Jak bezpiecznie przesyłać dane dzięki redundancji sieci? Konfiguracja połączenia typu RING | Kurs podstawowej konfiguracji switchy zarządzalnych odc. 2

W poprzednim kursie poznałeś/aś ogólne możliwości switchy zarządzalnych. W tym odcinku poznasz i skonfigurujesz połączenia redundantne typu Ring.

Zobacz pełną wersję artykułu i pozostałe części kursu na Poradniku Automatyka: https://www.astor.com.pl/poradnikautomatyka/jak-bezpiecznie-przesylac-dane-dzieki-redundancji-sieci-konfiguracja-polaczenia-typu-ring-kurs-podstawowej-konfiguracji-switchy-zarzadzalnych-odc-2/

Zapewnienie pewności i stabilności przesyłu danych to bardzo ważny aspekt współczesnego przemysłu zautomatyzowanego. Sieci komunikacyjne często transportują nie tylko kluczowe dane dla ciągłości produkcji, ale również informacje, które odpowiadają za bezpieczeństwo operatorów maszyn i pracowników w ich otoczeniu. W związku z tym w projektowaniu sieci przemysłowej należy zapobiec ewentualnym przerwom w komunikacji i zastosować połączenia redundantne.

Redundancja w sieci

Wszelkie pętle i podwojone połączenia w sieci Ethernet są bardzo niekorzystne. Prowadzą one do zapętlenia pakietów danych, które zaczynają krążyć w sieci w nieskończoność, utrudniając przy tym płynny przesył pozostałych informacji – sieć mówiąc kolokwialnie „zapycha się”.

Niemniej jednak podwójne połączenia w automatyce są stosowane powszechnie, aby w prosty sposób móc wykorzystać zapasowe połączenie w przypadku zerwania połączenia głównego. Funkcjonalność ta została zaadaptowana w sieciach Ethernet za sprawą specjalnych protokołów, które wykorzystują pętle niechciane w sieciach komunikacyjnych jako łącza rezerwowe na wypadek awarii głównej komunikacji.

Pierwszym protokołem umożliwiającym zastosowanie redundancji w sieci Ethernet jest protokół STP, który w Polsce nazywany jest Protokołem Drzewa Rozpinającego. Nazwa ta wywodzi się bezpośrednio z funkcjonalności protokołu, który zachowuje strukturę drzewa z otwartymi gałęziami w sieci, pomimo fizycznie istniejących pętli. Dzieje się tak za sprawą tego, że protokół ignoruje takie połączenia w trybie normalnej pracy, natomiast w momencie wystąpienia zerwania komunikacji na którejś z gałęzi następuje jej rozpięcie i wpięcie do komunikacji ignorowanego dotychczas połączenia redundantnego. Struktura drzewa ulega rekonfiguracji, a komunikacja zostaje przywrócona.

Z biegiem czasu protokół był rozwijany i na jego podstawie stworzono MSTP, który dodatkowo zabezpiecza wirtualne sieci lokalne, a także RSTP – zapewniający szybszy czas reakcji.

Połączenie typu RING

Połączenie typu RING posiada jeden nadmiarowy węzeł komunikacyjny łączący pierwszy switch z ostatnim. Węzeł ten podczas standardowej pracy jest wyłączony i przygotowany do załączenia na wypadek wystąpienia ewentualnej przerwy w komunikacji.

Połączenie to dzięki protokołowi RSTP jest bardzo skutecznym narzędziem w walce z przerwami w komunikacji. Dodatkowo jego konfiguracja jest prosta, przez co aktualnie znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle zautomatyzowanym.

Konfigurowanie połączenia typu RING w switchach zarządzalnych Astraada Jet-Net

Całość konfiguracji odbywa się za pośrednictwem interfejsu webowego oraz specjalnego protokołu MSR (Multiple Super Ring), który jest wyróżnikiem dla switchy zarządzalnych z serii JetNet.

Protokół ten umożliwia konfigurowanie i monitorowanie kilku połączeń redundantnych jednocześnie, co bezpośrednio przekłada się na podniesienie jakości zabezpieczeń sieci. Połączenie przejrzystego interfejsu z praktycznym protokołem MSR sprawia, że skonfigurowanie nawet rozbudowanej sieci połączeń redundantnych sprowadza się do kilku prostych czynności.

Aby rozpocząć konfigurację, połącz się z interfejsem webowym przy pomocy przeglądarki i adresu IP switcha. Fabryczny adres IP to: 192.168.10.1. Fabryczny login: admin, hasło dostępu: admin

Następnie rozwiń segment Network Redundancy i przejdź do opcji MSR Configuration.

Kolejno stwórz połączenie Ring, podając jego ID oraz nazwę. Na potrzeby tego przykładu zostanie stworzone połączenie Ring1 – ID:1. Nazwa oraz ID pomagają w późniejszej konfiguracji i zarządzaniu wieloma ringami jednocześnie. W związku z tym rozwiń opcję przy Ring ID i wybierz liczbę 1, a w polu Name  wpisz nazwę „Ring1”.

Po wstępnym zdefiniowaniu ringu zobaczysz, że pojawi się on w sekcji Ring Configuration. To właśnie tam odbędzie się dalsza część konfiguracji. Do dyspozycji jest kilka parametrów, które zostaną omówione w dalszej kolejności.

W kolumnie Version użytkownik definiuje rodzaj połączenia. Może to być klasyczne połączenie typu ring – Super Ring, połączenie z bardzo szybką reakcją na wystąpienie awarii – Rapid  Super Ring oraz połączenie urządzeń w łańcuch – Super Chain.

Przy pomocy kolumn Device Priority oraz Path Cost można zadać odpowiedni priorytet całemu ringowi i poszczególnym jego portom, aby uporządkować przesył danych. Ring Port1 oraz Ring Port2 są to fizyczne porty switcha, które tworzą połączenie typu Ring z innymi switchami. Rapid Dual Homing jest dodatkowo opcją, która umożliwia zapewnienie połączenia redundantnego pomiędzy dwoma zewnętrznymi połączeniami typu ring.

Kolumna RDH Ext. ID wiąże się bezpośrednio z poprzednią, gdyż w tym miejscu definiuje się ID zewnętrznego ringa, z którym konfigurowany ring ma nawiązać połączenie RDH. Ostatnia kolumna – Ring Status służy do aktywowania lub dezaktywowania danego ringu.

Tak więc, aby stworzyć połączenia typu Ring, kliknij w opcje pod kolumną Version i wybierz Rapid Super Ring, następnie zdefiniuj porty przyporządkowane do konfigurowanego portu, wybierając odpowiednie porty w opcjach Ring Port1 oraz Ring Port2 (w przykładzie będą to porty 3 oraz 4) i w kolumnie Ring Status wybierz Enable, a następnie kliknij przycisk Apply.

Konfiguracja została zakończona. Pamiętaj, aby przed wylogowaniem się z interfejsu webowego zapisać nową konfigurację switcha w jego pamięci flash. W innym przypadku przy restarcie zasilania konfiguracja zostanie utracona. Aby to zrobić, kliknij opcję Save w głównym drzewie interfejsu, a następnie wybierz opcję Save to flash.

Następnie całą operację należy analogicznie powtórzyć na drugim switchu, z którym ma zostać nawiązane połączenie. Należy pamiętać, że switche muszą posiadać różne adresy IP, aby mogły ze sobą poprawnie współpracować. Adres IP zmienisz, rozwijając segment Basic Setting i wybierając opcję IP Configuration.

Przykładowe połączenie typu Ring będzie miało postać taką, jak na schemacie poniżej.

Istnieje też możliwość dodatkowego zwiększenia nie tylko bezpieczeństwa, ale również drożności przepływu danych poprzez połączenie portów łączących ring. Agregacja umożliwia wykorzystanie kilku portów jednocześnie do komunikacji z jednym urządzeniem.

Aby skonfigurować agregację dla portów działających w ringu, rozwiń segment Port Configuration następnie Port Trunking  i wybierz opcję Aggregation Configuration.

Następnie zgrupuj dodatkowe porty z portami używanymi w połączeniu Ring. W tym przykładzie połączono port 3 i 5 oraz 4 i 6. Aby to zrobić, zmień wartość w kolumnie Group ID na 1 przy porcie 3 oraz porcie 5, a także na wartość 2 przy porcie 4 oraz porcie 6. Od tego momentu porty te będą działać wspólnie.

Przykładowe połączenie typu Ring z wykorzystaniem portów zagregowanych będzie wyglądać jak na schemacie poniżej:

Do połączenia typu Ring możesz wykorzystać zarówno tradycyjny przewód Ethernetowy – popularnie nazywany skrętką(tak jak w tym przykładzie), jak i przewód światłowodowy. Switch zarządzalny Astraada JetNet umożliwia wykorzystanie portów światłowodowych i ethernetowych w konfiguracji.

Proste i skuteczne zabezpieczenie

Konfiguracja połączenia typu ring w przypadku switchy zarządzalnych Astraada JetNet jest bardzo prosta. Intuicyjny interfejs webowy umożliwia sprawne skonfigurowanie połączenia i jego szybkie uruchomienie.

Samo połączenie Ring, szczególnie w wersji rapid, jest bardzo dobrym zabezpieczeniem sieci. Reakcja na wystąpienie przerwania w komunikacji jest wręcz natychmiastowa, dzięki czemu sieć nie odczuje problemu, a komunikacja zostanie zachowana.

W kolejnym odcinku dowiesz się jak skonfigurować alarmy i ostrzeżenia dotyczące uszkodzeń w sieci, nieautoryzowanego logowania, czy też utraty zasilania.