工业以太网的结构与现场总线技术相似，都是构建网络基础设施的关键要素。就像一座城市需要多种交通方式来连接不同区域一样，工业现场也需要多种类型的总线技术来满足不同的通信需求。

首先，我们来看看工业以太网的拓扑结构。和其他网络一样，工业以太网也可以采用星型或分散星型拓扑，这是因为它通常使用集线器或交换机，而不是传统的总线结构。

接下来，我们要讨论的是接线。在工业环境中，电缆选择至关重要。我们有屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）、以及光纤。这取决于所需速度和距离。如果是10Mbps速率，那么双绞线就足够了；但如果需要更高速度，比如100Mbps，那么五类或超五类双绞线就会被推荐。而在光纤方面，一对光纤即可满足需求，其中62.5/125μm和50/125μm是最常见的波长。

当谈到接头和连接时，我们必须注意信号传输的问题。RJ-45是一种常用的接头，它包含两对导体，用来发送和接收数据。在媒介相关接口（MDI）标准中，这四个信号分别标记为RD+、RD-、TD+、TD-。

对于DTE（数据终端设备，如工作站）和DCE（数据通讯设备，如中继器或交换机）的连接来说，如果它们都通过同一个集线器进行连接，那么它们可以直接用直通电缆相连。此外，如果两个DTE或者两个DCE之间想要进行通信，他们也可以使用集線器提供的上连端口，但不需要交叉电缆，只需简单地将它们正确地插入即可。

最后，让我们谈谈专业术语。在工业环境下，我们有EIA-485或CAN等标准化协议，以及IEEE802.3等商业标准。但是，这些商业标准必须经过适当修改，以满足严苛的温度、湿度、高频干扰以及抗静电要求。此外，还有一些额外考虑，比如EMC测试，以及特定的安全标准，它们可能比办公室环境更为严格。

在讨论速度与距离时，我们必须理解共享型以太网中的碰撞域概念。当涉及半双工的情况时，每个设备都不能同时发送和接受信息，因此每次发送之前都会先监听信道，以确保没有其他设备正在发送。如果发生冲突，则源站会产生一个阻塞信号，并延迟重试过程中的时间段，从而避免进一步冲突发生。此外，当涉及到100Mbps高速以太网时，由于其全双工设计，可以实现更高效率，因为同一条链路上的两个方向同时进行数据传输，不会出现碰撞问题。

在解释集線器与交換機時，我們發現這兩者各自擁有不同的優點與缺點。一種叫做“傳統” 或 “物理層”的設備，即 中繼器，是為了長距離連結而設計，並且能夠自動隔離出問題端口來維持網絡穩定性。另一方面，交換機則是一種“數據鏈路”級別之間連結之間的事情，其功能更加強大，因為它能夠終止碰撞域，並允許將流量控制從一個端口向另一個端口進行協商，這意味著它能處理更多並行連結，並因此增加了網絡性能與範圍。但由於其複雜性，它們通常只能通過特殊工具進行監控與測試，而不是像中繼器那樣容易理解并观察所有端口上的活動。