Protocole de redondance parallèle

Bien qu’un anneau MRP rapide puisse couvrir un grand nombre de besoins, il reste des applications qui ne peuvent tolérer aucun temps de commutation.

Pour satisfaire de tels besoins, il nous faut considérer la question de la grande disponibilité garantie d'un tout autre point de vue. La base de cette nouvelle approche envers la redondance du réseau, c'est d'avoir deux chemins actifs indépendants entre deux appareils. L'émetteur utilise deux interfaces de réseau indépendantes qui transmettent les mêmes données de manière simultanée. Le protocole de surveillance de la redondance s'assure alors que le récepteur utilise uniquement le premier paquet de données et élimine le second. Si un seul paquet a été reçu, le récepteur sait qu'une erreur est survenue sur l'autre chemin. Ce principe est employé par le protocole de redondance parallèle (PRP) qui est décrit dans la norme IEC 62439-3. Le protocole PRP utilise des réseaux indépendants avec n'importe quelle topologie et ne se limite pas aux réseaux en anneau.

Les deux réseaux parallèles indépendants peuvent être des anneaux MRP, des réseaux RSTP et même des réseaux sans aucune redondance. L'avantage principal du protocole PRP, c'est sa commutation ininterrompue qui commute instantanément en cas de défaillance et qui offre donc la disponibilité la plus élevée possible. Naturellement, ceci s'applique uniquement si les deux réseaux ne rencontrent pas de défaillance en même temps.

Le PRP est mis en œuvre dans les appareils finaux, tandis que les commutateurs réseau sont standard sans aucune connaissance du PRP.

On appelle un appareil final avec une fonctionnalité PRP un double nœud attaché pour le protocole PRP (DAN P) et il possède une connexion pour chacun des deux réseaux indépendants. Ces deux réseaux peuvent avoir la même structure ou être différents dans leur topologie et/ou leurs performances. Un appareil standard avec une seule interface réseau (un seul nœud attaché, SAN) peut être connecté directement à l'un des deux réseaux. Bien sûr, dans ce cas, l'appareil n'aura pas de chemin de redondance disponible si une défaillance survient.

Un SAN peut aussi être connecté à un boîtier de redondance (RedBox) qui relie un ou plusieurs SAN aux deux réseaux. Les SAN n'ont pas besoin de connaître le protocole PRP ; ils peuvent être des appareils standard. Dans de nombreuses applications, seul l'équipement critique aura besoin d'une interface de réseau double et les appareils moins essentiels peuvent être connectés en tant que SAN, avec ou sans boîtier de redondance.

Réseau avec protocole de redondance parallèle

Une implémentation DAN P contrôle la redondance et gère les doublons.

Lorsque les couches supérieures reçoivent un paquet à transmettre, l'unité PRP envoie cette trame au réseau via les deux ports de manière simultanée. Lorsque ces deux trames traversent les deux réseaux indépendants, elles sont normalement soumises à différentes vitesses sur le chemin qui les mènent au récepteur. À destination, l'unité PRP transmet le premier paquet arrivé aux couches supérieures, c'est-à-dire à l'application, et élimine le second. L'interface de l'application est donc identique à n'importe quelle autre interface de réseau ethernet.

Le boîtier de redondance met en place le protocole PRP pour tous les SAN attachés et fonctionne donc comme une sorte de proxy de redondance pour tous les types d'équipements standard. Les doublons sont reconnus grâce aux remorques de commande de redondance (RCT) introduites dans chaque trame par une connexion PRP ou une RedBox. En plus d'un identificateur de réseau (LAN A ou B) et de la longueur des données utilisateur contenues dans la trame, ces champs d'identification de 32 bits contiennent aussi un numéro d'ordre qui est incrémenté pour chaque trame envoyée par un nœud.

Une RedBox ou une connexion DAN P peut donc reconnaître les doublons et, si nécessaire, les éliminer en fonction des paramètres clairement identifiables contenus dans chaque trame (adresse source MAC physique et numéro d'ordre). Puisque la RCT a été insérée à la fin de la trame, l'ensemble du trafic du protocole peut toujours être lu par les SAN qui interprètent la RCT purement comme un élément supplémentaire sans aucune signification. Cela signifie qu'un SAN qui est connecté directement à un réseau PRP, c'est-à-dire sans RedBox, est capable de communiquer avec tous les DAN P et avec n'importe quel SAN au sein d'un même réseau (A ou B). Il manque uniquement les connexions aux nœuds de l'autre réseau parce qu'un DAN P ne passe pas une trame d'un LAN à un autre. Les temps de commutation PRP répondent aux demandes les plus exigeantes ; c'est aussi un système extrêmement souple en ce qui concerne la structure du réseau et ses topologies possibles, mais il a toujours besoin du double de l'infrastructure installée en matière de commutateurs et d'autres composants de réseau.