.2 私有VLAN 55 3.3 西门子SCALANCE XM200交换机VLAN界面 58 3.3.1 General常规标签 58 3.3.2 Port Based VLAN标签 60 3.4 实训 61 3.4.1 单交换机VLAN配置 62 3.4.2 跨交换机的VLAN配置 66 3.4.3 同一网段的VLAN隔离与访问配置 68 3.4.4 西门子私有VLAN配置 69 习题 71 第4章 网络冗余技术 73 4.1 生成树与快速生成树协议 73 4.1.1 生成树协议中的基本概念 74 4.1.2 生成树协议的工作过程 75 4.1.3 生成树协议的端口状态 78 4.1.4 快速生成树协议 79 4.2 环网冗余 80 4.2.1 介质冗余协议 80 4.2.2 高速冗余协议 83 4.3 快速生成树+协议 85 4.4 并行冗余协议和高可靠性无缝冗余协议 87 4.5 实训 88 4.5.1 快速生成树配置 89 4.5.2 HRP单环网配置 94 4.5.3 MRP单环网配置 98 4.5.4 双环网间备用冗余配置 102 4.5.5 高可靠性无缝冗余配置 106 习题 113 第5章 路由技术 115 5.1 路由基础 115 5.1.1 路由功能概述 115 5.1.2 路由表 116 5.2 本地VLAN间路由 117 5.2.1 第3层交换技术 117 5.2.2 使用第3层交换实现VLAN间路由 117 5.3 静态路由 118 5.3.1 静态路由概述 118 5.3.2 默认路由 119 5.4 动态路由 119 5.4.1 动态路由概述 119 5.4.2 RIP动态路由协议 120 5.4.3 OSPF动态路由协议 122 5.5 虚拟路由冗余 124 5.5.1 VRRP概述 124 5.5.2 VRRP中路由器的角色 125 5.5.3 VRRP工作原理 125 5.6 实训 127 5.6.1 本地VLAN间路由配置 127 5.6.2 静态路由配置 133 5.6.3 OSPF动态路由配置 138 5.6.4 VRRP虚拟路由冗余配置 144 习题 152 第6章 网络地址转换技术 154 6.1 NAT原理 154 6.1.1 专用私有地址 154 6.1.2 网络地址转换 155 6.2 利用西门子三层交换机实现NAT 157 6.2.1 静态地址转换 158 6.2.2 动态地址转换 159 6.2.3 网络地址端口转换 160 6.3 实训 162 6.3.1 静态网络地址转换配置 162 6.3.2 动态网络地址转换配置 168 6.3.3 NAPT配置 170 习题 173 第7章 工业无线通信技术 174 7.1 工业无线通信技术概述 174 7.1.1 无线通信技术简介 174 7.1.2 无线局域网 176 7.1.3 工业无线局域网 177 7.2 工业无线网络设备 178 7.2.1 西门子SCALANCE W系列产品简介 178 7.2.2 西门子无线访问接入点和无线客户端 179 7.3 实训 183 7.3.1 西门子SCALANCE W工业无线设备的基本配置 184 7.3.2 西门子SCALANCE W无线通信功能配置 187 7.3.3 西门子SCALANCE W无线NAT和NAPT功能配置 192 习题 196 第8章 工业网络安全技术 197 8.1 访问控制列表 197 8.1.1 ACL概述 197 8.1.2 ACL工作原理 198 8.1.3 ACL分类 199 8.2 工业防火墙安全技术 200 8.2.1 工业防火墙基础 200 8.2.2 VPN技术 203 8.2.3 IPSec VPN 205 8.3 实训 208 8.3.1 第3层工业交换机访问控制列表配置 208 8.3.2 西门子S615工业防火墙配置 217 习题 224 参考文献 226