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1、引言
有鑒于目前工業設計院和工業系統集成單位，在為工業客戶設計實施現場工業以太網方案時，仍然采用三層網絡結構。所以本文就工業冗余環網與民用三層網絡做了個比較。
2、工業化設計的冗余環網
交換機數據轉發延遲小，存儲轉發（Store and Forward）是網絡領域使用得最為廣泛的技術之一，以太網交換機的控制器先將輸入端口到來的數據包緩存起來，先檢查數據包是否正確，并過濾掉沖突包錯誤。確定包正確后，取出目的地址，通過查找表找到想要發送的輸出端口地址，然后將該包發送出去。交換機數據存儲轉發由硬件實現,數據轉發延遲為1~2ms
交換機帶寬高, 100M。
提供冗余鏈路,網絡故障恢復時間<300ms。在工業冗余環網網絡環境里,交換機不會立即開始轉發功能,主交換機(Local)由手動指定,選擇主鏈路和備份鏈路建立一個指定路徑,由Supreme-Ring協議自動指定。一個工業冗余環網網絡里面只能有一個主交換機(Local)。主交換機(Local)會定期發送配置信息，這種配置信息將會被所有的從交換機（Remote）發送。一旦網絡結構發生變化，網絡狀態將會重新配置。
當指定主交換機(Local)之后，在轉發數據包之前，所有端口都以阻塞方式啟動。運用Supreme-Ring算法，主交換機(Local)選擇最低COST值的端口作為主鏈路，另一條COST值高的端口作為備份鏈路。備份鏈路不轉發數據，只接收和處理HELLO包，處于熱備（Hot Standby）狀態。從交換機（Remote）沒有主鏈路和備份鏈路的區別。Supreme-Ring協議是一種簡潔高效的冗余協議，能夠保證環網在鏈路故障時，在300ms之內恢復網絡通信。
Supreme-Ring的狀態：
運行Supreme-Ring協議的交換機上的端口，總是處于下面四個狀態中的一個：
阻塞：所有端口以阻塞狀態啟動以防止回路，處于阻塞狀態的端口不轉發數據幀但可接受HELLO包。
熱備：不轉發數據幀，但學習MAC地址表，在主鏈路故障時，在300ms之內，立刻進入轉發狀態。
轉發：可以傳送和接受數據數據幀。
禁用：通常由于端口故障或交換機配置錯誤引起。
工業冗余環網網絡簡潔高效。
3、三層設計的網絡
路由器數據轉發延遲大，當一個數據包進入路由器，首先查看二層幀，進行CRC校驗，進入緩沖區，查看路由表，從緩沖區取出數據包目的IP地址與路由表進行匹配與運算，重新封裝二層幀頭，此時的二層幀頭的源MAC地址已經變為路由器出口的MAC地址，從路由器出口轉發。路由器改寫二層幀源MAC地址和數據轉發由軟件實現,不同的路由器數據轉發延遲差別較大,通常經過一個路由器的延遲不少于50ms。
普通路由器帶寬低,只有10M。
能夠提供冗余鏈路,網絡收斂時間長。四種最常見路由協議是RIP、IGRP、OSPF和EIGRP。在上述幾種域內路由算法中，RIP和IGRP的收斂時間相對較長，都是分鐘數量級的；OSPF要短一些，數十秒內可以收斂；EIGRP最短，網絡拓撲發生變化之后，幾秒鐘即可達到收斂狀態。
收斂是路由算法選擇時所遇到的一個重要問題。收斂時間是指從網絡的拓撲結構發生變化到網絡上所有的相關路由器都得知這一變化，并且相應地做出改變所需要的時間。這一時間越短，網絡變化對全網的擾動就越小。收斂時間過長會導致路由循環的出現。
三層設計的網絡復雜繁瑣。
4、結束語
三層設計的網絡雖然可擴展性高，并且在民用領域是事實上的標準，但是由于數據轉發延遲大、帶寬低、網絡收斂時間長、配置與實施復雜繁瑣等缺點，并不適用于工業現場環境。工業化設計的冗余環網簡潔高效是專為工業現場環境設計，帶寬高，低于<300ms的網絡故障恢復時間，滿足工業現場要求。
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