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邁森關(guān)于工業(yè)交換機(jī)工業(yè)以太網(wǎng)冗余原理簡(jiǎn)介

邁森關(guān)于工業(yè)交換機(jī)工業(yè)以太網(wǎng)冗余原理簡(jiǎn)介

2018/1/5 13:42:25

邁森關(guān)于工業(yè)交換機(jī)工業(yè)以太網(wǎng)冗余原理簡(jiǎn)介:

1在一個(gè)橋接的局域網(wǎng)里,為了增強(qiáng)可靠性,必然要建立一個(gè)冗余的路徑,網(wǎng)段會(huì)用冗余的網(wǎng)橋連接。

但是,在一個(gè)透明橋橋接的網(wǎng)絡(luò)里,存在冗余的路徑就能建立一個(gè)橋回路,橋回路對(duì)于一個(gè)局域網(wǎng)是致命的。它會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題:

A.廣播風(fēng)暴
B.同一幀的多份拷貝
C.不穩(wěn)定的MAC地址表
  因此,在交換網(wǎng)絡(luò)中必須有一個(gè)機(jī)制來(lái)阻止回路。

2、生成樹(shù)協(xié)議
生成樹(shù)協(xié)議就是IT界中常用的機(jī)制.生成樹(shù)協(xié)議是一種橋嵌套協(xié)議,在IEEE 802.1d規(guī)范里定義,可以用來(lái)消除橋回路。它的工作原理是這樣的:生成樹(shù)協(xié)議定義了一個(gè)數(shù)據(jù)包,叫做橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDUBridge Protocol Data Unit)。網(wǎng)橋用BPDU來(lái)相互通信,并用BPDU的相關(guān)機(jī)能來(lái)動(dòng)態(tài)選擇根橋和備份橋。但是因?yàn)閺闹行臉虻饺魏尉W(wǎng)段只有一個(gè)路徑存在,所以橋回路被消除。
  在一個(gè)生成樹(shù)環(huán)境里,橋不會(huì)立即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)功能,它們必須首先選擇一個(gè)橋?yàn)楦鶚颍缓蠼⒁粋€(gè)指定路徑。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里邊擁有最低橋ID的將變成一個(gè)根橋,全部的生成樹(shù)網(wǎng)絡(luò)里面只有一個(gè)根橋。根橋的主要職責(zé)是定期發(fā)送配置信息,然后這種配置信息將會(huì)被所有的指定橋發(fā)送。這在生成樹(shù)網(wǎng)絡(luò)里面是一種機(jī)制,一旦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)將會(huì)重新配置。

  當(dāng)選定根橋之后,在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包之前,它們必須決定每一個(gè)網(wǎng)段的指定橋,運(yùn)用生成樹(shù)的這種算法,根橋每隔2秒鐘從它所有的端口發(fā)送BPDU包,BPDU包被所有的橋從它們的根端口復(fù)制過(guò)來(lái),根端口是接根橋的那些橋端口。BPDU包括的信息叫做端口的COST,網(wǎng)絡(luò)管理員分配端口的COST到所有的橋端口,當(dāng)根橋發(fā)送BPDU的時(shí)候,根橋設(shè)置它的端口值為零。然后沿著這條路徑,下一個(gè)橋增加它的配置端口COST為一個(gè)值,這個(gè)值是它接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到下一個(gè)網(wǎng)段的值。這樣每一個(gè)橋都增加它的端口的COST值為它所接收的BPDU的包的COST值,所有的橋都檢測(cè)它們的端口的COST值,擁有最低端口的COST值的橋就變?yōu)榱酥付ǖ臉颉碛斜容^高端口COST值的橋置它的端口進(jìn)入阻塞狀態(tài),變?yōu)榱藗浞輼颉T谧枞麪顟B(tài),一個(gè)橋停止了轉(zhuǎn)發(fā),但是它會(huì)繼續(xù)接收和處理BPDU數(shù)據(jù)包。
    IEEE 802.1D規(guī)范包括了生成樹(shù)算法(Spanning Tree AlgorithmSTA),這是一種確保轉(zhuǎn)發(fā)循環(huán)永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的機(jī)制。 STA使用網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Bridge Protocol Data UnitsBPDU),自動(dòng)配置網(wǎng)橋上處于轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞狀態(tài)的獨(dú)立端口。BPDU是網(wǎng)橋發(fā)送到一個(gè)已保存的多播MAC地址(對(duì)于以太網(wǎng),這個(gè)地址是01-80-C2-00-00-00)的消息,所有透明網(wǎng)橋都會(huì)偵聽(tīng)該地址。在阻塞狀態(tài)下,端口不會(huì)獲悉或轉(zhuǎn)發(fā)已接收到的幀。STA的最終結(jié)果是一個(gè)無(wú)循環(huán)的橋接環(huán)境,不管局域網(wǎng)網(wǎng)段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否改變,這個(gè)環(huán)境總是一直存在。生成樹(shù)算法,決定了網(wǎng)絡(luò)鏈路故障恢復(fù)時(shí)間,最少不低于15秒。

生成樹(shù)的狀態(tài):
  運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議的交換機(jī)上的端口,總是處于下面五個(gè)狀態(tài)中的一個(gè):
  阻塞:所有端口以阻塞狀態(tài)啟動(dòng)以防止回路,由生成樹(shù)確定哪個(gè)端口切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài),處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀但可接受BPDU
  監(jiān)聽(tīng):不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀,但檢測(cè)BPDU(臨時(shí)狀態(tài))。
  學(xué)習(xí):不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀,但學(xué)習(xí)MAC地址表(臨時(shí)狀態(tài))。
  轉(zhuǎn)發(fā):可以傳送和接受數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀。
 禁用:通常由于端口故障或交換機(jī)配置錯(cuò)誤引起.
3、結(jié)束語(yǔ)
  工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需要快速反應(yīng)冗余機(jī)制,生成樹(shù)協(xié)議的15秒恢復(fù)時(shí)間,不能滿足工業(yè)環(huán)境要求。只有采用Supreme-Ring協(xié)議才是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的最佳冗余機(jī)制。

北京邁森公司公司簡(jiǎn)介:

  北京邁森科技有限公司是一家集自主研發(fā)、銷售集成業(yè)務(wù)、服務(wù)為一體的高新技術(shù)企業(yè),總部及研發(fā)基地設(shè)立于風(fēng)景秀麗的北京市海淀區(qū)高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū),“中關(guān)村生命科學(xué)園”。公司銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó),技術(shù)和研發(fā)實(shí)力雄厚,被政府認(rèn)定為“高新技術(shù)企業(yè)”。

  邁森業(yè)務(wù)涉及工業(yè)以太網(wǎng)通信、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸、工業(yè)光纖接入、工業(yè)電腦及電量管理系統(tǒng)等專業(yè)領(lǐng)域,主要產(chǎn)品均具有獨(dú)立的知識(shí)專權(quán),獲得CE、FCC、ROHS、IEC61850等多項(xiàng)國(guó)際認(rèn)證和電力行業(yè)EMC電磁兼容等各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,并通過(guò)國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院A類認(rèn)證測(cè)試等眾多國(guó)內(nèi)專業(yè)機(jī)構(gòu)組織的技術(shù)測(cè)試及認(rèn)證,滿足智能電網(wǎng)、煤礦安全、軌道交通等各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

   邁森通信秉承前瞻性的市場(chǎng)理念、卓越的通信產(chǎn)品和客戶利益至上的原則,憑借一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式產(chǎn)品、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊傳輸以及工業(yè)通信管理機(jī)等產(chǎn)品,深入電力、能源、軌道交通、船舶、軍工、環(huán)保、煤炭、石油化工、工業(yè)控制等系統(tǒng)領(lǐng)域,產(chǎn)品已成功應(yīng)用于北京奧運(yùn)、武漢地鐵2號(hào)4號(hào)線、重慶地鐵、三峽水利、華能風(fēng)電及多處大型煤礦等國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目。

北京邁森對(duì)某項(xiàng)目設(shè)計(jì)的拓?fù)鋱D:

北京邁森交換機(jī)產(chǎn)品展示:


MS8M系列百兆網(wǎng)管型導(dǎo)軌式工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī),滿足IEC61850-3標(biāo)準(zhǔn),最多支持8個(gè)百兆口(最多支持4個(gè)光口)。


MS26MC-2G系列千兆網(wǎng)管型機(jī)架式工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī),滿足 IEC61850-3標(biāo)準(zhǔn),最多支持24個(gè)百兆口(最多支持2個(gè)百兆光口),可配置2個(gè)千兆COMBO口。


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