Principali protocolli di ridondanza per le reti Ethernet (IT)

Le reti Ethernet sono la tecnologia di rete più utilizzata al mondo. Sono caratterizzate da un'elevata affidabilità e prestazioni, ma possono essere vulnerabili a guasti di rete. I protocolli di ridondanza sono una soluzione per aumentare la disponibilità e l'affidabilità delle reti Ethernet.

Per aumentare la disponibilità e la resilienza delle reti Ethernet, è possibile utilizzare protocolli di ridondanza. Questi protocolli consentono di garantire la continuità del traffico anche in caso di guasti o malfunzionamenti di uno o più componenti della rete.

I protocolli di ridondanza a livello di collegamento dati operano al livello 2 del modello OSI. Questi protocolli sono progettati per rilevare e risolvere i guasti di rete al livello del collegamento dati, su una rete ad anello ethernet.

I principali protocolli IEEE 802.1 di ridondanza a livello di collegamento dati sono:

è il protocollo di ridondanza a livello 2 più diffuso.

Protocollo di rilevamento e risoluzione dei guasti per reti Ethernet ad anello. STP crea un albero “spanning” e opera in modo da creare un anello logico in cui tutti i nodi sono connessi. In caso di guasto di un nodo o di un collegamento, STP rimuove l'anello logico dal nodo o dal collegamento guasto.

I vantaggi di STP sono:

• Facile da implementare e gestire
• Supporta una vasta gamma di dispositivi

RSTP è una versione più veloce di STP. RSTP utilizza un algoritmo di convergenza più efficiente che consente alla rete di ripristinarsi più rapidamente in caso di guasto. (5 sec)

I vantaggi di RSTP sono:

• Tempo di ripristino ridotto

• Supporta una vasta gamma di dispositivi

MSTP è un'estensione di RSTP che consente di creare più alberi spanning indipendenti sulla stessa rete. MSTP è utile per reti di grandi dimensioni o per reti che richiedono un'elevata disponibilità.

I vantaggi di MSTP sono:

• Maggiore flessibilità e scalabilità rispetto a STP
• Supporta una vasta gamma di dispositivi

HSR (IEC 62439-3) è un protocollo specifico per reti industriali che richiedono una ridondanza estremamente rapida. Questo protocollo fornisce una convergenza istantanea in caso di guasto e viene spesso utilizzato in applicazioni che richiedono tempi di ripristino estremamente brevi.

Il Parallel Redundancy Protocol (IEC 62439-3) è progettato per garantire la massima disponibilità e ridondanza. PRP utilizza due reti parallele indipendenti per eliminare i singoli punti di guasto, garantendo un funzionamento continuo anche in caso di problemi su uno dei percorsi.

Il Protocollo di Ridondanza Distribuita (DRP) è un protocollo standardizzato per garantire un'elevata disponibilità nelle reti di automazione industriale. È specificato nella IEC 62439-6 e definisce un'architettura di rete a topologia a anello che può rilevare e recuperare automaticamente da guasti singoli di switch o link. Adatta a sistemi di controllo del processo, DRP è essenziale per garantire il funzionamento continuo di processi critici in settori come la manifattura, O&G e la produzione di energia.

I vantaggi di DRP

• Tempo di recupero deterministico: DRP garantisce un tempo di recupero deterministico, garantendo prestazioni di rete coerenti.
• Ruolo di gestione uguale: Tutti i nodi nella rete hanno un ruolo di gestione uguale, eliminando i punti di errore singoli.
• Supporto per anelli raddoppiati: DRP può essere utilizzato per creare reti a anello ridondanti per una maggiore tolleranza ai guasti.

I protocolli ERPS (Ethernet Ring Protection Switching) sono un modo per garantire la continuità della comunicazione in caso di guasto di un collegamento di rete. Funzionano creando un anello di switch Ethernet che comunicano tra loro. Ogni Nodo del Ring Ethernet è connesso ai Nodi del Ring Ethernet adiacenti che partecipano allo stesso Ring Ethernet, utilizzando due collegamenti indipendenti. Un collegamento ad anello è delimitato da due Nodi del Ring Ethernet adiacenti, e una porta per un collegamento ad anello è chiamata porta ad anello¹.

La versione 2 di G.8032 ha introdotto molte caratteristiche aggiuntive, come il supporto per reti multi-anello/scala.

Esistono due tipi principali di protocolli ERPS:

• ERPS a ripristino automatico: Quando un collegamento nell'anello si interrompe, gli switch nell'anello ridistribuiranno il traffico attraverso un altro collegamento. Quando il collegamento guasto viene ripristinato, gli switch nell'anello ridistribuiranno nuovamente il traffico attraverso quel collegamento.
• ERPS a ripristino non automatico: Quando un collegamento nell'anello si interrompe, gli switch nell'anello ridistribuiranno il traffico attraverso un altro collegamento. Il collegamento guasto verrà ripristinato solo manualmente.

Conclusioni:

I protocolli di ridondanza ad anello sono un componente importante delle reti IT. Questi protocolli consentono di mantenere attiva la comunicazione anche in caso di guasto di un nodo della rete, garantendo così la continuità operativa del sistema.

La scelta del protocollo di ridondanza dipende dalle esigenze specifiche della rete e dalla criticità delle applicazioni, oltre che a requisiti di prestazioni e budget. La scelta del giusto protocollo è essenziale per progettare reti Ethernet robuste e resilienti.