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隨后發(fā)展出的管理型交換機 (Managed Switch)相對于集線器和普通交換機,擁有了更多更復(fù)雜的功能,其通??梢酝ㄟ^基于網(wǎng)絡(luò)的接口實現(xiàn)配置。它可以自動與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交互,用戶也可以手動配置每個端口的網(wǎng)速和流量控制。
絕大多數(shù)管理型交換機還提供一些高級功能,如用于遠程監(jiān)視和配置的SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議),用于診斷的端口映射,用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成組的VLAN(虛擬局域網(wǎng)),用于確保優(yōu)先級消息通過的優(yōu)先級排列功能等。
這些新型功能的加入,使得利用管理型交換機,可以組建冗余網(wǎng)絡(luò)。使用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),管理型交換機可以組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每臺管理型交換機能自動判斷傳輸路徑和備用路徑,當(dāng)優(yōu)先路徑中斷時自動阻斷(block)備用路徑。
而隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對于冗余功能的要求變得突出,出現(xiàn)了專門在冗余方面做出功能擴展的管理型冗余交換機。此類交換機提供了一些特殊的功能,特別是針對有穩(wěn)定性、安全性方面嚴(yán)格要求的冗余系統(tǒng)進行了設(shè)計上的優(yōu)化。
通常構(gòu)建冗余網(wǎng)絡(luò)的方式主要有以下幾種,STP、RSTP; 環(huán)路冗余及主干Trunking技術(shù)。
1、STP及RSTP
STP(Spanning Tree Protocol),是作為一個鏈路層協(xié)議(IEEE 802.1D)存在的,提供路徑冗余和阻止網(wǎng)絡(luò)循環(huán)發(fā)生。它做法是強令備用數(shù)據(jù)路徑為阻塞(blocked)狀態(tài)。如果一條路徑有故障,該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時間為30-60s之間。RSTP(快速生成樹算法,IEEE 802.1w)作為STP的升級,將網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時間,縮短到1-2s。STP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活,但存在恢復(fù)速度慢的缺點。在很多的工業(yè)環(huán)境中并不適用。
2、環(huán)路冗余
在STP之后,為了能滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實時性強的特點,開始采用環(huán)路連接網(wǎng)絡(luò)的方式實現(xiàn)冗余快速恢復(fù)。采用這種技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)在中斷后300ms之內(nèi)自行恢復(fù)。并可以通過交換機的出錯繼電連接、狀態(tài)顯示燈和SNMP設(shè)置等方法來提醒用戶出現(xiàn)的斷網(wǎng)現(xiàn)象。這些都可以幫助診斷環(huán)網(wǎng)什么地方出現(xiàn)斷開。
環(huán)路冗余大體可以采用三種方法:
* 單機單環(huán)冗余。
* 雙機單環(huán)冗余。
* 雙機雙環(huán)冗余。
雙環(huán)的主要優(yōu)勢在于可以通過雙通道連接,從而避免單個線纜出錯帶來的問題。雙機同樣也可以避免單個設(shè)備出錯帶來的問題。
3、主干冗余Trunking技術(shù)
這種方式是將不同交換機的多個端口設(shè)置為Trunking主干端口,并建立連接,這樣在交換機之間可以形成一個高速的骨干鏈接。不但成倍的提高了骨干鏈接的網(wǎng)絡(luò)帶寬,增強了網(wǎng)絡(luò)吞吐量,而且還還提供了另外一個功能,即冗余功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的骨干鏈接產(chǎn)生斷線等問題,那么網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)會通過剩下的鏈接進行傳遞,保證網(wǎng)絡(luò)的通訊正常。Trunking主干網(wǎng)絡(luò)可以采用總線型和星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),理論通訊距離可以無限延長。該技術(shù)由于采用了硬件偵測及數(shù)據(jù)平衡的方法,所以使網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時間達到了新的高度,一般恢復(fù)時間可以達到10ms以下。
由于冗余會明顯加大設(shè)備成本,所以采用什么樣的冗余結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)根據(jù)項目工程需要來考慮。
最后一個有關(guān)拓?fù)涞膯栴}是連接線長和連接能力的問題。
商用以太網(wǎng)在線長和連接能力方面有著名的5-4-3規(guī)則:網(wǎng)絡(luò)中可以有5個網(wǎng)段,通過4個中繼器連接,但只有3個網(wǎng)段可以連接計算機。
這些類似的規(guī)則在工業(yè)以太網(wǎng)的環(huán)境中仍然發(fā)揮著作用。事實上,在類似于化工等工業(yè)車間中,連接線長的問題是非常突出的。在使用以雙絞線為基礎(chǔ)的線纜還是使用光纖的問題上,一個重要的考慮方面就是連接線長的問題。在不使用中繼器的情況下,線纜需要考慮100m內(nèi)的限制,對于光纖的限制則可以達到千米級的水平?;谖锢硇再|(zhì)的要求,各大工業(yè)以太網(wǎng)方案在線長,和可連接節(jié)點數(shù)上都做出明確的要求。這方面的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有:ISO/IEC 11801。[15>