ЖУРНАЛ СТА 1/2012

18 СТА 1/2012 ОБЗОР /ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ www.cta.ru В ВЕДЕНИЕ Идея резервирования каналов и резервных линий связи так же стара, как и сама технология Ethernet в про- мышленных коммуникациях. Проб- лема в том, что эта идея противоречит «природе» Ethernet, которая не предпо- лагает замкнутых контуров в сети, тем самым запрещая резервные каналы передачи сетевого трафика. Однако надёжность, которая обеспечивается дублированием каналов передачи дан- ных, была и остаётся базовым требова- нием во многих системах автоматиза- ции. Поэтому для использования сетей Ethernet в промышленной автоматиза- ции необходимы специальные прото- колы, нивелирующие противоречие между стандартными протоколами Ethernet и резервными каналами пере- дачи трафика. Первым таким протоколом, приме- нявшимся ещё в офисных сетях, был STP (Spanning Tree Protocol), разрабо- танный институтом IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и опубликованный в стандарте 802.1D в 1990 году. Резервирование линий связи стало возможно на базе практически любого управляемого коммутатора, но время восстановления связи по алго- ритму, заложенному в STP, составляет десятки секунд. Последующие прото- колы резервирования, развивающие принципы и механизмы, описанные в стандарте IEEE 802.1D, работают го- раздо быстрее и лучше отвечают специ- фическим требованиям промышлен- ной среды. Текущее состояние техно- логий резервирования и специфику их применения описывает данная статья. С МЫСЛ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Дублирование каналов передачи данных осуществляется с целью исключения таких узлов, отказ кото- рых способен вывести из строя всю систему. Так, например, если про- изводственный участок подключён к общей системе передачи данных через единственный коммутатор, то отказ этого коммутатора приведёт к останов- ке всего участка и повлечёт, соответ- ственно, серьёзные, в том числе фи- нансовые последствия. Если же дан- ный коммутатор дублирован другим коммутатором, то отказ первого приво- дит к фактическому возвращению сети к первоначальному состоянию без резервирования. Резервирование поз- воляет системе оставаться работоспо- собной на период ремонта узла, вы- шедшего из строя. Резервированные сетевые структуры используются для двух целей: ● регулирование нагрузки на сеть – добавление резервного канала связи увеличивает суммарную пропускную способность изначального соедине- ния, для этой цели используется протокол агрегирования каналов LACP [1]; ● повышение устойчивости к сбоям – резервные каналы связи между узла- ми сети позволяют системе переклю- чаться на запасные линии связи в случае отказа основной. Несмотря на то что вторая цель может быть достигнута в рамках пер- вой, приоритет зачастую отдаётся повышению устойчивости к сбоям. В промышленных сетях объёмы пере- даваемой информации меньше, чем, например, в офисных сетях, зато требо- вания к надёжности их доставки выше. На гарантированную доставку данных в заданный промежуток времени ориен- тированы промышленные протоколы связи и сетевые технологии. Аппа- ратные сбои, конечно, исключить нельзя, но можно сделать их послед- ствия наименее болезненными [2]. Б АЗОВЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СЕТЕЙ Одно из ключевых требований для промышленных сетей Ethernet – отсут- ствие петель или замкнутых маршрутов в топологии, то есть между получате- лем и отправителем кадра данных дол- жен быть единственный путь его до- ставки. Появление замкнутого марш- рута в сети вызовет лавинообразное возрастание трафика и, следовательно, перегрузку сети, поэтому в традицион- ных сетях Ethernet избегают возникно- вения таких петель. В промышленных сетях задача протоколов резервирова- ния – это мониторинг дублированных каналов связи с целью недопущения коллизий и перераспределение трафи- ка в аварийных ситуациях. Протокол резервирования должен гарантировать Концепция параллельного и кольцевого резервирования Иван Лопухов В статье рассматриваются новые принципы резервирования промышленных сетей Ethernet, их особенности, преимущества перед существующими технологиями и перспективы применения в реальных сетевых устройствах. © СТА-ПРЕСС