如何连接网络中的特殊设备

网络工程 转变 路由器 以太网 MAC地址 层2
2021-07-15 04:06:55

我有一个令我困惑的问题。

我有几个自定义电子设备(相同,一个是主设备,另一个是从设备),它们仅实现了 ISO/OSI 层的第 2 级,因此它们只有一个(不同的)MAC 地址

如果我通过直接连接(例如从 PC 的以太网卡到设备的以太网端口的以太网电缆)将其中一个连接到我的 PC,那么我可以连接并交换数据。

现在我有一个更复杂的情况要处理。

这两个设备与 IP 摄像头一起安装在一根杆子上。这 3 个元素被命名为“传感器组”。对于特定任务,我最多可以在给定区域安装 7 个传感器组。

我需要将这 7 个传感器组连接到房间中的一台本地 PC,并运行特定的软件(由我自己开发)。

我想为每个传感器组使用一个网络交换机,并通过电缆(可能是光纤)连接到 PC 连接到的网络交换机。因此,由于其本地交换机,每个传感器组都可以与 PC 通信。

现在我的观点是:我需要使用哪种设备(第 2 层交换机、第 3 层交换机、集线器、路由器……),以便在 PC 上的软件和传感器中的每个特定自定义设备之间建立连接组,并从相机接收 RTSP 流?我真的很挣扎,因为这是我第一次用这些“仅限MAC”的设备来面对这种需求。

谢谢!卢卡

2个回答

这个问题并没有真正说明特殊设备和与它们通信的软件以及它如何知道要连接到哪个以太网地址。

Lukariello 在评论中补充道:

关键是这种连接(多个设备连接到同一交换机)以前从未尝试过。到目前为止,PC 和每个设备之间的连接都是“点对点”的。现在,对于后勤限制,不能再这样了。所以这就是我需要一个小开关(或者至少我认为一个开关可以完成这项工作)的原因,收集所有数据(2 个设备 + ipcam),以及 PC 端的一个开关,连接每个单极开关到电脑。那么,如果我使用开关如何与每个设备“交谈”?如何实现点对点连接?

您真的需要弄清楚这一点,因为它完全改变了您为网络所做的工作。

这将我们引向两种情况:

    1. 其中,软件可以选择哪个设备与,也许通过选择以太网地址进行通信
    1. 软件仅在以太网上可见单个设备时才有效

下面介绍这两种情况的处理方法。作为观察,所涉及的复杂性正是互联网协议的用途:它消除了所有这些困难,而且——对我来说仍然令人惊讶——在高速 LAN 和全球 WAN 上完美运行。

1.假设您可以通过以太网地址选择要连接的设备:使用单个平面以太网

如果您的传感器仅是第 2 层以太网,则两个通信设备之间必须只有交换机(而不是路由器)。因此,如果您的设备与 PC 通信,则意味着它们必须全部插入同一交换机或交换机网络。一个明显的设置正是您所描述的:每个传感器组有一个小开关,并根据距离和速度通过光纤或电缆将七个传感器组开关连接到 PC 旁边的主开关。但这一切都取决于物理布局。

如果您还拥有第 3 层摄像头,它们将可以正常工作,因为互联网协议将完美地位于以太网之上。

在图中,C1 是摄像机 1,S12 是房间 1 特殊设备 2。开关是===+===

  S11 S12 C1         S21 S22 C2
  |   |   |          |   |   |
==+===+===+===+==   =+===+===+===+== ...  Simple room switches
              |                  |
              |   +--------------+  <-- fibre if far
              |   |                     copper if not
              |   |      other rooms
              |   |   |   |   |   |   |
            ==+===+===+===+===+===+===+===+== Simple main switch
                                          |
                                          PC

如果您有需要通信的不同第 3 层网络,则只需要路由器。所谓的“第 3 层交换机”实际上是在同一个盒子中内置路由器的交换机:您不需要。

此外,如果您有 VLAN,通信的第 2 层设备必须位于同一 VLAN 上。(感谢@Criggie)只有在出于某种原因您不得不使用 VLAN 时才会出现这种情况,例如每个房间都有 VLAN 的现有交换机集或类似的东西。如果您开始使用新设备和大约 20 台设备,最好是由普通交换机(无 VLAN,无第 3 层功能)组成的简单单一平面以太网。特别是如果您处于需要简单性的受监管环境中——我猜这意味着您不想与其他目的共享基础设施。仅用于配置的网络的风险之一是它很少使用,并且很难确保它在您需要时正常工作。

其他相对奇特的设置也是可能的:网桥和无线接入点在这里算作交换机,集线器和同轴以太网也是如此。如果 PC 用作中继,您可以想象使用不同的 VLAN。然而,最简单的几乎肯定是最好的。

2. 如果不能通过以太网地址选择设备(CABLE SOLUTION)

我的假设是 PC 上运行的软件将连接到第 2 层以太网上的一个特殊设备。(作为一个意见,这很可怕,但如果这是设备所做的,您可能必须使用它。)

考虑只运行电缆!(你不说它有多远。)它很简单,只要距离不是太远,就会完美地工作。

在这里,每个房间只有三根以太网电缆,连接到 PC 旁边的接线板。将所有相机和 PC 插入交换机。以普通方式使用 IP 地址配置所有这些。仅将一种特殊设备插入交换机,此处显示为 S71。

  C1  S11 S12   C2  S21 S22    C7  S71 S72 
   +   +   +     +   +   +      +   +   +  Patch panels in rooms
   |   |   |     |   |   |  ... |   |   |  <- building wiring
   +   +   +     +   +   +      +   +   +  Patch panel near PC
   |           +-+              |   \______
   +-------+   |                \_____     \  <-- "selector" patch cable
           |   |   other cameras      \    |
           |   |   |   |   |   |   |   |   | 
     ==+===+===+===+===+===+===+===+===+===+== Switch
       |
       PC

3a. 如果无法通过以太网地址选择设备(VLAN SOLUTION + 2 NIC)

这对于网络来说要复杂得多,但仍然很容易实现。它基本上是布线解决方案的 VLAN 变体。

这是一种方案的说明,可能有多种变化。

我们将在每个房间使用一个中央交换机和一个交换机。交换机必须支持 VLAN。我们将每个特殊设备放在自己的 VLAN 中。1号房间的特殊设备1进入VLAN 11,7号房间的设备2进入VLAN 72。(你几乎可以根据自己的喜好来设置任何方案。)此外,我们使用VLAN 1作为摄像机。在PC上,我们放了两张网卡,NIC1和NIC2。NIC1 被放入 VLAN1 并以普通方式配置了一个 IP 地址,并与摄像机进行通信。NIC2 插入主交换机的端口,您可以更改此端口的 VLAN 以连接到不同的特殊设备。

例如,如果您将 NIC2 端口放入 VLAN 52,通过使用交换机的控制面板或命令行,将会有一个带有 Room 5 的设备 2 和 PC 的以太网。然后运行您的软件。如果有帮助,您可以使用合适的交换机和 PC 轻松编写脚本。

如果房间相距较远且布线昂贵,则此方案很好;如果您想使用光纤链路进行距离或电气绝缘,这也很好。

交换机现在显示为==1===2===T==,其中12表示 VLAN 1、2 等上的接入端口,并T显示中继端口。

二网卡解决方案:

   S11  S12  C1            S21  S22  C2
    |    |   |              |    |   |
===11===12===1===T===   ===21===22===1===T=== ...
                 |                       |
                 |   +-------------------+  <-- fibre if far
                 |   |                          copper if not
                 |   |      other rooms
                 |   |   |   |   |   |   |
               ==T===T===T===T===T===T===T===1===?===
                                             |   |
                                             |   |
                                             |   |
                                            nic1 nic2
                                                PC

使用此方案,您告诉交换机将适当的套接字设置为特定 VLAN 上的访问端口(套接字 NIC2 已打开)。使用合适的交换机(例如带有命令行界面的 Cisco)、合适的配置(例如带密钥的 SSH,不需要密码)和合适的客户端(可编写脚本的 SSH 客户端),您可以使用在 PC 上运行的脚本轻松实现自动化。

这种方案最有可能奏效,但取决于在 PC 上运行的软件是否能够选择使用哪个 NIC。如果它太挑剔以至于只需要一个特定的 NIC,你将不得不使用那个。

3b. 如果无法通过以太网地址选择设备(VLAN SOLUTION + 1NIC)

网卡方案一:如果PC支持trunking(视操作系统而定),可以将主接口配置为VLAN 1,连接摄像头。然后,根据您想要的特殊设备,在所需的 VLAN 中配置子接口并运行您的软件。

                           rooms
                 |   |   |   |   |   |   |
               ==T===T===T===T===T===T===T===T==
                                             |
                                             PC  <- needs trunks

使用此方案,PC 可以更改其一个子接口的 VLAN 并获得与单个特殊设备的连接。你必须在你的操作系统上试试这个,看看你的软件是否能与子接口一起工作;如果这样做,这可能是最不令人讨厌的解决方案。

如果设备仅在第 2 层通信,则使用第 2 层交换机。集线器(第 1 层设备)也应该可以工作,但它们实际上已经灭绝,并且存在冲突问题。路由器工作在第 3 层,它们剥离第 2 层帧,因此不适用于第 2 层通信。