Vlan ขึ้นอยู่กับพอร์ต ประเภทของเครือข่ายเสมือน

อาคาร วีแลนขึ้นอยู่กับพอร์ตตามการบวกเท่านั้น ข้อมูลเพิ่มเติมไปยังตารางแอดเดรสของสวิตช์และไม่ใช้ตัว การฝังข้อมูลเกี่ยวกับการเป็นของเครือข่ายเสมือนในการส่ง กรอบ. ข้อดีหลัก:

1. ความยืดหยุ่นและความสะดวกในการตั้งค่าและเปลี่ยนแปลง ความสามารถในการเพิ่มแท็กช่วยให้ข้อมูลเกี่ยวกับ วีแลนเผยแพร่ผ่านสวิตช์ที่เข้ากันได้กับ 802.1Q หลายตัวผ่านการเชื่อมต่อทางกายภาพเดียว ( ช่องทางเดินรถ, ทางเชื่อมลำ);

2. ความสามารถ IEEE 802.1Q VLANเพิ่มและแยกแท็กออกจากส่วนหัวของเฟรม อนุญาตให้ใช้สวิตช์และอุปกรณ์เครือข่ายในเครือข่ายที่ไม่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q;

3. อุปกรณ์ ผู้ผลิตที่แตกต่างกัน, รองรับมาตรฐาน, สามารถทำงานร่วมกันได้, โดยไม่คำนึงถึงโซลูชั่นที่เป็นกรรมสิทธิ์ใดๆ;

4. ในการเชื่อมต่อเครือข่ายย่อยที่ระดับเครือข่าย คุณต้องมีเราเตอร์หรือสวิตช์ L3 อย่างไรก็ตาม สำหรับกรณีที่ง่ายกว่า เช่น เพื่อจัดระเบียบการเข้าถึงเซิร์ฟเวอร์จากหลายๆ วีแลนไม่จำเป็นต้องใช้เราเตอร์ คุณต้องรวมสวิตช์พอร์ตที่เซิร์ฟเวอร์เชื่อมต่อกับเครือข่ายย่อยทั้งหมด และ อะแดปเตอร์เครือข่ายเซิร์ฟเวอร์ต้องรองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q.

คำจำกัดความบางประการของ IEEE 802.1Q

· การติดแท็ก- ขั้นตอนการเพิ่มข้อมูลสมาชิก 802.1Q วีแลนในส่วนหัวของเฟรม

· ยกเลิกการแท็ก- กระบวนการสกัดข้อมูลสมาชิก 802.1Q วีแลนจากส่วนหัวของเฟรม

· รหัส VLAN (วิดีโอ)- ตัวระบุ วีแลน.

· พอร์ต VLAN ID (PVID)- รหัสพอร์ต วีแลน.

· พอร์ตขาเข้า- พอร์ตของสวิตช์ที่รับเฟรมและในขณะเดียวกันก็มีการตัดสินใจเกี่ยวกับการเป็นของ วีแลน.

· พอร์ตขาออก- พอร์ตสวิตช์ที่เฟรมถูกส่งไปยังอุปกรณ์เครือข่าย สวิตช์ หรือเวิร์กสเตชันอื่น ๆ และด้วยเหตุนี้ การตัดสินใจทำเครื่องหมายจึงควรทำบนพอร์ตนั้น

พอร์ตสวิตช์ใด ๆ สามารถกำหนดค่าเป็น แท็ก(ฉลาก) หรือเป็น ไม่ติดแท็ก(ไม่มีเครื่องหมาย). การทำงาน ปลดแท็กช่วยให้คุณสามารถทำงานกับอุปกรณ์เครือข่ายของเครือข่ายเสมือนที่ไม่เข้าใจแท็กในส่วนหัวของเฟรมอีเทอร์เน็ต การทำงาน การติดแท็กให้คุณปรับแต่ง วีแลนระหว่างสวิตช์หลายตัวที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q.

รูป - ทำเครื่องหมายและไม่ได้ทำเครื่องหมาย พอร์ต VLAN

แท็ก IEEE 802.1Q VLAN

มาตรฐาน IEEE 802.1Qกำหนดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเฟรมอีเธอร์เน็ตที่อนุญาตให้ข้อมูลเกี่ยวกับ วีแลนผ่านเครือข่าย บนมะเดื่อ 6.7 แสดงรูปแบบแท็ก 802.1Q วีแลน. เพิ่ม 32 บิต (4 ไบต์) ลงในเฟรมอีเทอร์เน็ต ซึ่งเพิ่มขนาดเป็น 1522 ไบต์ 2 ไบต์แรก (Tag Protocol Identifier, TPID) ที่มีค่าคงที่ 0x8100 ระบุว่าเฟรมมีแท็กโปรโตคอล 802.1Q ส่วนที่เหลืออีก 2 ไบต์มีข้อมูลต่อไปนี้:

– ลำดับความสำคัญ- ฟิลด์ลำดับความสำคัญการส่งข้อมูล 3 บิตเข้ารหัสได้ถึงแปดระดับความสำคัญ (จาก 0 ถึง 7 โดยที่ 7 คือลำดับความสำคัญสูงสุด) ซึ่งใช้ในมาตรฐาน 802.1p

– เป็นที่ยอมรับรูปแบบ ตัวบ่งชี้ (ซี.เอฟ.ไอ) - ตัวบ่งชี้รูปแบบมาตรฐาน 1 บิตถูกสงวนไว้สำหรับการกำหนดเฟรมของเครือข่ายประเภทอื่น (Token Ring, เอฟดีไอ) ส่งผ่านแกนหลักของอีเทอร์เน็ต

– วิดีโอ (วีแลน ID) - ตัวระบุ 12 บิต วีแลนกำหนดซึ่ง วีแลนเป็นของการจราจร เพราะอยู่ใต้สนาม วิดีโอมีการจัดสรร 12 บิต จากนั้นคุณสามารถตั้งค่า 4094 ที่ไม่ซ้ำกันได้ วีแลน (วิดีโอ 0 และ วิดีโอ 4095 สงวน).

(เฟรม) จากนั้นอุปกรณ์เครือข่ายที่ไม่รองรับมาตรฐานนี้สามารถส่งทราฟฟิกได้โดยไม่คำนึงถึงว่าเป็นของ VLAN

802.1Q วางในเฟรม แท็กซึ่งให้ข้อมูลว่าทราฟฟิกเป็นของ VLAN หรือไม่

ขนาดแท็กคือ 4 ไบต์ ประกอบด้วยฟิลด์ต่อไปนี้:

  • ตัวระบุโปรโตคอลแท็ก(TPID, ตัวระบุโปรโตคอลการติดแท็ก) ขนาดฟิลด์คือ 16 บิต ระบุโปรโตคอลที่ใช้สำหรับการแท็ก สำหรับ 802.1Q ค่าคือ 0x8100
  • ลำดับความสำคัญ(ลำดับความสำคัญ). ขนาดฟิลด์คือ 3 บิต ใช้โดยมาตรฐาน IEEE 802.1p เพื่อจัดลำดับความสำคัญของการรับส่งข้อมูล
  • ตัวบ่งชี้รูปแบบ Canonical(CFI, ตัวบ่งชี้รูปแบบ Canonical) ขนาดฟิลด์คือ 1 บิต ระบุรูปแบบที่อยู่ MAC 0 - ตามรูปแบบบัญญัติ 1 - ไม่ใช่ตามรูปแบบบัญญัติ CFI ใช้สำหรับการทำงานร่วมกันระหว่างเครือข่าย Ethernet และ Token Ring
  • ตัวระบุ VLAN(VID, รหัส VLAN) ขนาดฟิลด์คือ 12 บิต ระบุว่า VLAN ใดเป็นของเฟรม ช่วงของค่าที่เป็นไปได้คือตั้งแต่ 0 ถึง 4094

เมื่อใช้มาตรฐาน Ethernet II 802.1Q จะแทรกแท็กก่อนฟิลด์ประเภทโปรโตคอล เนื่องจากเฟรมมีการเปลี่ยนแปลง เช็คซัมจะถูกคำนวณใหม่

ในมาตรฐาน 802.1Q มีแนวคิดของ Native VLAN ค่าเริ่มต้นคือ VLAN 1 การรับส่งข้อมูลบน VLAN นี้จะไม่ถูกแท็ก

มีโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์ 802.1Q ที่คล้ายกันซึ่งพัฒนาโดย Cisco Systems - ISL

รูปแบบเฟรม

การใส่แท็ก 802.1Q ลงในเฟรม Ethernet-II

ลิงค์


มูลนิธิวิกิมีเดีย 2553 .

ดูว่า "IEEE 802.1Q" คืออะไรในพจนานุกรมอื่นๆ:

    IEEE 802.11- เป็นชุดมาตรฐานสำหรับการสื่อสารคอมพิวเตอร์เครือข่ายท้องถิ่นแบบไร้สาย (WLAN) ซึ่งพัฒนาโดยคณะกรรมการมาตรฐาน IEEE LAN/MAN (IEEE 802) ในแถบคลื่นความถี่สาธารณะ 5 GHz และ 2.4 GHz คำอธิบายทั่วไปตระกูล 802.11 รวมถึงมากกว่า... … Wikipedia

    IEEE 802.11- (ด้วย: แลนไร้สาย (WLAN), ไวไฟ) Herausgeber เป็นสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) Die erste Version des Standards wurde 1997 verabschiedet. Sie ... ... วิกิพีเดียภาษาเยอรมัน

    IEEE 802.3

    อีนี่802

    IEEE 802.3- est une norme pour les réseaux informatiques édictée par l สถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (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

    กลุ่มของมาตรฐานในตระกูล IEEE เกี่ยวกับท้องถิ่น เครือข่ายคอมพิวเตอร์(LAN) และเครือข่ายปริมณฑล (MAN) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มาตรฐาน IEEE 802 จำกัดเฉพาะเครือข่ายที่มีแพ็กเก็ตที่มีความยาวผันแปรได้ หมายเลข 802 เป็นหมายเลขฟรีถัดไปสำหรับ ... ... Wikipedia

    IEEE 802.15- เป็นคณะทำงานชุดที่ 15 ของ IEEE 802 ซึ่งมีความเชี่ยวชาญในมาตรฐาน Wireless PAN (Personal Area Network) ประกอบด้วยกลุ่มงานหกกลุ่ม (หมายเลขตั้งแต่ 1 ถึง 6): กลุ่มงาน 1 (WPAN/Bluetooth)IEEE 802.15.1 2002 ได้รับพื้นที่ส่วนบุคคลไร้สาย … Wikipedia

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

    IEEE 802- หมายถึงตระกูลของมาตรฐาน IEEE ที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายท้องถิ่นและเครือข่ายเขตเมือง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มาตรฐาน IEEE 802 นั้นจำกัดเฉพาะเครือข่ายที่มีแพ็กเก็ตขนาดแปรผัน (ในทางตรงกันข้าม ข้อมูลในเครือข่ายแบบใช้เซลล์คือ … Wikipedia

    IEEE 802.15.4a- (เรียกอย่างเป็นทางการว่า IEEE 802.15.4a 2007) เป็นการแก้ไขเพิ่มเติมของ IEEE 802.15.4 (เรียกอย่างเป็นทางการว่า IEEE 802.15.4 20060 โดยระบุว่ามีการเพิ่มชั้นทางกายภาพ (PHYs) เพิ่มเติมในมาตรฐานเดิม …วิกิพีเดีย

    IEEE 802.11- Example déquipement fabriqué sur les recommandations de la norme IEEE 802.11. Ici, ยกเลิกเราเตอร์ avec สวิตช์ 4 พอร์ตรวม Linksys ของ de la marque IEEE 802.11 est un terme qui désigne un ensemble de normes ความกังวล les réseaux sans fil qui ont… … Wikipédia en Français


บทความนี้กล่าวถึงความเป็นไปได้ของอีเทอร์เน็ตที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานในอุตสาหกรรม เนื้อหายังนำเสนอโปรโตคอลแอปพลิเคชันพิเศษที่ใช้อีเธอร์เน็ต

OOO "AKOM", เชเลียบินสค์

หลังจากประสบความสำเร็จในการยึดครองโลกของสำนักงานอัตโนมัติ อีเทอร์เน็ตและ TCP/IP ได้ทำการโจมตีระบบควบคุมการผลิตแบบกระจาย ในฐานะที่เป็น "อาวุธ" หลักสิ่งนี้ใช้แนวคิดที่ดึงดูดใจของการเชื่อมต่อที่ "ไร้รอยต่อ" ของพีระมิดระบบอัตโนมัติแบบคลาสสิกทุกระดับตั้งแต่ระดับการทำงานอัตโนมัติของกระบวนการทางเทคโนโลยีไปจนถึงระดับการจัดการองค์กร การนำแนวคิดนี้ไปใช้จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนอีเทอร์เน็ตครั้งใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการสนับสนุนแบบเรียลไทม์ โปรโตคอลการสื่อสารที่ไม่สามารถกำหนดได้เช่น HTTP และ FTP นั้นให้ความคล่องตัวและใช้งานง่าย แต่สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม โปรโตคอลแอปพลิเคชันพิเศษยังคงต้องได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานอีเธอร์เน็ต

OSI - โมเดลการเชื่อมต่อระบบเปิด

โมเดล OSI (Open System Interconnection) อธิบายแผนผังและกำหนดมาตรฐานการเชื่อมโยงระหว่าง อุปกรณ์ต่างๆในสถาปัตยกรรมเครือข่าย แบบจำลอง OSI กำหนดระดับของเครือข่ายระบบเจ็ดระดับ ตั้งชื่อมาตรฐาน และระบุว่าแต่ละระดับควรทำหน้าที่ใดและจะให้ปฏิสัมพันธ์กับระดับที่สูงกว่าได้อย่างไร

ข้าว. 1.แบบจำลอง OSI (การเชื่อมต่อระบบเปิด)

ก่อนที่จะสามารถส่งข้อมูลผู้ใช้จากภาคผนวก 1 (รูปที่ 1.) ผ่านอีเทอร์เน็ต ข้อมูลนี้จะส่งผ่านสแต็กการสื่อสารทั้งหมดตามลำดับจากระดับบนสุดไปยังระดับต่ำสุด ในกรณีนี้แพ็กเก็ตสุดท้ายจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการส่ง (การห่อหุ้ม) - เมื่อเฟรม (แพ็กเก็ต) ถูกสร้างขึ้นตามข้อกำหนดของระดับปัจจุบัน เฟรมจากระดับที่สูงกว่าจะถูกฝังลงไป ดังนั้นข้อมูลที่ถึงระดับต่ำสุด (สื่อการส่งข้อมูลทางกายภาพ) จะถูกส่งไปยังระบบที่สองซึ่งกระบวนการย้อนกลับของการส่งข้อมูลแบบอนุกรมของข้อมูลที่ได้รับไปยังระดับบนจะเกิดขึ้นที่ปลายทาง - ภาคผนวก 2

กระบวนการดังกล่าวเปรียบเสมือนท่อส่งน้ำมันอย่างดี และต้องการคำอธิบายที่ชัดเจนของการโต้ตอบเชิงตรรกะระหว่างระดับต่างๆ

ตารางที่ 1

ในอีเธอร์เน็ต ตามมาตรฐาน IEEE 802.1-3 จะใช้เลเยอร์ 1 และ 2 ของโมเดล OSI รองรับเลเยอร์เครือข่ายที่สามซึ่งให้บริการโดยโปรโตคอล IP (Internet Protocol) ที่ซ้อนทับบนอีเธอร์เน็ตและโปรโตคอลการขนส่ง TCP และ UDP สอดคล้องกับเลเยอร์ 4 เลเยอร์ 5-7 ถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชัน FTP, Telnet, SMTP, SNMP โปรโตคอลและในโปรโตคอลอุตสาหกรรมเฉพาะที่พิจารณาด้านล่าง automation (Industrial Ethernet) ควรสังเกตว่าโปรโตคอล Industrial Ethernet สามารถแทนที่หรือเสริมเลเยอร์ 3 และ 4 (IP และ TCP/UDP) ในบางแอปพลิเคชัน

เลเยอร์ 1 (กายภาพ) อธิบายวิธีการส่งข้อมูลแบบอนุกรมบิตต่อบิตผ่านสื่อกายภาพ ตามที่ใช้กับมาตรฐาน IEEE 802.3 เฟรมอีเธอร์เน็ตมาตรฐานควรมีลักษณะดังนี้:

คำนำ - คำนำใช้เพื่อซิงโครไนซ์อุปกรณ์รับและระบุจุดเริ่มต้นของเฟรมอีเธอร์เน็ต

ปลายทาง - ที่อยู่ของผู้รับ

แหล่งที่มา - ที่อยู่ผู้ส่ง;

Type Field - ประเภทโปรโตคอลระดับสูง (เช่น TCP/IP)

ฟิลด์ข้อมูล - ข้อมูลที่ส่ง;

ตรวจสอบ - เช็คซัม (CRC)

Layer 2 (Link) ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลผ่าน Physical Layer โดยการบรรจุข้อมูลลงในเฟรมมาตรฐานด้วยการเพิ่มข้อมูลที่อยู่และการตรวจสอบ (การตรวจจับข้อผิดพลาด) การเข้าถึงสื่อกลางในการส่งข้อมูลตาม IEEE 802.3 นั้นดำเนินการผ่านกลไก CSMA / CD ซึ่งนำไปสู่การชนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่ออุปกรณ์หลายตัวเริ่มส่งสัญญาณพร้อมกัน เลเยอร์ลิงก์ช่วยให้สามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยการให้สิทธิ์การเข้าถึงสำหรับอุปกรณ์ที่สร้างเครือข่าย สิ่งนี้ถูกนำมาใช้ในสวิตช์อีเทอร์เน็ต (เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตแบบสวิตช์) ซึ่งตามข้อมูลของเลเยอร์ลิงก์ ข้อมูลขาเข้าทั้งหมดจะได้รับการตรวจสอบความสมบูรณ์และการตรวจสอบความสอดคล้อง (CRC) โดยอัตโนมัติ และหากผลลัพธ์เป็นบวก จะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังเท่านั้น พอร์ตที่ตัวรับข้อมูลเชื่อมต่ออยู่

เลเยอร์ 3 (เครือข่าย) ให้การส่งข้อความระหว่างเครือข่ายต่างๆ โดยใช้โปรโตคอล IP (ที่ใช้กับอีเทอร์เน็ต) เป็นเครื่องมือ ข้อมูลที่ได้รับจาก Transport Layer ถูกห่อหุ้มไว้ในเฟรม Network Layer พร้อมส่วนหัว IP และส่งผ่านไปยัง Data Link Layer เพื่อแบ่งส่วนและส่งต่อ IP เวอร์ชัน 4 ปัจจุบัน (IPv4) ใช้ช่วงที่อยู่สูงสุด 32 บิต ในขณะที่ IPv6 ขยายพื้นที่ที่อยู่เป็น 128 บิต

Layer 4 (Transport) ให้การส่งข้อมูลในระดับความน่าเชื่อถือที่กำหนด รองรับระดับนี้ในโปรโตคอล TCP และ UDP TCP (Transmission Control Protocol - โปรโตคอลควบคุมการส่งสัญญาณ) เป็นโปรโตคอลขั้นสูงที่มีวิธีการสร้าง ยืนยัน และยุติการเชื่อมต่อ ด้วยวิธีตรวจหาและแก้ไขข้อผิดพลาด ความน่าเชื่อถือสูงของการส่งข้อมูลทำได้โดยมีค่าใช้จ่ายของความล่าช้าเพิ่มเติมและปริมาณข้อมูลที่ส่งเพิ่มขึ้น UDP (User Datagram Protocol - โปรโตคอลดาตาแกรมผู้ใช้) ถูกสร้างขึ้นเพื่อถ่วงน้ำหนักกับ TCP และใช้ในกรณีที่ความเร็วกลายเป็นปัจจัยหลักแทนที่จะเป็นความน่าเชื่อถือของการถ่ายโอนข้อมูล

เลเยอร์ 5 - 7 มีหน้าที่รับผิดชอบในการตีความขั้นสุดท้ายของข้อมูลผู้ใช้ที่ส่ง ตัวอย่างจากโลกของสำนักงานอัตโนมัติ ได้แก่ โปรโตคอล FTP และ HTTP โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมก็ใช้เลเยอร์เหล่านี้เช่นกัน แต่ วิธีทางที่แตกต่างซึ่งทำให้เข้ากันไม่ได้ ดังนั้นโปรโตคอล Modbus / TCP, EtherNet / IP, CIPsync, JetSync จึงอยู่เหนือเลเยอร์ 4 ของโมเดล OSI อย่างเคร่งครัด และโปรโตคอล ETHERNET Powerlink, PROFInet, SERCOS จะขยายและแทนที่เลเยอร์ 3 และ 4 บางส่วน

อีเธอร์เน็ต/ไอพี

EtherNet/IP ใช้โปรโตคอล Ethernet TCP และ UDP IP และขยายสแตกการสื่อสารเพื่อใช้ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม (รูปที่ 2) ส่วนที่สองของชื่อ "IP" ย่อมาจาก "Industrial Protocol" Industrial Ethernet Protocol (Ethernet/IP) ได้รับการพัฒนาโดยกลุ่ม ODVA โดยมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันของ Rockwell Automation ณ สิ้นปี 2543 โดยใช้โปรโตคอลการสื่อสาร CIP (Common Interface Protocol) ซึ่งใช้ในเครือข่าย ControlNet และ DeviceNet ด้วย ข้อมูลจำเพาะ EtherNet/IP เป็นแบบสาธารณะและไม่มีค่าใช้จ่าย นอกเหนือจากฟังก์ชันทั่วไปของโปรโตคอล HTTP, FTP, SMTP และ SNMP แล้ว EtherNet/IP ยังให้การถ่ายโอนข้อมูลที่มีความสำคัญต่อเวลาระหว่างโฮสต์และอุปกรณ์ I/O ความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลา (การกำหนดค่า ดาวน์โหลด/ยกเลิกการโหลดโปรแกรม) มีให้โดย TCP stack และการส่งข้อมูลการควบคุมแบบวนรอบตามเวลาที่สำคัญจะดำเนินการผ่าน UDP stack เพื่อให้การตั้งค่าเครือข่าย EtherNet/IP ง่ายขึ้น อุปกรณ์อัตโนมัติมาตรฐานส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับ ไฟล์คอนฟิกูเรชัน(มปป).

CIPsync เป็นส่วนขยายของโปรโตคอลการสื่อสาร CIP และใช้กลไกการซิงโครไนซ์เวลาในระบบแบบกระจายตามมาตรฐาน IEEE 1588

กำไร

PROFINET เวอร์ชันแรกใช้อีเธอร์เน็ตสำหรับการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ที่ไม่สำคัญต่อเวลา ระดับสูงและอุปกรณ์ฟิลด์ Profibus-DP การโต้ตอบกับ Profibus-DP ทำได้ค่อนข้างง่ายโดยใช้ PROXY ในตัวสแต็ก

PROFINET เวอร์ชันที่สองมีกลไกสองแบบสำหรับการสื่อสารผ่านอีเธอร์เน็ต: TCP/IP ใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลา และ เวลาจริงจัดทำขึ้นในช่องที่สองโดยโปรโตคอลพิเศษ โปรโตคอลตามเวลาจริงนี้ "กระโดด" ข้ามเลเยอร์ 3 และ 4 แปลงความยาวของข้อมูลที่ส่งเพื่อให้ได้ระดับที่กำหนด นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสาร การส่งข้อมูลทั้งหมดใน PROFINET จะได้รับการจัดลำดับความสำคัญตาม IEEE 802.1p สำหรับการสื่อสารแบบเรียลไทม์ ข้อมูลต้องมีลำดับความสำคัญสูงสุด (ลำดับที่เจ็ด)

PROFINET V3 (IRT) ใช้ฮาร์ดแวร์เพื่อสร้างลิงค์ที่รวดเร็วพร้อมประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น เป็นไปตามข้อกำหนด IRT (Isochronous Real-Time) ของมาตรฐาน IEEE-1588 PROFINET V3 ส่วนใหญ่ใช้ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหวโดยใช้สวิตช์ Ethernet/PROFINET V3 โดยเฉพาะ

ข้าว. 2.โครงสร้างของ Ethernet/IP ในเลเยอร์ของโมเดล OSI

ข้าว. 3.โครงสร้างของ PROFINET ในเลเยอร์ของแบบจำลอง OSI

ข้าว. 4.โครงสร้าง Ethernet PowerLink ใน OSI Model Layers

อีเธอร์เน็ตพาวเวอร์ลิงค์

ใน ETHERNET Powerlink สแต็ก TCP/IP และ UDP/IP (เลเยอร์ 3 และ 4) จะถูกขยายโดยสแต็ก Powerlink ขึ้นอยู่กับสแต็ก TCP, UDP และ Powerlink ทั้งการถ่ายโอนข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลาแบบอะซิงโครนัสและการถ่ายโอนข้อมูลแบบวนรอบอย่างรวดเร็ว

Powerlink stack จัดการทราฟฟิกข้อมูลบนเครือข่ายอย่างสมบูรณ์สำหรับการทำงานแบบเรียลไทม์ สำหรับสิ่งนี้ จะใช้เทคโนโลยี SCNM (Slot Communication Network Management) ซึ่งกำหนดช่วงเวลาและสิทธิ์ที่เข้มงวดสำหรับการรับส่งข้อมูลสำหรับแต่ละสถานีในเครือข่าย ในแต่ละช่วงเวลาจะมีสถานีเดียวเท่านั้น การเข้าถึงแบบเต็มไปยังเครือข่ายซึ่งช่วยให้คุณกำจัดการชนกันและมั่นใจในระดับการทำงาน นอกจากช่วงเวลาแต่ละรายการสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลแบบไอโซโครนัสแล้ว SCNM ยังมีช่วงเวลาทั่วไปสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลแบบอะซิงโครนัสอีกด้วย

ด้วยความร่วมมือกับกลุ่ม CiA (CAN in Automation) ส่วนขยาย Powerlink v.2 ได้รับการพัฒนาโดยใช้โปรไฟล์อุปกรณ์ CANopen

Powerlink v.3 มีกลไกการซิงโครไนซ์เวลาตามมาตรฐาน IEEE 1588

Modbus/TCP-IDA

กลุ่ม Modbus-IDA ที่ตั้งขึ้นใหม่เสนอสถาปัตยกรรม IDA สำหรับระบบควบคุมแบบกระจายโดยใช้ Modbus เป็นโครงสร้างข้อความ Modbus-TCP คือการทำงานร่วมกันของโปรโตคอล Modbus มาตรฐานและโปรโตคอล Ethernet-TCP/IP เป็นสื่อกลางในการสื่อสาร ผลลัพธ์ที่ได้คือโปรโตคอลการส่งข้อมูลแบบเปิดที่เรียบง่าย มีโครงสร้างสำหรับเครือข่าย Master-Slave โปรโตคอลทั้งสามจากตระกูล Modbus (Modbus RTU, Modbus Plus และ Modbus-TCP) ใช้โปรโตคอลแอปพลิเคชันเดียวกัน ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานร่วมกันได้ในระดับการประมวลผลข้อมูลผู้ใช้

IDA ไม่ได้เป็นเพียงโปรโตคอลที่ใช้ Modbus เท่านั้น แต่เป็นสถาปัตยกรรมทั้งหมดที่ผสมผสานวิธีการสร้าง ระบบต่างๆระบบอัตโนมัติพร้อมระบบอัจฉริยะแบบกระจายและอธิบายทั้งโครงสร้างของระบบควบคุมโดยรวมและส่วนต่อประสานของอุปกรณ์และ ซอฟต์แวร์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง. สิ่งนี้ให้การรวมแนวตั้งและแนวนอนของระบบอัตโนมัติทุกระดับด้วยการใช้เทคโนโลยีเว็บอย่างกว้างขวาง

มีการส่งข้อมูลตามเวลาจริงโดยใช้ IDA stack ซึ่งเป็นส่วนเสริมบน TCP/UDP และใช้โปรโตคอล Modbus การส่งผ่านข้อมูลที่ไม่สำคัญต่อเวลาและการสนับสนุนเทคโนโลยีเว็บเกิดขึ้นผ่าน TCP/IP stack ความเป็นไปได้ที่มีให้ รีโมทอุปกรณ์และระบบ (การวินิจฉัย การกำหนดพารามิเตอร์ การดาวน์โหลดโปรแกรม ฯลฯ) โดยใช้โปรโตคอล HTTP, FTP และ SNMP มาตรฐาน

อีเธอร์แคท

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) เป็นแนวคิดระบบอัตโนมัติบนอีเทอร์เน็ตที่พัฒนาโดยบริษัท Beckhoff สัญชาติเยอรมัน ความแตกต่างที่สำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการประมวลผลเฟรมอีเธอร์เน็ตแบบ "ทันที": แต่ละโมดูลในเครือข่ายพร้อมกับรับข้อมูลที่ส่งไปยังโมดูลนั้นจะส่งเฟรมไปยังโมดูลถัดไป เมื่อทำการส่งข้อมูล ข้อมูลเอาต์พุตจะถูกแทรกเข้าไปในเฟรมรีเลย์ในทำนองเดียวกัน ดังนั้น แต่ละโมดูลในเครือข่ายจึงมีความล่าช้าเพียงไม่กี่นาโนวินาที ให้การสนับสนุนระบบโดยรวมแบบเรียลไทม์ ข้อมูลที่ไม่สำคัญตามเวลาจะถูกส่งในช่วงเวลาระหว่างการส่งข้อมูลตามเวลาจริง

EtherCAT ใช้กลไกการซิงโครไนซ์ตามมาตรฐาน IEEE 1588 เวลาแฝงต่ำของการส่งข้อมูลทำให้สามารถใช้ EtherCAT ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหวได้

SERCOS III

SERCOS (SErial Real-Time Communication System) เป็นอินเทอร์เฟซดิจิทัลที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการสื่อสารระหว่างตัวควบคุมและ VFD (ตัวแปลงความถี่) โดยใช้วงแหวนไฟเบอร์ออปติก พัฒนาในรูปแบบดั้งเดิมโดยกลุ่มบริษัทในช่วงปลายยุค 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา การดำเนินการแบบเรียลไทม์ทำได้โดยใช้กลไก TDMA (Time Division Multiplex Access) - การเข้าถึงมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา SERCOS-III คือ รุ่นล่าสุดอินเทอร์เฟซนี้ใช้อีเทอร์เน็ต

มูลนิธิ Fieldbus HSE

เมื่อพัฒนามาตรฐาน Foundation Fieldbus พวกเขาพยายามพึ่งพาโมเดล OSI ทั้งหมด แต่ท้ายที่สุด โมเดลก็เปลี่ยนไปด้วยเหตุผลด้านประสิทธิภาพ: เลเยอร์ 2 ถูกแทนที่ด้วยเลเยอร์การเจรจาข้อมูลที่เป็นกรรมสิทธิ์ เลเยอร์ 3-6 ถูกกำจัด และชั้นที่แปดเรียกว่า User ระดับผู้ใช้ประกอบด้วยบล็อกฟังก์ชันซึ่งเป็นชุดมาตรฐานของฟังก์ชันควบคุม (เช่น อะนาล็อก สัญญาณเข้า,การควบคุมแบบ PID เป็นต้น). บล็อกฟังก์ชันเหล่านี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์ต่างๆ ที่หลากหลายจากผู้ผลิตหลายราย ไม่ใช่อุปกรณ์ประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อใช้ซอฟต์แวร์ “คำอธิบายอุปกรณ์” (DD) เพื่อสื่อสารคุณสมบัติและข้อมูลเฉพาะของอุปกรณ์ไปยังระบบ ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มอุปกรณ์ใหม่ในระบบแบบปลั๊กแอนด์เพลย์

จุดเด่นประการที่สองของเทคโนโลยี Foundation Fieldbus คือการสื่อสารแบบเพียร์ทูเพียร์ระหว่างอุปกรณ์ภาคสนาม ด้วยการสื่อสารแบบเพียร์ทูเพียร์ อุปกรณ์แต่ละชิ้นที่เชื่อมต่อกับบัสสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นๆ บนบัสได้โดยตรง (นั่นคือ ไม่จำเป็นต้องส่งสัญญาณผ่านระบบควบคุม)

Foundation Fieldbus HSE ((อีเธอร์เน็ตความเร็วสูง) ได้รับการพัฒนาในปี 2543 คุณสมบัติหลัก: ใช้อีเธอร์เน็ต, อัตราข้อมูล 100 Mbaud, การสนับสนุนแบบเรียลไทม์, เข้ากันได้กับอุปกรณ์อีเทอร์เน็ตเชิงพาณิชย์ทั้งหมด, ใช้ อินเทอร์เน็ตโปรโตคอล(FTP, HTTP, SMPT, SNMP และ UDP), ความสามารถในการสื่อสารกับเครือข่าย FF H1 โดยไม่ต้องติดต่อกับระบบโฮสต์

SafeEthernet

พัฒนาโดยบริษัทเยอรมัน HIMA ที่ใช้อีเธอร์เน็ตพร้อมรองรับโปรโตคอลอินเทอร์เน็ต ตามโปรไฟล์ของบริษัท และตามชื่อที่สื่อถึง โปรโตคอลนี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับใช้ในระบบรักษาความปลอดภัย

การฝังข้อมูลเกี่ยวกับเครือข่ายเสมือนในเฟรมที่ส่ง เสมือน เครือข่ายท้องถิ่น สร้างขึ้นบนพื้นฐานของมาตรฐาน IEEE 802.1Q ใช้งาน ฟิลด์เพิ่มเติมเฟรมสำหรับเก็บข้อมูลการเป็นสมาชิก VLAN ขณะที่โรมมิ่งเครือข่าย จากมุมมองของความสะดวกและความยืดหยุ่นในการตั้งค่า VLAN ของมาตรฐาน IEEE 802.1Q คือ ทางออกที่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับ VLAN ที่ใช้พอร์ต ข้อดีหลัก:
  1. ความยืดหยุ่นและความสะดวกสบายในการตั้งค่าและเปลี่ยนแปลง - คุณสามารถสร้างชุดค่าผสมที่จำเป็นของ VLAN ได้ทั้งภายในสวิตช์เดียวและในเครือข่ายทั้งหมดบนสวิตช์ที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q ความสามารถในการติดแท็กช่วยให้ข้อมูล VLAN สามารถแพร่กระจายผ่านสวิตช์ที่สอดคล้องกับ 802.1Q หลายตัวผ่านฟิสิคัลลิงก์เดียว ( ช่องทางเดินรถ, ทางเชื่อมลำ);
  2. อนุญาตให้คุณเปิดใช้งานอัลกอริทึมของ spanning tree ( Spanning Tree ) บนพอร์ตทั้งหมดและทำงานในโหมดปกติ โปรโตคอล spanning tree ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์มากสำหรับ เครือข่ายขนาดใหญ่สร้างขึ้นบนสวิตช์หลายตัว และอนุญาตให้สวิตช์กำหนดการกำหนดค่าการเชื่อมต่อแบบต้นไม้ในเครือข่ายโดยอัตโนมัติด้วยการเชื่อมต่อพอร์ตระหว่างกันโดยพลการ สำหรับ ดำเนินการตามปกติไม่ต้องใช้สวิตช์ เส้นทางปิดออนไลน์ ผู้ดูแลระบบสามารถสร้างเส้นทางเหล่านี้โดยเฉพาะเพื่อสร้างลิงก์ซ้ำซ้อน หรืออาจเกิดขึ้นแบบสุ่ม ซึ่งค่อนข้างเป็นไปได้หากเครือข่ายมีลิงก์หลายลิงก์ และระบบเคเบิลมีโครงสร้างหรือเอกสารไม่ดี ใช้โปรโตคอล Spanning Tree สลับบล็อกเส้นทางที่ซ้ำซ้อนหลังจากสร้างไดอะแกรมเครือข่าย ดังนั้น การวนซ้ำในเครือข่ายจึงถูกป้องกันโดยอัตโนมัติ
  3. ความสามารถของ IEEE 802.1Q VLANs ในการเพิ่มและแยกแท็กจากส่วนหัวของเฟรมทำให้สามารถใช้สวิตช์และอุปกรณ์เครือข่ายในเครือข่ายที่ไม่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q;
  4. อุปกรณ์จากผู้ผลิตต่างๆ ที่รองรับมาตรฐานสามารถทำงานร่วมกันได้ โดยไม่คำนึงถึงโซลูชันที่เป็นกรรมสิทธิ์ใดๆ
  5. ในการเชื่อมต่อเครือข่ายย่อยที่ระดับเครือข่าย คุณต้องมีเราเตอร์หรือสวิตช์ L3 อย่างไรก็ตาม สำหรับกรณีที่ง่ายกว่า เช่น เพื่อจัดระเบียบการเข้าถึงเซิร์ฟเวอร์จาก VLAN ต่างๆ เราเตอร์ก็ไม่จำเป็น พอร์ตสวิตช์ที่เชื่อมต่อเซิร์ฟเวอร์ต้องรวมอยู่ในซับเน็ตทั้งหมด และอะแดปเตอร์เครือข่ายของเซิร์ฟเวอร์ต้องรองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q


ข้าว. 6.5.

คำจำกัดความบางประการของ IEEE 802.1Q

  • การติดแท็ก- ขั้นตอนการเพิ่มข้อมูลสมาชิก 802.1Q VLAN ให้กับส่วนหัวของเฟรม
  • ยกเลิกการแท็ก- กระบวนการแยกข้อมูลเกี่ยวกับที่เป็นของ 802.1Q VLAN จากส่วนหัวของเฟรม
  • รหัส VLAN (วิดีโอ)- ตัวระบุ VLAN
  • พอร์ต VLAN ID (PVID)- ตัวระบุพอร์ต VLAN
  • พอร์ตขาเข้า- พอร์ตของสวิตช์ที่รับเฟรมและในขณะเดียวกันก็มีการตัดสินใจเกี่ยวกับการเป็นของ VLAN
  • พอร์ตขาออก- พอร์ตสวิตช์ที่เฟรมถูกส่งไปยังอุปกรณ์เครือข่าย สวิตช์ หรือเวิร์กสเตชันอื่น ๆ และด้วยเหตุนี้ การตัดสินใจทำเครื่องหมายจึงควรทำบนพอร์ตนั้น

พอร์ตสวิตช์ใด ๆ สามารถกำหนดค่าเป็น แท็ก(ฉลาก) หรือเป็น ไม่ติดแท็ก(ไม่มีเครื่องหมาย). การทำงาน ปลดแท็กช่วยให้คุณสามารถทำงานกับอุปกรณ์เครือข่ายของเครือข่ายเสมือนที่ไม่เข้าใจแท็กในส่วนหัวของเฟรมอีเทอร์เน็ต การทำงาน การติดแท็กให้คุณกำหนดค่า VLAN ระหว่างสวิตช์หลายตัวที่รองรับมาตรฐาน IEEE 802.1Q


ข้าว. 6.6.

แท็ก IEEE 802.1Q VLAN

มาตรฐาน IEEE 802.1Q กำหนดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเฟรมอีเทอร์เน็ตเพื่อให้ส่งข้อมูล VLAN ผ่านเครือข่ายได้ บนมะเดื่อ 6.7 แสดงรูปแบบแท็ก 802.1Q

ส่วนที่สี่

ในปัจจุบัน จำนวนแอปพลิเคชันที่มีทราฟฟิกที่ไวต่อความล่าช้าได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก ยิ่งกว่านั้น แนวโน้มการเติบโตของแอปพลิเคชันดังกล่าวและด้วยเหตุนี้ ผู้ใช้จึงไม่เพียงรักษาไว้เท่านั้น แต่ยังได้รับแรงผลักดันอีกด้วย เพื่อแก้ไขปัญหาการส่งทราฟฟิกที่ระบุได้มีการพัฒนามาตรฐานและข้อกำหนดหลายประการซึ่งจะกล่าวถึงในบทความนี้

มาตรฐาน IEEE 802.1Q และ IEEE 802.1p

งานของคณะทำงานที่ทำงานเกี่ยวกับมาตรฐาน p และ Q คือการทำให้อุตสาหกรรมเครือข่ายมีวิธีการแบบครบวงจรสำหรับการส่งข้อมูลเกี่ยวกับลำดับความสำคัญของเฟรมและเป็นของ VLAN ผ่านเครือข่าย มีการพัฒนาข้อกำหนดการทำเครื่องหมายบรรจุภัณฑ์สองข้อ:

  • ระดับแรกระดับเดียวกำหนดปฏิสัมพันธ์ เครือข่ายเสมือนผ่านช่อง Fast Ethernet;
  • ระดับที่สอง สองระดับ เกี่ยวข้องกับการทำเครื่องหมายแพ็กเก็ตในแบ็คโบนแบบผสม รวมถึง Token Ring และ FDDI

ข้อมูลจำเพาะแรกตั้งแต่เริ่มต้นต้องการเพียงการปรับแต่งเล็กน้อย เนื่องจากในความเป็นจริงแล้ว เป็นเทคโนโลยีการสลับแท็กที่ Cisco ส่งเสริมสู่ตลาด ความล่าช้าในการนำมาตรฐาน 802.1Q มาใช้อธิบายได้จากความจำเป็นในการจัดทำรายละเอียดข้อมูลจำเพาะ "สองชั้น" ที่ซับซ้อนมากขึ้น

มาตรฐานต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่ค่อนข้างสูงดังต่อไปนี้:

  • ความสามารถในการปรับขนาดที่ระดับการแลกเปลี่ยนแพ็กเก็ตระหว่างสวิตช์
  • ความต่อเนื่องที่ระดับของแอปพลิเคชันปลายทางที่มีอยู่
  • การปรับตัวที่ระดับโปรโตคอลและตารางเส้นทางที่มีอยู่
  • เศรษฐกิจในแง่ของการรีไซเคิลทางหลวงความเร็วสูง
  • ความเข้ากันได้ด้วย ATM โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการจำลอง LAN
  • ความสามารถในการจัดการขั้นตอนการติดฉลากบรรจุภัณฑ์

มาตรฐาน 802.1Q เพิ่มสี่ไบต์ให้กับอีเทอร์เน็ตเฟรม 32 บิตเหล่านี้มีข้อมูลเกี่ยวกับเฟรมอีเธอร์เน็ตที่เป็นของ VLAN และลำดับความสำคัญของมัน แม่นยำยิ่งขึ้น สามบิตเข้ารหัสสูงสุดแปดระดับความสำคัญ 12 บิตอนุญาตให้แยกทราฟฟิกได้สูงสุด 4096 VLAN หนึ่งบิตสงวนไว้สำหรับเฟรมเครือข่ายประเภทอื่น (Token Ring, FDDI) ที่ส่งผ่านแกนหลักอีเทอร์เน็ต เป็นต้น

ช่องตัวระบุระดับความสำคัญช่วยให้สามารถใช้ระดับดังกล่าวได้แปดระดับ ซึ่งสอดคล้องกับระบบลำดับความสำคัญ 802.1p

ในส่วนหัวของเฟรม Ethernet ฟิลด์ 802.1Q จะอยู่ระหว่างที่อยู่ต้นทางและความยาวเฟรมเพย์โหลด 802.3 (เฟรม Ethernet) หรือประเภทโปรโตคอลที่สูงกว่า (เฟรม Ethernet II)

ปัจจุบัน บริษัทเครือข่ายเกือบทั้งหมดได้สร้างผลิตภัณฑ์เวอร์ชันเชิงพาณิชย์ที่รองรับมาตรฐาน 802.1p และ 802.1Q แล้ว นอกจากนี้ ผู้ผลิตสวิตช์อีเธอร์เน็ตหลายรายได้ใช้บริการจัดลำดับความสำคัญที่เป็นกรรมสิทธิ์แล้ว

เห็นได้ชัดว่าการเปลี่ยนโครงสร้างของเฟรมอีเทอร์เน็ตทำให้เกิดปัญหาร้ายแรง เนื่องจากสูญเสียความเข้ากันได้กับอุปกรณ์อีเทอร์เน็ตแบบดั้งเดิมทั้งหมดที่เน้นไปที่รูปแบบเฟรมแบบเก่า

เนื่องจากข้อมูล 802.1Q ถูกวางไว้ก่อนฟิลด์ payload length (หรือประเภทโปรโตคอล) ผลิตภัณฑ์เครือข่ายแบบดั้งเดิมจะไม่พบข้อมูลนี้ในตำแหน่งปกติ แต่จะ "อ่าน" หมายเลข x8100 ซึ่งเป็นค่าเริ่มต้นของโปรโตคอลแท็กใหม่แทน ฟิลด์ตัวระบุในเฟรม 802.1Q

แหล่งที่มาของปัญหาไม่ได้เป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของฟิลด์ส่วนหัวของเฟรมอีเทอร์เน็ต แต่ยังเพิ่มความยาวสูงสุดของเฟรมที่กำหนดด้วย อุปกรณ์เครือข่ายจำนวนมากไม่สามารถจัดการเฟรมที่ยาวกว่า 1518 ไบต์ได้ มีการถกเถียงกันในหมู่ผู้เชี่ยวชาญว่า ขนาดสูงสุดขยายเฟรมอีเทอร์เน็ตให้ยาวขึ้นสี่ไบต์ หรือลดขนาดเพย์โหลดสูงสุดให้สั้นลงสี่ไบต์เพื่อชดเชยค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น ข้อกำหนด 802.1Q ระบุแนวทางทั้งสอง ดังนั้นผู้ขายจึงมีหน้าที่ตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์ของตนทำงานร่วมกันได้

จากมุมมองทางเทคนิค การทำงานร่วมกันของอุปกรณ์รุ่นเก่ากับอุปกรณ์สมัยใหม่ที่เข้ากันได้กับ 802.1Q นั้นไม่ใช่เรื่องยาก และผู้ผลิตส่วนใหญ่จะสามารถนำคุณสมบัตินี้ไปใช้ในผลิตภัณฑ์ของตนที่ระดับพอร์ตของตน ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่สอดคล้องกับ 802.1Q เข้ากับสวิตช์หรือ NIC เก่า คุณเพียงแค่ต้องปิดใช้งานการสนับสนุน 802.1Q บนพอร์ตที่ต้องการ จากนั้นทราฟฟิกทั้งหมดจะถูกส่งไปยังเครือข่ายตามปกติ

ลำดับความสำคัญและระดับชั้นของการบริการ

ข้อกำหนด IEEE 802.1p ซึ่งสร้างขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการกำหนดมาตรฐาน 802.1Q กำหนดวิธีการถ่ายทอดข้อมูลลำดับความสำคัญ การรับส่งข้อมูลเครือข่าย. ในขณะที่ LAN ส่วนใหญ่ไม่ค่อยประสบปัญหาความแออัดอย่างต่อเนื่อง การจราจรติดขัดในบางครั้งเป็นเรื่องปกติและอาจส่งผลให้เกิดความล่าช้าในการส่งแพ็กเก็ต สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้อย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายที่ออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณเสียงและวิดีโอ มาตรฐาน 802.1p ระบุอัลกอริทึมการเข้าคิวที่รับประกันการส่งมอบทราฟฟิกที่ไวต่อเวลาอย่างทันท่วงที

คณะทำงานด้านการกำหนดมาตรฐานของบริการแบบบูรณาการในเครือข่ายเลเยอร์ลิงก์หลายตัว (ISSLL) ได้กำหนดประเภทของบริการไว้จำนวนหนึ่ง ขึ้นอยู่กับว่าเวลาในการหน่วงเวลาใดที่อนุญาตสำหรับการส่งแพ็กเก็ตของทราฟฟิกประเภทใดประเภทหนึ่ง ลองนึกภาพเครือข่ายที่มีทราฟฟิกประเภทต่างๆ: เวลาแฝงไวตามลำดับ 10 มิลลิวินาที ไม่ยอมให้มีความล่าช้าเกิน 100 มิลลิวินาที และเกือบจะไม่ไวต่อความล่าช้า เพื่อให้เครือข่ายดังกล่าวทำงานได้สำเร็จ การรับส่งข้อมูลแต่ละประเภทเหล่านี้ต้องมีระดับความสำคัญของตนเอง ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับจำนวนความล่าช้า การใช้แนวคิดของ Resource Reservation Protocol (RSVP) และคลาสของระบบบริการ สามารถกำหนดรูปแบบการควบคุมลำดับความสำคัญได้ โปรโตคอล RSVP ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง ได้รับการสนับสนุนโดยเราเตอร์สวิตชิ่งส่วนใหญ่ และโดยเฉพาะรุ่น SSR 8000/8600 ของ Cabletron

นอกเหนือจากการจัดลำดับความสำคัญแล้ว มาตรฐาน 802.1p ยังแนะนำ Generic Attributes Registration Protocol (GARP) ที่สำคัญพร้อมการใช้งานพิเศษสองรายการ อย่างแรกคือ GMRP (GARP Multicast Registration Protocol) ซึ่งอนุญาตให้เวิร์กสเตชันขอการเชื่อมต่อกับโดเมนการส่งข้อความแบบหลายผู้รับ แนวคิดที่สนับสนุนโดยโปรโตคอลนี้เรียกว่าการเชื่อมต่อแบบ leaf-initiated โปรโตคอล GMRP ช่วยให้มั่นใจได้ว่าทราฟฟิกจะถูกส่งไปยังพอร์ตที่ส่งคำขอสำหรับทราฟฟิกแบบหลายผู้รับเท่านั้น และสอดคล้องกับมาตรฐาน 802.1Q เป็นอย่างดี

การใช้งานครั้งที่สองของ GARP คือ GVRP (GARP VLAN Registration Protocol) ซึ่งคล้ายกับ GMRP อย่างไรก็ตามการทำงานกับมัน สถานีงานแทนที่จะส่งคำขอเพื่อเชื่อมต่อกับโดเมนแบบหลายผู้รับ จะส่งคำขอเพื่อเข้าถึง VLAN เฉพาะ โปรโตคอลนี้เชื่อมโยงมาตรฐาน p และ Q

ด้วยการนำมาตรฐาน 802.1Q และ 802.1p เวอร์ชันเบื้องต้นมาใช้ จึงมีโอกาสทุกประการสำหรับการจัดลำดับความสำคัญของการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายอีเธอร์เน็ต เมื่อใช้ผลิตภัณฑ์ที่สนับสนุนกลไกการจัดลำดับความสำคัญ ผู้ดูแลระบบเครือข่ายจะสามารถจัดการโครงสร้างพื้นฐานการสลับของเครือข่ายในลักษณะที่ยกตัวอย่างเช่น ระดับสูงสุดลำดับความสำคัญที่ได้รับทราฟฟิก ห้องชุดสำนักงาน โลตัส โน้ตและ อีเมลและสตรีมเสียง RealAudio เป็นระดับต่ำสุด กลไกการจัดลำดับความสำคัญของการรับส่งข้อมูลตามข้อกำหนด 802.1Q และ 802.1p ได้กลายเป็นไพ่ตายอีกใบของเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตอย่างไม่ต้องสงสัย

แม้ว่าข้อกำหนดเหล่านี้จะจัดลำดับความสำคัญของทราฟฟิกสำหรับโทโพโลยีเลเยอร์ 2 ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด แต่ก็ไม่ได้รับประกันว่าโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายทั้งหมด (จากจุดสิ้นสุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง) จะสนับสนุนการประมวลผลของทราฟฟิกที่มีลำดับความสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อกำหนด 802.1Q และ 802.1p นั้นไร้ประโยชน์ในการควบคุมลำดับความสำคัญของทราฟฟิก IP (ทราฟฟิกเลเยอร์ 3) ที่ส่งผ่าน WAN ความเร็วต่ำหรือช่องทางการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต นั่นคือ ผ่านคอขวดที่เป็นไปได้มากที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย

ในการจัดการทราฟฟิกทั่วทั้งเครือข่ายอย่างสมบูรณ์ ก่อนอื่นคุณต้องดำเนินการจัดลำดับความสำคัญของทราฟฟิก IP อย่างมีประสิทธิภาพ ในเรื่องนี้มีคำถามเกิดขึ้นมากมาย เครือข่ายท้องถิ่นสนับสนุนกลไกการจัดลำดับความสำคัญดังกล่าวหรือไม่ แล้วอุปกรณ์ WAN ล่ะ? ISP ของคุณรองรับกลไกเหล่านี้หรือไม่? แล้วโครงสร้างพื้นฐานที่ปลายอีกด้านหนึ่งของการเชื่อมต่อในเรื่องนี้ล่ะ? หากอุปกรณ์อย่างน้อยหนึ่งเครื่องที่อยู่ระหว่างสองระบบไม่รองรับกลไกการจัดลำดับความสำคัญ จะไม่สามารถดำเนินการถ่ายโอนการรับส่งข้อมูลที่มีลำดับความสำคัญจากโหนดปลายเครือข่ายหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งได้

ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ต เนื่องจาก IP มีมานานแล้วในการจัดลำดับความสำคัญของทราฟฟิกเครือข่าย ซึ่งเปิดตัวครั้งแรกในเวอร์ชันที่เผยแพร่ในปี 1981 แต่ละแพ็คเก็ต IP มีฟิลด์ Type of Service (ToS) แปดบิต ซึ่งประกอบด้วยฟิลด์ย่อยสองฟิลด์ (ดูโครงสร้างของส่วนหัวของแพ็กเก็ต IP):

  • สามบิต - เพื่อกำหนดระดับความสำคัญของแพ็กเก็ต
  • สี่บิต - เพื่อระบุคลาส (ประเภท) ของบริการที่ต้องการสำหรับแพ็กเก็ตนี้ (ไม่ได้ใช้บิตที่แปดที่เหลือ)

สามบิตแรกของฟิลด์ ToS อนุญาตให้ตั้งค่าการรับส่งข้อมูล IP เป็นแปดระดับความสำคัญเดียวกัน (ตั้งแต่ 0 ถึง 7) ตามข้อกำหนด 802.1Q และ 802.1p เช่นเดียวกับเทคโนโลยี LAN อื่นๆ ส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะแสดงข้อมูลเกี่ยวกับลำดับความสำคัญของอีเธอร์เน็ตเฟรมและแพ็กเก็ต IP ในลักษณะแบบหนึ่งต่อหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าการประมวลผลแบบ end-to-end ของทราฟฟิกลำดับความสำคัญที่ส่งมาจากที่หนึ่ง เครือข่ายอีเทอร์เน็ตไปยังเครือข่ายอื่นผ่านเครือข่าย IP แบบกระจายหรือโครงสร้างพื้นฐานของ ISP

บิตอื่นๆ อีกสี่บิตของฟิลด์ ToS ที่ใช้ช่วยให้ผู้จัดการเครือข่ายกำหนดเส้นทางแต่ละแพ็กเก็ตตามลักษณะของข้อมูลที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น แพ็กเก็ต NNTP (Network News Transfer Protocol) ที่ขนส่งข่าวสาร UseNet สามารถตั้งค่าเป็นชั้นบริการที่มีต้นทุนต่ำได้ และแพ็กเก็ต Telnet สามารถตั้งค่าเป็นชั้นบริการที่มีเวลาแฝงต่ำได้

ในขั้นต้น RFC 791 (เวอร์ชันดั้งเดิมของโปรโตคอล IP) กำหนดบริการเพียงสามคลาส ซึ่งแต่ละคลาสเชื่อมโยงกับบิตแยกกัน โดยตั้งค่าเป็น "1" หรือ "0" ขึ้นอยู่กับความต้องการบริการประเภทใดประเภทหนึ่ง ด้วยการนำมาตรฐาน RFC 1349 มาใช้ คลาสอื่นจึงถูกเพิ่มเข้ามา และตอนนี้สี่บิตที่แยกกันก่อนหน้านี้เริ่มถูกพิจารณาว่าเป็นยูนิตเดียว ดังนั้นวันนี้คุณสามารถตั้งค่าได้สูงสุด 16 ค่า (จาก 0 ถึง 15) ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา

ผู้ดูแลระบบเครือข่ายที่จัดการเครือข่ายที่ซับซ้อนซึ่งมีหลายเส้นทางสามารถใช้บิตประเภทบริการร่วมกับโปรโตคอลการกำหนดเส้นทาง เช่น OSPF เพื่อสร้างบริการกำหนดเส้นทางแบบกำหนดเอง ตัวอย่างเช่น แพ็กเก็ตที่มี "เครื่องหมาย" เวลาแฝงต่ำ (การหน่วงเวลาต่ำ) ไม่สามารถส่งผ่านการเชื่อมต่อดาวเทียม แต่ผ่านความเร็วสูง เส้นแสงในขณะที่การรับส่งข้อมูล "ไม่โอ้อวด" (ระดับของบริการ "ต้นทุนต่ำ") จะถูกส่งผ่านอินเทอร์เน็ตและไม่ผ่านเครือข่ายแบบกระจายขององค์กร

ด้วยการรวมบิตชุดประเภทบริการเข้ากับบิตลำดับความสำคัญ คุณสามารถตั้งค่าวิธีการจัดการแพ็กเก็ตที่มีประเภทข้อมูลเฉพาะได้อย่างแม่นยำ เช่น การกำหนดกฎสำหรับตัวกรองเครือข่ายเพื่อให้แพ็กเก็ตแอปพลิเคชัน Lotus Notes ทั้งหมดมีระดับความสำคัญปานกลาง และกำหนดคลาสเวลาแฝงต่ำ ของการบริการ. ในขณะเดียวกัน ผู้ใช้ Notes จะได้รับสิทธิพิเศษเมื่อเทียบกับผู้ใช้แอปพลิเคชันอื่นๆ ที่มีความสำคัญน้อยกว่า คุณสามารถกำหนดตัวกรองชุดอื่นที่จะทำเครื่องหมายทราฟฟิกแอปพลิเคชันเสียง RealAudio ทั้งหมดเป็นลำดับความสำคัญต่ำ และตั้งค่าระดับของบริการเป็นระดับสูง ปริมาณงาน(ปริมาณงานสูง).

หากคุณมีการเชื่อมต่อจากต้นทางถึงปลายทางของคุณเองระหว่างโหนดผู้ส่งและโหนดปลายทาง คุณสามารถกำจัดแพ็กเก็ตได้ตามต้องการ แต่ในเครือข่าย ISP ส่วนใหญ่ แพ็กเก็ตที่มีการตั้งค่าระดับความสำคัญและแพ็กเก็ตที่ไม่ได้ติดแท็กจะได้รับการปฏิบัติในลักษณะเดียวกัน ดังนั้นในแง่ของการจัดลำดับความสำคัญของทราฟฟิกและการกำหนดคลาสบริการที่แตกต่างกัน ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือการใช้เครือข่ายบริเวณกว้างส่วนตัว เมื่อทำงานผ่านอินเทอร์เน็ต คุณสามารถกำหนดตัวกรองจากสิ่งนี้ได้ เครือข่ายทั่วโลกการรับส่งข้อมูลอย่างน้อยเพื่อควบคุมความคืบหน้าในเครือข่ายของคุณเอง

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกอย่างขึ้นอยู่กับโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่าย ขณะนี้ มีปัญหาที่สำคัญเกี่ยวกับการตั้งค่าลำดับความสำคัญและประเภทของบิตบริการในแพ็กเก็ต IP บิตเหล่านี้สามารถตั้งค่าได้ทั้งโดยแอปพลิเคชันเองเมื่อมีการสร้างและส่งแพ็กเก็ต หรือโดยอุปกรณ์เครือข่ายโดยใช้ตัวกรองพิเศษ ในทั้งสองกรณี การรองรับคุณลักษณะเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับผู้จำหน่ายแอปพลิเคชัน ระบบปฏิบัติการ และอุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมด

แต่ที่น่าประหลาดใจคือ มีระบบปฏิบัติการเพียงไม่กี่ระบบเท่านั้นที่ใช้กลไกในสแต็ก IP ของตนเพื่อเขียนข้อมูลแพ็กเก็ตเกี่ยวกับระดับความสำคัญและระดับของบริการที่จำเป็นสำหรับแพ็กเก็ต WINSOCK.DLL API ที่มาพร้อมกับ Windows 95 และ Windows NT ไม่มีความสามารถนี้เลย ดังนั้นการพยายามเรียกฟังก์ชัน "setsockopt (IP_TOS)" ส่งผลให้ข้อความวินิจฉัย "การดำเนินการไม่ถูกต้อง" ระบบปฏิบัติการอื่นๆ เช่น Irix, HP-UX และ Solaris รองรับคุณสมบัติเหล่านี้เพียงบางส่วนเท่านั้น

ในบรรดาระบบปฏิบัติการทั้งหมด มีเพียง Linux และ Digital UNIX เท่านั้นที่รองรับฟังก์ชัน ToS ได้ดี นอกจากนี้ยังมีให้ใช้งานโดยตรงในระบบและในชุด การใช้งานมาตรฐาน. ตัวอย่างเช่น ทั้งสองระบบมีไคลเอนต์ Telnet และเซิร์ฟเวอร์ที่สามารถตั้งค่าบิตเวลาแฝงต่ำของฟิลด์ ToS ได้ - ไม่มีระบบปฏิบัติการอื่นใดที่เราทดสอบมีความสามารถที่สำคัญเช่นนี้ ลูกค้าและ เซิร์ฟเวอร์ FTPซึ่งทำงานบน Linux และ Digital UNIX สามารถตั้งค่าบิตเวลาแฝงต่ำในแพ็กเก็ตที่ส่งผ่านช่องสัญญาณควบคุม และบิตทรูพุตสูงในแพ็กเก็ตที่ส่งผ่านช่องข้อมูล ด้วยเหตุนี้ คำสั่ง FTP เช่น ยกเลิกการดำเนินการ (ขัดจังหวะคำสั่ง) จะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ตามเส้นทางที่เร็วที่สุด และตามเวลาขั้นต่ำ (ยกเลิกการดาวน์โหลดไฟล์จากเซิร์ฟเวอร์อย่างรวดเร็ว)

เหตุใดจึงมีเพียงไม่กี่แอปพลิเคชันเท่านั้นที่รองรับฟังก์ชัน ToS byte ใช่ เนื่องจากระบบปฏิบัติการส่วนใหญ่ที่ใช้งานไม่ได้ให้การสนับสนุนอย่างเหมาะสมสำหรับฟังก์ชันเหล่านี้ และจนกว่า Microsoft จะแก้ไข WINSOCK.DLL API ระบบวินโดวส์ NT ผู้จำหน่ายแอปพลิเคชัน เช่น Lotus Development, Netscape Communications และ Oracle จะไม่สามารถใช้กลไกการจัดการลำดับความสำคัญในแอปพลิเคชันของตนได้

อย่างไรก็ตาม มีวิธีแก้ไขปัญหาที่ผู้จำหน่ายระบบปฏิบัติการและแอปพลิเคชันแก้ไขได้ช้า สิ่งที่แน่นอนที่สุดคือการนำบริการจัดลำดับความสำคัญของทราฟฟิก IP มาใช้ไม่ใช่ในแอปพลิเคชันและระบบปฏิบัติการ แต่อยู่ในอุปกรณ์โครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย ผู้ดูแลระบบของเครือข่ายขนาดใหญ่และโหลดจำนวนมากได้ให้ความสำคัญเป็นเวลาหลายปีโดยใช้ตัวกรองที่ติดตั้งในเราเตอร์ตามแต่ละแอปพลิเคชัน



กำลังโหลด...
สูงสุด