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Un breve resumen de la tecnología de conmutación industrial

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Un breve resumen de la tecnología de conmutación industrial

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Los conmutadores industriales, los equipos de conmutación Ethernet utilizados en el campo del control industrial, utilizan el protocolo TCP/IP transparente y unificado, que no tiene ninguna esencia en términos de capa de enlace de datos, capa de red, capa de protocolo, etc. entre sí y la red empresarial La diferencia, el editor de Feichang Technology presentará la tecnología de los conmutadores industriales en detalle para todos. Si están interesados, ¡vamos a echar un vistazo!

Resumen general e introducción de los productos de conmutación de Ethernet industrial:

(1) Tecnología de reenvío conmutada: (Cut-through)

Una vez que el switch interpreta la dirección de destino del paquete, comienza a enviar el paquete al puerto de destino. Por lo general, cuando el conmutador recibe los primeros 6 bytes del paquete de datos, ya conoce la dirección de destino, por lo que puede decidir a qué puerto reenviar el paquete de datos. Las ventajas de la tecnología de reenvío cut-through son la velocidad de reenvío, la reducción de la demora y la mejora del rendimiento general. La desventaja es que el conmutador ya ha iniciado el reenvío de datos antes de haber recibido y comprobado completamente la corrección del paquete de datos. De esta manera, en un entorno con baja calidad de comunicación, el conmutador reenviará todos los paquetes de datos completos y los paquetes de datos de error. Esto en realidad trae muchos paquetes de comunicación basura a toda la red del conmutador, y el conmutador será malinterpretado como una tormenta de emisión. En resumen, la tecnología de reenvío cut-through es adecuada para un entorno de red con una mejor calidad de enlace de red y menos paquetes de error.

Cambiar la tecnología de almacenamiento y avance: (Store-and-Forward)

La tecnología de almacenamiento y transmisión requiere que el conmutador decida cómo transmitir después de recibir todos los paquetes de datos. De esta manera, el conmutador puede comprobar la integridad y la corrección del paquete antes de reenviarlo. La ventaja es: no hay reenvío de paquetes de datos incompletos, lo que reduce el posible reenvío de datos innecesarios. La desventaja es que la tasa de reenvío es más lenta que la tecnología de reenvío directo. Por lo tanto, la tecnología de almacenamiento y reenvío es más adecuada para el entorno de red con calidad de enlace ordinario.

(2) Retraso: (Latencia)

La demora del conmutador se refiere al intervalo de tiempo que transcurre desde que el conmutador recibe un paquete de datos hasta que comienza a copiar el paquete de datos en el puerto de destino. Hay muchos factores que afectan a la demora, como la tecnología de reenvío, etc. Los conmutadores que utilizan la tecnología de reenvío cut-through tienen un retraso fijo. Porque al conmutador de paso directo no le importa el tamaño total del paquete de datos, sino que sólo determina la dirección de reenvío en función de la dirección de destino. Por lo tanto, su retardo es fijo y depende de la velocidad de decodificación de la dirección de destino en los primeros 6 bytes del paquete de datos por el conmutador. Como el conmutador que adopta la tecnología de almacenamiento y reenvío debe recibir el paquete de datos completo antes de comenzar a reenviarlo, su retardo está relacionado con el tamaño del paquete de datos. El paquete de datos es grande, la demora es grande; el paquete de datos es pequeño, la demora es pequeña.

(3) Función de gestión: (Gestión)

La función de gestión del interruptor se refiere a la forma en que el interruptor controla el acceso del usuario al mismo y a la medida en que el usuario puede ver el interruptor. Por lo general, los fabricantes de conmutadores proporcionan software de gestión o se reúnen con software de gestión de terceros para gestionar el conmutador de forma remota. Los conmutadores generales cumplen con las funciones de gestión estadística SNMP MIB I / MIB II. Sin embargo, los conmutadores más complejos soportarán la función de monitorización activa de RMON a través del grupo incorporado de RMON (mini-RMON). Algunos conmutadores también permiten que una sonda RMON externa monitorice el estado de la red de los puertos opcionales.

(4) Tipos de direcciones MAC simples/múltiples: (Single- versus Multi-MAC)

Cada puerto de un único conmutador MAC tiene sólo una dirección de hardware MAC. Cada puerto de un conmutador multi-MAC tiene varias direcciones MAC. Los conmutadores MAC individuales están diseñados principalmente para conectar a los usuarios finales, los recursos compartidos de la red o los enrutadores no puenteados. No pueden utilizarse para conectar concentradores o segmentos de red que contengan varios dispositivos de red. Los conmutadores Multi-MAC tienen suficiente memoria para múltiples direcciones de hardware en cada puerto. Cada puerto de un conmutador Multi-MAC puede considerarse como un concentrador, y un conmutador Multi-MAC puede considerarse como un concentrador de un concentrador. El tamaño del búfer de memoria del conmutador de cada fabricante es diferente. El tamaño de la capacidad del buffer limita la capacidad de direcciones de intercambio que el conmutador puede proporcionar. Una vez que se supera esta capacidad de direcciones, algunos conmutadores desecharán paquetes de datos de otras direcciones, y algunos conmutadores copiarán los paquetes de datos a cada puerto sin conmutar.

(5) Soporte de monitoreo externo: (Monitoreo Extendido)

Algunos fabricantes de conmutadores proporcionan un "puerto de supervisión" que permite conectar directamente un analizador de red externo al conmutador para supervisar las condiciones de la red.

(6) Árbol de extensión: (Árbol de expansión)

Dado que el interruptor es en realidad un dispositivo puente transparente de múltiples puertos, el interruptor también tiene el problema inherente de los dispositivos puente: los "bucles de topología". Cuando un paquete de datos de un determinado segmento de red se transmite a otro segmento de red a través de un determinado dispositivo puente, y el paquete de datos devuelto vuelve a la dirección de origen a través de otro dispositivo puente. Este fenómeno se denomina "anillo topológico". Por lo general, el conmutador adopta el algoritmo del protocolo de árbol extendido para que cada dispositivo puente de la red se conozca entre sí, y evita automáticamente el fenómeno del anillo topológico. Al desconectar un determinado puerto en el "anillo topológico" detectado, el conmutador logra el propósito de eliminar el "anillo topológico" y mantener la integridad del árbol topológico en la red. En el diseño de la red, el "anillo topológico" se suele recomendar para la selección de enlaces de respaldo redundantes para los enlaces de datos críticos. Por lo tanto, los conmutadores con soporte de protocolo de árbol extendido pueden utilizarse para conectar recursos clave en la red para la redundancia de conmutación.

(7) Dúplex completo: (Dúplex completo)

El puerto full-duplex puede enviar y recibir datos al mismo tiempo, pero esto requiere que el conmutador y el dispositivo conectado soporten el funcionamiento full-duplex. El conmutador con función full-duplex tiene las siguientes ventajas:

1. Alto rendimiento (Throughput): Dos veces el rendimiento de comunicación del modo simple.

2. Evitar la colisión: No se envía/recibe ninguna colisión.

3. Mejora de la limitación de la distancia: Como no hay colisión, no está limitada por la longitud del enlace CSMA/CD. El límite de longitud del enlace de comunicación sólo está relacionado con el medio físico.

Los protocolos que actualmente soportan la comunicación full-duplex son: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y ATM.

Red de área local virtual (VLAN)

El desarrollo de la tecnología de conmutación también ha acelerado la aplicación de la nueva tecnología de conmutación (VLAN). Al dividir la red de la empresa en segmentos de red VLAN de red virtual, se puede reforzar la gestión y la seguridad de la red y controlar la difusión de datos innecesarios. En una red compartida, un segmento de red física es un dominio de difusión. En una red conmutada, el dominio de difusión puede ser un segmento de red virtual compuesto por un grupo de direcciones de red de capa 2 (direcciones MAC) seleccionadas arbitrariamente. De esta manera, la división de los grupos de trabajo en la red puede romper las restricciones geográficas de la red compartida, y se divide completamente según las funciones de gestión. Este modo de agrupación basado en el flujo de trabajo mejora enormemente las funciones de gestión de la planificación y reorganización de la red.

Las estaciones de trabajo en la misma VLAN, no importa a qué interruptor estén realmente conectadas, la comunicación entre ellas es como si estuvieran en centros separados. La emisión en la misma VLAN sólo puede ser escuchada por los miembros de la VLAN, y no será transmitida a otras VLAN, de modo que las tormentas de emisión innecesarias pueden ser bien controladas. Al mismo tiempo, si no hay enrutamiento, las diferentes VLAN no pueden comunicarse entre sí, lo que aumenta la seguridad entre los diferentes departamentos de la red de la empresa. Los administradores de la red pueden gestionar de forma integral el intercambio de información entre las diferentes unidades de gestión de la empresa mediante la configuración de rutas entre las VLAN. El conmutador divide la VLAN según la dirección MAC de la estación de trabajo del usuario. Por lo tanto, el usuario puede moverse y trabajar libremente en la red de la empresa, sin importar dónde acceda a la red del conmutador, puede comunicarse libremente con otros usuarios en la VLAN.

La VLAN puede estar compuesta por equipos de tipo red mixta, como: 10M Ethernet, 100M Ethernet, etc., pueden ser estaciones de trabajo, servidores, concentradores, redes troncales de enlace ascendente, etc.

La gestión de la VLAN requiere un software especializado más complejo. Cumple las funciones de división de la VLAN y de supervisión de toda la red mediante la gestión integral de objetos de gestión como usuarios, direcciones MAC, números de puertos de conmutadores y números de VLAN, así como otras funciones de gestión ampliadas. El método de división de VLAN más común se basa en la dirección MAC. Pero también hay conmutadores de algunos fabricantes que proporcionan más métodos de división de VLAN: Direcciones MAC, direcciones de protocolo, puertos de conmutadores, tipos de aplicaciones de red, permisos de usuario, etc.

Al elegir un conmutador, los usuarios deben examinar cuidadosamente la función VLAN del conmutador que elijan, y elegir un conmutador que cumpla los requisitos y sea fácil de gestionar de acuerdo con las necesidades reales de su propia empresa. Al mismo tiempo, debemos prestar especial atención a la incompatibilidad entre las VLAN de los interruptores de diferentes fabricantes.