Optymalizacja sieci Ethernet

Stosowanie popularnego standardu Ethernet to wielka zaleta, ponieważ w jednej centralnej lokalizacji mamy dostęp do danych z produkcji, informacji o sprzedaży i zamówieniach od klientów. Połączenie tak różnych światów niesie ze sobą również zagrożenia.

Projektantom i administratorom sen z powiek spędza głównie kwestia bezpieczeństwa i dostępności pasma. Dzięki zastosowaniu przełączników zarządzalnych można podzielić sieć na mniejsze segmenty i indywidualnie zoptymalizować każdy z nich do innych zadań.

Wirtualne sieci VLAN

Jednym ze sposobów podziału sieci są wirtualne sieci VLAN, które pozwalają na logiczny podział sieci, bez ingerencji w fizyczną infrastrukturę. Sieci te można zastosować do ograniczenia domeny rozgłoszeniowej, zwiększając tym samym bezpieczeństwo i wydajność całej sieci. W ramach poszczególnych podsieci administratorzy mają do dyspozycji szereg mechanizmów służących optymalizacji sieci. Przykładowo jeśli w jednej podsieci przesyłane są dane o różnym priorytecie, korzystne jest użycie funkcji Quality of Service (QoS), która pozwala na przypisanie odpowiedniego priorytetu krytycznym danym. Jeśli przesyłane informacje mają charakter poufny lub z innego powodu chcemy ograniczyć dostęp do sieci, switch zarządzalny umożliwia wyłączenie nieużywanych portów, a na pozostałych mogą być filtrowane adresy MAC.

Istotną kwestią przy wyborze switchy jest również szybkość transmisji portów przełącznika. Urządzenia generujące mały ruch w sieci zadowolą się portami Fast Ethernet, ale szkielet sieci powinien być zbudowany na switchach Gigabit, ponieważ liczba urządzeń sieciowych rośnie wykładniczo. Poza komputerami do sieci wpinamy kamery, urządzenia peryferyjne oraz telefony komórkowe. W aplikacjach, w których mamy do czynienia z dużą ilością danych (np. przy przesyłaniu obrazów), przy budowie szkieletu sieci warto sięgnąć po przełączniki z portami 10 G. W systemach wizyjnych, gdzie stosuje się bardzo szybkie kamery, jest to już niemal konieczne. Ciągłe zwiększanie prędkości portów jest kosztowne, dlatego administratorzy dążą do tego, aby optymalnie wykorzystać dostępne pasmo.

Protokół IGMP

Zarówno w automatyce, jak i systemach wizyjnych kluczową rolę odgrywa protokół IGMP. Aby możliwe było zastosowanie przemysłowego protokołu EtherNet/IP, switche muszą obsługiwać IGMP Snooping. W przypadku systemów wizyjnych sprawa nie jest już tak oczywista. Zdarza się, że producent maszyny instaluje switch niezarządzalny, bez obsługi IGMP i wszystko działa idealnie w obrębie jednej maszyny. Przy kilku urządzeniach wpiętych do switcha nikt nie zauważy, że switch niezarządzalny zmienia ruch multicast w broadcast. Problem ujawnia się dopiero w chwili podłączenia maszyny do sieci – wówczas ruch broadcast jest wysyłany z maszyny do zewnętrznej sieci. Aby temu zapobiec, trzeba aktywować IGMP Snooping.

Protokół ERPS

Bezpieczeństwo to również utrzymanie sieci w ruchu, nawet w sytuacji, gdy jednocześnie wystąpi kilka awarii. Aby je zapewnić, stosuje się redundantne połączenia między poszczególnymi urządzeniami i segmentami. Sieci Ethernet nie wolno zapętlić, dlatego konieczne jest użycie protokołu, który zapobiega powstawaniu pętli. Najbardziej popularny i uniwersalny jest protokół Ethernet Ring Protection Switching (ERPS), ponieważ jest to otwarty standard, obsługiwany zarówno przez switche szkieletowe i komercyjne, jak i przemysłowe. ERPS w sposób logiczny blokuje nadmiarowe połączenia, a w przypadku awarii umożliwia rekonfigurację sieci w czasie poniżej 50 ms. Konfiguracja zarządzalnych switchy nikomu nie powinna nastręczać trudności. Większość przełączników ma bardzo intuicyjną konsolę web, która znacznie ułatwia konfigurację w małych sieciach. Zaawansowani użytkownicy, szczególnie w przypadku sieci rozległych, chętnie korzystają z wiersza poleceń CLI oraz SNMP.

Wszechstronny Ethernet

Jak widać na kilku prostych przykładach komponenty do sieci Ethernet to bardzo obszerny temat. Do dyspozycji mamy switche, które mogą mieć od kilku do kilkudziesięciu portów o różnej funkcjonalności i odporności na czynniki zewnętrzne. Wybór możliwych rozwiązań sprawia, że bez problemu można dobrać przełącznik do każdej aplikacji. Wspólnym mianownikiem i największą zaletą Ethernetu jest zdolność przesyłania danych między różnymi środowiskami w ramach jednej sieci.

ANTAIRA TECHNOLOGIES Sp. z o.o.
ul. Czereśniowa 98, 02-456 Warszawa
tel. 22 862 88 81, fax 22 862 88 82
www.antaira.pl

źródło: Automatyka 3/2018