關于工業(yè)交換機技術的簡單總結
瀏覽次數(shù)：發(fā)布時間：2020-10-14
工業(yè)交換機，應用于工業(yè)控制領域的
以太網(wǎng)交換機設備，使用的是透明而統(tǒng)專一的TCP/IP協(xié)議，本身與商屬業(yè)網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、協(xié)議層等方面并無本質(zhì)區(qū)別，接下來
飛暢科技的小編來為大家詳細介紹下工業(yè)交換機技術，感興趣的朋友就一起來看看吧！
工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品大概總結及簡介：
（1）交換機直通轉發(fā)技術：（Cut-through）
交換機一旦解讀到數(shù)據(jù)包目的地址，就開始向目的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包。通常，交換機在接收到數(shù)據(jù)包的前6個字節(jié)時，就已經(jīng)知道目的地址，從而可以決定向哪個端口轉發(fā)這個數(shù)據(jù)包。直通轉發(fā)技術的優(yōu)點是轉發(fā)速率快、減少延時和提高整體吞吐率。其缺點是交換機在沒有完全接收并檢查數(shù)據(jù)包的正確性之前就已經(jīng)開始了數(shù)據(jù)轉發(fā)。這樣，在通訊質(zhì)量不高的環(huán)境下，交換機會轉發(fā)所有的完整數(shù)據(jù)包和錯誤數(shù)據(jù)包，這實際上是給整個交換網(wǎng)絡帶來了許多垃圾通訊包，交換機會被誤解為發(fā)生了廣播風暴?？傊蓖ㄞD發(fā)技術適用與網(wǎng)絡鏈路質(zhì)量較好、錯誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡環(huán)境。
交換機存儲轉發(fā)技術：（Store-and-Forward）
存儲轉發(fā)技術要求交換機在接收到全部數(shù)據(jù)包后再決定如何轉發(fā)。這樣一來，交換機可以在轉發(fā)之前檢查數(shù)據(jù)包完整性和正確性。其優(yōu)點是：沒有殘缺數(shù)據(jù)包轉發(fā)，減少了潛在的不必要數(shù)據(jù)轉發(fā)。其缺點是：轉發(fā)速率比直接轉發(fā)技術慢。所以，存儲轉發(fā)技術比較適應與普通鏈路質(zhì)量的網(wǎng)絡環(huán)境。
（2) 延時：（Latency）
交換機延時是指從交換機接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復制數(shù)據(jù)包之間的時間間隔。有許多因素會影響延時大小，比如轉發(fā)技術等等。采用直通轉發(fā)技術的交換機有固定的延時。因為直通式交換機不管數(shù)據(jù)包的整體大小，而只根據(jù)目的地址來決定轉發(fā)方向。所以，它的延時是固定的，取決于交換機解讀數(shù)據(jù)包前6個字節(jié)中目的地址的解讀速率。采用存儲轉發(fā)技術的交換機由于必須要接收完了完整的數(shù)據(jù)包才開始轉發(fā)數(shù)據(jù)包，所以它的延時與數(shù)據(jù)包大小有關。數(shù)據(jù)包大，則延時大；數(shù)據(jù)包小，則延時小。
（3) 管理功能：（Management）
交換機的管理功能是指交換機如何控制用戶訪問交換機，以及用戶對交換機的可視程度如何。通常，交換機廠商都提供管理軟件或滿足第三方管理軟件遠程管理交換機。一般的交換機滿足SNMP MIB I / MIB II統(tǒng)計管理功能。而復雜一些的交換機會增加通過內(nèi)置RMON組（mini-RMON）來支持RMON主動監(jiān)視功能。有的交換機還允許外接RMON探監(jiān)視可選端口的網(wǎng)絡狀況。
（4) 單/多MAC地址類型：（Single- versus Multi-MAC）
單MAC交換機的每個端口只有一個MAC硬件地址。多MAC交換機的每個端口捆綁有多個MAC硬件地址。單MAC交換機主要設計用于連接最終用戶、網(wǎng)絡共享資源或非橋接路由器。它們不能用于連接集線器或含有多個網(wǎng)絡設備的網(wǎng)段。多MAC交換機在每個端口有足夠存儲體記憶多個硬件地址。多MAC交換機的每個端口可以看作是一個集線器，而多MAC交換機可以看作是集線器的集線器。每個廠商的交換機的存儲體Buffer的容量大小各不相同。這個Buffer容量的大小限制了這個交換機所能夠提供的交換地址容量。一旦超過了這個地址容量，有的交換機將丟棄其它地址數(shù)據(jù)包，有的交換機則將數(shù)據(jù)包復制到各個端口不作交換。
（5) 外接監(jiān)視支持：（Extendal Monitoring）
一些交換機廠商提供“監(jiān)視端口”（monitoring port），允許外接網(wǎng)絡分析儀直接連接到交換機上監(jiān)視網(wǎng)絡狀況。
（6) 擴展樹：（Spanning Tree）
由于交換機實際上是多端口的透明橋接設備，所以交換機也有橋接設備的固有問題—“拓撲環(huán)”問題（Topology Loops）。當某個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包通過某個橋接設備傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)段，而返回的數(shù)據(jù)包通過另一個橋接設備返回源地址。這個現(xiàn)象就叫“拓撲環(huán)”。一般，交換機采用擴展樹協(xié)議算法讓網(wǎng)絡中的每一個橋接設備相互知道，自動防止拓撲環(huán)現(xiàn)象。交換機通過將檢測到的“拓撲環(huán)”中的某個端口斷開，達到消除“拓撲環(huán)”的目的，維持網(wǎng)絡中的拓撲樹的完整性。在網(wǎng)絡設計中，“拓撲環(huán)”常被推薦用于關鍵數(shù)據(jù)鏈路的冗余備份鏈路選擇。所以，帶有擴展樹協(xié)議支持的交換機可以用于連接網(wǎng)絡中關鍵資源的交換冗余。
（7) 全雙工：（Full Duplex）
全雙工端口可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但這要交換機和所連接的設備都支持全雙工工作方式。具有全雙工功能的交換機具有以下優(yōu)點：
1、高吞吐量（Throughput）：兩倍于單工模式通信吞吐量。
2、避免碰撞（Collision Avoidance）：沒有發(fā)送/接收碰撞。
3、突破長度限制（Improved Distance Limitation）：由于沒有碰撞，所以不受CSMA/CD鏈路長度的限制。通信鏈路的長度限制只與物理介質(zhì)有關。
現(xiàn)在支持全雙工通信的協(xié)議有：快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和ATM。
虛擬局域網(wǎng)（VLAN）
交換技術的發(fā)展，也加快了新的交換技術（VLAN）的應用速度。通過將企業(yè)網(wǎng)絡劃分為虛擬網(wǎng)絡VLAN網(wǎng)段，可以強化網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。在共享網(wǎng)絡中，一個物理的網(wǎng)段就是一個廣播域。而在交換網(wǎng)絡中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網(wǎng)絡地址（MAC地址）組成的虛擬網(wǎng)段。這樣，網(wǎng)絡中工作組的劃分可以突破共享網(wǎng)絡中的地理位置限制，而完全根據(jù)管理功能來劃分。這種基于工作流的分組模式，大大提高了網(wǎng)絡規(guī)劃和重組的管理功能。
在同一個VLAN中的工作站，不論它們實際與哪個交換機連接，它們之間的通訊就好象在獨立的集線器上一樣。同一個VLAN中的廣播只有VLAN中的成員才能聽到，而不會傳輸?shù)狡渌?VLAN中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風暴的產(chǎn)生。同時，若沒有路由的話，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了企業(yè)網(wǎng)絡中不同部門之間的安全性。網(wǎng)絡管理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面管理企業(yè)內(nèi)部不同管理單元之間的信息互訪。交換機是根據(jù)用戶工作站的MAC地址來劃分VLAN的。所以，用戶可以自由的在企業(yè)網(wǎng)絡中移動辦公，不論他在何處接入交換網(wǎng)絡，他都可以與VLAN內(nèi)其他用戶自如通訊。
VLAN可以是有混合的網(wǎng)絡類型設備組成，比如：10M以太網(wǎng)、100 M以太網(wǎng)、等等，可以是工作站、服務器、集線器、網(wǎng)絡上行主干等等。
VLAN的管理需要比較復雜的專門軟件，它通過對用戶、MAC地址、交換機端口號、VLAN號等管理對象的綜合管理，來滿足整個網(wǎng)絡的VLAN劃分、監(jiān)視等功能，以及其他擴展管理功能?，F(xiàn)在比較通用的VLAN的劃分方法是基于MAC地址。但也有一些廠商的交換機提供更多的VLAN劃分方法：MAC地址、協(xié)議地址、交換機端口、網(wǎng)絡應用類型和用戶權限等等。
用戶在選擇交換機的同時，應當仔細考察選購的交換機的VLAN功能，根據(jù)自己企業(yè)的實際需要，選擇滿足要求而且管理方便的交換機。同時，應當特別注意現(xiàn)在不同廠商的交換機的VLAN之間大多數(shù)是不兼容的。
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