Технологии резервирования KYLAND
Для повышения надежности промышленных сетей Ethernet используются резервные каналы связи между устройствами для предотвращения потери данных при обрыве соединений. В таких топологиях существует вероятность возникновения широковещательных штормов из-за петель в резервных каналах. Для обеспечения корректной работы таких отказоустойчивых систем связи применяются протоколы резервирования.
Коммутаторы Kyland поддерживают следующие протоколы резервирования:
- Spanning Tree Protocol (STP)
- Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
- Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
- DT-Ring и DT-Ring+
- Distributed Redundancy Protocol (DRP)
- Dual Homing Protocol (DHP)
Протоколы семейства STP
Протокол Spanning Tree (STP), стандартизированный в IEEE802.1D, предотвращает возникновение петель в сети и обеспечивает резервирование каналов. Устройства, поддерживающие STP, обмениваются пакетами и блокируют определенные порты, чтобы устранить петли и создать древовидную структуру сети. Недостатком STP является то, что порт должен ждать некоторое время прежде, чем перейти в состояние пересылки. Для решения этой проблемы был создан стандарт IEEE802.1w, в котором определен протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). RSTP достигает более быстрой конвергенции за счет добавления альтернативного и резервного порта для корневого и назначенного порта соответственно. Когда корневой порт неактивен, альтернативный порт может быстро войти в состояние пересылки.
Однако у протокола RSTP, как и у STP, есть недостаток: все коммутаторы в локальной сети используют одно и то же связующее дерево, и все пакеты всех VLAN пересылаются по этому дереву, что приводит к перегрузке сети, долгому времени перестроения и возникновению кратковременных петель.
Для уменьшения загруженности сети и повышения эффективности был разработан протокол Multiple Spanning Tree (MSTP). Он обеспечивает быструю сходимость и отдельные пути пересылки трафика разных VLAN, что позволяет эффективно распределить нагрузку по избыточным каналам. Коммутаторы с одинаковой конфигурацией объединяются в регион, внутри которого создаются взаимно независимые остовные деревья. Регион служит узлом коммутации, взаимодействуя с другими регионами для расчета общего связующего дерева с использованием алгоритма протокола связующего дерева. Благодаря этому алгоритму формируется топология сети, где каждый коммутатор находится в соответствующем регионе. Внутри каждого региона линии связи не блокируются, но между разными регионами один канал блокируется для избежания зацикливания и перегрузки сети.
Протоколы DT-Ring и DT-Ring+
Следующими протоколами являются DT-Ring и DT-Ring+ — это проприетарные протоколы резервирования Kyland. Они позволяют сети восстанавливаться в течение 50 мс при разрыве линии связи, обеспечивая стабильную и надежную работу сети.
Кольца DT делятся на два типа:
- на основе портов DT-Ring-Port
- на основе VLAN — DT-Ring-VLAN
В свою очередь DT-Ring+ может обеспечить резервирование для двух колец DT. В случае отказа главного резервного порта или его канала подчиненный резервный порт будет брать на себя пересылку пакетов, предотвращая возникновение петель и обеспечивая нормальную связь между резервными кольцами.
Протоколы стандарта МЭК 62439-6
DRP
Компания Kyland участвует в разработке протокола распределенного резервирования (DRP) для использования в сетях с кольцевой топологией. Этот протокол предотвращает возникновение широковещательных штормов в кольцевых сетях. Когда канал или узел неисправен, резервный канал может взять на себя обслуживание в режиме реального времени, чтобы обеспечить непрерывную передачу данных. Согласно стандарту МЭК 62439-6 DRP использует механизм выбора мастера без назначенного фиксированного мастера.
Как и DT-Ring, протокол DRP имеет два режима работы: на основе портов и на основе VLAN.
DHP
И последний протокол, Dual Homing Protocol (DHP), отлично подходит для расширения сети и подключения дополнительных сегментов. Реализация DHP основана на протоколе DRP. Механизм выбора и назначения ролей в DHP такой же, как и в DRP. А обеспечение резервирования канала DHP достигается посредством конфигурации Home-node, Normal-node и Home-port.
В следующих статьях более подробно будут рассмотрены принцип работы и настройка протоколов резервирования Kyland.