Protocollo Ring MRP (IEC 62439-2)
Il protocollo MRP (Media Redundancy Protocol) è basato su standard per le topologie ad anello, finalizzato a evitare punti di guasto singoli, offrendo tempi di ripristino massimi di 10 ms.
In una rete ad anello, ogni Switch Ethernet è collegato almeno ad altri due switch per formare un anello. Facilità di configurazione e prestazioni ad alta velocità determinano la grande popolarità delle reti con topologia ad anello negli stabilimenti, negli impianti produttivi e in altri ambienti Ethernet. Due ulteriori vantaggi importanti sono i seguenti:
- Ogni switch ha un collegamento ridondante (link) nella rete.
- Offre un'infrastruttura di cablaggio più conveniente rispetto all'utilizzo di uno switch aggregato presso una sede centralizzata.
Tuttavia, un eventuale guasto del nodo o della porta si ripercuote sull'intera rete. L'amministratore deve pertanto disporre di un piano di ripristino attivo. Un unico punto di guasto può determinare il blocco dell'intera sede produttiva.
Il problema di loop degli switch e i protocolli Spanning Tree
Lo svantaggio della creazione di reti ad anello utilizzando gli switch è rappresentato dal fatto che questa topologia può causare una condizione di "loop degli switch" che crea tempeste di trasmissioni. Queste tempeste si verificano quando gli switch inviano trasmissioni e multicast da ogni porta. Se non viene individuata la destinazione di un messaggio, lo switch continua a inviare i messaggi a ripetizione, intasando la rete: una condizione che può bloccare tutto il traffico della rete e determinarne il collasso. Poiché l'intestazione di livello 2 non supporta un valore di time to live (TTL), inviando un frame in una topologia con loop, questo può entrare in un ciclo infinito consumando tutta la larghezza di banda disponibile nel loop, rendendo la rete inutilizzabile.
Uno metodo per risolvere il problema consiste nell'interrompere il loop in una parte qualsiasi dell'anello. I protocolli di spanning tree come RSTP consentono di individuare le condizioni di loop e riconfigurare la rete in maniera intelligente al fine di interrompere questa condizione ed eliminare il loop degli switch. Inoltre, in caso di modifiche apportate alla rete, verrà inviata una notifica di cambio topologia utile per creare un diverso percorso sicuro.
Anche se efficaci per numerosi tipi di reti, i protocolli di spanning tree richiedono tempo per completare questo tipo di riconvergenza. Ad esempio, RSTP, può impiegare diversi secondi per il ripristino della rete, condizione non certo ideale per le applicazioni Ethernet industriali e mission-critical.
Perché nelle reti con topologia ad anello serve il protocollo MRP ICE62439-2
Il protocollo MRP (Media Redundancy Protocol) è basato sulla norma IEC 62439-2, che prevede un tempo di ripristino massimo di 10 ms, tolleranza di errore e bilanciamento del carico. Il protocollo MRP fa in modo che uno switch "di gestione della rete ad anello" blocchi tutte le trasmissioni di pacchetti a una delle due porte ad anello designate (Fig. 2) per interrompere il loop.
Ring Manager è in comunicazione continua con gli altri switch del P-Ring. Se uno dei due collegamenti su un qualsiasi altro nodo dell'anello dovesse rilevare un guasto, il nodo client invierà un messaggio a Ring Manager, che bloccherà le porte bloccate riabilitando la comunicazione fra tutti gli switch. Per utilizzare in maniera corretta questa funzionalità, tutti i nodi dell'anello devono essere costituiti da switch gestiti e in grado di supportare il protocollo MRP (Fig 3).
I pacchetti speciali di poll, che possono attraversare le porte bloccate, vengono inviati nell'intero anello e monitorati da Ring Manager che, in caso di mancato ritorno dei propri pacchetti di poll nell'anello, potrà diagnosticare con certezza il guasto di uno dei nodi degli switch o persino di uno switch/hub che non supporta MRP. Quindi, Ring Manager sbloccherà la propria porta riprendendo l'inoltro dei pacchetti su entrambe le proprie porte dell'anello. Tutti i dispositivi collegati agli switch, escluso il nodo guasto, disporranno nuovamente di un percorso per la comunicazione reciproca.
Durante gli eventi di cambiamento della topologia, ai diversi switch sull'anello verrà comunicato di cancellare le tabelle MAC già costruite e di ripetere l'apprendimento della porta con gli indirizzi MAC di destinazione dei dispositivi collegati all'anello.
Il protocollo MRP è lo standard perfetto per la ridondanza di rete. In considerazione dell'intelligence richiesta dal protocollo, è opportuno che ogni nodo di switch dell'anello supporti il protocollo MRP per garantire l'interoperabilità con altri fornitori di protocolli ad anello di rilievo, quali Siemens, Cisco e Belden.
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