哪些冗余程序是基于数据链路层的？

采用冗余程序提高网络可用性。单一网络节点的网线故障不应影响剩余设备通讯。 同时确保正常通讯功能不受影响。

冗余和重组
以太网环网广播会无限循环。冗余程序即为解决此问题。

当冗余故障发生时，例如一个节点的网线损坏或失效，在剩余的网络节点重新恢复正常之前，可能会出现报文丢失的情况。此故障时间称为重组时间。即使冗余恢复-更换了网线或节点-重组时间仍然存在。

链路聚合
链路聚合是将多个LAN端口聚合为一个单一的逻辑信道。 链路聚合存在于两个网络节点之间并为提高其间数据速率。最多聚合8个端口。逻辑端口的最大数据速率是所有单端口速率之和。

链路聚合的最大速率并是总被完全利用。通过聚合的节点之间的通讯仍然由其在聚合链路中的最大速率决定。仅并行连接时更高的数据速率生效。

例如：聚合两个100 Mbit 线路

• 聚合最大数据速率为 200 Mbits
• Client 1至Client 2的连接（通过聚合）最大数据速率为 100 Mbits
• 通过聚合链路并行连接的 Client 3 至 Client 4 最大数据速率为 200 Mbits

链路聚合同时支持冗余。当一条线路失效，通过链路聚合的其他线路仍然可以通讯。
 

图. 1

介质冗余协议（MRP）
MRP 是环网冗余协议。冗余管理器在两个环口上发生测试报文。只要测试报文每次都顺利到达另一个环口，冗余管理器就不会认为环网故障。为防止无限循环的广播，冗余管理器堵塞一个环口中除测试报文之外的所有报文。从而将环网转换为线型网络。
 

图. 2

当冗余管理器无法接收测试报文时，例如因为环网中的一根网线损坏，冗余管理器重新接通堵塞端口，并使能所有节点之间的完整连接。
环网故障的最大重组时间为 200 ms。
环网恢复的最大重组时间为 200 ms。
 

图. 3

高速冗余协议（HRP）
HRP 也是一种冗余协议。HRP 比 MRP 重组时间更长。与 MRP 不同，HRP 还支持备用功能。
环网故障的最大重组时间为 300 ms。
环网恢复的最大重组时间为 300 ms。

HRP 之前称为 HSR。在旧版本的设备可以找到该名称。HSR 全称“高可靠无缝冗余协议”（ High Availability Seamless Redundancy Protocol）。

网段冗余连接（热备）
热备功能用于两个 HRP 环网之间的冗余连接。环网中的两个交换机分别连接另一环网的两个交换机。
热备功能仅在一个环网交换机中组态。图. 4 展示了一个光纤环网和一个电气环网之间的热备功能。热备功能在光纤环网的两个交换机或者电气环网的两个交换机中组态。
网线损坏情况下，最大重组时间为 300 ms。
网络恢复的最大重组时间为 300 ms。
 

图. 4

高可靠无缝冗余协议（HSR）
HSR 是一种环网冗余协议。与其他冗余协议通常分离的、单向发送报文不同，HSR 每个报文在环网中都是双向发送。

图. 5

连接非冗余节点的交换机总是接收到两份报文。交换机转发第一个报文，舍弃重复报文。该协议的优势是当网线损坏时，通讯不会中断。HSR不会丢失报文。
 

图. 6

并行冗余协议（PRP）
PRP 是一种网络冗余协议。报文通过并行网络同时传输。这两个网络可以是任意结构，例如一个交换机或者环网。 通过不同网络传输的报文在 Network A 和 Network B 上应保存一致。
 

图. 7

PRP交换机将终端节点的报文发送至两个网络。接收端的PRP交换机转发第一个到达的报文并舍弃重复报文。如果出现一根网线损坏或者一个并行网络完全失效，PRP通讯不受影响。PRP不会丢失报文。
 

图. 8

PRP 可以和其他冗余协议混合使用，例如环网。
 

图. 9

快速生成树协议（RSTP）
RSTP用于网状网络。节点动态规划交换机间的最优路径。10 Mbit/s的连接评估比100 Mbit/s连接更差。除此之外，经由两个交换机的连接评估比经由一个交换机（相同的传输速率）或者直接连接的更差。 通过这些计算得出交换机传输报文的优化路径。如果线路或者交换机失效，RSTP 报文丢失的时间会明显高于其他协议。
 

图. 10

总结

• 每一种冗余协议都可以补偿线路失效，以保持通讯。
• 除链路聚合之外，理想的冗余协议可以容忍交换机失效。连接失效的交换机上的节点无法到达。其余网络功能仍保持正常。
• HSR 和 PRP 无重组时间。其他协议无法避免报文丢失。对于非 HSR/PRP 兼容设备，SCALANCE 组件提供额外的冗余连接。

更多信息

• 条目 23498599：支持冗余和热备管理器功能的交换机总览。
• 条目 77363773：展示了如何将 (R)STP 网段连接至环网。
• 条目 91255817：包含 HSR 和 PRP 操作指导。

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https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109479676

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