【正文】 更只在非邊緣端口轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時(shí)發(fā)生。 除了下面章節(jié)中列舉的新概念外， RSTP 引入了新的 BPDU 處理和新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更機(jī)制。 IEEE RSTP 的特點(diǎn)是將許多思科增值生成樹擴(kuò)展特性融入原始 中，如 Portfast 、 Uplinkfast 和 Backbonefast 。當(dāng)設(shè)計(jì)此協(xié)議時(shí)，這種停機(jī)還是可接受的，但是當(dāng)前的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用（如語音和視頻）卻要求更快速的網(wǎng)絡(luò)融合。只有采用SupremeRing協(xié)議才是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的最佳冗余機(jī)制。熱備：不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，但學(xué)習(xí)MAC地址表，在主鏈路故障時(shí)，在300ms之內(nèi)，立刻進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。備份鏈路不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，只接收和處理HELLO包，處于熱備（Hot Standby）狀態(tài)。主交換機(jī)(Local)會(huì)定期發(fā)送配置信息，這種配置信息將會(huì)被所有的從交換機(jī)（Remote）發(fā)送。交換機(jī)之間用HELLO包通信，在主交換機(jī)上動(dòng)態(tài)選擇主鏈路和備份鏈路。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)）。STA的最終結(jié)果是一個(gè)無循環(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。 IEEE （Spanning Tree Algorithm，STA），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。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。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。網(wǎng)橋用BPDU來相互通信，并用BPDU的相關(guān)機(jī)能來動(dòng)態(tài)選擇根橋和備份橋。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。 符合SNMP(簡單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議) 178。 高速冗余的安全網(wǎng)絡(luò)， 秒 178。 10/100M 自適應(yīng)傳輸速率 178。 ◆ PG/PC 上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊外理器。 ESM(工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī)) SIMATIC NET基于經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證的技術(shù),SIMATIC NET已供應(yīng)多于400,000個(gè)節(jié)點(diǎn)，遍布世界各地，用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境，包括有高強(qiáng)度電磁干擾的區(qū)域。 通用的兼容性允許用戶無縫升級(jí)到新技術(shù)。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATIC NET 提供了一個(gè)無縫集成到新的多媒體世界的途徑。 企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(Intranet)，外部互聯(lián)網(wǎng)(Extranet)，以及國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet) 提供的廣泛應(yīng)用不但已經(jīng)進(jìn)入今天的辦公室領(lǐng)域，而且還可以應(yīng)用于生產(chǎn)和過程自動(dòng)化。為用戶帶來的利益 ：市場占有率高達(dá)80%，以太網(wǎng)毫無疑問是當(dāng)今LAN(局域網(wǎng))領(lǐng)域中首屈一指的網(wǎng)絡(luò)。 通過不斷的開發(fā)提供了持續(xù)的兼容性，因而保證了投資的安全。 各種各樣聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如辦公室環(huán)境和生產(chǎn)應(yīng)用環(huán)境的聯(lián)網(wǎng)。 工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 ：一個(gè)典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有以下三類網(wǎng)絡(luò)器件：◆ 網(wǎng)絡(luò)部件 連接部件： SM(工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)) 用于將PG/PC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。 冗余24VDC 供電 178。 用于嚴(yán)酷環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)元件，通過EMC 測試 178。 可使用基于web 的網(wǎng)絡(luò)管理 178。它會(huì)帶來如下問題： 因此，在交換網(wǎng)絡(luò)中必須有一個(gè)機(jī)制來阻止回路。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。這在生成樹網(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。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?STA使用網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Bridge Protocol Data Units，BPDU），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。生成樹算法,決定了網(wǎng)絡(luò)鏈路故障恢復(fù)時(shí)間,最少不低于15秒。轉(zhuǎn)發(fā)：可以傳送和接受數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀。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。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。從交換機(jī)（Remote）沒有主鏈路和備份鏈路的區(qū)別。轉(zhuǎn)發(fā)：可以傳送和接受數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀。IEEE 功能強(qiáng)大、可靠的網(wǎng)絡(luò)需要有效地傳輸流量，提供冗余和故障快速恢復(fù)功能。 為加速網(wǎng)絡(luò)融合并解決與生成樹和虛擬 LAN （ VLAN ）交互相關(guān)的地址可擴(kuò)展性限制的問題， IEEE 委員會(huì)開發(fā)了兩種新標(biāo)準(zhǔn)：在 IEEE 中定義的快速生成樹協(xié)議（ RSTP ）和在 IEEE 中定義的多生成樹協(xié)議（ MST ）。（瀏覽這些思科特性的 具體信息 ）通過利用一種主動(dòng)的網(wǎng)橋到網(wǎng)橋握手機(jī)制取代 根網(wǎng)橋中定義的計(jì)時(shí)器功能， IEEE 協(xié)議提供了交換機(jī)（網(wǎng)橋）、交換機(jī)端口（網(wǎng)橋端口）或整個(gè) LAN 的快速故障恢復(fù)功能。每個(gè)網(wǎng)橋每次“ hello time ”都會(huì)生成 BPDU ，即使它不從根網(wǎng)橋接收時(shí)也是如此。丟失連接——例如端口轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)，不會(huì)像 一樣引起拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更。相形之下， RSTP 則通過明確地告知網(wǎng)橋，溢出除了經(jīng)由 TCN 接收端口了解到的內(nèi)容外的所有內(nèi)容，優(yōu)化了該流程。備份端口 ——用于指定端口到生成樹樹葉的路徑的備份，僅在到共享 LAN 網(wǎng)段有 2 個(gè)或 2 個(gè)以上連接，或 2 個(gè)端口通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接為環(huán) 路時(shí)存在。下面的例子中詳細(xì)解釋了此過程。在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)中，根和指定端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，替代和備份端口則處于放棄狀態(tài)。當(dāng)鏈接激活時(shí)，“ P1 ”和“ P2 ”都成為處于放棄狀態(tài)的指定端口。如果一個(gè)端口處于阻塞狀態(tài)或是一個(gè)邊緣端口（位于網(wǎng)橋 LAN 邊緣或連接到終端工作站），該端口與根信息同步。一旦交換機(jī) A 上的所有接口處于同步狀態(tài)，“ P2 ”就會(huì)承認(rèn)從前從根接收的建議，并可以安全地轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。如果協(xié)定并未復(fù)制建議信息，端口會(huì)轉(zhuǎn)換成 模式，并通過傳統(tǒng)聽學(xué)順序轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。為確定 VLAN 實(shí)例的相關(guān)性， 引入了 MST 區(qū)域概念。 為確保一致的 VLAN 實(shí)例映射，協(xié)議需要識(shí)別區(qū)域的邊界。為避免出現(xiàn)生成樹環(huán)路，如果兩臺(tái)交換機(jī)在 BPDU 中所接收的參數(shù)不一致，負(fù)責(zé)接收 BPDU 的端口就會(huì)被宣布為邊界端口。 MST 實(shí)例（ MSTI ）是一種僅存在于區(qū)域內(nèi)部的 RSTP 實(shí)例。思科實(shí)施定義了 16 種實(shí)例：一個(gè) IST （實(shí)例 0 ）和 15 個(gè) MSTI ，而 則支持一個(gè) IST 和 63 個(gè) MSTI 。如果收到了 BPDU ，端口會(huì)采用標(biāo)準(zhǔn) 行為，以確保兼容性。用于 IST 和 MST 2 的根交換機(jī)駐留于 RSTP/MSTP 區(qū)域內(nèi)。） 如果 PVST+ 域中出現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更，在傳統(tǒng)云中生成的相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化通知（ TCN ） BPDI 將由 IST 在 MST 域中處理，不致影響 MST 轉(zhuǎn)發(fā)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。單環(huán)冗余 環(huán)狀拓?fù)錇榻⑷哂嗑W(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)設(shè)計(jì)簡單、成本低廉的解決方案（圖1）。安裝了該協(xié)議后，環(huán)上的一個(gè)網(wǎng)段會(huì)自動(dòng)從邏輯上阻塞變成一個(gè)備用的網(wǎng)段。例如，一個(gè)具有以太網(wǎng)冗余接口的工業(yè)控制設(shè)備可以分別連接到兩個(gè)以太網(wǎng)環(huán)上（圖2），實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)接口、交換機(jī)和介質(zhì)的完全冗余。工廠、電站、軍方等不同客戶可根據(jù)各自需要選擇該系列產(chǎn)品。Carat50工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，最大學(xué)習(xí)8000個(gè)地址，其每個(gè)端口均可連接多個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)段。Carat50工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)高強(qiáng)度金屬褶皺結(jié)構(gòu)外殼，能夠屏蔽電磁干擾，并且抗振動(dòng)耐沖擊，同時(shí)又是散熱器，避免了因使用風(fēng)扇引起的灰塵，減少了因風(fēng)扇停轉(zhuǎn)而引起的故障點(diǎn)。圖3：TSC Carat 5008FC2工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的新進(jìn)展（二）實(shí)時(shí)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是通信實(shí)時(shí)性 以太網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初是用于商業(yè)領(lǐng)域，要將它應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，還有一些需要解決的技術(shù)問題： (1)需要解決它在工業(yè)環(huán)境中的適應(yīng)性問題； (2)以太網(wǎng)不提供電源，因此需要額外的供電電纜； (3)以太網(wǎng)不是本質(zhì)安全系統(tǒng)； (4)以太網(wǎng)介質(zhì)訪問方式采用CSMA/CD協(xié)議，不能滿足工業(yè)過程控制在實(shí)時(shí)性上的要求，甚至在通信繁忙時(shí)，還存在信息丟失的危險(xiǎn)，確定性不高。在工作過程中，如果有站點(diǎn)需要傳輸數(shù)據(jù)，首先偵聽電纜。而且，以太網(wǎng)的整個(gè)傳輸體系沒有有效的措施及時(shí)發(fā)現(xiàn)某一節(jié)點(diǎn)故障而加以隔離，從而有可能使故障節(jié)點(diǎn)占用總線而導(dǎo)致其它節(jié)點(diǎn)傳輸失敗。工業(yè)以太網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性的解決方案 以太網(wǎng)技術(shù)在最近取得了很大的進(jìn)步，其中交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用大大地改善了以太網(wǎng)技術(shù)中由于CSMA/CD介質(zhì)訪問方式產(chǎn)生的不確定性問題，它與快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，使以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性得到了很大的改善。而交換式集線器可以認(rèn)為是一個(gè)受控的多端口開關(guān)矩陣，各個(gè)端口之間的信息流是隔離的，只有在同一個(gè)端口上的信息流才會(huì)發(fā)生沖突，即每個(gè)端口是一個(gè)沖突域。如果采用全雙工模式，同一條數(shù)據(jù)鏈路中兩個(gè)站點(diǎn)可以在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)接收數(shù)據(jù)，解決了這種情況下半雙工存在的需要等待的問題，理論上可以使傳輸速率提高一倍。局域網(wǎng)交換機(jī)的每一個(gè)端口只能標(biāo)記一個(gè)VLAN，