Базовая настройка промышленного коммутатора Ethernet для локальной сети

Применение сетевого оборудования в промышленности требует учета параметров среды, в которой должны работать устройства. Например, оборудование, предназначенное для установки на заводах, должно выдерживать более широкий диапазон температур, вибраций, физических загрязнений и электрических помех, чем оборудование, устанавливаемое в обычных монтажных телекоммуникационных шкафах. Поскольку управление критически важными процессами может зависеть от канала Ethernet, экономическая стоимость падения связи может быть высокой, и поэтому важным критерием является высокая доступность. Промышленные коммутаторы L2 предназначены для установки на особо важных объектах, заводах и в производственных помещения. Устройства industrial ethernet могут работать при низких температурах, а также имеют повышенную устойчивость к пыли (уровень защиты IP40). Также существуют коммутаторы ip67, имеющие полную защиту от пыли и выдерживающие погружение в воду на глубину до 1 метра (уровень защиты IP67).

Серия Gazelle - это управляемые промышленные ethernet коммутаторы, предназначенные для автоматизации производства, силовых ведомств, электроэнергетики и др. Устройства могут работать при низких температурах, а также имеют повышенную устойчивость к пыли (уровень защиты IP40 и GB/T 17626.5) и грозозащиту до 6000 вольт.

Базовая настройка коммутатора состоит из нескольких этапов: задание имени хоста и описания портов, настройка VLAN, настройка протокола кольца и включение мониторинга устройства. В следующих пунктах статьи приводятся примеры настройки.

 

1. Настройка описания портов и hostname

Чтобы было проще определить, какие устройства подключены к интерфейсам коммутатора, рекомендуется задавать портам параметр description. Таким образом обычно описывают, к какому оборудованию или в какое помещение идет кабель из данного порта. Это делается в режиме конфигурации интерфейса командой:

description text

Raisecom является стандартным именем хоста. Рекомендуется менять его на название устройства или места, где оно установлено.

Raisecom#hostname SwitchA

SwitchA#

 

2. Настройка VLAN 

Основное применение VLAN заключается в разделении сети на отдельные логические сегменты. На коммутаторе создается несколько VLAN, а хосты, которые подключаются к устройству, делятся между ними. Таким образом, общаться между собой могут только узлы, находящиеся в одном VLAN. Например, финансовый и IT отделы должены быть помещены в разные подсети, чтобы они не могли получить доступ друг к другу.

Существует 2 режима интерфейса: Trunk и Access. Порты в режиме Access обычно используются для подключения пользовательских устройств, например ПК, телефонов или камер, т.е. организации услуг доступа. Такие интерфейсы пропускают в сторону клиентских устройств пакеты только с уникальным идентификатором своего VLAN и «тегируют» пакеты от них. Пакеты других VLAN отбрасываются.

Порты в режиме Trunk обычно используются для связи коммутаторов между собой. Для них настраивается список VLAN, которые им разрешено пропускать через себя, и все пакеты с тегами этих VLAN будут передаваться через такие порты. Другие пакеты будут отбрасываться.

Существует Native VLAN. Трафик этого VLAN не тегируется даже в Trunk, по умолчанию это 1-й VLAN и по умолчанию он разрешён. Эти параметры можно переопределить. Нужен Native VLAN для совместимости с устройствами, незнакомыми с инкапсуляцией 802.1q. Например, если нужно через Wi-Fi мост передать три VLAN, и один из них является VLAN управления. Если Wi-Fi-модули не понимают стандарт 802.1q, то управлять ими можно, только если этот VLAN настроить, как Native VLAN с обеих сторон.

 

2.1 Настройка пользовательских VLAN и VLAN управления

Обычно в целях безопасности рекомендуется разделять пользовательский трафик и трафик управления системой. Поэтому для подключения к коммутатору создают отдельный VLAN и задают в нем IP-адрес для подключения по протоколу telnet или ssh.  Создадим VLAN 100 и VLAN 200, активируем их, настроим VLAN 200 для управления по адресу 192.168.4.28, а VLAN 100 как пользовательский.

 

Raisecom(config)#create vlan 100,200 active

Raisecom(config)#interface gigaethernet 1/1/1

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#switchport mode access

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#switchport access vlan 100

Raisecom(config)#interface gigaethernet 1/1/2

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#switchport mode access

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#switchport access vlan 200

Raisecom(config)#interface ip 1

Raisecom(config-ip1)#ip address 192.168.4.28 255.255.255.0 200

 

2.2 Настройка Voice VLAN

Иногда требуется разделить голосовой трафик и передачу остальных данных по разным VLAN. Можно настроить интерфейс GE 1/1/1 в режиме Trunk, пустить передачу данных по Native VLAN (VLAN 100), а голосовой трафик по Voice VLAN (VLAN 200). Создадим VLAN 100 и VLAN 200, активируем их, настроим VLAN 200 как Voice VLAN:

Raisecom(config)#create vlan 100,200 active

Raisecom(config)#interface gigaethernet 1/1/1

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#switchport mode trunk

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#switchport trunk native vlan 100

Raisecom(config-gigaethernet1/1/1)#voice-vlan 200 enable

 

3. Настройка протокола кольца на примере RSTP

С усложнением структуры сетей и ростом числа коммутаторов в них петли в сети Ethernet становятся большой проблемой. Из-за механизма пакетной широковещательной передачи петля заставляет сеть генерировать большие объемы данных, в результате чего снижается пропускная способность сети и оказывается серьезное влияние на пересылку обычных данных. Сетевой шторм, вызванный петлей, показан на рисунке.

Spanning Tree Protocol (STP) соответствует стандарту IEEE 802.1d и используется для удаления петель. Gazelle S1112i, на которых работает STP, будут обрабатывать пакеты Bridge Protocol Data Unit (BPDU) для выбора корневого коммутатора, корневого порта и designated порта. Интерфейс петли блокируется логически в соответствии с результатами выбора, обрезая структуру петлевой сети до древовидной структуры, которая имеет Gazelle S1112i-PWR в качестве корня. Это предотвращает непрерывное распространение, неограниченную циркуляцию пакетов в петле, широковещательные штормы и снижение производительности обработки пакетов, вызванной повторным приемом одних и тех же пакетов.

Основным недостатком STP является низкая скорость сходимости. Сходимость означает состояние, когда выбраны корневой коммутатор, корневые и designated порты, эти порты переведены в режим пропуска трафика, а остальные порты в режим блокировки трафика. Для улучшения медленной скорости сходимости STP IEEE 802.1w устанавливает протокол быстрого связующего дерева (RSTP), который ускоряет механизм изменения состояния блокировки интерфейса на состояние пересылки.

Пример настройки на Gazelle S1112i описан ниже. 

Включим RSTP, поставим приоритет Switch A равным 0, и стоимость пути от Switch B к Switch A равной 10.

Включим RSTP на Switch A, Switch B, и Switch C

Raisecom#hostname SwitchA

SwitchA#config

SwitchA(config)#spanning-tree enable

SwitchA(config)#spanning-tree mode rstp

 

Raisecom#hostname SwitchB

SwitchB#config

SwitchB(config)#spanning-tree enable

SwitchB(config)#spanning-tree mode stp

 

Raisecom#hostname SwitchC

SwitchC#config

SwitchC(config)#spanning-tree enable

SwitchC(config)#spanning-tree mode stp

 

Настроим интерфейсы

SwitchA(config)#interface port 1

SwitchA(config-port)#switchport mode trunk

SwitchA(config-port)#exit

SwitchA(config)#interface port 2

SwitchA(config-port)#switchport mode trunk

SwitchA(config-port)#exit

 

SwitchB(config)#interface port 1

SwitchB(config-port)#switchport mode trunk

SwitchB(config-port)#exit

SwitchB(config)#interface port 2

SwitchB(config-port)#switchport mode trunk

SwitchB(config-port)#exit

 

SwitchC(config)#interface port 1

SwitchC(config-port)#switchport mode trunk

SwitchC(config-port)#exit

SwitchC(config)#interface port 2

SwitchC(config-port)#switchport mode trunk

SwitchC(config-port)#exit

 

Настроим приоритеты

SwitchA(config)#spanning-tree priority 0

SwitchA(config)#interface port 2

SwitchA(config-port)#spanning-tree extern-path-cost 10

 

SwitchB(config)#interface port 1

SwitchB(config-port)#spanning-tree extern-path-cost 10

 

4. Настройка мониторинга SNMP v2

Simple Network Management Protocol (SNMP) разработан Инженерной группой по Интернету (IETF) для решения проблем управления сетевыми устройствами, подключенными к Интернету. Через SNMP система может управлять всеми сетевыми устройствами, которые поддерживают SNMP, включая мониторинг состояния сети, изменение конфигурации сетевого устройства, и получение сетевых аварийных сигналов. SNMP является наиболее широко используемым протоколом управления сетью в TCP / IP. SNMP разделен на две части: агент и NMS. Агент и NMS взаимодействуют посредством пакетов SNMP, отправляемых через UDP.

Существует несколько версий протокола SNMP:

SNMP v1 использует механизм аутентификации имени сообщества. Имя сообщества - строка, определенная агентом, действует как пароль. Система управления сетью может подключаться к агенту только путем правильного указания имени его сообщества. Если имя сообщества, содержащееся в пакете SNMP, не будет принято Gazelle S1112i-PWR, пакет будет отброшен.

SNMP v2c также использует механизм аутентификации имени сообщества. SNMP V2c поддерживает больше типов операций, типов данных и кодов с ошибками, что позволяет лучше идентифицировать ошибки.

 

Рассмотрим пример настройки протокола SNMP.

Настроим IP адрес коммутатора

Raisecom#config

Raisecom(config)#interface ip 0

Raisecom(config-ip)#ip address 20.0.0.10 255.255.255.0 1

Raisecom(config-ip)#exit

 

Настроим SNMP v1/v2c view

Raisecom(config)#snmp-server view mib2 1.3.6.1.2.1 included

 

Создадим SNMP v1/v2c community

Raisecom(config)#snmp-server community raisecom view mib2 ro

 

Включим отправку Trap

Raisecom(config)#snmp-server enable traps

Raisecom(config)#snmp-server host 20.0.0.221 version 2c raisecom

 

Заключение

В статье было приведено описание индустриальных коммутаторов и их отличия от Enterprise версий. Также были перечислены основные этапы базовой настройки коммутатора ethernet с примерами команд.