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Un breve riassunto della tecnologia degli interruttori industriali

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Un breve riassunto della tecnologia degli interruttori industriali

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Switch industriali, apparecchiature switch Ethernet utilizzati nel campo del controllo industriale, utilizzare il protocollo trasparente e unificato TCP / IP, che non ha alcuna essenza in termini di livello di collegamento dati, livello di rete, livello di protocollo, ecc tra se stesso e la rete aziendale La differenza, l'editor di Feichang Technology introdurrà la tecnologia switch industriale in dettaglio per tutti. Se siete interessati, diamo un'occhiata!

Riepilogo generale e introduzione dei prodotti industriali per switch Ethernet:

(1) Tecnologia di trasmissione a commutazione: (Cut-through)

Una volta che lo switch interpreta l'indirizzo di destinazione del pacchetto, inizia ad inviare il pacchetto alla porta di destinazione. Di solito, quando lo switch riceve i primi 6 byte del pacchetto dati, conosce già l'indirizzo di destinazione, quindi può decidere a quale porta inoltrare il pacchetto dati. I vantaggi della tecnologia cut-through forwarding sono la velocità di inoltro veloce, la riduzione del ritardo e il miglioramento del throughput complessivo. Lo svantaggio è che lo switch ha già avviato l'inoltro dei dati prima di aver ricevuto completamente e controllato la correttezza del pacchetto dati. In questo modo, in un ambiente con bassa qualità di comunicazione, lo switch inoltra tutti i pacchetti di dati completi e i pacchetti di dati di errore. Questo porta in realtà un sacco di pacchetti di comunicazione spazzatura all'intera rete di commutazione, e lo switch sarà frainteso come una tempesta di trasmissione. In breve, la tecnologia cut-through forwarding è adatta ad un ambiente di rete con una migliore qualità del collegamento di rete e meno pacchetti di errore.

Cambia la tecnologia del negozio e dell'inoltro: (Store-and-Forward)

La tecnologia Store-and-forward richiede che lo switch decida come inoltrare dopo aver ricevuto tutti i pacchetti di dati. In questo modo, lo switch può controllare l'integrità e la correttezza del pacchetto prima dell'inoltro. Il vantaggio è: nessun inoltro di pacchetti di dati incompleto, riducendo il potenziale inoltro di dati non necessari. Lo svantaggio è che il tasso di inoltro è più lento rispetto alla tecnologia di inoltro diretto. Pertanto, la tecnologia store-and-forward è più adatta all'ambiente di rete con una qualità di collegamento ordinaria.

(2) Ritardo: (Latenza)

Il ritardo dello switch si riferisce all'intervallo di tempo che intercorre tra quando lo switch riceve un pacchetto di dati e quando inizia a copiare il pacchetto di dati sulla porta di destinazione. Ci sono molti fattori che influenzano il ritardo, come la tecnologia di inoltro e così via. Gli switch che utilizzano la tecnologia di inoltro cut-through hanno un ritardo fisso. Perché lo switch straight-through non si preoccupa della dimensione complessiva del pacchetto dati, ma determina solo la direzione di inoltro in base all'indirizzo di destinazione. Pertanto, il suo ritardo è fisso e dipende dalla velocità di decodifica dell'indirizzo di destinazione nei primi 6 byte del pacchetto dati da parte dello switch. Poiché lo switch che adotta la tecnologia di memorizzazione e inoltro deve ricevere il pacchetto dati completo prima di iniziare ad inoltrare il pacchetto dati, il suo ritardo è legato alla dimensione del pacchetto dati. Il pacchetto dati è grande, il ritardo è grande; il pacchetto dati è piccolo, il ritardo è piccolo.

(3) Funzione di gestione: (Gestione)

La funzione di gestione dell'interruttore si riferisce a come l'interruttore controlla l'accesso dell'utente all'interruttore e a quanto l'utente può vedere l'interruttore. Di solito, i produttori di interruttori forniscono software di gestione o incontrano software di gestione di terze parti per gestire a distanza l'interruttore. Gli interruttori generali soddisfano le funzioni di gestione statistica SNMP MIB I / MIB II. Tuttavia, gli interruttori più complessi supportano la funzione di monitoraggio attivo RMON attraverso il gruppo RMON integrato (mini-RMON). Alcuni switch permettono anche ad una sonda RMON esterna di monitorare lo stato della rete di porte opzionali.

(4) Tipi di indirizzo MAC singolo/multiplo: (Singolo- contro Multi-MAC)

Ogni porta di un singolo MAC switch ha un solo indirizzo hardware MAC. Ogni porta di uno switch multi-MAC è dotata di più indirizzi hardware MAC. I singoli switch MAC sono progettati principalmente per collegare utenti finali, risorse di rete condivise o router non-bridged. Non possono essere utilizzati per collegare hub o segmenti di rete che contengono più dispositivi di rete. Gli switch multi-MAC hanno abbastanza memoria per indirizzi hardware multipli su ogni porta. Ogni porta di uno switch multi-MAC può essere considerata come un hub, e uno switch multi-MAC può essere considerato come un hub di un hub. La dimensione del buffer di memoria dello switch di ogni produttore è diversa. La dimensione della capacità del buffer limita la capacità dell'indirizzo di scambio che lo switch può fornire. Una volta superata questa capacità di indirizzo, alcuni switch scarteranno i pacchetti di dati da altri indirizzi, e alcuni switch copieranno i pacchetti di dati su ogni porta senza dover effettuare lo switching.

(5) Supporto di monitoraggio esterno: (Monitoraggio esteso)

Alcuni produttori di switch forniscono una "porta di monitoraggio" che permette di collegare direttamente un analizzatore di rete esterno allo switch per monitorare le condizioni della rete.

(6) Albero di estensione: (Albero di estensione)

Poiché l'interruttore è in realtà un dispositivo di ponte trasparente multi-porta, l'interruttore ha anche il problema intrinseco dei dispositivi di ponte - "Topology Loops". Quando un pacchetto di dati di un certo segmento di rete viene trasmesso ad un altro segmento di rete attraverso un certo dispositivo ponte, e il pacchetto di dati restituito ritorna all'indirizzo sorgente attraverso un altro dispositivo ponte. Questo fenomeno è chiamato "anello topologico". Generalmente, lo switch adotta l'algoritmo di protocollo ad albero esteso per far conoscere ogni dispositivo ponte della rete e previene automaticamente il fenomeno dell'anello topologico. Scollegando una certa porta nell'"anello topologico" rilevato, lo switch raggiunge lo scopo di eliminare l'"anello topologico" e mantenere l'integrità dell'albero topologico nella rete. Nella progettazione della rete, l'"anello topologico" è spesso raccomandato per la selezione di link di backup ridondanti per i collegamenti di dati critici. Pertanto, gli switch con supporto esteso del protocollo ad albero possono essere utilizzati per collegare le risorse chiave nella rete per la ridondanza di commutazione.

(7) Full Duplex: (Full Duplex)

La porta full-duplex può inviare e ricevere dati allo stesso tempo, ma questo richiede l'interruttore e il dispositivo collegato per supportare il funzionamento full-duplex. L'interruttore con funzione full-duplex ha i seguenti vantaggi:

1. Alta produttività (Throughput): Due volte il throughput di comunicazione della modalità simplex.

2. Evitare le collisioni: Nessuna collisione è inviata/ricevuta.

3. Miglioramento della limitazione della distanza: Non essendoci collisione, non è limitata dalla lunghezza del collegamento CSMA/CD. Il limite di lunghezza del collegamento di comunicazione è legato solo al mezzo fisico.

I protocolli che attualmente supportano la comunicazione full-duplex sono: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e ATM.

Rete locale virtuale (VLAN)

Lo sviluppo della tecnologia di commutazione ha anche accelerato l'applicazione della nuova tecnologia di commutazione (VLAN). Dividendo la rete aziendale in segmenti di rete virtuale VLAN di rete, la gestione della rete e la sicurezza della rete possono essere rafforzate e la trasmissione di dati non necessari può essere controllata. In una rete condivisa, un segmento di rete fisica è un dominio di trasmissione. In una rete commutata, il dominio di trasmissione può essere un segmento di rete virtuale composto da un gruppo di indirizzi di rete di livello 2 selezionati arbitrariamente (indirizzi MAC). In questo modo, la divisione dei gruppi di lavoro nella rete può rompere le restrizioni geografiche nella rete condivisa, ed è completamente divisa secondo le funzioni di gestione. Questa modalità di raggruppamento basata sul flusso di lavoro migliora notevolmente le funzioni di gestione della pianificazione e della riorganizzazione della rete.

Le postazioni di lavoro nella stessa VLAN, indipendentemente dallo switch a cui sono effettivamente collegate, la comunicazione tra di loro è come se fossero su hub separati. La trasmissione nella stessa VLAN può essere ascoltata solo dai membri della VLAN, e non sarà trasmessa ad altre VLAN, in modo che le tempeste di trasmissione non necessarie possano essere ben controllate. Allo stesso tempo, se non c'è un routing, le diverse VLAN non possono comunicare tra loro, il che aumenta la sicurezza tra i diversi reparti della rete aziendale. Gli amministratori di rete possono gestire in modo completo lo scambio di informazioni tra le diverse unità di gestione all'interno dell'impresa configurando i percorsi tra le VLAN. Lo switch divide la VLAN in base all'indirizzo MAC della postazione di lavoro dell'utente. Pertanto, l'utente può muoversi e lavorare liberamente nella rete aziendale, indipendentemente dal luogo in cui accede alla rete di commutazione, può comunicare liberamente con gli altri utenti della VLAN.

La VLAN può essere composta da apparecchiature di tipo misto di rete, come ad esempio: 10M Ethernet, 100M Ethernet, ecc., possono essere workstation, server, hub, backbone di rete uplink, ecc.

La gestione delle VLAN richiede un software specializzato più complesso. Esso soddisfa le funzioni della divisione VLAN e del monitoraggio dell'intera rete attraverso la gestione completa di oggetti di gestione come utenti, indirizzi MAC, numeri di porta di commutazione e numeri di VLAN, così come altre funzioni di gestione estese. Il metodo più comune di divisione VLAN si basa sull'indirizzo MAC. Ma ci sono anche switch di alcuni produttori che forniscono più metodi di divisione VLAN: Indirizzi MAC, indirizzi di protocollo, porte di commutazione, tipi di applicazioni di rete, permessi utente e così via.

Quando si sceglie uno switch, gli utenti devono esaminare attentamente la funzione VLAN dello switch scelto e scegliere uno switch che soddisfi i requisiti e che sia facile da gestire in base alle reali esigenze della propria azienda. Allo stesso tempo, si dovrebbe prestare particolare attenzione all'incompatibilità tra le VLAN degli switch di diversi produttori.