IED
• 多台交换机的简单串接，易于布线 • 没有冗余 能力， 任一电缆/交换机的故障可能导致多个IED与站控级
断开
15
智能站网络拓扑结构
星形
IED
IED
IED
IED
• 最小延迟 – 从IED到IED之间只有三跳 • 没有冗余能力，但故障的影响面可能比总线型要小一些
16
环形
需要采用RSTP 实 现备用连接
• 交换机性能取决于哪些因素？
– 地址表的大小 – 地址匹配的速度 – 帧转发的方式和速度
31
• 转发方式
– 存储转发（Store-and-Forward switching） – 直通转发（cut-through switching ） – 无碎片转发（segment-free switching）
智能变电站交换机及组网方案
1
典型智能变电站结构
2
智能变电站概念
• 智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智 能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共 享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、 保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网 实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等 高级功能的变电站。
交换机工作原理
字节 6
6
目的地址 源地址
2 类型
46 ~ 1500
4
数据
FCS
32
交换机工作原理
• 帧类型
– 单播帧、广播帧、组播帧
• 广播帧
– 目的地址全为1的帧，即：FF-FF-FF-FF-FF-FF – 交换机对接收到的广播帧转发到除源端口以外的所有端口
• 组播帧
– 目的地址为：01-00-5E-00-00-00~01-00-5E-7F-FF-FF – 不支持组播的交换机将组播帧转发到除源端口以外的所有端口 – 支持组播的交换机则将组播帧转发到对应的一组端口
入到地址表中
30
交换机工作原理
• 交换机中的地址表是怎样建立的？
– 自学习机制，使用接收帧的源地址
• 假如地址表已满，交换机如何处理接收到的新MAC帧？
– 不会将新的MAC加入到地址表中 – 智能电网交换机要求地址表长度大于4096个
• 针对交换机的溢出攻击是怎么回事？
– 攻击计算机向交换机发送大量的伪造MAC地址数据帧，导致交 换机地址表溢出，这样交换机不能正常转发数据帧，而是将所有 接收的帧以广播方式转发，攻击计算机就可截获整个网络中的数 据帧，从中窃取私密数据（账号、密码等）。
• 变电站智能化的基础是信息化
– 信息采集数字化 – 信息封装标准化 – 信息传输网络化 – 信息处理智能化
3
学习目的和内容
• 学习目的
– 对智能变电站规程中相关网络技术概念和术语有所了解
• 学习内容
– 智能站网络拓扑结构 – 以太网的工作原理 – 交换机的工作原理 – 交换机的增强功能
4
5
《智能变电站技术导则》
27
以太网工作原理
集 线 器
网卡 工作站
双绞线
网卡 工作站
网卡 工作站
28
• 交换机基本结构
交换机工作原理
29
交换机工作原理
• 结点A结点D
– 交换机接收到来自结点A的数据帧，解析出源地址和目标地址 – 在地址表中查找目的地址，若匹配，则将帧转发到对应的端口；若不匹
配，则转发到所有端口 – 判断源地址是否在地址表中，不在的话，将源地址及其对应的端口号加
– 按照某种方式动态地分配传输线路的资源
• 电路交换
中继线 交换机
用户线 交换机
中继线 交换机 B
A 交换机
C 用户线
D
21
• 报文交换
网络通信交换技术
存储转 发器
A
存储转
发器
B
存储转 发器
存储转 发器
存储转 发器
22
• 分组交换
网络通信交换技术
存储转 发器
A 路由器
存储转
发器
路由器
B
存储转 发器
交换机的增强功能（VLAN）
• 智能变电站中使用VLAN
– 使用VLAN技术，将局域网内的设备逻辑地划分成不同网段，广 播风暴，提高数据传输的实时性（时延小）、正确性（不丢包）
4
802.3 MAC 帧
目地地址
源地址
长度M/类AC型帧
数据
FCS
802.1Q 标记类型
标记控制信息
10000001 00000000
VID
2 字节 用户优先级 CFI
2 字节
35
• VLAN划分的几种模式
– 静态VLAN
• 基于端口划分VLAN
– 动态VLAN
• 基于MAC 地址划分VLAN • 基于网络层协议划分VLAN • 按策略划分VLAN
6
《智能变电站技术导则》
7
8
《智能变电站网络交换机技术规范》
9
《智能变电站网络交换机技术规范》
10
《智能变电站网络交换机技术规范》
11
《智能变电站网络交换机技术规范》
12
《智能变电站网络交换机技术规范》
13
《智能变电站网络交换机技术规范》
14
总线形
智能站网络拓扑结构
IED
IED
IED
IED
IED
• N+1 网络冗余容错能力 • 采用RSTP自动重新组态
智能站网络拓扑结构
IED
IED
17
冗余星形
智能站网络拓扑结构
IED
I构—双星形
智能站网络拓扑结构
双倍的设备和线路
19
双网结构— 双环形
智能站网络拓扑结构
20
网络通信交换技术
• 交换（switching）
6
2
目的地址 源地址 类型
网络通信交换技术
IP 数据包 46 ~ 1500
数据
IP 层
4 FCS 数据链路层
MAC地址为48位二进制数，例如：00-30-67-3F-9D-DF
26
以太网工作原理
• CSMA/CD（载波监听多路接入/冲突检测）协议
– 一点发送，多点接收（广播方式） – 发送规则：先听后说，边说边听 – 接收规则：接收目的地址是自己的帧和广播帧，其他帧则丢弃 – 冲突处理：采用退避算法 – 术语：广播域、冲突域
• 单播帧
– 具有有效目的MAC地址的帧 – 地址表中有对应的目的地址，则转发到对应的端口，否则转发到
除源端口以外的所有端口
33
• VLAN（虚拟局域网）
交换机的增强功能（VLAN）
34
• VLAN帧格式
交换机的增强功能（VLAN）
插入 4 字节的 VLAN 标记
字节 6
6
4
2
46 ~ 1500
存储转 发器
存储转 发器
23
• 分组交换
A 路由器
存储转 发器
网络通信交换技术
存储转 发器
存储转 发器
存储转
发器
路由器
B
存储转 发器
存储转 发器
24
网络通信交换技术
• 分组的称谓
– 数据包（Packet）：在网络层的称谓 – 数据帧（Frame）：在数据链路层的称谓
25
• 以太网帧格式
字节 6