快速以太网 (100Base-T) 采用一对数据发送和一对数据接收，传输速率均为 100Mbps。带 Dcoding 的 4 针 M12 连接器非常适合快速以太网传输。8 针连接器仅用于更高的传输速率，例如以 1000Mbps 传输的千兆以太网 (1000Base-T)。对于千兆以太网，所有四对线都用于在全双工模式下发送和接收。IEC 11801:2002 Cat5 中规定的传输特性也涵盖千兆以太网。

到目前为止，还没有专门为以太网编码的标准 8 针连接器封装。带有 8 针 M12 连接器的以太网电缆通常采用与传感器-执行器电缆相同的 A 编码。这种方法消除了与为现场总线系统设计的 B 编码 8 针连接器的任何混淆。

对于符合 IEEE 802.3af 的以太网供电应用，有两种主要的传输类型：电源电压和数据要么一起传输（类型 1），要么分别传输（类型 2）。4 针 M12 连接器仅适用于类型 1 传输；电源电压必须叠加在两个数据对上。在采用 8 针连接器构建的快速以太网系统中，两个备用线对可用于分别传输电源电压。

 

工业控制和自动化网络通常使用独特的拓扑。与多端口交换机为其他节点提供点对点链路的典型办公室以太网“星形”网络不同，工业网络的控制层通常基于环形布局。环形或菊花链简化了布线，并且可以扩展以太网的覆盖范围，而无需支付基于光纤的系统的费用。Mike Jones 检查了设计的含义。

 

与作为 IEEE 802.3 规范演变的基础的令牌环网络不同，实际上禁止将以太网配置为真正的环。以太网中的任何循环都将导致在无限循环中转发的数据包重复，从而迅速降低网络的带宽和效率。没有专门处理以太网环管理的可用通用标准。专有的网络市场解决方案提供产品差异化和各种技术可用于网络环管理的实施。然而，在寻找基于标准的环管理解决方案时，生成树或快速生成树协议可能符合要求。

生成树协议 (STP) 在 IEEE 802.1d 中定义，通过阻止重复链接在任意两个网络节点之间形成单个活动路径，在以太网交换机的网状网络中创建“生成树”。如果任何活动链路发生故障，网络中的冗余可以提供自动备份路径。

冗余链路的这种管理对于减少工业网络的停机时间是非常可取的。例如，图 2 中所示的网络包含链路 2、3、4 和 5 之间的环路。这里 STP 将强制这些链路之一进入阻塞状态以中断环路。在这种情况下，链路 4 被阻塞，然后可以充当备用链路。如果任何其他活动链路 2、3 或 5 随后发生故障，协议将禁用阻塞状态以启用交换机之间的完全连接。请注意，在此示例中，链路 1 没有冗余备份。

STP 由网络中的每个交换机定期交换网络状态信息，每两秒进行一次。此信息在称为网桥协议数据单元 (BPDU) 的特殊数据包中承载，由以太网多播地址 01:80:C2:00:00:00 标识。协议的运行分为三个阶段：

选举根交换机；

查找到根交换机的所有路径并确定“成本低”的路径；

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Unlike a token-ring network, which has been the basis for much of the IEEE 802.3 specification evolution, it is in fact forbidden to configure Ethernet as a true ring. Any loops within an Ethernet network will result in the duplication of packets that are forwarded in endless loops, quickly degrading the bandwidth and efficiency of a network. There is no available common standard that specifically deals with the management of Ethernet rings. Proprietary network market solutions provide product differentiation and various techniques can be used for the implementation of network ring management. However, when looking for a standards-based solution for ring management, Spanning Tree or Rapid Spanning Tree Protocol may fit the bill.

Spanning Tree Protocol (STP) is defined in IEEE 802.1d and creates a ‘spanning tree’ within a mesh network of Ethernet switches by blocking duplicate links to form a single active path between any two network nodes. The redundancy in the network can provide automatic backup paths if any of the active links fail.

This management of the redundant links is very desirable to reduce the down time industrial networks. For example, the network shown in Fig. 2 contains a loop between links 2, 3, 4 and 5. Here STP will force one of these links into a blocked state to break the loop. In this case link 4 is blocked, which can then act as the backup link. If any of the other active links 2, 3 or 5 subsequently fail, the protocol will disable the blocked state to enable full connectivity between the switches. Note in this example there is no redundancy backup for link 1.

STP is conducted by each switch in the network regularly exchanging information on the status of network, every two seconds. This information is carried in special data packets called Bridge Protocol Data Units (BPDUs), identified by the Ethernet multicast address 01:80:C2:00:00:00. There are three stages of operation of the protocol:

Electing a root switch;

Finding all paths to the root switch and determining the ‘least cost’ paths;