Vlan με βάση τα λιμάνια. Τύποι εικονικών δικτύων

Κτίριο VLANμε βάση τις θύρες με βάση μόνο την προσθήκη Επιπλέον πληροφορίεςστους πίνακες διευθύνσεων του διακόπτη και δεν χρησιμοποιεί το ενσωματώσειςπληροφορίες σχετικά με το αν ανήκουν σε ένα εικονικό δίκτυο στο μεταδιδόμενο πλαίσιο. Τα κύρια πλεονεκτήματά του:

1. Ευελιξία και ευκολία στη ρύθμιση και αλλαγή, η δυνατότητα προσθήκης ετικετών επιτρέπει πληροφορίες σχετικά με VLANμετάδοση μέσω πολλαπλών διακοπτών συμβατών με το 802.1Q σε μία μόνο φυσική σύνδεση ( κανάλι κορμού, σύνδεσμος κορμού);

2. ικανότητα IEEE 802.1Q VLANΗ προσθήκη και η εξαγωγή ετικετών από κεφαλίδες πλαισίου επιτρέπει τη χρήση διακοπτών και συσκευών δικτύου στο δίκτυο που δεν υποστηρίζουν το πρότυπο IEEE 802.1Q;

3. συσκευές διαφορετικών κατασκευαστών, υποστηρίζοντας το πρότυπο, μπορούν να συνεργαστούν, ανεξάρτητα από οποιαδήποτε ιδιόκτητη λύση.

4. Για να συνδέσετε υποδίκτυα σε επίπεδο δικτύου, χρειάζεστε δρομολογητή ή διακόπτη L3. Ωστόσο, για απλούστερες περιπτώσεις, για παράδειγμα, για να οργανώσετε την πρόσβαση στον διακομιστή από διάφορες VLAN, δεν απαιτείται δρομολογητής. Πρέπει να συμπεριλάβετε τη θύρα μεταγωγής στην οποία είναι συνδεδεμένος ο διακομιστής σε όλα τα υποδίκτυα και προσαρμογέα δικτύουο διακομιστής πρέπει να υποστηρίζει το πρότυπο IEEE 802.1Q.

Μερικοί ορισμοί του IEEE 802.1Q

· Επισήμανση- τη διαδικασία προσθήκης πληροφοριών μέλους 802.1Q VLANστην κεφαλίδα του πλαισίου.

· Αφαίρεση ετικετών- Διαδικασία εξαγωγής πληροφοριών μέλους 802.1Q VLANαπό την κεφαλίδα του πλαισίου.

· Αναγνωριστικό VLAN (VID)- αναγνωριστικό VLAN.

· Αναγνωριστικό θύρας VLAN (PVID)- ID θύρας VLAN.

· Θύρα εισόδου- θύρα του μεταγωγέα στην οποία παραλαμβάνονται τα καρέ και ταυτόχρονα λαμβάνεται απόφαση για το ανήκουμε VLAN.

· Λιμάνι εξόδου- θύρα μεταγωγής από την οποία τα πλαίσια μεταδίδονται σε άλλες συσκευές δικτύου, διακόπτες ή σταθμούς εργασίας και, κατά συνέπεια, θα πρέπει να λαμβάνεται η απόφαση σήμανσης σε αυτήν.

Οποιαδήποτε θύρα μεταγωγέα μπορεί να διαμορφωθεί ως με ετικέτα(με ετικέτα) ή ως χωρίς ετικέτα(αβαθμολόγητος). Λειτουργία ξεμαρκάρισμασας επιτρέπει να εργάζεστε με εκείνες τις συσκευές δικτύου του εικονικού δικτύου που δεν κατανοούν τις ετικέτες στην κεφαλίδα του πλαισίου Ethernet. Λειτουργία επισήμανσησας επιτρέπει να προσαρμόσετε VLANμεταξύ πολλών διακοπτών που υποστηρίζουν το πρότυπο IEEE 802.1Q.

Σχήμα - Σημειωμένο και μη Θύρες VLAN

Ετικέτα IEEE 802.1Q VLAN

Πρότυπο IEEE 802.1Qορίζει αλλαγές στη δομή πλαισίου Ethernet που επιτρέπουν πληροφορίες σχετικά με VLANμέσω του δικτύου. Στο σχ. Το 6.7 δείχνει τη μορφή ετικέτας 802.1Q VLAN. 32 bit (4 byte) έχουν προστεθεί στο πλαίσιο Ethernet, το οποίο αυξάνει το μέγεθός του στα 1522 byte. Τα πρώτα 2 byte (Αναγνωριστικό πρωτοκόλλου ετικέτας, TPID) με σταθερή τιμή 0x8100 καθορίζουν ότι το πλαίσιο περιέχει μια ετικέτα πρωτοκόλλου 802.1Q. Τα υπόλοιπα 2 byte περιέχουν τις ακόλουθες πληροφορίες:

– Προτεραιότητα- 3 bit του πεδίου προτεραιότητας μετάδοσης κωδικοποιούν έως και οκτώ επίπεδα προτεραιότητας (από το 0 έως το 7, όπου το 7 είναι η υψηλότερη προτεραιότητα), τα οποία χρησιμοποιούνται στο πρότυπο 802.1p.

– ΚανονικόςΜορφή δείκτης (CFI) - 1 bit της ένδειξης κανονικής μορφής δεσμεύεται για τον προσδιορισμό πλαισίων άλλων τύπων δικτύων (Token Ring, FDDI) μεταδίδεται μέσω του κορμού Ethernet.

– VID (VLAN ID) - Αναγνωριστικό 12-bit VLANκαθορίζει ποια VLANανήκει στην κυκλοφορία. Γιατί κάτω από το γήπεδο VIDΕκχωρούνται 12 bit και, στη συνέχεια, μπορείτε να ορίσετε 4094 μοναδικά VLAN (VID 0 και VID 4095 κρατημένο).

(πλαίσιο), τότε οι συσκευές δικτύου που δεν υποστηρίζουν αυτό το πρότυπο μπορούν να μεταδίδουν κίνηση χωρίς να λαμβάνεται υπόψη το ότι ανήκει σε ένα VLAN.

802.1Q θέσεις μέσα σε ένα πλαίσιο ετικέτα, το οποίο μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με το εάν η κίνηση ανήκει σε ένα VLAN.

Το μέγεθος της ετικέτας είναι 4 byte. Αποτελείται από τα ακόλουθα πεδία:

  • Αναγνωριστικό πρωτοκόλλου ετικέτας(TPID, αναγνωριστικό πρωτοκόλλου προσθήκης ετικετών). Το μέγεθος του πεδίου είναι 16 bit. Καθορίζει ποιο πρωτόκολλο χρησιμοποιείται για την προσθήκη ετικετών. Για το 802.1Q, η τιμή είναι 0x8100.
  • προτεραιότητα(μια προτεραιότητα). Το μέγεθος του πεδίου είναι 3 bit. Χρησιμοποιείται από το πρότυπο IEEE 802.1p για την ιεράρχηση της μεταδιδόμενης κίνησης.
  • Κανονική ένδειξη μορφής(CFI, Canonical Format Indicator). Το μέγεθος του πεδίου είναι 1 bit. Υποδεικνύει τη μορφή διεύθυνσης MAC. 0 - κανονικό, 1 - μη κανονικό. Το CFI χρησιμοποιείται για τη διαλειτουργικότητα μεταξύ δικτύων Ethernet και Token Ring.
  • Αναγνωριστικό VLAN(VID, VLAN ID). Το μέγεθος του πεδίου είναι 12 bit. Καθορίζει σε ποιο VLAN ανήκει το πλαίσιο. Το εύρος των πιθανών τιμών είναι από 0 έως 4094.

Όταν χρησιμοποιείτε το πρότυπο Ethernet II, το 802.1Q εισάγει μια ετικέτα πριν από το πεδίο Τύπος πρωτοκόλλου. Δεδομένου ότι το πλαίσιο έχει αλλάξει, το άθροισμα ελέγχου υπολογίζεται εκ νέου.

Στο πρότυπο 802.1Q, υπάρχει η έννοια του Native VLAN. Η προεπιλογή είναι VLAN 1. Η κίνηση σε αυτό το VLAN δεν έχει ετικέτα.

Υπάρχει ένα παρόμοιο ιδιόκτητο πρωτόκολλο 802.1Q που αναπτύχθηκε από τη Cisco Systems - ISL.

Μορφή πλαισίου

Εισαγωγή μιας ετικέτας 802.1Q σε ένα πλαίσιο Ethernet-II

Συνδέσεις


Ίδρυμα Wikimedia. 2010 .

Δείτε τι είναι το "IEEE 802.1Q" σε άλλα λεξικά:

    IEEE 802.11- είναι ένα σύνολο προτύπων για ασύρματη επικοινωνία τοπικού δικτύου (WLAN) υπολογιστών, που αναπτύχθηκε από την Επιτροπή Προτύπων IEEE LAN/MAN (IEEE 802) στις δημόσιες ζώνες φάσματος 5 GHz και 2,4 GHz. Γενική περιγραφήΗ οικογένεια 802.11 περιλαμβάνει πάνω από… … Wikipedia

    IEEE 802.11- (επίσης: Ασύρματο LAN (WLAN), Wi Fi) Herausgeber ist das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Die erste Version des Standards wurde 1997 verabschedet. Sie ... ... Deutsch Wikipedia

    IEEE 802.3

    Ιεεε 802

    IEEE 802.3- est une norme pour les réseaux informatiques édictée par l Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Cette norme est generalement connue sous le nom d Ethernet. C est aussi un sous comité du comité IEEE 802 comprenant plusieurs… … Wikipedia en Français

    Μια ομάδα προτύπων στην οικογένεια IEEE που αφορούν τοπικά δίκτυα υπολογιστών(LAN) και δίκτυα μητροπολιτικών περιοχών (MAN). Συγκεκριμένα, τα πρότυπα IEEE 802 περιορίζονται σε δίκτυα με πακέτα μεταβλητού μήκους. Ο αριθμός 802 ήταν ο επόμενος δωρεάν αριθμός για ... ... Wikipedia

    IEEE 802.15- είναι η 15η ομάδα εργασίας του IEEE 802 που ειδικεύεται στα πρότυπα Wireless PAN (Personal Area Network). Περιλαμβάνει έξι ομάδες εργασιών (αριθμημένες από το 1 έως το 6): Ομάδα εργασιών 1 (WPAN/Bluetooth) Το IEEE 802.15.1 2002 έχει δημιουργήσει μια ασύρματη προσωπική περιοχή … Wikipedia

    IEEE 802- est un comité de l IEEE qui décrit une famille de normes relatives aux réseaux locaux (LAN) et metropolitains (MAN) basés sur la transmission de données numériques par le biais de liaisons filaires ou sans fil. Επιπλέον ειδικότητα, les normes… … Wikipedia en Français

    IEEE 802- αναφέρεται σε μια οικογένεια προτύπων IEEE που ασχολούνται με τοπικά δίκτυα και μητροπολιτικά δίκτυα. Πιο συγκεκριμένα, τα πρότυπα IEEE 802 περιορίζονται σε δίκτυα που φέρουν πακέτα μεταβλητού μεγέθους. (Αντίθετα, στα δίκτυα που βασίζονται σε κυψέλες τα δεδομένα είναι … Wikipedia

    IEEE 802.15.4a- (επισήμως ονομάζεται IEEE 802.15.4a 2007) είναι μια τροποποίηση του IEEE 802.15.4 (επισήμως ονομάζεται IEEE 802.15.4 20060 που προσδιορίζει ότι πρόσθετα φυσικά επίπεδα (PHYs) θα προστεθούν στο αρχικό πρότυπο. Επισκόπηση IEEE 802.05 προσδιορίζονται τέσσερα διαφορετικά… …Βικιπαίδεια

    IEEE 802.11- Παράδειγμα déquipement fabriqué sur les recommandations de la norme IEEE 802.11. Ici, un router avec switch 4 ενσωματωμένες θύρες de la marque Linksys. Το IEEE 802.11 είναι ένας όρος για το σχεδιασμό ενός συνόλου των νόρμων που σχετίζονται με τα ζητούμενα… … Βικιπαίδεια στη Γαλλική


Το άρθρο εξετάζει τις δυνατότητες του Ethernet σε σχέση με τη χρήση του στη βιομηχανία. Το υλικό παρουσιάζει επίσης ειδικά πρωτόκολλα εφαρμογών που βασίζονται σε Ethernet.

OOO "AKOM", Τσελιάμπινσκ

Έχοντας κατακτήσει με επιτυχία τον κόσμο του αυτοματισμού γραφείου, το Ethernet και το TCP/IP εξαπέλυσαν μια επίθεση στα κατανεμημένα συστήματα ελέγχου παραγωγής. Ως κύριο «όπλο», αυτό χρησιμοποιεί τη δελεαστική ιδέα μιας «απρόσκοπτης» σύνδεσης όλων των επιπέδων της κλασικής πυραμίδας αυτοματισμού: από το επίπεδο αυτοματοποίησης των τεχνολογικών διαδικασιών μέχρι το επίπεδο της διαχείρισης της επιχείρησης. Η εφαρμογή αυτής της ιδέας απαιτούσε σημαντική προσαρμογή του Ethernet, ειδικά όσον αφορά την υποστήριξη σε πραγματικό χρόνο. Τα μη ντετερμινιστικά πρωτόκολλα επικοινωνίας όπως το HTTP και το FTP παρέχουν σίγουρα ευελιξία και ευκολία στη χρήση, αλλά για βιομηχανική χρήση, έπρεπε ακόμη να αναπτυχθούν ειδικά πρωτόκολλα εφαρμογών με βάση το Ethernet.

OSI - Μοντέλο Διασύνδεσης Ανοικτών Συστημάτων

Το μοντέλο OSI (Open System Interconnection) περιγράφει σχηματικά και τυποποιεί τις μεταξύ τους συνδέσεις διάφορες συσκευέςστην αρχιτεκτονική δικτύου. Το μοντέλο OSI ορίζει επτά επίπεδα δικτύωσης συστήματος, τους δίνει τυπικά ονόματα και καθορίζει ποιες λειτουργίες πρέπει να εκτελεί κάθε επίπεδο και πώς θα παρέχεται η αλληλεπίδραση με ένα υψηλότερο επίπεδο.

Ρύζι. 1.Μοντέλο OSI (Διασύνδεση ανοιχτού συστήματος)

Προτού τα δεδομένα χρήστη από το Παράρτημα 1 (εικ. 1.) μπορούν να σταλούν μέσω Ethernet, αυτά τα δεδομένα περνούν διαδοχικά μέσω ολόκληρης της στοίβας επικοινωνίας από το πάνω προς το χαμηλότερο επίπεδο. Σε αυτή την περίπτωση, το τελικό πακέτο σχηματίζεται για μετάδοση (ενθυλάκωση) - όταν ένα πλαίσιο (πακέτο) σχηματίζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του τρέχοντος επιπέδου, ένα πλαίσιο από υψηλότερο επίπεδο ενσωματώνεται σε αυτό. Έτσι, τα δεδομένα που έχουν φτάσει στο χαμηλότερο επίπεδο (το φυσικό μέσο μετάδοσης) μεταδίδονται στο δεύτερο σύστημα, όπου η αντίστροφη διαδικασία της σειριακής μετάδοσης των δεδομένων που λαμβάνονται στα ανώτερα επίπεδα λαμβάνει χώρα στον προορισμό - Παράρτημα 2.

Μια τέτοια διαδικασία μοιάζει με έναν καλά λαδωμένο αγωγό και απαιτεί μια σαφή περιγραφή της λογικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των επιπέδων.

Τραπέζι 1

Στο Ethernet, σύμφωνα με το πρότυπο IEEE 802.1-3, υλοποιούνται τα επίπεδα 1 και 2 του μοντέλου OSI. Η υποστήριξη για το τρίτο επίπεδο, το επίπεδο δικτύου, παρέχεται από το πρωτόκολλο IP (Internet Protocol) που επικαλύπτεται στο Ethernet και τα πρωτόκολλα μεταφοράς TCP και UDP αντιστοιχούν στο Επίπεδο 4. Τα επίπεδα 5-7 υλοποιούνται στην εφαρμογή FTP, Telnet, SMTP, SNMP πρωτόκολλα και στα συγκεκριμένα βιομηχανικά πρωτόκολλα που εξετάζονται παρακάτω.αυτοματισμός (Industrial Ethernet). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα Industrial Ethernet πρωτόκολλα μπορούν να αντικαταστήσουν ή να συμπληρώσουν τα επίπεδα 3 και 4 (IP και TCP/UDP) σε ορισμένες εφαρμογές.

Το Επίπεδο 1 (Φυσικό) περιγράφει μια μέθοδο για σειριακή μετάδοση δεδομένων bit-by-bit σε ένα φυσικό μέσο. Όπως εφαρμόζεται στο πρότυπο IEEE 802.3, ένα τυπικό πλαίσιο Ethernet θα πρέπει να μοιάζει με αυτό:

Προοίμιο - προοίμιο, που χρησιμοποιείται για το συγχρονισμό της συσκευής λήψης και υποδεικνύει την αρχή του πλαισίου Ethernet.

Προορισμός - διεύθυνση παραλήπτη.

Πηγή - διεύθυνση αποστολέα;

Πεδίο τύπου - τύπος πρωτοκόλλου υψηλού επιπέδου (για παράδειγμα, TCP/IP).

Πεδίο δεδομένων - μεταδιδόμενα δεδομένα.

Έλεγχος - άθροισμα ελέγχου (CRC).

Το Επίπεδο 2 (Σύνδεσμος) βελτιώνει την αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων μέσω του Φυσικού επιπέδου συσκευάζοντας δεδομένα σε τυπικά πλαίσια με την προσθήκη πληροφοριών διεύθυνσης και άθροισμα ελέγχου (ανίχνευση σφαλμάτων). Η πρόσβαση στο φυσικό μέσο μετάδοσης, σύμφωνα με το IEEE 802.3, πραγματοποιείται μέσω του μηχανισμού CSMA / CD, ο οποίος οδηγεί σε αναπόφευκτες συγκρούσεις όταν πολλές συσκευές ξεκινούν τη μετάδοση ταυτόχρονα. Το επίπεδο σύνδεσης επιτρέπει την επίλυση αυτού του προβλήματος παρέχοντας διανομή δικαιωμάτων πρόσβασης για συσκευές που σχηματίζουν δίκτυο. Αυτό εφαρμόζεται σε διακόπτες Ethernet (τεχνολογία Switched Ethernet), στους οποίους, με βάση τα δεδομένα του επιπέδου σύνδεσης, όλα τα εισερχόμενα δεδομένα ελέγχονται αυτόματα για ακεραιότητα και συμμόρφωση αθροίσματος ελέγχου (CRC) και, εάν το αποτέλεσμα είναι θετικό, ανακατευθύνονται μόνο σε τη θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένος ο δέκτης δεδομένων.

Το Επίπεδο 3 (Δίκτυο) παρέχει μηνύματα μεταξύ διαφορετικών δικτύων χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο IP (όπως εφαρμόζεται στο Ethernet) ως εργαλείο. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από το επίπεδο μεταφοράς ενσωματώνονται σε ένα πλαίσιο επιπέδου δικτύου με κεφαλίδες IP και μεταβιβάζονται στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων για τμηματοποίηση και περαιτέρω μετάδοση. Η τρέχουσα έκδοση IP 4 (IPv4) χρησιμοποιεί εύρος διευθύνσεων έως και 32 bit, ενώ το IPv6 επεκτείνει το χώρο διευθύνσεων στα 128 bit.

Το Layer 4 (Transport) παρέχει μετάδοση δεδομένων με δεδομένο επίπεδο αξιοπιστίας. Η υποστήριξη για αυτό το επίπεδο υλοποιείται στα πρωτόκολλα TCP και UDP. Το TCP (Transmission Control Protocol - Transmission Control Protocol) είναι ένα προηγμένο πρωτόκολλο με μέσα δημιουργίας, επιβεβαίωσης και τερματισμού μιας σύνδεσης, με μέσα εντοπισμού και διόρθωσης σφαλμάτων. Η υψηλή αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων επιτυγχάνεται με το κόστος πρόσθετων χρονικών καθυστερήσεων και αύξησης του όγκου των μεταδιδόμενων πληροφοριών. Το UDP (User Datagram Protocol - user datagram protocol) δημιουργήθηκε ως αντίβαρο στο TCP και χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου η ταχύτητα, και όχι η αξιοπιστία της μεταφοράς δεδομένων, γίνεται ο πρωταρχικός παράγοντας.

Τα επίπεδα 5 - 7 είναι υπεύθυνα για την τελική ερμηνεία των μεταδιδόμενων δεδομένων χρήστη. Παραδείγματα από τον κόσμο του αυτοματισμού γραφείου είναι τα πρωτόκολλα FTP και HTTP. Τα βιομηχανικά πρωτόκολλα Ethernet χρησιμοποιούν επίσης αυτά τα επίπεδα, αλλά διαφορετικοί τρόποιπου τα καθιστά ασυμβίβαστα. Έτσι, τα πρωτόκολλα Modbus / TCP, EtherNet / IP, CIPsync, JetSync βρίσκονται ακριβώς πάνω από το Layer 4 του μοντέλου OSI και τα πρωτόκολλα ETHERNET Powerlink, PROFInet, SERCOS επεκτείνονται και αντικαθιστούν εν μέρει τα επίπεδα 3 και 4.

Ethernet/IP

Το EtherNet/IP βασίζεται στα πρωτόκολλα Ethernet TCP και UDP IP και επεκτείνει τη στοίβα επικοινωνίας για χρήση στον βιομηχανικό αυτοματισμό (Εικ. 2.). Το δεύτερο μέρος του ονόματος "IP" σημαίνει "Βιομηχανικό Πρωτόκολλο". Το Industrial Ethernet Protocol (Ethernet/IP) αναπτύχθηκε από τον όμιλο ODVA με την ενεργή συμμετοχή της Rockwell Automation στα τέλη του 2000 με βάση το πρωτόκολλο επικοινωνίας CIP (Common Interface Protocol), το οποίο χρησιμοποιείται επίσης στα δίκτυα ControlNet και DeviceNet. Η προδιαγραφή EtherNet/IP είναι δημόσια και δωρεάν. Εκτός από τις τυπικές λειτουργίες των πρωτοκόλλων HTTP, FTP, SMTP και SNMP, το EtherNet/IP παρέχει τη μεταφορά κρίσιμων για τον χρόνο δεδομένων μεταξύ του κεντρικού υπολογιστή και των συσκευών εισόδου/εξόδου. Η αξιοπιστία της μετάδοσης μη κρίσιμων δεδομένων (διαμόρφωση, λήψη/εκφόρτωση προγραμμάτων) παρέχεται από τη στοίβα TCP και η κρίσιμη για τον χρόνο παράδοση δεδομένων κυκλικού ελέγχου θα πραγματοποιηθεί μέσω της στοίβας UDP. Για να απλοποιηθεί η εγκατάσταση ενός δικτύου EtherNet/IP, οι περισσότερες τυπικές συσκευές αυτοματισμού διαθέτουν προκαθορισμένα αρχεία ρυθμίσεων(EDS).

Το CIPsync είναι μια επέκταση του πρωτοκόλλου επικοινωνίας CIP και εφαρμόζει μηχανισμούς συγχρονισμού χρόνου σε κατανεμημένα συστήματα που βασίζονται στο πρότυπο IEEE 1588.

PROFINET

Η πρώτη έκδοση του PROFINET χρησιμοποιούσε Ethernet για μη κρίσιμης σημασίας επικοινωνία μεταξύ συσκευών κορυφαίο επίπεδοκαι συσκευές πεδίου Profibus-DP. Η αλληλεπίδραση με το Profibus-DP πραγματοποιήθηκε πολύ απλά χρησιμοποιώντας το PROXY που είναι ενσωματωμένο στη στοίβα.

Η δεύτερη έκδοση του PROFINET παρέχει δύο μηχανισμούς για επικοινωνία μέσω Ethernet: Το TCP/IP χρησιμοποιείται για τη μεταφορά μη κρίσιμων δεδομένων χρόνου και πραγματικός χρόνοςπαρέχεται στο δεύτερο κανάλι με ειδικό πρωτόκολλο. Αυτό το πρωτόκολλο σε πραγματικό χρόνο «πηδά» πάνω από τα επίπεδα 3 και 4, μετατρέποντας το μήκος των μεταδιδόμενων δεδομένων για να επιτευχθεί ντετερμινισμός. Επιπλέον, για τη βελτιστοποίηση της επικοινωνίας, όλες οι μεταδόσεις δεδομένων στο PROFINET έχουν προτεραιότητα σύμφωνα με το IEEE 802.1p. Για επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο, τα δεδομένα πρέπει να έχουν την υψηλότερη (έβδομη) προτεραιότητα.

Το PROFINET V3 (IRT) χρησιμοποιεί υλικό για να δημιουργήσει μια γρήγορη σύνδεση με ακόμα καλύτερη απόδοση. Συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις IRT (Isochronous Real-Time) του προτύπου IEEE-1588. Το PROFINET V3 χρησιμοποιείται κυρίως σε συστήματα ελέγχου κίνησης που χρησιμοποιούν αποκλειστικούς διακόπτες Ethernet/PROFINET V3.

Ρύζι. 2.Η δομή του Ethernet/IP στα επίπεδα του μοντέλου OSI

Ρύζι. 3.Δομή του PROFINET στα επίπεδα του μοντέλου OSI

Ρύζι. 4.Δομή Ethernet PowerLink σε επίπεδα μοντέλου OSI

Σύνδεσμος ισχύος ETHERNET

Στο ETHERNET Powerlink, οι στοίβες TCP/IP και UDP/IP (Επίπεδα 3 και 4) επεκτείνονται από τη στοίβα Powerlink. Με βάση τις στοίβες TCP, UDP και Powerlink, πραγματοποιείται τόσο η ασύγχρονη μεταφορά δεδομένων που δεν είναι κρίσιμα για το χρόνο όσο και η γρήγορη ισόχρονη μεταφορά κυκλικών δεδομένων.

Η στοίβα Powerlink διαχειρίζεται πλήρως την κίνηση δεδομένων στο δίκτυο για λειτουργία σε πραγματικό χρόνο. Για αυτό, χρησιμοποιείται η τεχνολογία SCNM (Slot Communication Network Management), η οποία καθορίζει το χρονικό διάστημα και τα αυστηρά δικαιώματα μετάδοσης δεδομένων για κάθε σταθμό του δικτύου. Σε κάθε τέτοιο χρονικό διάστημα, μόνο ένας σταθμός έχει πλήρης πρόσβασηστο δίκτυο, το οποίο σας επιτρέπει να απαλλαγείτε από συγκρούσεις και να εξασφαλίσετε ντετερμινισμό στην εργασία. Εκτός από αυτές τις μεμονωμένες χρονοθυρίδες για ισόχρονη μεταφορά δεδομένων, το SCNM παρέχει κοινές χρονοθυρίδες για ασύγχρονη μεταφορά δεδομένων.

Σε συνεργασία με την ομάδα CiA (CAN in Automation), έχει αναπτυχθεί μια επέκταση Powerlink v.2 χρησιμοποιώντας προφίλ συσκευών CANopen.

Το Powerlink v.3 περιλαμβάνει μηχανισμούς συγχρονισμού χρόνου που βασίζονται στο πρότυπο IEEE 1588.

Modbus/TCP-IDA

Η νεοσυσταθείσα ομάδα Modbus-IDA προτείνει μια αρχιτεκτονική IDA για κατανεμημένα συστήματα ελέγχου που χρησιμοποιούν το Modbus ως δομή μηνυμάτων. Το Modbus-TCP είναι μια συμβίωση του τυπικού πρωτοκόλλου Modbus και του πρωτοκόλλου Ethernet-TCP/IP ως μέσο επικοινωνίας. Το αποτέλεσμα είναι ένα απλό, δομημένο, ανοιχτό πρωτόκολλο μετάδοσης για δίκτυα Master-Slave. Και τα τρία πρωτόκολλα από την οικογένεια Modbus (Modbus RTU, Modbus Plus και Modbus-TCP) χρησιμοποιούν το ίδιο πρωτόκολλο εφαρμογής, το οποίο τους επιτρέπει να είναι συμβατά σε επίπεδο επεξεργασίας δεδομένων χρήστη.

Το IDA δεν είναι μόνο πρωτόκολλα που βασίζονται σε Modbus, είναι μια ολόκληρη αρχιτεκτονική που συνδυάζει μεθόδους δόμησης διάφορα συστήματααυτοματοποίηση με κατανεμημένη νοημοσύνη και που περιγράφει τόσο τη δομή του συστήματος ελέγχου στο σύνολό του όσο και τις διεπαφές των συσκευών και λογισμικόσυγκεκριμένα. Αυτό παρέχει κάθετη και οριζόντια ενοποίηση όλων των επιπέδων αυτοματισμού με εκτεταμένη χρήση τεχνολογιών Ιστού.

Η μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο παρέχεται χρησιμοποιώντας τη στοίβα IDA, η οποία είναι πρόσθετο μέσω TCP/UDP και βασίζεται στο πρωτόκολλο Modbus. Η μετάδοση δεδομένων που δεν είναι κρίσιμα για το χρόνο και η υποστήριξη για τεχνολογίες Ιστού πραγματοποιείται μέσω της στοίβας TCP/IP. Παρέχεται δυνατότητα τηλεχειριστήριοσυσκευές και συστήματα (διαγνωστικά, παραμετροποίηση, λήψη προγράμματος κ.λπ.) χρησιμοποιώντας τυπικά πρωτόκολλα HTTP, FTP και SNMP.

EtherCAT

Το EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) είναι μια ιδέα αυτοματισμού που βασίζεται σε Ethernet που αναπτύχθηκε από τη γερμανική εταιρεία Beckhoff. Η κύρια διαφορά αυτής της τεχνολογίας είναι η επεξεργασία των πλαισίων Ethernet "εν πτήσει": κάθε μονάδα στο δίκτυο, ταυτόχρονα με τη λήψη των δεδομένων που απευθύνονται σε αυτήν, μεταδίδει το πλαίσιο στην επόμενη ενότητα. Κατά τη μετάδοση, τα δεδομένα εξόδου εισάγονται ομοίως στο αναμεταδομένο πλαίσιο. Έτσι, κάθε μονάδα στο δίκτυο παρέχει καθυστέρηση μόνο μερικών νανοδευτερόλεπτων, παρέχοντας στο σύνολο του συστήματος υποστήριξη σε πραγματικό χρόνο. Τα μη κρίσιμα δεδομένα μεταδίδονται στα χρονικά διαστήματα μεταξύ των μεταδόσεων δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.

Το EtherCAT εφαρμόζει μηχανισμούς συγχρονισμού που βασίζονται στο πρότυπο IEEE 1588. Η χαμηλή καθυστέρηση μετάδοσης δεδομένων καθιστά δυνατή τη χρήση του EtherCAT σε συστήματα ελέγχου κίνησης.

ΣΕΡΚΟΣ III

Το SERCOS (Serial Real-Time Communication System) είναι μια ψηφιακή διεπαφή βελτιστοποιημένη για επικοινωνία μεταξύ του ελεγκτή και VFD (μετατροπείς συχνότητας) χρησιμοποιώντας έναν δακτύλιο οπτικών ινών. Αναπτύχθηκε στην αρχική του μορφή από έναν όμιλο εταιρειών στα τέλη της δεκαετίας του '80 του περασμένου αιώνα. Η λειτουργία σε πραγματικό χρόνο επιτυγχάνεται με τη χρήση του μηχανισμού TDMA (Time Division Multiplex Access) - Time Division Multiplex Access. SERCOS-III είναι τελευταία έκδοσηαυτή η διεπαφή και βασίζεται σε Ethernet.

Foundation Fieldbus HSE

Κατά την ανάπτυξη του προτύπου Foundation Fieldbus, προσπάθησαν να βασιστούν εξ ολοκλήρου στο μοντέλο OSI, αλλά, τελικά, για λόγους απόδοσης, το μοντέλο άλλαξε: Το επίπεδο 2 αντικαταστάθηκε με ένα ιδιόκτητο επίπεδο διαπραγμάτευσης δεδομένων, τα επίπεδα 3-6 καταργήθηκαν και ένα όγδοο επίπεδο που ονομάζεται Χρήστης . Το επίπεδο χρήστη περιλαμβάνει μπλοκ λειτουργιών, τα οποία είναι τυποποιημένα πακέτα λειτουργιών ελέγχου (για παράδειγμα, το αναλογικό σήμα εισόδου, έλεγχος PID, κ.λπ.). Αυτά τα μπλοκ λειτουργιών πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις μιας μεγάλης σειράς διαφορετικού εξοπλισμού διαφορετικών κατασκευαστών και όχι ενός συγκεκριμένου τύπου συσκευής. Οι συνδεδεμένες συσκευές χρησιμοποιούν ένα λογισμικό "Device Description" (DD) για να κοινοποιούν τις μοναδικές τους ιδιότητες και δεδομένα στο σύστημα. Αυτό καθιστά εύκολη την προσθήκη νέων συσκευών στο σύστημα σε βάση plug-and-play.

Το δεύτερο χαρακτηριστικό της τεχνολογίας Foundation Fieldbus είναι η επικοινωνία μεταξύ ομοτίμων μεταξύ συσκευών πεδίου. Με την επικοινωνία peer-to-peer, κάθε συσκευή που είναι συνδεδεμένη στο δίαυλο μπορεί να επικοινωνεί απευθείας με άλλες συσκευές στο δίαυλο (δηλαδή, χωρίς να χρειάζεται σήμα μέσω του συστήματος ελέγχου).

Foundation Fieldbus HSE ((High-Speed ​​​​Ethernet) αναπτύχθηκε το 2000. Κύρια χαρακτηριστικά: βασίζεται σε Ethernet, ρυθμός δεδομένων 100 Mbaud, υποστήριξη σε πραγματικό χρόνο, συμβατό με όλο τον εμπορικό εξοπλισμό Ethernet, χρήση Πρωτόκολλα Διαδικτύου(FTP, HTTP, SMPT, SNMP και UDP), η δυνατότητα επικοινωνίας με το δίκτυο FF H1 χωρίς επαφή με το κεντρικό σύστημα.

SafeEthernet

Αναπτύχθηκε από τη γερμανική εταιρεία HIMA με βάση Ethernet με υποστήριξη για πρωτόκολλα Διαδικτύου. Πιστό στο προφίλ της εταιρείας, και όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό το πρωτόκολλο είναι βελτιστοποιημένο για χρήση σε συστήματα ασφαλείας.

ενσωμάτωση πληροφοριών σχετικά με το αν ανήκουν σε ένα εικονικό δίκτυο στο μεταδιδόμενο πλαίσιο. Εικονικός τοπικά δίκτυα , κατασκευασμένο με βάση το πρότυπο IEEE 802.1Q, χρήση επιπλέον πεδίαένα πλαίσιο για την αποθήκευση πληροφοριών μέλους VLAN καθώς περιφέρεται στο δίκτυο. Από την άποψη της ευκολίας και της ευελιξίας των ρυθμίσεων, το VLAN του προτύπου IEEE 802.1Q είναι καλύτερη λύσησε σύγκριση με τα VLAN που βασίζονται σε θύρες. Τα κύρια πλεονεκτήματά του:
  1. ευελιξία και ευκολία στη ρύθμιση και την αλλαγή - μπορείτε να δημιουργήσετε τους απαραίτητους συνδυασμούς VLAN τόσο μέσα σε ένα μόνο μεταγωγέα όσο και σε ολόκληρο το δίκτυο που είναι χτισμένο σε διακόπτες που υποστηρίζουν το πρότυπο IEEE 802.1Q. Η δυνατότητα προσθήκης ετικετών επιτρέπει τη διάδοση πληροφοριών VLAN σε πολλαπλούς μεταγωγείς συμβατούς με το 802.1Q μέσω μιας ενιαίας φυσικής σύνδεσης ( κανάλι κορμού, σύνδεσμος κορμού);
  2. σας επιτρέπει να ενεργοποιήσετε τον αλγόριθμο spanning tree ( Spanning Tree ) σε όλες τις θύρες και να εργαστείτε σε κανονική λειτουργία. Το πρωτόκολλο spanning tree αποδεικνύεται πολύ χρήσιμο για μεγάλα δίκτυα, χτισμένο σε πολλούς διακόπτες και επιτρέπει στους διακόπτες να προσδιορίζουν αυτόματα τη διαμόρφωση δέντρου των συνδέσεων στο δίκτυο με μια αυθαίρετη σύνδεση των θυρών μεταξύ τους. Για κανονική λειτουργίααπαιτείται διακόπτης αρ κλειστές διαδρομέςΣε σύνδεση. Αυτές οι διαδρομές μπορούν να δημιουργηθούν από τον διαχειριστή ειδικά για τη δημιουργία περιττών συνδέσεων ή μπορεί να προκύψουν τυχαία, κάτι που είναι πολύ πιθανό εάν το δίκτυο έχει πολλαπλούς συνδέσμους και το σύστημα καλωδίωσης είναι κακώς δομημένο ή τεκμηριωμένο. Χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο Spanning Tree, οι διακόπτες αποκλείουν περιττές διαδρομές μετά τη δημιουργία ενός διαγράμματος δικτύου. Έτσι, οι βρόχοι στο δίκτυο αποτρέπονται αυτόματα.
  3. Η ικανότητα των IEEE 802.1Q VLAN να προσθέτουν και να εξάγουν ετικέτες από κεφαλίδες πλαισίου επιτρέπει τη χρήση μεταγωγέων και συσκευών δικτύου στο δίκτυο που δεν υποστηρίζουν το πρότυπο IEEE 802.1Q.
  4. συσκευές διαφορετικών κατασκευαστών που υποστηρίζουν το πρότυπο μπορούν να συνεργαστούν, ανεξάρτητα από οποιαδήποτε αποκλειστική λύση.
  5. για να συνδέσετε υποδίκτυα σε επίπεδο δικτύου, χρειάζεστε δρομολογητή ή διακόπτη L3. Ωστόσο, για απλούστερες περιπτώσεις, για παράδειγμα, για την οργάνωση της πρόσβασης στον διακομιστή από διαφορετικά VLAN, δεν απαιτείται δρομολογητής. Η θύρα μεταγωγής στην οποία είναι συνδεδεμένος ο διακομιστής πρέπει να περιλαμβάνεται σε όλα τα υποδίκτυα και ο προσαρμογέας δικτύου του διακομιστή πρέπει να υποστηρίζει το πρότυπο IEEE 802.1Q.


Ρύζι. 6.5.

Μερικοί ορισμοί του IEEE 802.1Q

  • Επισήμανση- τη διαδικασία προσθήκης πληροφοριών μέλους 802.1Q VLAN στην κεφαλίδα πλαισίου.
  • Αφαίρεση ετικετών- η διαδικασία εξαγωγής πληροφοριών σχετικά με το αν ανήκουν στο 802.1Q VLAN από την κεφαλίδα πλαισίου.
  • Αναγνωριστικό VLAN (VID)- Αναγνωριστικό VLAN.
  • Αναγνωριστικό θύρας VLAN (PVID)- Αναγνωριστικό θύρας VLAN.
  • Θύρα εισόδου- θύρα του μεταγωγέα στην οποία παραλαμβάνονται τα πλαίσια και ταυτόχρονα λαμβάνεται απόφαση αν ανήκει στο VLAN.
  • Λιμάνι εξόδου- θύρα μεταγωγής από την οποία τα πλαίσια μεταδίδονται σε άλλες συσκευές δικτύου, διακόπτες ή σταθμούς εργασίας και, κατά συνέπεια, θα πρέπει να λαμβάνεται η απόφαση σήμανσης σε αυτήν.

Οποιαδήποτε θύρα μεταγωγέα μπορεί να διαμορφωθεί ως με ετικέτα(με ετικέτα) ή ως χωρίς ετικέτα(αβαθμολόγητος). Λειτουργία ξεμαρκάρισμασας επιτρέπει να εργάζεστε με εκείνες τις συσκευές δικτύου του εικονικού δικτύου που δεν κατανοούν τις ετικέτες στην κεφαλίδα του πλαισίου Ethernet. Λειτουργία επισήμανσησας επιτρέπει να διαμορφώνετε VLAN μεταξύ πολλών διακοπτών που υποστηρίζουν το πρότυπο IEEE 802.1Q.


Ρύζι. 6.6.

Ετικέτα IEEE 802.1Q VLAN

Το πρότυπο IEEE 802.1Q ορίζει αλλαγές στη δομή πλαισίου Ethernet για να επιτρέπεται η μετάδοση πληροφοριών VLAN μέσω του δικτύου. Στο σχ. Το 6.7 δείχνει τη μορφή ετικέτας 802.1Q

Μέρος IV

Επί του παρόντος, ο αριθμός των εφαρμογών που μεταφέρουν κίνηση ευαίσθητη σε καθυστερήσεις έχει αυξηθεί σημαντικά. Επιπλέον, η τάση ανάπτυξης τέτοιων εφαρμογών και, κατά συνέπεια, των χρηστών τους όχι μόνο διατηρείται, αλλά κερδίζει και δυναμική. Για την αντιμετώπιση των ζητημάτων μετάδοσης της καθορισμένης κίνησης, έχουν αναπτυχθεί διάφορα πρότυπα και προδιαγραφές, τα οποία θα συζητηθούν σε αυτό το άρθρο.

Πρότυπα IEEE 802.1Q και IEEE 802.1p

Το καθήκον των ομάδων εργασίας που εργάζονται στα πρότυπα p και Q είναι να δώσουν στη βιομηχανία του δικτύου μια ενοποιημένη μέθοδο για τη μετάδοση πληροφοριών σχετικά με την προτεραιότητα ενός πλαισίου και την ιδιότητά του σε ένα VLAN μέσω του δικτύου. Έχουν αναπτυχθεί δύο προδιαγραφές σήμανσης συσκευασίας:

  • το πρώτο, ενός επιπέδου, ορίζει την αλληλεπίδραση εικονικά δίκτυαμέσω του κορμού Fast Ethernet.
  • το δεύτερο, δύο επιπέδων, αφορά τη σήμανση πακέτων σε μικτές ραχοκοκαλιές, συμπεριλαμβανομένων Token Ring και FDDI.

Η πρώτη προδιαγραφή από την αρχή χρειαζόταν μόνο ελάχιστη βελτίωση, καθώς στην πραγματικότητα είναι μια τεχνολογία εναλλαγής ετικετών που προωθείται στην αγορά από τη Cisco. Οι καθυστερήσεις στην υιοθέτηση του προτύπου 802.1Q εξηγούνται από την ανάγκη για λεπτομερή επεξεργασία μιας πολύ πιο περίπλοκης προδιαγραφής «δύο επιπέδων».

Το πρότυπο έπρεπε να ικανοποιεί τις ακόλουθες μάλλον υψηλές απαιτήσεις:

  • επεκτασιμότηταστο επίπεδο της ανταλλαγής πακέτων μεταξύ των μεταγωγέων.
  • συνέχειασε επίπεδο υφιστάμενων τελικών εφαρμογών·
  • προσαρμογήσε επίπεδο υφιστάμενων πρωτοκόλλων και πινάκων δρομολόγησης·
  • οικονομίαόσον αφορά την ανακύκλωση αυτοκινητοδρόμων υψηλής ταχύτητας·
  • συμβατότηταμε ATM, ειδικά με εξομοίωση LAN.
  • ευχείριστοδιαδικασία επισήμανσης συσκευασίας.

Το πρότυπο 802.1Q προσθέτει τέσσερα byte στο πλαίσιο Ethernet. Αυτά τα 32 bit περιέχουν πληροφορίες σχετικά με το πλαίσιο Ethernet που ανήκει στο VLAN και την προτεραιότητά του. Πιο συγκεκριμένα, τρία bit κωδικοποιούν έως και οκτώ επίπεδα προτεραιότητας, τα 12 bit επιτρέπουν τη διάκριση της κυκλοφορίας έως και 4096 VLAN, ένα bit δεσμεύεται για άλλους τύπους πλαισίων δικτύου (Token Ring, FDDI) που μεταδίδονται μέσω του κορμού Ethernet κ.λπ.

Το πεδίο Priority Level Identifier επιτρέπει τη χρήση οκτώ τέτοιων επιπέδων, που αντιστοιχούν στο σύστημα προτεραιότητας 802.1p.

Στην κεφαλίδα πλαισίου Ethernet, τα πεδία 802.1Q τοποθετούνται μεταξύ της διεύθυνσης πηγής και του πεδίου μήκους πλαισίου ωφέλιμου φορτίου 802.3 (πλαίσιο Ethernet) ή ανώτερου τύπου πρωτοκόλλου (πλαίσιο Ethernet II).

Επί του παρόντος, σχεδόν όλες οι εταιρείες δικτύου έχουν ήδη δημιουργήσει εμπορικές εκδόσεις προϊόντων που υποστηρίζουν τα πρότυπα 802.1p και 802.1Q. Επιπλέον, πολλοί κατασκευαστές μεταγωγέων Ethernet έχουν ήδη εφαρμόσει ιδιόκτητες υπηρεσίες ιεράρχησης προτεραιοτήτων.

Προφανώς, η αλλαγή της δομής του πλαισίου Ethernet συνεπάγεται σοβαρά προβλήματα - επειδή χάνει τη συμβατότητα με όλες τις παραδοσιακές συσκευές Ethernet που είναι προσανατολισμένες στην παλιά μορφή πλαισίου.

Πράγματι, επειδή τα δεδομένα 802.1Q τοποθετούνται πριν από το πεδίο μήκος ωφέλιμου φορτίου (ή τύπος πρωτοκόλλου), το παραδοσιακό προϊόν δικτύου δεν θα βρει αυτές τις πληροφορίες στη συνηθισμένη θέση και αντ' αυτού θα "διαβάσει" τον αριθμό x8100 - την προεπιλεγμένη τιμή του νέου πρωτοκόλλου ετικέτας Πεδία αναγνωριστικού σε πλαίσια 802.1Q.

Η πηγή του προβλήματος δεν είναι μόνο μια αλλαγή στην τοποθέτηση των πεδίων κεφαλίδας πλαισίου Ethernet, αλλά και μια αύξηση στο μέγιστο μήκος ενός δεδομένου πλαισίου. Πολλές συσκευές δικτύου δεν μπορούν να χειριστούν πλαίσια μεγαλύτερα από 1518 byte. Υπήρξε διαμάχη μεταξύ των ειδικών για το αν μέγιστο μέγεθοςεπιμηκύνετε το πλαίσιο Ethernet κατά τέσσερα byte ή συντομεύστε το μέγιστο μέγεθος ωφέλιμου φορτίου κατά τέσσερα byte για να αντισταθμίσετε την αύξηση των γενικών εξόδων. Η προδιαγραφή 802.1Q προβλέπει και τις δύο προσεγγίσεις, επομένως εναπόκειται στους προμηθευτές να διασφαλίσουν ότι τα προϊόντα τους είναι διαλειτουργικά.

Από τεχνική άποψη, η διαλειτουργικότητα παλιού εξοπλισμού με σύγχρονες συσκευές συμβατές με 802.1Q δεν είναι δύσκολη και οι περισσότεροι κατασκευαστές θα μπορούν να εφαρμόσουν αυτή τη δυνατότητα στα προϊόντα τους στο επίπεδο των λιμένων τους. Για να συνδέσετε μια συσκευή συμβατή με το 802.1Q σε έναν παλιό διακόπτη ή NIC, πρέπει απλώς να απενεργοποιήσετε την υποστήριξη 802.1Q στην επιθυμητή θύρα και όλη η κίνηση θα σταλεί στο δίκτυο ως συνήθως.

Προτεραιότητες και Κατηγορίες Υπηρεσιών

Η προδιαγραφή IEEE 802.1p, που δημιουργήθηκε ως μέρος της διαδικασίας τυποποίησης 802.1Q, ορίζει μια μέθοδο για τη μετάδοση πληροφοριών προτεραιότητας. κυκλοφορίας δικτύου. Ενώ τα περισσότερα δίκτυα LAN σπάνια αντιμετωπίζουν παρατεταμένη συμφόρηση, οι περιστασιακές εκρήξεις κίνησης είναι συχνές και μπορεί να οδηγήσουν σε καθυστερήσεις μετάδοσης πακέτων. Αυτό είναι απολύτως απαράδεκτο για δίκτυα που έχουν σχεδιαστεί για τη μετάδοση φωνής και βίντεο. Το πρότυπο 802.1p καθορίζει έναν αλγόριθμο ουράς που διασφαλίζει την έγκαιρη παράδοση της κίνησης που είναι ευαίσθητη στον χρόνο.

Η Ομάδα Εργασίας για την Τυποποίηση Ολοκληρωμένων Υπηρεσιών σε Δίκτυα πολλαπλών επιπέδων ζεύξης (ISSLL) έχει ορίσει έναν αριθμό κλάσεων υπηρεσιών ανάλογα με τον χρόνο καθυστέρησης που επιτρέπεται για τη μετάδοση ενός πακέτου ενός συγκεκριμένου τύπου κίνησης. Φανταστείτε ένα δίκτυο με διαφορετικούς τύπους κίνησης: ευαίσθητο σε καθυστέρηση της τάξης των 10 ms, που δεν επιτρέπει καθυστερήσεις άνω των 100 ms και σχεδόν μη ευαίσθητο σε καθυστερήσεις. Για να λειτουργήσει επιτυχώς ένα τέτοιο δίκτυο, καθένας από αυτούς τους τύπους κίνησης πρέπει να έχει το δικό του επίπεδο προτεραιότητας, το οποίο διασφαλίζει ότι πληρούνται οι απαιτήσεις για το ποσό της καθυστέρησης. Χρησιμοποιώντας την έννοια του Πρωτοκόλλου Κράτησης Πόρων (RSVP) και του συστήματος κλάσης υπηρεσίας, μπορεί να οριστεί ένα σχήμα ελέγχου προτεραιότητας. Το πρωτόκολλο RSVP, το οποίο θα συζητηθεί παρακάτω, υποστηρίζεται από τους περισσότερους δρομολογητές μεταγωγής, και ειδικότερα από τα μοντέλα SSR 8000/8600 της Cabletron.

Εκτός από την ιεράρχηση προτεραιοτήτων, το πρότυπο 802.1p εισάγει το σημαντικό Πρωτόκολλο Εγγραφής Γενικών Χαρακτηριστικών (GARP) με δύο ειδικές υλοποιήσεις. Το πρώτο από αυτά είναι το GMRP (GARP Multicast Registration Protocol), το οποίο επιτρέπει στους σταθμούς εργασίας να ζητούν σύνδεση σε έναν τομέα ανταλλαγής μηνυμάτων πολλαπλής διανομής. Η ιδέα που υποστηρίζεται από αυτό το πρωτόκολλο ονομάζεται σύνδεση που ξεκινά από φύλλα. Το πρωτόκολλο GMRP διασφαλίζει ότι η κίνηση μεταδίδεται μόνο σε εκείνες τις θύρες από τις οποίες προήλθε το αίτημα για κυκλοφορία πολλαπλής διανομής και είναι καλά ευθυγραμμισμένο με το πρότυπο 802.1Q.

Η δεύτερη εφαρμογή του GARP είναι το GVRP (GARP VLAN Registration Protocol), παρόμοιο με το GMRP. Ωστόσο, δουλεύοντας σε αυτό σταθμός εργασίαςαντί για ένα αίτημα σύνδεσης σε έναν τομέα πολλαπλής διανομής, στέλνει ένα αίτημα για πρόσβαση σε ένα συγκεκριμένο VLAN. Αυτό το πρωτόκολλο συνδέει τα πρότυπα p και Q.

Με την υιοθέτηση των προκαταρκτικών εκδόσεων των προτύπων 802.1Q και 802.1p, υπάρχει κάθε ευκαιρία για ευρεία χρήση της ιεράρχησης της κυκλοφορίας στα δίκτυα Ethernet. Χρησιμοποιώντας προϊόντα που υποστηρίζουν μηχανισμούς ιεράρχησης προτεραιοτήτων, οι διαχειριστές δικτύου θα μπορούν να διαχειρίζονται την υποδομή μεταγωγής του δικτύου τους με τέτοιο τρόπο ώστε, για παράδειγμα, υψηλότερο επίπεδολαμβανόμενης προτεραιότητας κυκλοφορίας σουίτα γραφείου Νότες LotusΚαι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ, και οι ροές ήχου RealAudio είναι το χαμηλότερο επίπεδο. Οι μηχανισμοί ιεράρχησης κυκλοφορίας που βασίζονται στις προδιαγραφές 802.1Q και 802.1p έχουν γίνει αναμφίβολα ένα ακόμη ατού της τεχνολογίας Ethernet.

Όμως, παρόλο που αυτές οι προδιαγραφές παρέχουν ιεράρχηση κυκλοφορίας για τις πιο δημοφιλείς τοπολογίες επιπέδου 2, δεν εγγυώνται ότι ολόκληρη η υποδομή δικτύου (από το ένα τελικό σημείο στο άλλο) θα υποστηρίζει την επεξεργασία της κίνησης προτεραιότητας. Συγκεκριμένα, οι προδιαγραφές 802.1Q και 802.1p είναι άχρηστες για τον έλεγχο της προτεραιότητας της κίνησης IP (επισκεψιμότητα επιπέδου 3) που μεταδίδεται μέσω καναλιών WAN χαμηλής ταχύτητας ή πρόσβασης στο Διαδίκτυο, δηλαδή μέσω των πιο πιθανών σημείων συμφόρησης στην υποδομή δικτύου.

Για να διαχειριστείτε πλήρως την κυκλοφορία σε ολόκληρο το δίκτυο, πρέπει πρώτα να εφαρμόσετε αποτελεσματική ιεράρχηση της κίνησης IP. Ως προς αυτό, εγείρονται μια σειρά από ερωτήματα. Υποστηρίζει το τοπικό δίκτυο τέτοιους μηχανισμούς ιεράρχησης προτεραιοτήτων; Τι γίνεται με τον εξοπλισμό WAN; Ο ISP σας υποστηρίζει αυτούς τους μηχανισμούς; Τι γίνεται με την υποδομή στο άλλο άκρο της σύνδεσης από αυτή την άποψη; Εάν τουλάχιστον μία συσκευή που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο συστήματα δεν υποστηρίζει μηχανισμούς ιεράρχησης προτεραιοτήτων, θα είναι αδύνατο να υλοποιηθεί η μεταφορά της κίνησης προτεραιότητας από έναν τερματικό κόμβο δικτύου σε έναν άλλο.

Σε αντίθεση με την τεχνολογία Ethernet, η IP υπάρχει εδώ και πολύ καιρό για να δώσει προτεραιότητα στην κυκλοφορία του δικτύου, η οποία παρουσιάστηκε για πρώτη φορά σε μια έκδοση που δημοσιεύτηκε το 1981. Κάθε πακέτο IP έχει ένα πεδίο Type of Service (ToS) οκτώ bit, που αποτελείται από δύο υποπεδία (δείτε τη δομή της κεφαλίδας του πακέτου IP):

  • τρία bit - για να ορίσετε το επίπεδο προτεραιότητας του πακέτου.
  • τέσσερα bit - για να υποδείξει την κλάση (τύπο) της υπηρεσίας που προτιμάται για αυτό το πακέτο (το υπόλοιπο όγδοο bit δεν χρησιμοποιείται).

Τα πρώτα τρία bit του πεδίου ToS επιτρέπουν τη ρύθμιση της κυκλοφορίας IP στα ίδια οκτώ επίπεδα προτεραιότητας (από 0 έως 7) με τις προδιαγραφές 802.1Q και 802.1p, καθώς και στις περισσότερες άλλες τεχνολογίες LAN. Ως εκ τούτου, είναι δυνατή η εμφάνιση πληροφοριών σχετικά με τις προτεραιότητες των πλαισίων Ethernet και των πακέτων IP με τρόπο ένα προς ένα, πράγμα που σημαίνει ότι η επεξεργασία από άκρο σε άκρο της κίνησης προτεραιότητας που μεταδίδεται από ένα Δίκτυα Ethernetσε άλλο μέσω ενός κατανεμημένου δικτύου IP ή υποδομής ISP.

Τα άλλα τέσσερα bit του πεδίου ToS που χρησιμοποιούνται επιτρέπουν στον διαχειριστή δικτύου να δρομολογεί μεμονωμένα κάθε πακέτο σύμφωνα με τη φύση των δεδομένων που περιέχει. Για παράδειγμα, τα πακέτα NNTP (Network News Transfer Protocol) που μεταφέρουν ειδήσεις του UseNet μπορούν να οριστούν σε μια κατηγορία υπηρεσιών χαμηλού κόστους και τα πακέτα Telnet μπορούν να οριστούν σε μια κατηγορία υπηρεσίας χαμηλής καθυστέρησης.

Αρχικά, το RFC 791 (η αρχική έκδοση του πρωτοκόλλου IP) όριζε μόνο τρεις κατηγορίες υπηρεσιών, καθεμία από τις οποίες συσχετίστηκε με ένα ξεχωριστό bit, ρυθμισμένο σε "1" ή "0" ανάλογα με την ανάγκη για έναν συγκεκριμένο τύπο υπηρεσίας. Με την υιοθέτηση του προτύπου RFC 1349, προστέθηκε μια άλλη κατηγορία και τώρα τα τέσσερα bit που είχαν διαχωριστεί προηγουμένως άρχισαν να θεωρούνται ως ενιαία μονάδα. Επομένως, σήμερα με τη βοήθειά τους μπορείτε να ορίσετε το μέγιστο 16 τιμές (από 0 έως 15).

Οι διαχειριστές δικτύου που διαχειρίζονται πολύπλοκα δίκτυα με πολλές διαδρομές μπορούν να χρησιμοποιήσουν bit τύπου υπηρεσίας σε συνδυασμό με πρωτόκολλα δρομολόγησης όπως το OSPF για τη δημιουργία προσαρμοσμένων υπηρεσιών δρομολόγησης. Για παράδειγμα, πακέτα με χαμηλή καθυστέρηση (χαμηλή καθυστέρηση) μπορούν να σταλούν όχι μέσω δορυφορικής σύνδεσης, αλλά μέσω υψηλής ταχύτητας οπτική γραμμή, ενώ η «ανεπιτήδευτη» κίνηση (κατηγορία υπηρεσίας «χαμηλού κόστους») αποστέλλεται μέσω Διαδικτύου, και όχι μέσω εταιρικού κατανεμημένου δικτύου.

Συνδυάζοντας τα bit συνόλου τύπου υπηρεσίας με τα bit προτεραιότητας, μπορείτε να ορίσετε με μεγάλη ακρίβεια τον τρόπο χειρισμού πακέτων με συγκεκριμένους τύπους δεδομένων, όπως τον καθορισμό κανόνων για τα φίλτρα δικτύου για να δοθεί σε όλα τα πακέτα εφαρμογών Lotus Notes ένα μεσαίο επίπεδο προτεραιότητας και να εκχωρήσετε μια κατηγορία χαμηλής καθυστέρησης υπηρετικός. Ταυτόχρονα, οι χρήστες του Notes θα έχουν προνομιακή μεταχείριση σε σύγκριση με τους χρήστες άλλων, λιγότερο σημαντικών εφαρμογών. Μπορείτε να ορίσετε ένα διαφορετικό σύνολο φίλτρων που θα επισημαίνουν όλη την επισκεψιμότητα της εφαρμογής ήχου RealAudio ως χαμηλής προτεραιότητας και θα ορίζουν την κατηγορία υπηρεσιών της σε υψηλή. διακίνηση(υψηλή απόδοση).

Εάν έχετε τη δική σας σύνδεση από άκρο σε άκρο μεταξύ του κόμβου αποστολέα και του κόμβου προορισμού, μπορείτε να απορρίψετε τα πακέτα όπως θέλετε. Αλλά στα περισσότερα δίκτυα ISP, τα πακέτα με καθορισμένα επίπεδα προτεραιότητας και πακέτα χωρίς ετικέτα θα αντιμετωπίζονται με τον ίδιο τρόπο. Ως εκ τούτου, όσον αφορά την ιεράρχηση της κυκλοφορίας και την ανάθεση διαφορετικών κατηγοριών υπηρεσιών σε αυτήν η καλύτερη επιλογήείναι η χρήση ενός ιδιωτικού δικτύου ευρείας περιοχής. Όταν εργάζεστε μέσω Διαδικτύου, μπορείτε να εκχωρήσετε φίλτρα στα εισερχόμενα από αυτό παγκόσμιο δίκτυοκυκλοφορίας για να ελέγξετε τουλάχιστον την πρόοδό του στο δικό σας δίκτυο.

Ωστόσο, δεν εξαρτώνται όλα από την υποδομή δικτύου. Επί του παρόντος, υπάρχουν σημαντικά προβλήματα με τον ορισμό της προτεραιότητας και του τύπου των bits υπηρεσίας στα πακέτα IP. Αυτά τα bit μπορούν να ρυθμιστούν τόσο από την ίδια την εφαρμογή καθώς δημιουργούνται και αποστέλλονται πακέτα, ή από μια συσκευή δικτύου που χρησιμοποιεί ειδικά φίλτρα. Και στις δύο περιπτώσεις, η υποστήριξη για αυτές τις δυνατότητες εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τους προμηθευτές εφαρμογών, τα λειτουργικά συστήματα και τον εξοπλισμό δικτύου.

Αλλά παραδόξως, μόνο λίγα λειτουργικά συστήματα χρησιμοποιούν μηχανισμούς στις στοίβες IP τους για να γράφουν στο πακέτο πληροφορίες σχετικά με το επίπεδο προτεραιότητάς του και την κλάση υπηρεσίας που απαιτείται για αυτό. Το WINSOCK.DLL API που αποστέλλεται με τα Windows 95 και τα Windows NT δεν έχει καθόλου αυτήν τη δυνατότητα, επομένως οι προσπάθειες κλήσης της συνάρτησης "setsockopt (IP_TOS)" καταλήγουν σε ένα διαγνωστικό μήνυμα "μη έγκυρη λειτουργία". Άλλα λειτουργικά συστήματα, όπως το Irix, το HP-UX και το Solaris, έχουν μόνο μερική υποστήριξη για αυτές τις δυνατότητες.

Μεταξύ όλων των λειτουργικών συστημάτων, μόνο το Linux και το Digital UNIX έχουν ισχυρή υποστήριξη για λειτουργίες ToS. Επιπλέον, είναι διαθέσιμο τόσο απευθείας στα ίδια τα συστήματα όσο και στα σετ τους. τυπικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, και τα δύο συστήματα παρέχουν πελάτες Telnet και διακομιστές ικανούς να ορίσουν το bit χαμηλής καθυστέρησης του πεδίου ToS - κανένα από τα άλλα λειτουργικά συστήματα που δοκιμάσαμε δεν έχει τόσο σημαντικές δυνατότητες. Πελάτης και Διακομιστής FTP, που εκτελούνται σε Linux και Digital UNIX, μπορούν να ορίσουν το bit χαμηλής καθυστέρησης στα πακέτα που μεταδίδονται μέσω του καναλιού ελέγχου και το bit υψηλής απόδοσης στα πακέτα που μεταδίδονται μέσω του καναλιού δεδομένων. Ως αποτέλεσμα, μια τέτοια εντολή FTP όπως η λειτουργία ακύρωσης (διακοπή της εντολής) θα μεταδοθεί στον διακομιστή κατά τη διάρκεια της ταχύτερης διαδρομής και, κατά συνέπεια, στον ελάχιστο χρόνο (γρήγορη ακύρωση της λήψης του αρχείου από τον διακομιστή).

Γιατί μόνο λίγες εφαρμογές υποστηρίζουν τη λειτουργία ToS byte; Ναι, επειδή τα περισσότερα λειτουργικά συστήματα στα οποία λειτουργούν δεν παρέχουν την κατάλληλη υποστήριξη για αυτές τις λειτουργίες. Και μέχρι η Microsoft να τροποποιήσει το API WINSOCK.DLL συστήματα Windows NT, οι προμηθευτές εφαρμογών όπως η Lotus Development, η Netscape Communications και η Oracle δεν θα μπορούν να εφαρμόσουν μηχανισμούς διαχείρισης προτεραιότητας στις εφαρμογές τους.

Ωστόσο, υπάρχουν τρόποι να παρακάμψετε τα προβλήματα που καθυστερούν να αντιμετωπίσουν οι προμηθευτές λειτουργικών συστημάτων και εφαρμογών. Το πιο σίγουρο από αυτά είναι η εφαρμογή υπηρεσιών ιεράρχησης της κυκλοφορίας IP όχι σε εφαρμογές και λειτουργικά συστήματα, αλλά σε συσκευές υποδομής δικτύου. Οι διαχειριστές πολλών μεγάλων και βαρέως φορτωμένων δικτύων έχουν δώσει προτεραιότητα εδώ και αρκετά χρόνια χρησιμοποιώντας φίλτρα εγκατεστημένα σε δρομολογητές ανά εφαρμογή.



Φόρτωση...
Μπλουζα