工業互聯網網絡互聯技術（微課版）

孫玉峰，男，教授，濟南職業學院智能制造系教師，山東省教學創新團隊負責人。獲山東省高等學校教學名師、山東省青年技能名師等稱號。擔任國家“十四五”規劃教材主編，山東省課程思政示範課、山東省職業教育在線精品課負責人。獲國家級教學成果獎一等獎1項，省教學成果獎特等獎1項，二等獎2項、三等獎2項；獲全國職業院校教師教學能力比賽一等獎、二等獎各1項，省職業院校教學能力比賽一等獎2項；指導學生參加全國職業院校技能大賽獲二等獎2項、三等獎1項，省職業院校技能大賽一等獎2項。

項目一 配置工業網絡設備 1

【項目導讀】 1

【內容導學】 2

【項目目標】 2

知識目標 2

技能目標 2

素質目標 3

任務一 認識工業交換機 3

【任務描述】 3

【知識學習】 3

1.1.1 工業交換機 3

1.1.2 交換機的配置方式 4

【任務實施】 5

1.1.3 認識工業交換機的硬件結構和

端口 5

【任務總結】 6

【任務測驗】 6

【任務拓展】 7

任務二 使用交換機配置VLAN 7

【任務描述】 7

【知識學習】 7

1.2.1 VLAN概述 7

1.2.2 VLAN的端口類型 9

【任務實施】 10

1.2.3 使用二層交換機配置VLAN 10

【任務總結】 11

【任務測驗】 12

【任務拓展】 12

任務三 實現VLAN間通信 12

【任務描述】 12

【知識學習】 13

1.3.1 三層交換機 13

【任務實施】 14

1.3.2 使用三層交換機實現VLAN間

通信 14

【任務總結】 17

【任務測驗】 17

【任務拓展】 18

任務四 配置無線AP和無線

客戶端 18

【任務描述】 18

【知識學習】 19

1.4.1 IEEE 802.11/Wi-Fi 19

1.4.2 2.4GHz和5GHz信道基礎 19

1.4.3 空間流和信道幹擾 20

1.4.4 WLAN架構 21

【任務實施】 23

1.4.5 連接工業無線AP和無線

客戶端 23

【任務總結】 26

【任務測驗】 26

【任務拓展】 27

任務五 配置無線路由器 27

【任務描述】 27

【知識學習】 27

1.5.1 無線路由器 27

1.5.2 使用無線加密技術的原因 28

1.5.3 無線加密技術概述 28

【任務實施】 29

1.5.4 配置TL-XVR3000G易展版 29

【任務總結】 31

【任務測驗】 31

【任務拓展】 32

任務六 配置工業網關 32

【任務描述】 32

【知識學習】 32

1.6.1 工業網關 32

【任務實施】 33

1.6.2 配置工業網關的網絡參數 33

【任務總結】 36

【任務測驗】 36

【任務拓展】 37

任務七 配置工業防火墻 37

【任務描述】 37

【知識學習】 37

1.7.1 防火墻 37

【任務實施】 40

1.7.2 完成工業防火墻基本配置 40

【任務總結】 44

【任務測驗】 44

【任務拓展】 45

任務八 配置工業防火墻的

安全策略 45

【任務描述】 45

【知識學習】 46

1.8.1 包過濾防火墻 46

1.8.2 代理防火墻 46

1.8.3 狀態檢測防火墻 47

1.8.4 下一代防火墻 48

【任務實施】 49

1.8.5 配置工業防火墻的安全策略 49

【任務總結】 54

【任務測驗】 54

【任務拓展】 55

項目二 運用工業網絡技術 56

【項目導讀】 56

【內容導學】 57

【項目目標】 57

知識目標 57

技能目標 57

素質目標 58

任務一 使用ERPS保護工業網絡 58

【任務描述】 58

【知識學習】 58

2.1.1 鏈路備份 58

2.1.2 ERPS的基本概念 59

2.1.3 ERPS的工作原理 60

【任務實施】 60

2.1.4 使用交換機實現ERPS

保護 60

【任務總結】 61

【任務測驗】 61

【任務拓展】 62

任務二 運用命令行 62

【任務描述】 62

【知識學習】 63

2.2.1 命令行模式 63

2.2.2 命令行安全等級 63

2.2.3 命令行格式約定 63

2.2.4 Telnet 64

2.2.5 SSH 64

【任務實施】 66

2.2.6 通過Telnet使用常見命令 66

【任務總結】 67

【任務測驗】 67

【任務拓展】 68

任務三 配置RSTP 68

【任務描述】 68

【知識學習】 68

2.3.1 STP的背景 68

2.3.2 STP的原理 69

2.3.3 RSTP 70

【任務實施】 70

2.3.4 使用RSTP消除環路 70

【任務總結】 74

【任務測驗】 74

【任務拓展】 75

任務四 配置鏈路聚合 75

【任務描述】 75

【知識學習】 75

2.4.1 鏈路聚合的概念 75

2.4.2 LACP模式 76

【任務實施】 76

2.4.3 配置手動模式鏈路聚合 76

【任務總結】 79

【任務測驗】 79

【任務拓展】 80

任務五 配置靜態路由 80

【任務描述】 80

【知識學習】 80

2.5.1 路由的概念 80

2.5.2 路由信息的來源 81

2.5.3 默認路由 82

【任務實施】 82

2.5.4 使用三層交換機完成靜態

路由配置 82

【任務總結】 86

【任務測驗】 87

【任務拓展】 87

任務六 配置RIP 88

【任務描述】 88

【知識學習】 88

2.6.1 RIP的基本原理 88

2.6.2 RIP-1與RIP-2 89

【任務實施】 89

2.6.3 使用三層交換機完成RIP

路由配置 89

【任務總結】 94

【任務測驗】 95

【任務拓展】 95

任務七 分析網絡協議 95

【任務描述】 95

【知識學習】 96

2.7.1 Wireshark是什麼？ 96

2.7.2 Wireshark的工作原理 96

2.7.3 BPF語法 97

2.7.4 ARP 98

2.7.5 ICMP 99

【任務實施】 100

2.7.6 使用Wireshark分析ARP和

ICMP 100

【任務總結】 102

【任務測驗】 102

【任務拓展】 103

項目三 搭建工業企業網絡 104

【項目導讀】 104

【內容導學】 105

【項目目標】 105

知識目標 105

技能目標 105

素質目標 105

任務一 規劃工業企業網絡 106

【任務描述】 106

【知識學習】 106

3.1.1 網絡需求分析 106

3.1.2 網絡邏輯設計 107

3.1.3 網絡物理設計 108

3.1.4 規劃工業無線網絡 108

【任務實施】 111

3.1.5 規劃一個小型工業企業網絡 111

【任務總結】 113

【任務測驗】 113

【任務拓展】 114

任務二 集成工業企業網絡 114

【任務描述】 114

【知識學習】 114

3.2.1 網絡設備選用概述 114

3.2.2 交換機性能 115

3.2.3 防火墻性能 116

3.2.4 防火墻的選用 118

3.2.5 無線AP選型 119

【任務實施】 120

3.2.6 工業網絡項目集成 120

【任務總結】 130

【任務測驗】 130

【任務拓展】 131

任務三 運維工業企業網絡 131

【任務描述】 131

【知識學習】 131

3.3.1 運維工作 131

【任務實施】 132

3.3.2 運用網絡故障檢測命令 132

【任務總結】 138

【任務測驗】 138

【任務拓展】 138

任務四 Python在網絡自動運維中的

應用 139

【任務描述】 139

【知識學習】 139

3.4.1 網絡自動化概述 139

3.4.2 Python概述 140

3.4.3 使用Python配置交換機 141

【任務實施】 142

3.4.4 使用Python腳本自動配置

交換機 142

【任務總結】 143

【任務測驗】 143

【任務拓展】 144

項目四 運用數據互通技術 145

【項目導讀】 145

【內容導學】 145

【項目目標】 145

知識目標 145

技能目標 146

素質目標 146

任務一 運用S7協議采集

工業數據 146

【任務描述】 146

【知識學習】 146

4.1.1 工業互聯網數據互通 146

4.1.2 S7協議 147

【任務實施】 147

4.1.3 通過S7協議采集PLC

數據 147

【任務總結】 151

【任務測驗】 151

【任務拓展】 152

任務二 運用MQTT協議轉發

數據 152

【任務描述】 152

【知識學習】 152

4.2.1 MQTT協議的背景 152

4.2.2 MQTT協議的原理 153

【任務實施】 155

4.2.3 使用MQTT協議傳輸生產

數據 155

【任務總結】 157

【任務測驗】 157

【任務拓展】 158

任務三 配置雲平臺 158

【任務描述】 158

【知識學習】 158

4.3.1 數據上雲 158

4.3.2 C/S架構與B/S架構 159

【任務實施】 160

4.3.3 數據上雲配置 160

【任務總結】 162

【任務測驗】 162

【任務拓展】 163

參考文獻 164