Protocole en Anneau MRP (IEC 62439-2)
MRP (Media Redundancy Protocol) est un protocole standardisé utilisé sur des réseaux à topologie annulaire pour éviter des pannes en un seul point et assurer des délais de récupération égaux ou inférieurs à 10 ms.
Dans un réseau en anneau, chaque Commutateur Ethernet est connecté à deux autres commutateurs au minimum pour former une boucle. Grâce à leur facilité de configuration et à leur performance haute vitesse, les réseaux à topologie annulaire sont incroyablement répandus dans les usines, les ateliers et autres environnements Ethernet industriels. Deux autres avantages principaux incluent :
- Chaque commutateur a une connexion (liaison) redondante dans le réseau.
- Il fournit une infrastructure de câblage plus économique qu’un commutateur d’agrégation installé sur un site central.
Pourtant, si un nœud ou un port devient indisponible, le réseau entier est bloqué. L’administrateur doit donc prévoir un plan de rétablissement. Une seule panne en un seul point peut paralyser toute une chaîne de production.
Le problème avec les scénarios de boucles de commutateurs et les protocoles Spanning Tree
L’inconvénient dans la formation d’un réseau en anneau à l’aide de commutateurs est que cette topologie peut introduire un problème de « boucle de commutation » créant des tempêtes de diffusion. Ces tempêtes de diffusion surviennent lorsque les diffusions ou multidiffusions sont transmises par les commutateurs sur tous les ports. Si une destination du message est introuvable, les commutateurs rediffuseront les messages diffusés plusieurs fois, inondant le réseau. Comme l'en-tête de la couche 2 n'accepte pas la valeur TTL (Time-To-Live), si une trame est envoyée dans une topologie en boucle, elle peut indéfiniment passer en boucle et accaparer toute la bande passante disponible sur la boucle, rendant le réseau inutilisable. Cette situation peut bloquer l’ensemble du trafic réseau et finir par entraîner une panne du réseau.
Pour résoudre ce problème, il est possible de simplement couper la boucle en un point donné de l'anneau. Les protocoles Spanning Tree, comme RSTP, ont été développés pour détecter de telles conditions de boucles et reconfigurer intelligemment le réseau en insérant une coupure qui élimine la boucle de commutation. En outre, pour chaque événement intempestif sur le réseau, une notification de modification de topologie est émise pour créer un chemin sécurisé différent.
Bien qu'ils soient suffisamment efficaces sur la plupart des réseaux, les protocoles Spanning Tree ont besoin d'une durée relativement longue pour réaliser cette re-convergence. Avec RSTP, par exemple, la récupération du réseau peut nécessiter plusieurs secondes, ce qui n'est pas adapté aux besoins des applications industrielles sans attente.
Pourquoi le protocole MRP IEC62439-2 est nécessaire dans les réseaux à topologie annulaire
Media Redundancy Protocol (MRP) est un protocole basé sur le standard IEC 62439-2, qui fournit un temps de récupération égal ou inférieur à 10 ms, une tolérance aux défauts et un équilibrage des charges. Avec le protocole MRP, un commutateur « Gestionnaire d’anneau » arrête (bloque) tous les transferts de paquets sur un des deux ports désignés de l’anneau (Fig. 2), pour couper la boucle de commutation. Tout le trafic provenant des différents périphériques connectés aux commutateurs de l'anneau bénéficie encore de tous les chemins spécifiques, avec des liaisons redondantes, mais sans la boucle de commutation.
Le Gestionnaire d'anneau est en communication constante avec ses pairs MRP. Si une des deux liaisons sur un des nœuds de l'anneau détecte une panne, le nœud client envoie un message au Gestionnaire d'anneau qui débloquera alors son port bloqué, rétablissant donc la communication entre tous les commutateurs (Fig 3).
Des paquets d'appels spéciaux, qui peuvent passer par des ports bloqués, sont diffusés sur l'anneau et gérés par le Gestionnaire d'anneau. Les paquets d'appels qui ne reviennent pas au Gestionnaire d'anneau signalent donc une panne sur un nœud ou même sur un commutateur/ hub qui ne prend pas en charge MRP. Le Gestionnaire d'anneau peut alors débloquer le port concerné et reprendre les transferts de paquets sur ses deux ports d'anneaux. Tous les périphériques connectés à un commutateur, à l'exception du nœud défaillant, retrouvent un chemin spécifique.
Pendant ces adaptations de la topologie, les différents commutateurs de l'anneau reçoivent des instructions pour effacer leurs tableaux MAC afin de réinscrire les adresses MAC port-destination de tous les périphériques connectés au réseau.
MRP est la référence absolue en termes de redondance du réseau. Compte tenu de l’intelligence intégrée dans le protocole MRP, il est fortement recommandé de l’utiliser sur chacun des nœuds de commutation du réseau afin de garantir l’interopérabilité avec les produits d’autres grands fournisseurs de protocoles réseau, tels que Siemens, Cisco et Belden.
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