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1、引言
有(you)鑒(jian)於(yu)目(mu)前(qian)工(gong)業(ye)設(she)計(ji)院(yuan)和(he)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)單(dan)位(wei)，在(zai)為(wei)工(gong)業(ye)客(ke)戶(hu)設(she)計(ji)實(shi)施(shi)現(xian)場(chang)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)方(fang)案(an)時(shi)，仍(reng)然(ran)采(cai)用(yong)三(san)層(ceng)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)。所(suo)以(yi)本(ben)文(wen)就(jiu)工(gong)業(ye)冗(rong)餘(yu)環(huan)網(wang)與(yu)民(min)用(yong)三(san)層(ceng)網(wang)絡(luo)做(zuo)了(le)個(ge)比(bi)較(jiao)。
2、工業化設計的冗餘環網
交換機數據轉發延遲小，存儲轉發（Store and Forward）是shi網wang絡luo領ling域yu使shi用yong得de最zui為wei廣guang泛fan的de技ji術shu之zhi一yi，以yi太tai網wang交jiao換huan機ji的de控kong製zhi器qi先xian將jiang輸shu入ru端duan口kou到dao來lai的de數shu據ju包bao緩huan存cun起qi來lai，先xian檢jian查zha數shu據ju包bao是shi否fou正zheng確que，並bing過guo濾lv掉diao衝chong突tu包bao錯cuo誤wu。確que定ding包bao正zheng確que後hou，取qu出chu目mu的de地di址zhi，通tong過guo查zha找zhao表biao找zhao到dao想xiang要yao發fa送song的de輸shu出chu端duan口kou地di址zhi，然ran後hou將jiang該gai包bao發fa送song出chu去qu。交jiao換huan機ji數shu據ju存cun儲chu轉zhuan發fa由you硬ying件jian實shi現xian,數據轉發延遲為1~2ms
交換機帶寬高, 100M。
提供冗餘鏈路,網絡故障恢複時間<300ms。在工業冗餘環網網絡環境裏,交換機不會立即開始轉發功能,主交換機(Local)由手動指定,選擇主鏈路和備份鏈路建立一個指定路徑,由Supreme-Ring協議自動指定。一個工業冗餘環網網絡裏麵隻能有一個主交換機(Local)。主交換機(Local)會定期發送配置信息，這種配置信息將會被所有的從交換機（Remote）發送。一旦網絡結構發生變化，網絡狀態將會重新配置。
當指定主交換機(Local)之後，在轉發數據包之前，所有端口都以阻塞方式啟動。運用Supreme-Ring算法，主交換機(Local)選擇最低COST值的端口作為主鏈路，另一條COST值高的端口作為備份鏈路。備份鏈路不轉發數據，隻接收和處理HELLO包，處於熱備（Hot Standby）狀態。從交換機（Remote）沒有主鏈路和備份鏈路的區別。Supreme-Ring協議是一種簡潔高效的冗餘協議，能夠保證環網在鏈路故障時，在300ms之內恢複網絡通信。
Supreme-Ring的狀態：
運行Supreme-Ring協議的交換機上的端口，總是處於下麵四個狀態中的一個：
阻塞：所有端口以阻塞狀態啟動以防止回路，處於阻塞狀態的端口不轉發數據幀但可接受HELLO包。
熱備：不轉發數據幀，但學習MAC地址表，在主鏈路故障時，在300ms之內，立刻進入轉發狀態。
轉發：可以傳送和接受數據數據幀。
禁用：通常由於端口故障或交換機配置錯誤引起。
工業冗餘環網網絡簡潔高效。
3、三層設計的網絡
路由器數據轉發延遲大，當一個數據包進入路由器，首先查看二層幀，進行CRC校驗，進入緩衝區，查看路由表，從緩衝區取出數據包目的IP地址與路由表進行匹配與運算，重新封裝二層幀頭，此時的二層幀頭的源MAC地址已經變為路由器出口的MAC地址，從路由器出口轉發。路由器改寫二層幀源MAC地址和數據轉發由軟件實現,不同的路由器數據轉發延遲差別較大,通常經過一個路由器的延遲不少於50ms。
普通路由器帶寬低,隻有10M。
能夠提供冗餘鏈路,網絡收斂時間長。四種最常見路由協議是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。在上述幾種域內路由算法中，RIP和IGRP的收斂時間相對較長，都是分鍾數量級的；OSPF要短一些，數十秒內可以收斂；EIGRP最短，網絡拓撲發生變化之後，幾秒鍾即可達到收斂狀態。
收(shou)斂(lian)是(shi)路(lu)由(you)算(suan)法(fa)選(xuan)擇(ze)時(shi)所(suo)遇(yu)到(dao)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)問(wen)題(ti)。收(shou)斂(lian)時(shi)間(jian)是(shi)指(zhi)從(cong)網(wang)絡(luo)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)到(dao)網(wang)絡(luo)上(shang)所(suo)有(you)的(de)相(xiang)關(guan)路(lu)由(you)器(qi)都(dou)得(de)知(zhi)這(zhe)一(yi)變(bian)化(hua)，並(bing)且(qie)相(xiang)應(ying)地(di)做(zuo)出(chu)改(gai)變(bian)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)。這(zhe)一(yi)時(shi)間(jian)越(yue)短(duan)，網(wang)絡(luo)變(bian)化(hua)對(dui)全(quan)網(wang)的(de)擾(rao)動(dong)就(jiu)越(yue)小(xiao)。收(shou)斂(lian)時(shi)間(jian)過(guo)長(chang)會(hui)導(dao)致(zhi)路(lu)由(you)循(xun)環(huan)的(de)出(chu)現(xian)。
三層設計的網絡複雜繁瑣。
4、結束語
三層設計的網絡雖然可擴展性高，並且在民用領域是事實上的標準，但是由於數據轉發延遲大、帶寬低、網絡收斂時間長、配置與實施複雜繁瑣等缺點，並不適用於工業現場環境。工業化設計的冗餘環網簡潔高效是專為工業現場環境設計，帶寬高，低於<300ms的網絡故障恢複時間，滿足工業現場要求。
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