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自动化基础:传输中的数据:复杂工业网络的路由方法

   日期:2019-09-10     浏览:6    评论:0    
核心提示:像智能制造这样的计划需要信息在网络体系结构中自由流动,从最初收集数据的位置,到分析数据并将其上下文化为信息的位置,以及最终向工作人员提供信息的位置。

像智能制造这样的计划需要信息在网络体系结构中自由流动,从最初收集数据的位置,到分析数据并将其上下文化为信息的位置,以及最终向工作人员提供信息的位置。

然而,确保信息的自由流动并非易事。添加到网络中的每个已配置设备都会成为获取所需信息的障碍。越来越多的信息不仅需要通过一个网络发送,而且需要通过多个网络发送。

过去,已经使用两种设备被用来管理网络流量:交换机和路由器。交换机在开放系统互连(osi)模型的第二层工作。它们主要使用MAC地址与信息包交互。路由器在第三层工作。它们使用IP地址和子网将信息从一个网络移动到另一个网络。但随着第二层交换机和第三层路由器的界限开始模糊,一种新的解决方案出现了:第三层交换机。第三层交换机在一个设备中结合了交换机和路由器的功能,允许最终用户在逻辑上将他们的流量分段到虚拟局域网(VLAN)中。第三层交换机不仅可以操作第二层上的一个或多个VLAN,还可以跨第三层在这些VLAN之间路由数据。

对于流程工业来说,这一点越来越重要,因为在流程工业中,分布式控制系统继续变得更加虚拟化,集中服务器、分布式客户机和业务逻辑从表示中抽象出来。第三层交换机能够提供的路由功能对于确保整个工厂内网络的安全性、隔离性和弹性至关重要。

路由类型

VLAN间路由可以通过三种不同的方式配置:连接、静态和动态。

连接的路由

连接路由包括两个VLAN使用本地路由在彼此之间自动路由流量。只有当两个VLAN都连接到配置为它们的网关地址的第三层交换机时,才会发生这种情况。交换机的配置如下:L3switch(config)#ip routing。

将连接路线看作是两个相邻的酒店房间,房间之间有一个连接门。两个房间是分开的,连接的门可以锁定,但最终,有人可以通过连接的门口从一个房间移动到另一个房间。

如果一台机器的I/O适配器在许多机器上始终具有相同的IP地址,但控制器具有分配给生产线的IP地址,则连接路由特别有用。在这种情况下,最终用户可以使用连接的路由将通信量从线路级网络路由到连接到同一交换机的机器级网络上的任何I/O模块。

静态路由

静态路由方法通常在只有非常有限数量的启用了IP路由的第三3层交换机的小型网络中首选。它包括手动配置数据包在网络中传输时将遵循的确切路径。

命令行配置示例如下:

L3Switch(config)#ip route 10.10.240.0 255.255。255.0 10.10.100.1。在这种情况下,到达目的地址为10.10.240.0 255.255.255.0网络的第三层交换机的数据包将被发送到地址为10.10.100.1的相邻第三层交换机。

静态路由类似于规划通勤。可能有几种不同的路线选择,但司机最有可能选择避开交通拥挤、施工或频繁停车等障碍的路线,以便他们能够尽快到达目的地。

静态路由很容易实现,但它们不可伸缩。此外,路由必须在网络更改或添加更多网络设备时更新。

动态路由

在大型网络中,手动配置不仅每个即时路由,而且所有可能的和允许的路由都是太多的工作。更重要的是,从长远来看,管理和维护是非常困难的。这就是使用动态路由的地方。它自动选择数据将通过网络的路径。

有两个推荐的动态路由协议。第一种是开放最短路径优先(OSPF),它基于同一区域内的所有路由器和交换机具有相同的网络拓扑图。第二种是增强型内部网关路由协议(EIGRP),它只与近邻共享路由信息,从而减少了内存消耗。

在选择这两种动态路由协议时,它们的实现和结果几乎没有差别。然而,当将多个工厂集成到企业级网络中时,信息技术(IT)部门通常更喜欢EIGRP,因为它提供了更高效的路由存储。

EIGRP配置的一个示例是:

L3Switch(config)#router eigrp 100

L3Switch(config-router)#network 10.10.100.0

0.0.0.3 L3Switch(config-router)#network 10.10.210.0 0.0.0.255

L3Switch(config-router)#network 10.10.220.0 0.0.0.255

L3Switch(config-router)#network 10.10.230.0 0.0.0.255

这里,eigrp由“路由器eigrp 100”启用。任意的“100”称为自治系统号。它必须在被认为是在同一个自治系统中的第三层交换机和路由器之间保持一致。“网络”语句是在同一个自治系统中向相邻的第3层交换机或路由器公布的网络。例如,在10.10.230.0之后是0.0.0.255的“通配符”掩码,它与255.255.255.0的子网掩码相反。

其他注意事项

在评估路由选项时,必须记住路由不需要是非此即彼的决定。任何两种甚至所有三种路由方法都可以在一个设计良好的系统中使用。最常见的是,在小区/区域区域内使用连接路由。在站点级,在自动化设备之间使用静态路由,通过软件基础设施使用动态路由来支持服务器、客户端和制造执行软件。另一件要记住的事情是路由如何帮助创建更高效的网络。例如,组织最常见的错误之一就是试图在一个单一的、平面的第二层网络中实现整个控制系统。这可能导致单个网络上存在数百甚至数千个设备,从而造成网络扩张。

一个包含200多个以太网设备的控制系统应该分成多个VLAN。每个VLAN最多应限制为253个IP地址和200个以太网设备。不仅要考虑从控制系统到软件系统的路由,还要考虑从控制系统到控制系统的路由。


 
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