Протоколы резервирования PRP/HSR
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/fa34d418-0859-11ef-8832-f7fa7b8bc042/prp_hsr_news.webp)
В критически важных системах даже незначительные прерывания связи могут серьезно повлиять на работу системы или создать угрозу безопасности персонала.
В стандарте МЭК 62439 указано требование к времени восстановления связи на объектах - оно должно составлять не более 10 миллисекунд. В свою очередь по стандарту МЭК 61850 установлено, что на подстанциях не должна присутствовать потеря кадров типа GOOSE и SMV. Это значит, что при построении избыточных топологий связи необходимо организовывать нулевое время переключения между каналами связи или так называемую «бесшовную связь». Поэтому все протоколы, которые рассматривались в наших статьях ранее (MRP, DT-Ring или DRP) не подходят под данную задачу, т.к. их время восстановления составляет до 20мс.
Гарантию бесшовной передачи данных и надежность развертываемой сети помогут обеспечить протоколы PRP/HSR, которые описаны стандартом МЭК 62439 части 3.
В этой статье рассмотрим эти два протокола подробнее.
Протокол PRP
PRP это протокол параллельного резервирования. При использовании PRP строятся две независимые сети с любыми топологиями. Но при этом топологии в сетях А и В рекомендуется делать идентичными, чтобы кадры проходили через них за приблизительно равное время. Каждый кадр данных дублируется и одновременно передается по обеим сетям. Если до получателя доходят оба кадра, то кадр, который пришел позже, отбрасывается. Таким образом, обеспечивается бесшовная передача данных даже при полном отказе одной из сетей.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/800ca3a4-0855-11ef-846f-3b398228e4b9/prp-scheme-9.webp)
Оборудование в сетях А и В может быть любым, а вот оборудование, которое одновременно подключается к сетям A или B и выполняет прием и отправку дубликатов кадров, должно поддерживать PRP.
- DANP – устройство с двумя независимыми интерфейсами, которое может напрямую подключаться к двум параллельным сетям, работающим в системе PRP. Кроме того, DANP должны уметь взаимодействовать с дублированными кадрами (создавать и отбрасывать копии кадров).
- SAN – конечное оборудование с одним сетевым интерфейсом.
- RedBox – устройство с двумя независимыми интерфейсами, служит для подключения SAN-устройств к PRP-сетям.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/25f20e8a-fe56-11ee-aa41-0d40285dc84f/prp-scheme-2.webp)
RedBox или DANP перед отправкой данных дублируют и маркируют кадры. Маркировка осуществляется за счет добавления в конец стандартного Ethernet-кадра идентификатора RCT (Redundancy Сontrol Trailer).
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/476db6e4-fe57-11ee-831c-ff59bbe4bc5a/prp-scheme-5.webp)
RCT состоит из:
- 16 бит - Номер кадра в последовательности
- 4 бита - Путь или идентификатор сети, по которой будет передаваться кадр
- 12 бит - Размер поля данных (данные + RCT)
- 16 бит - PRP суффикс (0x88FB)
При получении кадра RedBox или DANP анализируют номер последовательности и MAC-адрес отправителя. Если эти параметры совпадают с такими же параметрами предыдущих кадров в течение определенного времени, то кадр будет отброшен. Кадры из разных сетей будут отличаться только контрольной суммой и идентификатором сети.
Настройка PRP на коммутаторах Kyland
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/594402f4-fe59-11ee-9cf0-4327ae087619/prp-scheme-3.webp)
1. В первую очередь необходимо настроить адресацию на ноутбуках, коммутаторах и Redbox в соответствии со схемой. Настройка адресации на Redbox происходит следующим образом:
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/ab38f2da-fe5a-11ee-9b6e-e9d9b9d64090/prp-screen-1.webp)
2. После этого можно производить настройки протокола PRP. Переходим в раздел Functions -> Redundancy, включаем использование резервирования и выбираем режим работы - PRP-Duplicate discard mode. В данном режиме устройство при получение дубликата, отбросит его. Все Redbox имеют одинаковую конфигурацию.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/0b5c2466-fe5b-11ee-8a48-1589e09b5bca/prp-screen-2.webp)
3. После завершения всех настроек необходимо сохранить конфигурацию.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/56016c88-fe5b-11ee-bcbe-01d1ff70a58f/prp-screen-3.webp)
Теперь, даже если оборвется связь с LAN B или A, доступ между устройствами сохранится.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/1f399260-fe5c-11ee-97fa-e552c23e15d8/prp-scheme-4.webp)
Протокол HSR
HSR это протокол резервирования кольцевого соединения. Все оборудование кольца строится только на устройствах, поддерживающих HSR. Каждый передаваемый кадр дублируется и передается в обоих направления кольца HSR. Если до получателя доходят оба кадра, то кадр, который пришел позже, отбрасывается. Это позволяет обеспечить бесшовную передачу данных при одиночном обрыве линии связи.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/53e63b0a-fe55-11ee-b864-6d08ad6fcddb/prp-scheme-1.webp)
В протоколе HSR определены следующие типы устройств:
- DANH – устройство с двумя независимыми интерфейсами, могут напрямую подключаться в кольцо HSR.
- SAN – конечное оборудование с одним сетевым интерфейсом.
- RedBox - служит для подключения SAN устройств к кольцу HSR и передает дублированные кадры в обоих направлениях кольца.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/25f20e8a-fe56-11ee-aa41-0d40285dc84f/prp-scheme-2.webp)
Как в случае с PRP, RedBox или DANH перед отправкой данных дублируют и маркируют кадры. Но отличие заключается в том, что время обработки кадров HSR меньше, чем кадров PRP, потому что HSR-идентификатор добавляется в начало кадра (перед данными), а RCT - после данных.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/5d029536-0859-11ef-9dfb-8d509f1d1050/prp-scheme-10-1.webp)
Настройка HSR на коммутаторах Kyland
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/e0581098-0857-11ef-b16a-498c3310c484/prp-scheme-7.webp)
1. В первую очередь необходимо настроить адресацию на ноутбуках и Redbox в соответствии со схемой.
2. После этого можно производить настройки протокола PRP. Переходим в раздел Functions -> Redundancy, включаем протокол и выбираем режим работы - HSR-Mode H, и режим конфигурации - HSR-SAN. Все Redbox имеют одинаковую конфигурацию.
![](https://kyland-rus.ru//cj65xutsjwht/a39a9f58-0858-11ef-a67b-eb5b36a25fc1/prp-screen-4.webp)
3. После завершения всех настроек необходимо сохранить конфигурацию. Теперь при обрыве связи в любом месте кольца HSR, доступ между устройствами сохранится.