ЖУРНАЛ СТА 3/2009

Резервирование сетей Ethernet – это добавление избыточных линий связи с целью избавления от узких мест, то есть единственных каналов и узлов передачи данных, от работоспособности которых зависит функционирование сети. Оче- видно, что организация дополнитель- ных каналов связана с добавочными затратами на оборудование, кабель, мон- таж и настройку. Однако в промышлен- ности коллапс сети передачи данных ча- сто означает остановку производствен- ного процесса, которая может оказаться во много раз более затратной, чем рас- ходы на сетевое оборудование и про- кладку дополнительных кабелей. По- этому именно в сетевом оборудовании для промышленного применения наи- большее развитие получила поддержка одновременно нескольких технологий резервирования. Тот или иной способ резервирования канала связи базируется на одном или нескольких протоколах сетевого об- мена. Сетевые протоколы вместе со- ставляют стек, который, согласно мо- дели OSI, принято делить на 7 уровней: от физического (кабели, бинарная пе- редача данных) до уровня приложений (сетевые службы). Известные техноло- гии резервирования базируются на 2-м (канальный уровень, MAC-адресация) и 3-м (сетевой уровень, IP-адресация) уровнях этой модели. Протоколы третьего уровня, такие как OSPF, RIPII, VRRP и пр., рассчитаны прежде всего на крупные сегментированные сети с применением маршрутизаторов и доро- гостоящих коммутаторов 3-го уровня. Для промышленных сетей Ethernet предпочтительны средства резервиро- вания, реализуемые на управляемых промышленных коммутаторах, то есть технологии, функционирующие на 2-м уровне OSI. Их реализации в конкрет- ном устройстве могут иметь отличия, поэтому в качестве примера рассмотрим продукцию немецкого производителя Hirschmann – мирового лидера на рынке Industrial Ethernet. О преимуще- ствах и недостатках коммутаторов, а также примерах реализации резервиро- вания в этих устройствах пойдет речь далее. Т ЕХНОЛОГИИ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ И ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ Смысл любой технологии резервиро- вания – активизация резервного ка- нала передачи данных при потере ос- новного. Часто для оценки эффектив- ности той или иной технологии используют параметр «время восста- новления», который в разных версиях равен 10, 50, 300 мс. Чтобы понять, что он означает, рассмотрим процесс вос- становления сети. На рис. 1 изображена простая резер- вированная сеть Ethernet. Четыре ком- мутатора Sw 1–Sw 4 объединены в сеть с топологией «кольцо», к первому и третьему подключены рабочие станции PC1 и РС2. В штатном режиме рабочие станции обмениваются информацией по каналу Sw 1–Sw 2–Sw 3, в то время как путь Sw 1–Sw 4 зарезервирован. Предположим, что между коммутато- рами Sw 2 и Sw 1 случился обрыв ка- беля, и данные через него следовать не могут. В следующий момент активизи- руется запасной путь Sw 1–Sw 4, по нему посылаются тестовые пакеты. Этот первый этап можно назвать физи- ческим восстановлением связи, однако он не означает восстановление обмена данными. Дело в том, что внутренние таблицы адресов (LAT), имеющиеся в каждом коммутаторе, «помнят» адреса старого пути и не направляют данные по новому. Например, в коммутаторе Sw 3 для связи с Sw 1 прописан порт 1, а резервный путь использует порт 2. Требуется время, чтобы коммутатор Sw 3 удалил из таблицы старое значе- ние и, получив ответ от Sw 1, записал новое. Этот этап можно назвать логи- 16 www.cta.ru CTA 3/2009 ОБЗОР/ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ Резервирование промышленных сетей Ethernet на второмуровнеOSI: стандартыи технологии Иван Лопухов В статье рассмотрены типовые способы резервирования сетей Ethernet, реализуемые в индустриальных коммутаторах для повышения надёжности передачи данных. Описаны преимущества и недостатки отдельных технологий, затронуты вопросы их совместного применения в сетях смешанного типа. © СТА-ПРЕСС