Protocolos redundantes de comunicación industrial

Los protocolos redundantes de comunicación industrial PRP y HSR mejoran los tres pilares de la red industrial: Seguridad, disponibilidad e integridad.

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Contenidos de este artículo:

Una diferencia de milisegundos puede ser crítica
¿Qué son los protocolos redundantes de comunicación industrial PRP y HSR?

Una diferencia de milisegundos puede ser crítica

Los sistemas de comunicación industrial han evolucionado de manera vertiginosa en los últimos años hasta el punto de convertirse en procesos completamente automatizados, llevando la interacción del usuario a su mínima expresión y limitándose a controlar las interrupciones críticas de ciertos procesos o el tiempo de respuesta requerido por los mismos.

Es por ello que elegir correctamente los protocolos de red es parte esencial del diseño de redes industriales dentro de cualquier organización, ya que esto mantiene la seguridad dentro de los sistemas críticos.

En el campo de las redes industriales y dentro de un evento crítico, incrementar el retardo en milisegundos al momento de dar una notificación puede ser igual de grave que perder los datos del sistema. Por ese motivo, hablaremos sobre los protocolos redundantes de comunicación industrial PRP y HSR y su importancia.

¿Qué son los protocolos redundantes de comunicación industrial PRP y HSR?

El protocolo de comunicación industrial PRP asegura la alta disponibilidad y reduce el tiempo de recuperación de red y por lo tanto tiempo de transmisión a “cero” por igual. 

Este protocolo se basa en el uso de dos redes independientes en todos los niveles llamadas generalmente "LAN A” y “LAN B” para enviar el mismo mensaje a la vez en las dos redes. Por lo que el dispositivo debe enviar por cada una de sus dos interfaces de red, una trama con la misma dirección MAC y la misma dirección IP por un puerto diferente en ambas redes a la hora de iniciar la comunicación.

El protocolo PRP no cambia la estructura de las redes ni la configuración de los enrutadores, ya sea que esté utilizando o no. La latencia de ambas redes tiene que ser parecida, pero nunca igual, aunque si las latencias son muy diferentes, la trama llega por una sola red y se debe esperar a que llegue por la segunda debido al retraso entre las mismas.

El protocolo PRP se encuentra encapsulado dentro de una trama de red IP, representando una enorme ventaja debido a que la red es totalmente permisiva y transparente al uso del protocolo, por que un dispositivo que utilice el protocolo PRP puede comunicarse perfectamente con dispositivos que no lo utilicen sin ningún inconveniente. Al tener en cuenta esta útil ventaja que posee el protocolo PRP, se pueden encontrar dos clases de dispositivos en cada una de las redes industriales que se encuentran en la organización:

El dispositivo de redundancia integrada “DANP (Double Attached Node implementing PRP)” y un dispositivo que no posee redundancia “SAN (Single Attached Node)”.

Los dispositivos DANP aplican una operativa adicional propia de este protocolo que se encarga del duplicado de las tramas y la gestión de las tramas redundantes, esta operativa recibe el nombre de “LRE (Link Redundancy Entity)” y es totalmente transparente al resto de las capas del modelo OSI trabajando a nivel de capa 2.

El Protocolo redundante de comunicación industrial HSR al igual que el protocolo PRP garantiza una alta disponibilidad mientras reduce el tiempo de recuperación de red y por lo tanto la transmisión a cero. Al tomar una redundancia dentro de un dispositivo en la capa 3, que terminan convirtiéndose en dos tramas de protocolo HSR idénticas que son enviadas a través de dos puertos del dispositivo hacia una red con topología de anillo en direcciones opuestas. Los dispositivos conectados a esta red de anillo reciben el nombre de “DANH (Double Attached Node implementing HSR)”.

El modo de operación del protocolo HSR es muy diferente al del protocolo PRP a pesar de que ambos actúan en la capa 2 del enlace, pero con la diferencia de que en vez de trabajar con una trama estándar Ethernet dentro del campo de datos, el protocolo HSR modifica las cabeceras de estas tramas Ethernet añadiendo nuevos campos, por lo que la red debe ser exclusivamente de uso de nodos DANH.

Los protocolos redundantes de comunicación industrial PRP y HSR mejoran dos de los tres pilares de la seguridad, disponibilidad y la integridad de las redes industriales, debido a la duplicidad que realizan de los mensajes. Pero no aportan un mayor grado de confidencialidad a los mismos, por lo que no incrementan el nivel de seguridad desde el punto de vista lógico.

Estos protocolos trabajan en las capas bajas del modelo OSI, por lo que hay que asegurarse de que los protocolos que se utilicen sobre ellos, sobre todo en la capa de aplicación, aporten ese nivel de seguridad que estos protocolos no disponen para evitar otro tipo de inconvenientes como violación de códigos de seguridad. 

Por lo que antes de comenzar a utilizar estos protocolos se debe realizar un análisis a fondo de la necesidades de la industria, tomando en cuenta el costo de implementación y el mantenimiento de todos los dispositivos necesarios para su implementación en el aspecto técnico y económico.

Si deseas conocer más a nivel técnico sobre cómo aplicar estos protocolos te invitamos a acceder a la siguiente liga o a ponerte en contacto con alguno de nuestros especialistas y fuerza de ventas.