【正文】 、動態(tài)虛擬網(wǎng)和多虛擬網(wǎng)端口配置。局域網(wǎng)交換機的每一個端口只能標記一個VLAN，同一個VLAN 中的所有站點擁有一個廣播域，不同VLAN之間廣播信息是相互隔離的，這樣就避免了廣播風暴的產(chǎn)生。虛擬局域網(wǎng)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡的許多固有觀念，使網(wǎng)絡結構更靈活、方便。如果采用全雙工模式，同一條數(shù)據(jù)鏈路中兩個站點可以在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時接收數(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。 2使用全雙工（fullduplex）通信模式。而交換式集線器可以認為是一個受控的多端口開關矩陣，各個端口之間的信息流是隔離的，只有在同一個端口上的信息流才會發(fā)生沖突，即每個端口是一個沖突域。 工業(yè)以太網(wǎng)從通信技術的角度實現(xiàn)實時性的機制有： 1采用交換式集線器。工業(yè)以太網(wǎng)通信實時性的解決方案 以太網(wǎng)技術在最近取得了很大的進步，其中交換式以太網(wǎng)技術的發(fā)展與應用大大地改善了以太網(wǎng)技術中由于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)技術結合，使以太網(wǎng)的實時性得到了很大的改善?？刂葡到y(tǒng)對時間特性的要求比一般的信息傳輸要更嚴格，因為這往往涉及到安全等問題，必須在任何時間都要及時響應，不允許有任何的不確定性。而且，以太網(wǎng)的整個傳輸體系沒有有效的措施及時發(fā)現(xiàn)某一節(jié)點故障而加以隔離，從而有可能使故障節(jié)點占用總線而導致其它節(jié)點傳輸失敗。如果有2個或多個站點同時在空閑的鏈路上開始傳輸數(shù)據(jù)，就發(fā)生沖突，于是所有的沖突站點停止傳送數(shù)據(jù)，運行二進制后退算法，等待一個隨機的時間，再重復上述過程。在工作過程中，如果有站點需要傳輸數(shù)據(jù)，首先偵聽電纜。 以太網(wǎng)作為商用網(wǎng)絡的使用中，被認為是實時性不高、非確定性的網(wǎng)絡，這主要是由于它所采用的介質(zhì)訪問方式所決定的。圖3：TSC Carat 5008FC2工業(yè)以太網(wǎng)交換機工業(yè)以太網(wǎng)技術的新進展（二）實時以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)的關鍵技術是通信實時性 以太網(wǎng)在設計之初是用于商業(yè)領域，要將它應用于工業(yè)自動化領域，還有一些需要解決的技術問題： (1)需要解決它在工業(yè)環(huán)境中的適應性問題； (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)過程控制在實時性上的要求，甚至在通信繁忙時，還存在信息丟失的危險，確定性不高。 高易用：Carat50系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機可以導軌式、壁掛式、任意平面安裝。Carat50工業(yè)以太網(wǎng)交換機高強度金屬褶皺結構外殼，能夠屏蔽電磁干擾，并且抗振動耐沖擊，同時又是散熱器，避免了因使用風扇引起的灰塵，減少了因風扇停轉(zhuǎn)而引起的故障點。高可靠：工業(yè)化設計的可冗余雙DC電源(18V36V)輸入，有效保障與減少故障還原時間。Carat50工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，最大學習8000個地址，其每個端口均可連接多個獨立的物理網(wǎng)段。具有6個10/100M雙絞線端口(RJ45)用于連接終端設備或網(wǎng)段，2個主干端口(光纖)用于構成主干“SupremeRing”連接，可為工業(yè)現(xiàn)場控制設備提供可冗余的連接，任何一段主干通訊通道的故障都將在300ms內(nèi)被察覺出來，并將啟動冗余鏈路傳送數(shù)據(jù)。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。特殊型號機型更能勝任水下運行。例如，一個具有以太網(wǎng)冗余接口的工業(yè)控制設備可以分別連接到兩個以太網(wǎng)環(huán)上（圖2），實現(xiàn)了以太網(wǎng)接口、交換機和介質(zhì)的完全冗余。圖1：單環(huán)冗余提供設備冗余的以太網(wǎng)雙環(huán)拓撲 單環(huán)拓撲只能提供傳輸媒體的冗余。安裝了該協(xié)議后，環(huán)上的一個網(wǎng)段會自動從邏輯上阻塞變成一個備用的網(wǎng)段。理論上，以太網(wǎng)不能如此連接，因為廣播數(shù)據(jù)包會沿環(huán)反復傳播引起傳輸負荷驟增導致阻塞。單環(huán)冗余 環(huán)狀拓撲為建立冗余網(wǎng)絡提供了一個設計簡單、成本低廉的解決方案（圖1）。工業(yè)以太網(wǎng)技術的新進展（一）工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)絡 為了提高可靠性，工業(yè)領域廣泛使用設備冗余方法，當工作的設備發(fā)生故障時，自動切換到冗余的備用設備。） 如果 PVST+ 域中出現(xiàn)拓撲結構變更，在傳統(tǒng)云中生成的相應的拓撲結構變化通知（ TCN ） BPDI 將由 IST 在 MST 域中處理，不致影響 MST 轉(zhuǎn)發(fā)拓撲結構。通過在 PVST+ 域所有現(xiàn)用 VLAN 上復制 ISTP BPDU，MST 區(qū)域模擬了 PVST + 鄰居。用于 IST 和 MST 2 的根交換機駐留于 RSTP/MSTP 區(qū)域內(nèi)。要說明的是，如果 PVST+ 網(wǎng)橋從網(wǎng)絡中刪除后，交換機 A 就無法發(fā)現(xiàn)拓撲結構變更，需要人工重啟協(xié)議移植。如果收到了 BPDU ，端口會采用標準 行為，以確保兼容性。但是，當與傳統(tǒng)網(wǎng)橋交互時， 的快速融合優(yōu)勢就會失去。思科實施定義了 16 種實例：一個 IST （實例 0 ）和 15 個 MSTI ，而 則支持一個 IST 和 63 個 MSTI 。不同于 IST 的是， MSTI 在區(qū)域外既不與 BPDU 交互，也不發(fā)送 BPDU 。 MST 實例（ MSTI ）是一種僅存在于區(qū)域內(nèi)部的 RSTP 實例。 IST 是一種 RSTP 實例，它擴展了 MST 區(qū)域內(nèi)的 單一生成樹。為避免出現(xiàn)生成樹環(huán)路，如果兩臺交換機在 BPDU 中所接收的參數(shù)不一致，負責接收 BPDU 的端口就會被宣布為邊界端口。交換機必須了解它們是否像鄰居一樣位于同一區(qū)域，因此會發(fā)送一份 VLAN 實例映射表摘要，以及修訂號和名稱。 為確保一致的 VLAN 實例映射，協(xié)議需要識別區(qū)域的邊界。作為公共 MST 區(qū)域的一部分，一組交換機必須共享相同的配置屬性。為確定 VLAN 實例的相關性， 引入了 MST 區(qū)域概念。在媒體共享的情況下， 協(xié)議將轉(zhuǎn)換成 運行。如果協(xié)定并未復制建議信息，端口會轉(zhuǎn)換成 模式，并通過傳統(tǒng)聽學順序轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。建議/協(xié)定信息的類似傳送波將從“ P4 ”傳播至網(wǎng)絡枝葉部分。一旦交換機 A 上的所有接口處于同步狀態(tài)，“ P2 ”就會承認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)。因此，不會對該端口采取任何行動。如果一個端口處于阻塞狀態(tài)或是一個邊緣端口（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。收到新 BPDU 后，交換機 A 將確認根交換機有較優(yōu)根成本。當鏈接激活時，“ P1 ”和“ P2 ”都成為處于放棄狀態(tài)的指定端口。為防止生成轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路， RSTP 在網(wǎng)橋間采用了明確的“握手”功能，以確保端口作用在網(wǎng)絡中分配的一致性。在穩(wěn)定的網(wǎng)絡中，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)。 RSTP 定義了 3 種狀態(tài)：放棄、學習和轉(zhuǎn)發(fā)。下面的例子中詳細解釋了此過程。替代端口 ——提供了替代當前根端口所提供路徑、到根網(wǎng)橋的路徑。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 個或 2 個以上連接，或 2 個端口通過點到點鏈路連接為環(huán) 路時存在。 端口作用 RSTP 在端口狀態(tài)（轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞流量）和端口作用（是否在拓撲結構中發(fā)揮積極作用）間進行了明確的劃分。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。在 中， TCN 被單播至根網(wǎng)橋，然后組播至所有網(wǎng)橋。丟失連接——例如端口轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)，不會像 一樣引起拓撲結構變更。如果一個網(wǎng)橋未能從相鄰網(wǎng)橋收到 BPDU ，它就會認為已與該網(wǎng)橋失去連接，從而實現(xiàn)更快速的故障檢測和融合。每個網(wǎng)橋每次“ hello time ”都會生成 BPDU ，即使它不從根網(wǎng)橋接收時也是如此。這種做法使原始 fwddelay 和 maxage 計時器主要成為冗余設備，目前主要用于備份，以保持協(xié)議的正常運營。（瀏覽這些思科特性的 具體信息 ）通過利用一種主動的網(wǎng)橋到網(wǎng)橋握手機制取代 根網(wǎng)橋中定義的計時器功能， IEEE 協(xié)議提供了交換機（網(wǎng)橋）、交換機端口（網(wǎng)橋端口）或整個 LAN 的快速故障恢復功能。 IEEE 快速生成樹協(xié)議 IEEE 意識到原始 生成樹協(xié)議的融合特性與現(xiàn)代化的交換網(wǎng)絡和應用相比是有差距的，為此設計了一種全新的 快速生成樹協(xié)議（ RSTP ），以解決 的融合問題。 為加速網(wǎng)絡融合并解決與生成樹和虛擬 LAN （ VLAN ）交互相關的地址可擴展性限制的問題， IEEE 委員會開發(fā)了兩種新標準：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 ）。原始生成樹協(xié)議 IEEE 通常在 50 秒內(nèi)就可以恢復一個鏈接故障 [ 融合時?= （ 2xForward_Delay ） +Max_Age] 。IEEE 功能強大、可靠的網(wǎng)絡需要有效地傳輸流量，提供冗余和故障快速恢復功能。結束語：工業(yè)網(wǎng)絡環(huán)境需要快速反應冗余機制，生成樹協(xié)議的15秒恢復時間，不能滿足工業(yè)環(huán)境要求。轉(zhuǎn)發(fā)：可以傳送和接受數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀。SupremeRing的狀