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随后发展出的管理型交换机 (ManagedSwitch)相对于集线器和普通交换机,拥有了更多更复杂的功能,其通常可以通过基于网络的接口实现配置。它可以自动与网络设备交互,用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。
绝大多数管理型交换机还提供一些**功能,如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议),用于诊断的端口映射,用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网),用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。
这些新型功能的加入,使得利用管理型交换机,可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构,管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断传输路径和备用路径,当优先路径中断时自动阻断(block)备用路径。
而随着工业网络对于冗余功能的要求变得突出,出现了专门在冗余方面做出功能扩展的管理型冗余交换机。此类交换机提供了一些特殊的功能,特别是针对有稳定性、安全性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。
通常构建冗余网络的方式主要有以下几种,STP、RSTP; 环路冗余及主干Trunking技术。
1、STP及RSTP
STP(Spanning Tree Protocol),是作为一个链路层协议(IEEE802.1D)存在的,提供路径冗余和阻止网络循环发生。它做法是强令备用数据路径为阻塞(blocked)状态。如果一条路径有故障,该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。RSTP(快速生成树算法,IEEE802.1w)作为STP的升级,将网络中断恢复时间,缩短到1-2s。STP网络结构灵活,但存在恢复速度慢的缺点。在很多的工业环境中并不适用。
2、环路冗余
在STP之后,为了能满足工业控制网络实时性强的特点,开始采用环路连接网络的方式实现冗余快速恢复。采用这种技术可以使网络在中断后300ms之内自行恢复。并可以通过交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。
环路冗余大体可以采用三种方法:
* 单机单环冗余。
* 双机单环冗余。
* 双机双环冗余。
双环的主要优势在于可以通过双通道连接,从而避免单个线缆出错带来的问题。双机同样也可以避免单个设备出错带来的问题。
3、主干冗余Trunking技术
这种方式是将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口,并建立连接,这样在交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽,增强了网络吞吐量,还还提供了一个功能,即冗余功能。当网络中的骨干链接产生断线等问题,那么网络中的数据会通过剩下的链接进行传递,保证网络的通讯正常。Trunking主干网络可以采用总线型和星型网络结构,理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采用了硬件侦测及数据平衡的方法,使网络中断恢复时间达到了新的高度,一般恢复时间可以达到10ms以下。
由于冗余会明显加大设备成本,采用什么样的冗余结构应当根据项目工程需要来考虑。
*后一个有关拓扑的问题是连接线长和连接能力的问题。
商用以太网在线长和连接能力方面有**的5-4-3规则:网络中可以有5个网段,通过4个中继器连接,但只有3个网段可以连接计算机。
这些类似的规则在工业以太网的环境中仍然发挥着作用。事实上,在类似于化工等工业车间中,连接线长的问题是非常突出的。在使用以双绞线为基础的线缆还是使用光纤的问题上,一个重要的考虑方面就是连接线长的问题。在不使用中继器的情况下,线缆需要考虑100m内的限制,对于光纤的限制则可以达到千米级的水平。基于物理性质的要求,各大工业以太网方案在线长,和可连接节点数上都做出明确的要求。这方面的工业标准有:ISO/IEC11801。[15>