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通常構建冗余網(wǎng)絡的方式主要有以下幾種,STP、RSTP; 環(huán)路冗余及主干Trunking技術。
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,該拓撲結構能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構。網(wǎng)絡中斷恢復時間為30-60s之間。RSTP(快速生成樹算法,IEEE 802.1w)作為STP的升級,將網(wǎng)絡中斷恢復時間,縮短到1-2s。STP網(wǎng)絡結構靈活,但存在恢復速度慢的缺點。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)絡實時性強的特點,開始采用環(huán)路連接網(wǎng)絡的方式實現(xiàn)冗余快速恢復。采用這種技術可以使網(wǎng)絡在中斷后300ms之內(nèi)自行恢復。并可以通過交換機的出錯繼電連接、狀態(tài)顯示燈和SNMP設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備出錯帶來的問題。
3、主干冗余Trunking技術
這種方式是將不同交換機的多個端口設置為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)絡帶寬,增強了網(wǎng)絡吞吐量,而且還還提供了另外一個功能,即冗余功能。當網(wǎng)絡中的骨干鏈接產(chǎn)生斷線等問題,那么網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)會通過剩下的鏈接進行傳遞,保證網(wǎng)絡的通訊正常。Trunking主干網(wǎng)絡可以采用總線型和星型網(wǎng)絡結構,理論通訊距離可以無限延長。該技術由于采用了硬件偵測及數(shù)據(jù)平衡的方法,所以使網(wǎng)絡中斷恢復時間達到了新的高度,一般恢復時間可以達到10ms以下。
由于冗余會明顯加大設備成本,所以采用什么樣的冗余結構應當根據(jù)項目工程需要來考慮。
最后一個有關拓撲的問題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)標準有:ISO/IEC 11801。[15>