四种I P广播地址详谈

本文详细介绍了受限的广播地址、指向网络的广播地址、指向子网的广播地址和指向所有子网的广播地址的概念及其应用场景。此外,还探讨了多接口主机在广播过程中的处理方式以及广播地址的历史演变。
受限的广播

  受限的广播地址是255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址,此时,主机可能还不知道它所在网络的网络掩码,甚至连它的IP地址也不知道。在任何情况下,路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报,这样的数据报仅出现在本地网络中。

  一个未解的问题是:如果一个主机是多接口的,当一个进程向本网广播地址发送数据报时,为实现广播,是否应该将数据报发送到每个相连的接口上?如果不是这样,想对主机所有接口广播的应用必须确定主机中支持广播的所有接口,然后向每个接口发送一个数据报复制。

  大多数BSD系统将255.255.255.255看作是配置后第一个接口的广播地址,并且不提供向所属具备广播能力的接口传送数据报的功能。不过,routed(见10.3节)和rwhod(BSDrwho客户的服务器)是向每个接口发送UDP数据报的两个应用程序。这两个应用程序均用相似的启动过程来确定主机中的所有接口,并了解哪些接口具备广播能力。同时,将对应于那种接口的指向网络的广播地址作为发往该接口的数据报的目的地址。

  HostRequirementsRFC没有进一步涉及多接口主机是否应当向其所有的接口发送受限的广播。

指向网络的广播

  指向网络的广播地址是主机号为全1的地址。A类网络广播地址为netid.255.255.255,其中netid为A类网络的网络号。一个路由器必须转发指向网络的广播,但它也必须有一个不进行转发的选择。

指向子网的广播

  指向子网的广播地址为主机号为全1且有特定子网号的地址。作为子网直接广播地址的IP地址需要了解子网的掩码。例如,如果路由器收到发往128.1.2.255的数据报,当B类网络128.1的子网掩码为255.255.255.0时,该地址就是指向子网的广播地址;但如果该子网的掩码为255.255.254.0,该地址就不是指向子网的广播地址。

指向所有子网的广播

  指向所有子网的广播也需要了解目的网络的子网掩码,以便与指向网络的广播地址区分开。指向所有子网的广播地址的子网号及主机号为全1。例如,如果目的子网掩码为255.255.255.0,那么IP地址128.1.255.255是一个指向所有子网的广播地址。然而,如果网络没有划分子网,这就是一个指向网络的广播。

  当前的看法[Almquist1993]是这种广播是陈旧过时的,更好的方式是使用多播而不是对所有子网的广播。

  [Almquist1993]指出RFC922要求将一个指向所有子网的广播传送给所有子网,但当前的路由器没有这么做。这很幸运,因为一个因错误配置而没有子网掩码的主机会把它的本地广播传送到所有子网。例如,如果IP地址为128.1.2.3的主机没有设置子网掩码,它的广播地址在正常情况下的默认值是128.1.255.255。但如果子网掩码被设置为255.255.255.0,那么由错误配置的主机发出的广播将指向所有的子网。

  1983年问世的4.2BSD是第一个影响广泛的TCP/IP的实现,它使用主机号全0作为广播地址。一个最早提到广播IP地址的是IEN212[GurwitzandHinden1982],它提出用主机号中的1比特来表示IP广播地址(IENs是互联网试验注释,基本上是RFC的前身)。RFC894[Hornig1984]认为4.2BSD使用不标准的广播地址,但RFC906[Finlayson1984]注意到对广播地址还没有Internet标准。RFC编辑在RFC906中加了一个脚注承认缺少标准的广播地址,并强烈推荐将主机号全1作为广播地址。尽管1986年的4.3BSD采用主机号全1表示广播地址,但直到90年代早期,操作系统(著名的是SunOS4.x)还继续使用非标准的广播地址。
 
### PLC的详细解析 #### 工作原理 可编程逻辑控制器(PLC)是一种专为工业环境设计的数字计算机,用于自动化控制。其核心工作原理基于循环扫描的方式执行用户程序。在每次扫描周期中,PLC会完成输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段[^1]。 - **输入采样**:PLC读取所有输入信号的状态,并将这些状态存储到输入映像寄存器中。 - **程序执行**:根据输入映像寄存器中的数据,按照用户编写的程序进行逻辑运算或算术运算。 - **输出刷新**:将程序执行的结果写入输出锁存器,从而改变外部设备的状态。 这种循环扫描机制确保了PLC能够实时响应外部事件并作出相应的控制动作。 #### 应用场景 PLC广泛应用于各种工业自动化领域,包括但不限于: - **制造业**:如汽车装配线、食品加工生产线等,用于控制机械臂、传送带以及其他生产机械。 - **过程控制**:在化工、石油精炼等行业中,用来监控和调节温度、压力、流量等参数。 - **楼宇自动化**:用于暖通空调系统(HVAC)、电梯控制系统以及安全系统等。 - **能源管理**:在电力分配系统中实现负载平衡和故障检测等功能。 #### 编程方法 PLC的编程通常采用几种标准化语言,最常见的是梯形图(Ladder Diagram, LD)、功能块图(Function Block Diagram, FBD)、结构化文本(Structured Text, ST)和指令列表(Instruction List, IL)。每种语言都有其特点和适用场合。 - **梯形图**是最直观的一种图形化编程语言,它模仿继电器逻辑电路的设计方式,易于理解和学习。 - **功能块图**允许开发者使用预定义的功能块来构建复杂的控制逻辑,支持模块化设计。 - **结构化文本**是一种高级文本编程语言,适合处理复杂的数据操作和算法实现。 - **指令列表**类似于汇编语言,提供了对硬件直接访问的能力,但相对难以编写和维护。 下面是一个简单的梯形图示例,展示了如何通过两个按钮控制一个指示灯: ```plaintext |----[ ]----( )--| I0.0 Q0.0 |----[ ]----( )--| I0.1 Q0.0 ``` 在这个例子中,如果任一按钮(I0.0 或 I0.1)被按下,则指示灯(Q0.0)会被点亮。 此外,现代PLC还支持更复杂的编程技术,比如面向对象的方法,其中可以创建可重用的功能块(FBs),例如`FB_RobotCtrl`、`FB_Vision` 和 `FB_Safety`,它们分别用于机器人控制、视觉通信处理和安全联锁逻辑。全局数据块(如`DATA_DB.gxw`)则用来保存配方信息和运行时参数,使得不同功能块之间能够共享数据。
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