從這幾年工業技術的發展趨勢看，以太網在工業領域的廣泛應用和普及，已經是一個毋庸置疑的事實了，正如之前「工業總線向以太網的演進」一文中所說，其驅動力源自于網絡連接配接的通用性和一緻性所帶來的系統成本優化。
圖1 主流總線模型
然而，工業裝置通訊技術從早期的現場總線邁入工業以太網時代，帶給廣大制造業使用者的，卻不僅僅是因使用新技術而獲得的各種價值和益處，同時還有多種工業以太網協定之間互相激烈競争而引發的“選擇障礙”。
圖2 架構
要知道，對于我們這些傳統的制造業從業人員來說，每當聽到“專業人士”們運用各種專業的 IT 術語，來解釋不同以太網協定之間的差異、評價各自技術優劣的時候，基本上絕對是一臉懵逼的表情。
圖3 架構層次
可是話說，如何能夠在不具備強大 IT 技術知識背景的情況下，了解各種工業以太網協定之間的差異和不同呢？
個人覺得，首先還是需要搞明白，資訊網絡中裝置間資料通訊的基本流程。我們可以把裝置間的資料交換，想象成社會活動中人與人之間的資訊交流，需要基于一定的規則進行互相溝通，人的言談需要遵循特定的禮儀，裝置通訊同樣也需要有協定的約定。而無論是人與人之間的社交禮儀，還是裝置間的通訊協定，都必定是建立在資訊互動事件的流程架構上的。
打個比方：當我們要和某人交談時，先得在人群中找到 ta，确認其此時有空才能夠開始交流，經過一頓簡單的寒暄和握手以後，就可以直接說出要交流的内容了；而如果對方此時正忙，那麼就需要等待，或者另行約定時間...；此外，雙方交談時，隻有交替輪流發言，才能確定溝通的效率；以及，交流完成後還需要互相緻意告别...等等。這，就是一套資訊互動的基本流程。
而在這個過程中的每一步，雙方具體采用什麼樣的交流方式，例如：怎樣找到對方、雙方交談用哪種語言、以什麼樣的方式寒暄、如何回報繁忙狀态、忙時是否繼續等待、怎樣告别結束交談…等等，這些，就是通訊協定所需要涉及的内容了。
圖4 萬物互聯
在通訊網絡上多台裝置間的資訊互動也需要有一套流程，它不僅取決于雙方資料接口的約定，還必須依靠通訊線路中各節點(如：以太網端口、交換機、路由器...等等)在資料接力中的互相配合才能實作，這就需要在網絡通訊服務中所涉及的各個層面，對各節點元件的職責以及互相之間的資料互動方式，有一整套極為明确的定義。
這就是所謂的通訊協定組。
圖5
就好像郵政快遞公司在管理郵件的遞送流程時，也需要為各職能部門以及它們之間的協作分工制定明确的規則一樣。
具體來說，假設網絡中的裝置 A 要向裝置 B 發送一組資料，那麼其通訊流程大緻就會是這樣的：
i. 使用者發送
裝置 A 需要先将資料轉換成網絡系統能夠傳輸的數字信号，按照約定的格式将其打包，并加上目标裝置 B 的網絡位址和應用類型辨別，傳送到通訊端口(緩存)；
圖6
這就好比我們在投遞郵件前，需要将寫好的信件内容放到信封裡，然後按照規定的格式，填上收件人的詳細資訊(位址、郵編、部門、姓名、主題...等等)；
ii. 傳輸服務
圖7
網絡系統會根據資料通訊的需求，提供不同類型的傳輸服務，如：傳輸控制協定(TCP)和使用者資料報協定(UDP)…等等，根據通訊内容的需要，使用者可以選擇使用不同的資料傳輸服務；
圖8
這就好像我們在寄出郵件的時候，會根據需要(如：重要性和緊急程度...)，選擇不同類型的投遞服務，如：普通信函、是否需要保價、是否需要回執、是否需要分批發送...等等；
iii. 包裹分揀
圖9
接下來，資料包會由裝置 A 的端口就近被傳送到與之相連的網絡交換機。
圖10
交換機的作用就好像是快遞公司在各個社群附近的分揀站，會根據郵包上的位址資訊以及所選擇的服務類型，決定其之後的走向；
iv. 遠端路由
圖11
如果目标裝置 B 與資料源裝置 A 不在同一個區域網路絡(LAN)内，此時交換機會将資料傳送至其上層網絡，由路由器根據目标位址為其尋找資料傳輸路徑。
圖12
資料會經過多個路由器之間的傳輸接力，最終到達目标裝置 B 所在區域網路的網絡交換機，然後由該交換機将資料最終傳輸至裝置 B 的網絡端口；
圖13
而這裡的路由器，就像是快遞公司在各個交通樞紐(機場、車站、轉運站...)的物流中心，負責包裹的跨區轉運；
v. 本地鍊路
圖14
如果目标裝置 B 與資料源裝置 A 處在同一個區域網路絡(LAN)内，此時交換機就會将資料直接傳送到裝置 B 的網絡端口；
圖15
就像快遞公司處理市内(區内)快遞一樣，直接走地面運輸，由快遞小哥遞送了。
vi. 使用者接收
裝置 B 收到來自裝置 A 的資料後，會根據資料包上的端口資訊，将其交給相關應用程式打開并解析處理；
圖16
就像我們收到快遞後将其交給信封上标注的部門和收件人一樣。
vii. 實體媒體
圖17
快遞公司所有的郵件運輸，都必須借助各類交通工具和轉運、分揀站才能完成。
圖
網絡中裝置間資料傳輸的整個過程，則是基于通訊線路上的高低電平信号的轉換而完成的。
圖19
事實上，我們目前使用的各類以太網通訊協定，基本上都遵循着這樣一個系統化的資料傳輸流程。
圖20
隻不過為了友善協定設計和實施的一緻性，協定架構被抽象的表述為一個多層的參考模型，每一層協定分别對應上述通訊流程中的不同階段(i./vi. 應用層；ii.傳輸層；iv.網絡路由層；iii./v.資料鍊路層；vii.實體層)。
圖21
不過，網絡協定的參考模型僅僅是定義了裝置間的資料傳輸需要經過哪些步驟；而有關網絡通訊過程中各個階段(層)的資料互動規則，如：不同類型資料的優先級、不同裝置在網絡中的“發言”權限、出現錯誤時的故障處理機制…等等，就需要基于特定的行業應用特點，在通訊協定中具體約定了。
圖22
就好像大部分快遞公司都有着非常類似的郵件分揀流程，但在處理具體郵件時，卻很可能會采取一些不同的方法，使用者體驗上也會是以而産生一定的差異。
圖23
經過上面的讨論，我們就不難了解，為什麼各家在介紹其工業以太網技術時，都會拿多層協定模型來說事兒了，因為它們基本上都有着類似的資料通訊流程，隻是在協定的每一層約定了一些不同的規則，也就是說，在資料通訊過程中的各個階段，采用了不同的方法而已。
圖24
下一篇，我們就可以去比較一下:
不同的工業以太網之間
到底有着怎樣的差異