冗余基础知识：如何建立弹性的工业网络

在工业环境中，网络停机时间通常会导致昂贵的延误，生产损失，甚至可能对员工危险。这就是为什么弹性在工业以太网的转移中很重要的原因。它允许网络承受导致停机时间的故障，失败和中断。本文指出：本文探讨了该网络在工业以太网转移中稳定性的基础，并讨论了一些实现网络弹性的基本技术和技术，包括如何实现网络冗余机制和跨越树协议（STP）。网络弹性是什么？弹性是指网络承受中断的能力，以便它可以继续为可接受的 - acceptlevel提供服务。弹性网络可确保植物基础设施和关键流程的出色管理，管理和运行。即使在最佳的工作条件下，也很难维持具有很高存在的弹性网络，但是在工业环境中出现了其他挑战。可能影响网络可靠性和性能的风险包括非常高的温度，电力破坏，意外的网络干扰和严峻的环境条件。根据Gartner的估计，制造公司每停机时间损失了超过300,000美元。其他研究表明，该估计值可能太保守了，载有二到三倍。在中断的情况下，弹性工业网络已将网络功能包装到网络功能上，有助于避免停机时间和相关成本。弹性网络基础架构正试图在其操作中实现99.999％的正常运行时间。也称为拥有网络的“五个9s”，这意味着每年大约6分钟的停机时间。只有高弹性网络基础架构才能满足这些需求。网络冗余和网络弹性网络冗余和网络弹性通常用于替换。但是，冗余网络只是网络弹性的规模。它是网络弹性的SO符合的“四个RS”的一部分：多余，稳定，资源和快速。网络的冗余确定了以其他物理或虚拟硬件或连接形式维护印刷品的技能。如果设备或连接失败，其他设备或连接将进行其工作并恢复正常的网络操作。如果没有灾难恢复计划或有效的第2层，您将处理将系统归还手术的可怕任务。经常提到的冗余示例是带有主动和备用模式的冗余防火墙。此调整由主单元和辅助单元组成。在监视活动主设备的操作状态时，辅助设备处于待机模式下。如果检测到主设备的故障，辅助设备将从备份设备更改为主设备。此调整的一种变体是在Active Mod中设置两个防火墙e，对路线和实施安全策略的责任均等。如果一个人失败，另一个将无缝承担其职责并执行自己的任务。以太网冗余协议的转移将冗余带给工业以太网转移网络。在这种类型的冗余中，冗余网络将通过提供备份数据路径来防止开关转换链接故障。为了描述这一点，让我们看一下一个主要的明星拓扑。假设星网（图1中的设备）希望将数据发送到另一个设备。在这种情况下，它首先将信息发送到连接的设备到恒星中间的网络（即网络开关），然后将数据传输到指定的设备。图1。在星形拓扑中，每个设备都连接到集线器或开关，连接节点充当客户端，而ANG中央节点则充当服务器。复制的明显缺点是，如果网络的网络开关失败，则全部连接ED节点被禁用，多个数据中心的用户可能不会参与网络通信。实际上，单个路径设计的结果是任何硬件故障，电力或电缆连接都会干扰所有类型的网络通信。为了避免这些限制并增加冗余，网络管理员可以添加细分市场或其他工业开关，或者他们可以完全使用其他类型的拓扑，例如网格，链接链接和冗余环。应该注意的是，当计算机通过带有冗余路径的LAN共享信息时，可能会在循环中发生这些过程，并且可能发生风暴。可以通过淹没假帧网络来关闭风暴广播，从而阻止重要框架进入网络或到达目的地。这些类型的框架的两个主要来源（但不仅仅是服务攻击或以太网设备失败的恶意下降。由于提高以太网设备的质量，近年来发病率降低了。不正确的调整也可能导致此问题。通常，通过交换机在所有端口上传递广播框架。顾名思义，这是一个广播，它适合每个人。但是，“风暴保护开关”开关将看到如此多的广播框架并压缩它们，从而阻止它们在整个网络中无法kumalat。当广播流消失时，交换机将允许流量重新超过。它自身重置。在大多数开关中，默认情况下通常启用它。由于流量的意外流量，可能需要一些应用程序将其关闭，但这非常罕见。跨越树协议打破循环循环并防止广播风暴，网络管理员长期以来实现了一个流行的图层协议（STP）。 STP通过阻止所有冗余网络的端口来防止网络循环的出现。在无网络网络中，其端口已找到的单个设备仍然会收到数据，但是这些数据不会发送到网络中的其他设备。 STP禁用不属于生成树的链接，在任意两个网络节点之间留下主要路径和一个活动通道。但是，当发生网络故障时，设备可以继续与网络交谈，因为数据可以在故障周围重新路由。所选端口取决于配置的拓扑。 Spanning树（STP，RSTP，MSTP）STP协议具有三个版本：STP（802.1d），Fast STP（RSTP，802.1W）和Multi-STP（MSTP，802.1S）。 RSTP优于STP的主要优点是缩短收敛时间。 RSTP通常是拓扑反应在5到10秒内变化时，而STP最多可能需要50秒。 MSTP是STP的应用到虚拟LAN（VLAN）。 MSTP地图是一个多层树的一个示例中的一组VLAN。它通过确保在任何两个节点之间只有一个Aktive路径来提高网络性能和稳定性MST的例子。网络传输通过MSTP分为许多区域，每个区域都有许多独立的跨越树。 MSTP不仅激活了网络的快速链接，而且还允许数据流从各种VLAN到分开-RUTA。以太网网络不能具有循环。生成树协议通过禁用其中一个连接来防止（图2）循环。如果其中一个工作连接失败，那么生成树将使原始的手部残疾链接能够再生连接。图2。通过禁用其中一个连接，避免通过树协议避免循环。 RSTP和STP之间的差异是使用更快的算法要锁定的算法，并且unblock unblock links。 MSTP在VLAN连接上工作，而不是与物理接口的连接，从而阻碍了创建的单个VLAN的数据，同时允许其他未婚VLAN继续使用该链接。除STP，RSTP和MSTP外，其他弹性技术和协议还有许多其他弹性协议和技术。批评的三个价值是以太网环保护切换（ERP），链接聚合和虚拟路由器冗余协议（VRRP）。开放标准ITU-T G.8032以太网环保护开关（ERPS）协议具有50毫秒的网络恢复网络，用于创建用于防止循环问题的节点循环。当节点排列在环中时，总是会阻止连接以防止循环的创建。通过这种方式，交通袋中流动到环周围的双向，但始终停止阻止链接。如果环上的另一个链接已关闭，它将是一个锁定链接并打开先前锁定的链接。因此，数据流以几乎没有速度或没有速度的相同速率持续存在。 ERP环也可以通过几层连接以创建较大的堆栈。即使在纤维连接的道路上，ERP的受保护环结构也意味着ping至少为ping，并且连接将保持S桌子。如果您要建立优先恢复优先级的新网络冗余和框架，则ERP可能是最佳选择。同样，以太网网络可能没有循环。 ERP（图3）像STP一样，请勿激活链接以从网络中删除循环。与Spanning树协议相似，如果工作链接失败，前一个残障的链接将重新启用，创建一个更具弹性的网络。图3。ERP有助于防止网络被致命的循环损坏。尽管STP可以用于看起来像网络网络的网络，但禁用多个链接以防止循环，但ERP只能在循环中实现。通过限制Disenyosa循环，ERP可以为网络提供更快的调整时间（小于50毫秒）。链接组合 - 与两个或多个设备的许多单独的以太网链路捆在一起，因此这些链接充当了单个逻辑链接。可以在不使用STP关闭冗余链接的情况下完成此操作。将开关连接到我曾经曾经的另一个开关，服务器，设备二颈或多端口接入点是设备最常见的组合。除了优化加载的平衡外，使用集成的重要原因 - 链接是提供快速透明的恢复。一组集成端口称为链接聚合组（lag）。这些链接中的每一个应与以太网（10/200/10/10g等）相同，并且调整是相同的。物理链接在活动活动或活动备份设置上运行，这意味着，如果物理链接失败，其他物理链接可以结束并恢复失败链接先前发送的流量。协议调整（LACP）组合链接是一种点对点协议，可创建冗余并增加设备之间的带宽，通常是工业开关。例如，通过将两个以太网开关和两个链接连接在一起来创建一个循环（图4）。图4。LACP通过在两个链接中创建逻辑链接来防止问题。 LACP阻止了问题通过创建指向链接的逻辑链接并消除循环引起的问题来解决。这两个链接都可以同时发送不同的数据，从而将带宽加倍。如果链接失败，其他链接仍然可以发送数据。多达8个链接可以一起产生单个LACP连接。虚拟路由器冗余协议（VRRP）是一种开放标准协议，通过为网络服务提供冗余路由器来提高网络可靠性。 VRRP通过使用物理硬件并创建由许多物理路由器组成的虚拟路由器来实现这一目标。当数据包从服务器的IP地址转移到虚拟路由器时，优先级最高的工业路由器是主要路由器。该组中的其他路由器处于待机模式，如果主要路由器失败，准备抓住。在一个连贯的工业世界中，网络破坏可能是灾难性的。但是，许多组织继续使用过时的技术，这些技术会阻碍增长，增加网络安全威胁和REDUCE生产率。为了实现工业网络的现代化，我们不仅应该升级过时的技术，而且还应提高灵活性。