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  • 工业交换机的全称为工业以太网交换机,简单来说也就是应用在工业控制领域的以太网交换机设备,因为这种产品使用的网络标准具有开放性良好应用性广泛的特点,下面我们来给大家具体的介绍一下工业交换机和家用交换机的...

    工业交换机的全称为工业以太网交换机,简单来说也就是应用在工业控制领域的以太网交换机设备,因为这种产品使用的网络标准具有开放性良好应用性广泛的特点,下面我们来给大家具体的介绍一下工业交换机和家用交换机的具体区别。

    就目前市场中的工业交换机和家用交换机产品来说,工业以太网交换机和家用交换机的区别主要是体现在功能以及性能上面。功能上的主要区别指的是工业交换机在功能上面和工业网络通讯会更加的接近,比如说各种各样的现场总线的互通互联,设备和设备的互通互联等。

    在性能上的区别主要是体现在了适应外界环境参数的不同,工业交换机因为应用的环境非常的恶劣,比如说应用在煤矿,舰船以及高温低温的恶劣环境当中,或者是应用在对于防尘有特殊要求的环境当中。在这些环境当中,普通的家用交换机都是无法实现的。

    工业交换机一般都是应用在工业的生产场合,通常的外观和安装形式多种多样,根据应用场合的不同有一些会要求工业交换机具有防水、防尘、抗震、防电池干扰的功能。当然,对于产品的可靠性要求也是特别高的,需要24小时不间断的长期运行,有一些还需要具备自动控制应用的功能。这一点也和家用交换机有着非常大的区别,因为家用交换机一般都不会绝对性的支持7×24小时不间断工作,而工业交换机必须支持7×24小时不间断工作。

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  • 交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有防火墙的功能。接下来就由飞畅科技的小编带大家详细了解下交换机的用途有哪些吧! 学习:以太网交换机了解每一端口...

    交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有防火墙的功能。接下来就由飞畅科技的小编带大家详细了解下交换机的用途有哪些吧!

    学习:以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址,并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 

    转发/过滤:当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。
    消除回路:当交换机包括一个冗余回路时,以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生,同时允许存在后备路径。

    交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。

    一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。

    最后简略的概括一下交换机的基本功能:
    1. 像集线器一样,交换机提供了大量可供线缆连接的端口,这样可以采用星型拓扑布线。
    2. 像中继器、集线器和网桥那样,当它转发帧时,交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。
    3. 像网桥那样,交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻辑。
    4. 像网桥那样,交换机将局域网分为多个冲突域,每个冲突域都是有独立的宽带,因此大大提高了局域网的带宽。
    5. 除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外,交换机还提供了更先进的功能,如虚拟局域网(VLAN)和更高的性能。

    交换机的用途有哪些?

    传统交换机从网桥发展而来,属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速,由于交换机只须识别帧中MAC地址,直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单,便于ASIC实现,因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。

    1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。 
    2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点,OSPF路由协议算法不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。
    3.广播控制:交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域,广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不能通过路由器继续进行广播。
    4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构,因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是逻辑地址且IP地址具有层次结构,被划分成网络号和主机号,可以非常方便地用于划分子网,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。
    5.保密问题:虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤,更加直观方便。

    人工交换
    电信号交换的历史应当追溯到电话出现的初期。当电话被发明后,只需要一根足够长的导线,加上末端的两台电话,就可以使相距很远的两个人进行语音交谈。 
    电话增多后,要使每个拥有电话的人都能相互通信,我们不可能每两台电话机之间都拉上一根线。于是人们设立了电话局,每个电话用户都接一根线到电话局的一个大电路板上。当A希望和B通话时,就请求电话局的接线员接通B的电话。接线员用一根导线,一头插在A接到电路板上的孔,另一头插到B的孔,这就是“接续”,相当于临时给A和B拉了一条电话线,这时双方就可以通话了。当通话完毕后,接线员将电线拆下,这就是“拆线”。整个过程就是“人工交换”,它实际上就是一个“合上开关”和“断开开关”的过程。因此,把“交换”译为“开关”从技术上讲更容易让人理解。 

    电路程控
    人工交换的效率太低,不能满足大规模部署电话的需要。随着半导体技术的发展和开关电路技术的成熟,人们发现可以利用电子技术替代人工交换。电话终端用户只要向电子设备发送一串电信号,电子设备就可以根据预先设定的程序,将请求方和被请求方的电路接通,并且独占此电路,不会与第三方共享(当然,由于设计缺陷的缘故,可能会出现多人共享电路的情况,也就是俗称的“串线”)。这种交换方式被称为“程控交换”。而这种设备也就是“程控交换机”。


    由于程控交换的技术长期被发达国家垄断,设备昂贵,我国的电话普及率一直不高。随着当年华为、中兴通讯等企业陆续自主研制出程控交换机,电话在我国得到迅速地普及。

    语音程控交换机普遍使用的通信协议为七号信令(Signalling System No.7)
    与集线器比较


    1.从OSI体系结构来看,集线器属于第一层物理层设备,而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就是说集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用,对于数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理,不能保证数据传输的完整性和正确性;而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形,而且可以过滤短帧、碎片等。


    2.从工作方式看,集线器是一种广播模式,也就是说集线器的某个端口工作的时候,其它所有端口都能够收听到信息,容易产生广播风暴,当网络较大时网络性能会受到很大影响;而交换机就能够避免这种现象,当交换机工作的时候,只有发出请求的端口与目的端口之间相互响应而不影响其它端口,因此交换机就能够隔离冲突域并有效地抑制广播风暴的产生。


    3.从带宽来看,集线器不管有多少个端口,所有端口都共享一条带宽,在同一时刻只能有两个端口传送数据,其它端口只能等待,同时集线器只能工作。在半双工模式下;而对于交换机而言,每个端口都有一条独占的带宽,当两个端口工作时不影响其它端口的工作,同时交换机不但可以工作,在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。

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  • 1、超强抗干扰性能:工业交换机具有很强的抗干扰功用,比如在防雷、防水、防腐蚀、防静电等方面都有较高的防护等级,而商业交换机则不具有这些功能。 2、采用工业级元器件:工业交换机对产品的.

    相对普通交换机而言,工业交换机在普通交换机的基础之上加强了功能,端口配置和产品系列更加丰富和灵活,能够满足各种工业领域的需求。广泛应用于智慧交通、安防监控、风电光伏、煤矿等领域。尤其是电力、交通、冶金被称为工业交换机应用的三大潜力行业。今天就由飞畅科技的小编带大家来详细了解下工业交换机的性能优势有哪些?

    工业交换机的优势:
    1、超强抗干扰性能:工业交换机具有很强的抗干扰功用,比如在防雷、防水、防腐蚀、防静电等方面都有较高的防护等级,而商业交换机则不具有这些功能。 
    2、采用工业级元器件:工业交换机对产品的元件要求很高,经得起恶劣环境的考验,因此能比较好地适应工业环境,支持各种恶劣环境下的工业应用。
    3、宽温工作:工业交换机一般采用金属外壳,散热更好,防护性更强,基本能满足-45~+75℃的温度范围内可以正常工作,能够适应复杂的温度和湿度,但是商用交换机的工作范围相对而言较为狭窄。
    4、快速环网、快速冗余:工业交换机一般具有快速环网、冗余的功能,冗余时间小于20ms。虽然商用产品也可以组成冗余网络,但治愈时间达10-30s以上,时间太久,无法满足工业环境的使用。
    5、冗余电源设计:电源供电是工业交换机非常重要的部分。电源故障一般占设备故障率的35%以上,为避免电源故障带来的麻烦,工业交换机采用双电源冗余设计,确保系统稳定可靠运行。而商用产品一般采用交流单电源供电方式,不适于在工业环境的应用。
    6、使用寿命长:工业交换机从外壳到元器件都采用工业级方案,因此产品的可靠性更高,使用失效更长,一般能超过10年,普通商用交换机的使用寿命大致为3-5年。


    选择工业交换机的主要衡量因素:
    1、可靠性 在工业现场环境中,可靠性至关重要。关系到产品可靠性的因素主要有:设备硬件对工作环境的耐受力:诸如工作温度范围、EMC电磁兼容性、防雷等级,安装及供电方式、无风扇设计、冗余方式、故障诊断及恢复能力等。在产品的参数描述中,应当有关于工作温度范围、电磁防护、防雷等级的详细描述。
    2、实时性 网络数据传输会产生一定的延时,因此,选择工业以太网交换机首先需要考虑的是交换机对于数据帧转发过程中的端口时延。在标准的工厂自动化控制系统中,系统可以容忍的响应时间不超过10毫秒。因此,在选择交换机时,应当注意交换机端口时延这一数值不应当超过10微秒。
    3、兼容性 工业以太网交换机及其他工业以太网的组件都应当是可以使用标准的TCP/IP协议进行通讯的。任何情况下,工业以太网设备与商用以太网设备间不应存在任何不兼容问题。对应不同的工业现场总线解决方案,工业以太网设备应当具有相应的能力与其兼容。

    好了,以上内容就是飞畅科技关于工业交换机性能优势的相关详细介绍,希望能对大家有所帮助!飞畅科技20年专业从事光端机、工业交换机、光纤收发器、协议转换器等工业通信设备的研发、生产和销售。

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  • 网管交换机的选购

    2017-11-08 15:07:00
    那么,可网管交换机与傻瓜交换机相比具有哪些优势,以及在选购可网管交换机时应当注意哪些问题,就不是所有网管都能明了的了。 一、可网管交换机的特点 可网管交换机是指拥有操作系统,可以借助配置启用一些复杂的...
    几乎所有的网管都知道,在大中型网络中可网管交换机几乎是必须的设备。那么,可网管交换机与傻瓜交换机相比具有哪些优势,以及在选购可网管交换机时应当注意哪些问题,就不是所有网管都能明了的了。
    一、可网管交换机的特点
    可网管交换机是指拥有操作系统,可以借助配置启用一些复杂的网络功能,从而实现网络的稳定运行、访问安全,以及复杂的网络应用。通常情况下,可为其指定IP地址信息,从而实现远程管理,甚至使用网管软件进行统一配置、监视和管理的交换机。
    可网管交换机具有以下特点:
    第一,提高网络稳定性。
    由傻瓜化交换机不能构建冗余网络,否则,将由于存在拓朴环而导致网络瘫痪。由于没有线路冗余,所以,当线路、设备或模块损坏后,就有可能导致某一部分网络、甚至是整个网络的通讯中断。可网管交换机借助Spanning Tree(扩展树)和EtherChannle等技术,不仅可以实现链路的冗余,甚至可以成倍地增加设备之间(交换机之间、交换机与路由器之间、交换机与服务器之间)的连接带宽,并实现网络负载均衡,从而确保了网络运行的稳定。
    第二,提高网络安全性。
    傻瓜交换机没有任何安全性而言,而可网管交换机可使用VLAN(虚拟网)、PVLAN(专有虚拟网)和ACL(访问列表)等多种方式,将不同部门的网络隔离开来,拒绝某些用户对敏感数据的访问,从而保障数据的存储和访问安全。另外,借助于访问列表,还可以有效地拒绝蠕虫病毒的传播,限制某些用户的访问权限,从而进一步地保证了网络安全。
    第三,提高网络传输效率。
    当网络内的计算机数量足够多,并且使用的网络协议也足够多时,会产生大量的广播包,从而严重影响网络的传输效率。借助于可网管交换机的VLAN功能,可以将一个网络划分若干逻辑子网,缩小广播域的范围,从而提高整个网络的传输效率。而傻瓜交换机只能划分碰撞域,却无法划分广播域,从而不能用于单独构建计算机数量多于150台的网络。
    第四,支持复杂网络应用。
    可网管交换机全面支持QoS(服务质量),可以根据数据传输的不同类型,由管理员指定数据传输的优先级别,从而确保了视频会议、IP电话等实时传输的网络应用的需要。在由傻瓜交换机构建的网络中,无论什么数据都要依次排除等待,从而无法适应多媒体等特殊的网络应用。
    第五,支持远程监视与管理。
    一旦为可网管交换机配置了IP地址,就可以实现对该交换机的远程监视、配置和管理。对于大中型网络而言,这一点非常重要。这也就意味着,网管只需坐在自己的计算机前,就可以实现网络中所有交换机的管理,了解交换机的运行状态,并根据需要修改交换机的配置。许多可网管交换机不仅可以借助网管软件(如HP OpenViewCisocWorks)进行统一管理,甚至可以将由若干交换机构成的叠堆当做一台交换机管理,从而减化了管理的难度与强度。
    二、哪些位置需要可网管交换机
    由于可网管交换机的价格往往是傻瓜交换机价格的5倍甚至更高,所以,可网管交换机通常都被用于比较重要的位置。当然,如果资金比较充裕,也可以在整个网络中都使用可网管交换机,从而实现对网络中每一台计算机的访问控制。
    第一,中心交换机。
    作为网络核心和枢纽的中心交换机必须选用可网管交换机,而且应当选用三层可网管交换机。原因很简单,所有的网络应用和网络安全都必然会经过中心交换机,因此,中心交换机从根本上决定着网络性能,以及所能提供的网络应用。另外,每个大中型网络都需要配置VLAN,而VLAN之间的通讯必须借助三层设备才能实现,三层交换机则被用于实现VLAN之间的线速转发。
    第二,骨干交换机。
    骨干交换机大多被放置于每栋建筑物,用于连接工作组交换机。一栋建筑内往往拥有多个部门、需要实现各种不同的网络应用。因此,若欲实现与中心交换机的冗余连接,保障网络连接的稳定;实现VLAN划分,实现网络访问的安全;就必须采用可网管交换机。
    第三,重要的工作组交换机。
    工作组交换机用于直接连接计算机。如果交换机所连接的计算机都属于同一类型的用户,并且彼此之间没有对数据访问的限制,那么,完全可以采用傻瓜交换机。相反,如果所连接的用户对网络安全有着较高的要求,或者网络应用比较复杂,必须实现对交换机每个端口的控制,那么,就必须采用可网管交换机。
    三、选购可网管交换机时应当考虑哪些问题
    不同位置、不同环境、不同应用需要不同的网管交换机。因此,在选购可网管交换机时,应当考虑以下问题:
    第一,所处位置。
    不同位置应当选用不同的可网管交换机。中心交换机应当选择三层交换机,骨干交换机建议选择高性能二层交换机(如果网络规模较大,也可以选择三层交换机),而工作组交换机则应当选择普通二层交换机。
    第二,网络应用。
    不同的网络应用决定着所需设备的性能。性能越高的交换机自然价格也就越高,因此,不要盲目追求高性能,而应当根据网络应用、数据流量等诸多因素,选择最适合网络应用的、最具性价比的交换机。
    第三,所处环境。
    在选购交换机时,不能将它们相互割裂开来,而应当综合地、联系地进行考虑。考虑下级交换机是否支持上级交换机的功能与应用,考虑上下级交换机在性能上应有的差别,考虑上下级交换机端口的类型与数量,考虑传输距离、网络带宽和通讯线缆,从而使所有交换机相互协调,达到彼此之间的最佳组合。
    第四,设备兼容性。
    尽管不同的可网管交换机大多遵守相同的国际标准,但是,每个厂家都有一些特殊的协议,并且使用不同的网络管理软件,因此,若欲实现对可网管交换机的统一管理,实现各种复杂的网络应用,达到性能最优化,就应当尽量选择同一厂商的产品。
    第五,设备性能。
    设备性能也是在选购交换机必须注重的因素。其中,背板带宽、转发速率、VLAN数量、MAC地址数量、插槽数量、支持的端口类型、堆叠层数等参数,都必须根据交换机所处的位置与网络应用确定。
    ● 背板带宽
    带宽就像是立交桥所拥有的车道的总和。由于所有端口间的通讯都需要通过背板完成,所以,背板所能提供的带宽,就成为端口间并发通讯时的瓶颈。带宽越大,提供给各端口的可用带宽越大,数据交换速度越快;带宽越小,给各端口提供的可用带宽越小,数据交换速度也就越慢。也就是说,背板带宽决定着交换机的数据处理能力。因此,背板带宽越大越好,特别是对那些骨干交换机和中心交换机而言。若欲实现网络的双全工无阻塞传输,要求“背板带宽=端口数量*端口速率*2,或者“转发带宽=端口数量*端口速率”。
    ● 转发速率
    转发速率(也称吞吐量)就像是立交桥的车流量,也是交换机的一个重要参数,标志着交换机的具体性能。交换机应当能够实现线速交换,即交换速度达到传输线上的数据传输速度,从而最大限度地消除交换瓶颈。若欲实现网络的无阻塞传输,要求“吞吐量(Mpps)=千兆端口数量*1.488Mpps”。其中,1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488 Mpps
    ● 端口速率
    从端口速率看,主要有100Mbps1000Mbps两种。常见的搭配形式有n*10/100Mbpsn*1000Mbps+m*100Mbpsn*1000Mbps三种。
    n*10/100Mbps交换机是价格低廉的主流产品,被广泛地作为工作组交换机,为网络内的普通计算机提供接入服务。
    N*1000Mbps+m*100Mbps交换机由于可实现与其他交换机的千兆连接,从而有效的解决了交换机之间的互联瓶颈,因此,正被越来越多地采用。
    n*1000Mbps交换机大多只充当着中心交换机或骨干交换机的角色,用于连接服务器或其他交换机。毫无疑问,千兆位的带宽能够完美实现任何网络功能,完全满足各各种形式的网络需求,是搭建高性网络的当然之选。
    ● 延扩方式
    交换机扩展端口听方式有两种,一是级联,二是堆叠。采用级联方式时,交换机之间只能借助一个端口通讯,将成为网络瓶颈。采用堆叠方式时,借助于专用的模块和电缆,可以叠堆交换机间的高速无阻塞连接,并可实现统一配置与管理。显然,堆叠更适合为大量的计算机提供接入服务。千兆堆叠和级联通常采用SFPGBIC模块,只要交换机拥有相应的插槽,即可实现彼此之间的互联。
    ● 链路汇聚
    使用端口聚合协议,可以将多个端口绑定在一起,从而成倍地增加连接带宽,并实现链路备份,以及端口间的负载均衡,保证交换机在几秒钟内快速从失败中恢复。
    ● VLAN与三层交换
    三层交换用于实现VLAN(虚拟网)之间连接。虚拟网的主要作用有两点,一是将大的网络划分为若干小的子网络,从而减少广播提高网络传输效率;二是提高网络安全性,控制用户对某个子网络的访问,有效地保护敏感数据。借助于三层交换,可以实现虚拟网之间的线速连接,解决虚拟网之间的传输瓶颈。
    四、交换机选购实例
    某高等学校组建校园网。共有10座建筑物,办公用计算机150台,学生用计算机800台。计算机楼与其他建筑之间的距离为300~1500
    ● 设备购置计划
    中心交换机1台,用于实现服务器和骨干交换机的相互连接。选用6插槽三层交换机,一个管理模块,一个241000Base-T模块,三个6GBICSFP模块。选用1000Base-LX GBICSFP模块,实现主干千兆连接。背板带宽≥128Gbps,转发速率≥48Mpps
    骨干交换机12台,用于实现向上与中心交换机的连接,向下与办公计算机的连接。选用可网管交换机,拥有2GBICSFP插槽,244810/100Base-TX端口。行政楼中的计算机数量较多,可以使用GBIC堆叠方式,将交换机连接在一起。另外,将相同性质的部门划分至一个VLAN,创建Trunk实现各VLAN与中心交换机的通讯。
    工作组交换机34台,选用傻瓜交换机。用于连接机房中的学生用计算机,2410/100Base-TX交换机。每台交换机都连接至骨干交换机,并且在骨干交换机中将每个机房划分为一个VLAN
    ● 设备购置方式
    采用政府招标方式。由学校提出技术要求,政府统一制定标书并招标。由于高等学校可以向海关申请免税,因此,可以节约增值税和关税(合计21%左右)。

     

    本文转自 刘晓辉 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/liuxh/42338 ,如需转载请自行联系原作者

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