工业环网协议MRP技术白皮书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目  录

1 概述··· 1

1.1 产生背景·· 1

1.2 技术优点·· 1

2 MRP技术实现··· 2

2.1 概念介绍·· 2

2.1.1 MRP的域·· 2

2.1.2 MRP协议中设备的角色·· 3

2.1.3 MRP设备的端口·· 4

2.1.4 MRP协议报文·· 6

2.2 工作机制·· 7

2.2.1 MRP机制简介·· 7

2.2.2 MRP网络中各角色的工作机制·· 8

2.3 应用限制·· 17

3 典型组网应用··· 18

4 参考文献··· 20

 

1 概述

1.1  产生背景

目前，世界各地的制造工厂都依赖以太网来满足工业应用的需求，以太网技术简化网络部署以及高性能的特点也使得其在工业自动化场景中有着广阔的应用空间。在自动化工业级场景中使用的以太网技术突破了传统商用以太网的星形结构，多采用环形结构来提供冗余和快速恢复，以满足自动化工业生产的两大关键需求——可靠性和实时性。

传统的以太环网协议生成树协议收敛时间往往达到秒级，并且随着网络半径的增加，环网的收敛时间也会增长，因此在设备规模通常较大的工业以太网络中，收敛速度过慢的生成树协议不再适用。IEC组织为自动化工业以太网制定了名为MRP（Media Redundancy Protocol，介质冗余协议）的标准化网络协议。MRP协议能够在环形网络中消除环路、避免广播风暴；同时MRP又能提供节点和链路的冗余，当环形网络中的设备或设备间的链路发生单点故障时，MRP协议能够快速地恢复网络的功能，以满足工业场景的实时和可靠性需求。

1.2  技术优点

·     高可靠性

MRP协议提供了节点和链路的冗余，在环网发生单点故障时，MRP能够自动调整设备状态，恢复网络的可用性。

·     收敛速度快

根据协议标准，MRP协议对于环网故障的收敛速度几乎不受环网内设备数量的影响，借助以太网设备的硬件性能，环网故障的最大收敛时间能达到10毫秒。

·     配置简单

用户只需要在环网中的设备上配置一些简单的参数就能让MRP协议开始运转。并且用户修改MRP环网的收敛时间时，也无需通过计算来配置复杂的参数，通过一条命令就能切换协议标准规划好的最大收敛时间。

·     兼容性佳

MRP协议由IEC组织制定的IEC62439-2标准实现，使得我司设备可以与同样支持IEC62439标准的其他厂商设备进行互通。

2 MRP技术实现

2.1  概念介绍

2.1.1  MRP的域

1. MRP冗余域

在应用了MRP协议的组网中，每台支持MRP的设备都有且仅有两个端口连接其他设备，最终形成一个环形连接，这样的一个环形连接被称之为MRP环。

图2-1 MRP冗余域示意图

 

如图2-1所示，一台设备能通过物理链路的连接，同时属于多个环形拓扑（例如Device A），在同一个环形拓扑中，通过多个端口的物理链路连接也能形成多个MRP环（例如图中的红色环路和蓝色环路）。不同的MRP环用“冗余域”的概念来区分，通过MRP冗余域来标识一个特定的MRP环。在不同的MRP冗余域中，网络管理员可以使用不同的VLAN来承载MRP协议报文，设备也可以在不同的MRP冗余域中承担不同的角色，以实现MRP网络的灵活规划。

在设备上，一个冗余域的标识有冗余域ID、冗余域名以及冗余域UUID三种。其中，冗余域ID和冗余域名只具有本地含义，UUID则是网络中MRP冗余域的唯一标识。

2. MRP互联域

在实际组网中，可能出现多个MRP环连接起来的情况。在运行了MRP协议的网络中，为了给MRP环之间的互联链路提供冗余，使用两条链路来连接两个MRP环。

图2-2 MRP互联域示意图

 

如图2-2所示，在两个MRP环之间形成了新的环路，要管理这个环路，MRP引入了“互联域”的概念，互联域的范围即为构成两个MRP环之间的环路的四台设备。与冗余域类似，一台设备可以属于多个MRP互联拓扑（例如图2-3中的Device A）；在同一个互联拓扑中，设备也可以通过在多个物理端口上创建链路来设定多个互联域（例如图2-3中的互联域1和互联域2）。不同的互联域可以使用不同的VLAN来承载MRP协议报文，设备也可以在不同的MRP冗余域中承担不同的角色，以实现MRP网络的灵活规划。

图2-3 多个MRP互联域示意图

 

在设备上，一个MRP互联域的标识有互联域ID、互联域名以及InID三种。其中，互联域ID和互联域名只具有本地含义，InID则是网络中MRP互联域的唯一标识。

2.1.2  MRP协议中设备的角色

在MRP网络中，网络管理员需要手工指定支持MRP功能的设备角色，本章根据不同的MRP域来介绍MRP协议中设备可以承担的各类角色。

1. MRP冗余域的角色

在MRP冗余域中，设备的角色分为以下几种：

·     MRM（Media Redundancy Manager，介质冗余管理者）：MRM设备在环网中起到监控环路和控制链路的作用。MRM设备对环路或者链路故障做出反应，通过阻塞自身设备在环网内的端口或放开阻塞的端口，实现在环路闭合时消除环路，以及在环网内的链路出现故障时，恢复节点间的通信链路。

·     MRC（Media Redundancy Client，介质冗余客户端）：MRP环上除了MRM设备以外的其他MRP设备。MRC会监控自身设备上的环端口链路状态，并将链路变化通告给MRM，MRM根据链路变化的情况做出相应的处理。

·     MRA（Media Redundancy Automanager，介质冗余自动管理者）：在一个MRP冗余域中，具有MRP能力的设备均可以成为MRM或MRC，但同一时间内，有且只能有一台设备处于MRM的工作状态，这样在MRM发生故障时将无法保证对环网的管理，影响了MRP协议的可靠性。MRP为此引入了一个过渡角色MRA，通过MRA的竞选机制提供MRM站点的冗余。这样在整个系统启动后，同一MRP冗余域内的MRA会进行自动竞选，直到选举出一个唯一的MRM，其他的MRA则作为MRC工作。竞选出的MRM出现故障时，同一MRP冗余域内未故障的MRA将自动重新竞选出MRM，如此往复，提高了MRP协议的可靠性。

在一个MRP冗余域中，具有MRP能力的设备均可以被网络管理员配置为MRM或MRC，但同一时间内，有且只能有一台设备处于MRM的工作状态。

2. MRP互联域的角色

在MRP互联域中，设备可以承担的角色分为以下两种：

·     MIM（Media Redundancy Interconnection Manager，介质冗余互联管理者）：MIM设备在MRP互联域中起到监控环路和控制链路的作用。MIM设备对环路或者链路故障做出反应，通过阻塞自身设备在互联域内的端口，或放开阻塞的端口，实现在环路闭合时消除环路，以及在互联域内的链路出现故障时，恢复节点间的通信链路。

·     MIC（Media Redundancy Interconnection Client，介质冗余互联客户端）：MRP互联域中除了MIM设备以外的其他所有设备。MIC会监控自身设备上的互联端口链路状态，并将链路变化通告给MIM，MIM根据链路变化的情况进行相应的处理。

在一个MRP互联域中，具有MRP能力的设备均可以被网络管理员配置为MIM或MIC，但同一时间内，有且只能有一台设备处于MIM的工作状态。

2.1.3  MRP设备的端口

1. MRP环端口

运行了MRP协议的设备连接至MRP环的端口叫做MRP环端口。在同一个MRP冗余域内，每台设备有且只有两个环端口，如图2-4所示。除了环端口以外，设备上的其他端口均不参与MRP协议的过程，仅用于连接用户终端等。

图2-4 MRP冗余域的环端口示意图

 

环端口支持以下两种状态：

·     Blocked：在此状态下，除了MRP协议报文以及符合IEEE 802.1D标准定义的报文，环端口丢弃其他所有的报文。

·     Forwarding：在此状态下，环端口可以转发所有的报文。

在MRP冗余域中，MRM设备上物理链路状态先Up的端口称为主端口（Primary Port），物理链路状态后Up的端口称为次端口（Secondary Port）。

2. MRP互联端口

运行了MRP协议的设备连接至其他MRP环的端口叫做MRP互联端口。在同一个MRP互联域内，每台设备有且只有一个互联端口，如图2-5所示。

图2-5 MRP互联域的互联端口示意图

 

 

互联端口支持以下两种状态：

·     Blocked：在此状态下，除了MRP协议报文、符合IEEE 802.1D标准定义的报文以及符合IEEE 802.1Q标准定义的链路检测报文，互联端口丢弃其他所有的报文。

·     Forwarding：在此状态下，互联端口可以转发所有的报文。

2.1.4  MRP协议报文

1. MRP冗余域的协议报文

在MRP冗余域中，对MRP协议运行产生影响的各类协议报文及其作用如表2-1所示。

表2-1 MRP冗余域的协议报文

报文名称	描述
MRP_Test	MRP协议在MRP冗余域中的探测报文，由MRM产生，用于判断MRP冗余域是否形成闭环
MRP_LinkChange	本类报文由MRC产生，用于向MRM通告MRC检测到的自身链路变化，包括两种类型： ·     MRP_LinkUp：MRC检测到自身的链路故障恢复时，发送此报文 ·     MRP_LinkDown：MRC检测到自身的链路发生故障时，发送此报文
MRP_TopologyChange	本类报文由MRM产生，用于向MRP冗余域中所有MRC通告MRP冗余域中发生的拓扑变化。收到MRP_TopologyChange报文的MRC会清空自己的FDB（Filtering Database，过滤数据库），以便于重新学习到拓扑变化后的MAC地址
MRP_TestMgrNAck	本类报文由MRA产生，也叫负响应报文，在多主站选举过程中用于通知其他MRA自身的优先级比对方更高
MRP_TestPropagate	本类报文由MRA产生，在多主站选举过程中用于MRA将自己记录到的更高优先级的MRA信息通告出去

 

2. MRP互联域的协议报文

在MRP互联域中，对MRP协议的运行产生影响的各类协议报文及其作用如表2-2所示。

表2-2 MRP互联域的协议报文

报文名称	描述
MRP_InTest	MRP协议在MRP互联域中的探测报文，由MIM产生，用于判断MRP互联域是否形成闭环
MRP_InLinkChange	本类报文由MIC产生，用于向MIM通告MIC检测到的自身链路变化，包括两种类型： ·     MRP_InLinkUp：MIC检测到自身在互联域中的链路故障恢复时，发送此报文 ·     MRP_InLinkDown：MRC检测到自身在互联域中的链路发生故障时，发送此报文
MRP_InTopologyChange	本类报文由MIM产生，用于向MRP互联域的MIC、与MRP互联域相连的MRP冗余域内的所有MRC以及MRM通告MRP互联域中发生的拓扑变化，收到MRP_InTopologyChange报文的设备会清空自己的FDB（Filtering Database，过滤数据库），以便于重新学习到拓扑变化后的MAC地址

 

2.2  工作机制

2.2.1  MRP机制简介

MRP协议运行的总体思想为：

·     通过MRM的控制，在MRP冗余域的链路状态均良好时，主动阻塞MRM的一个环端口，以消除环路，效果如图2-6所示；MRP冗余域发生单点故障时，发生链路故障的环端口处于物理链路Down状态或者Blocked状态，此时MRM又能快速地放开阻塞的环端口，以保障环网的连通性，效果如图2-7所示。

·     通过MIM的控制，在MRP互联域的链路状态均良好时，主动阻塞MIM的互联端口，以消除环路，效果如图2-6所示；在MRP互联域发生单点故障时，发生链路故障的互联端口处于物理链路Down状态或者Blocked状态，此时MIM又能快速地放开阻塞的互联端口，以保障环网的连通性，效果如图2-7所示。

图2-6 MRP网络链路状态完好示意图

 

图2-7 MRP网络链路故障示意图

 

2.2.2  MRP网络中各角色的工作机制

1. MRM/MRC在MRP冗余域中的工作机制

如图2-8所示，环网中开始运行MRP协议后，MRM的工作机制如下：

(1)     MRM周期性地通过两个环端口向外发送MRP_Test报文，并将主端口设置为Forwarding状态。

(2)     如果MRM从任一环端口接收到了自己发出的MRP_Test报文，表明MRP环是闭合的，MRM会将次端口设置为Blocked状态，以避免产生广播风暴。如果MRM在指定时间内未收到自己发出的MRP_Test报文，表明MRP环处于开环状态，即环路是断开的，则MRM会将次端口也置为Forwarding状态，以确保MRP环上的通信链路不中断。

图2-8 MRM运行过程示意图

 

MRC的工作机制如下：

(1)     MRC会将接收到的MRP协议报文在两个环端口间转发，即从一个环端口收到的报文会在另一个环端口上转发出去，如图2-9所示。该机制使得MRP协议报文可以在MRP冗余域内流通，从而让MRM可以收到本机发出的MRP_Test报文以判断环网的状态。

图2-9 MRC转发MRP协议报文示意图

 

(2)     MRC检测到环端口链路发生故障时，会阻塞发生故障的环端口，并通过环端口发送MRP_LinkDown报文；MRC检测到环端口链路故障恢复后，会暂时阻塞链路恢复的环端口，维持其Blocked状态，以免产生环路，并通过环端口发送MRP_LinkUp报文，过程如图2-10所示。需要注意的是，如果MRP冗余域中一段链路发生了故障，则通过该链路进行连接的两台设备均会检测到环端口链路发生故障。

图2-10 MRC检测链路状态示意图

 

(3)     MRM接收到MRP_LinkChange报文时：

¡     如图2-11所示，对于MRP_LinkDown报文：_

-     MRM可以选择不处理MRP_LinkDown报文，而是缩短发送MRP_Test报文的间隔，以快速确认链路状态。MRM如果在一定时间内未收到本机发出的MRP_Test报文，则通过两个环端口发送MRP_TopologyChange报文并将原本阻塞的环端口置为Forwarding状态；如果收到了本机发出的MRP_Test报文，说明MRP环仍处于闭合状态，没有链路故障发生，则MRM的环端口保持原状态不变。本方式的好处是MRM自身对环网的状态进行了重复验证，以确认环网内确实发生了链路故障，避免MRM因为接收到错误的MRP_LinkDown报文而对环网状态发生误判的情况发生。

-     MRM也可以选择立即处理MRP_LinkDown报文，在该方式下MRM会直接将原本阻塞的环端口置为Forwarding状态并通过两个环端口发送MRP_TopologyChange报文。本方式的好处是MRM能够快速地对环网内的链路状态变化进行处理，缩短了环网故障的收敛时间。

图2-11 MRM接收MRP_LinkDown报文处理示意图

 

¡     如图2-12所示，对于MRP_LinkUp报文：

-     MRM可以选择不处理MRP_LinkUp报文，在该方式下MRM则会直接忽略MRP_LinkUp报文，直到收到本机发送的MRP_Test报文，才将次端口置为Blocked状态，并通过两个环端口发送MRP_TopologyChange报文；否则维持环端口状态不变。本方式的好处是MRM自身对环网的状态进行了重复验证，以确认环网内的链路确实恢复了正常，避免MRM因为接收到错误的MRP_LinkUp报文而对环网状态发生误判的情况发生。

-     MRM也可以选择立即处理MRP_LinkUp报文，在该方式下MRM会直接阻塞本机的次端口，并通过两个环端口发送MRP_TopologyChange报文。本方式的好处是MRM能够快速地对环网内的链路状态变化进行处理，缩短了环网故障的收敛时间。

图2-12 MRM接收MRP_LinkUp报文处理示意图

 

(4)     MRC接收到MRP_TopologyChange报文后，会放开暂时阻塞的端口，清除本地的FDB（Filtering Database，过滤数据库），以便于重新学习到拓扑变化后的MAC地址。

2. MRP冗余域的MRM选举机制

在网络管理员将支持MRP功能的设备指定为MRA角色后，MRA的运行过程为：

(1)     MRP环上的所有MRA在一开始都作为临时的MRM，从自身的两个环端口向外发送包含自己优先级信息的MRP_Test报文，接收到其他MRA发送的MRP_Test报文时，MRA仅会在环端口间转发收到的MRP_Test报文，并将MRP_Test报文中携带的优先级与本地优先级进行比较：如果MRA收到优先级低于自己的MRP_Test报文，则发送负响应报文MRP_TestMgrNAck，并将低优先级MRA的MAC地址携带其中；如果MRA收到优先级高于自己的MRP_Test报文，暂时不做处理。

(2)     MRA根据是否收到携带了自身MAC地址的负响应报文，作出相应的处理：

¡     MRA收到了携带自身MAC地址的负响应报文后，记录更高优先级MRA的MAC地址和优先级，并将角色转换为MRC。同时，通过两个环端口发送MRP_TestPropagate报文。

¡     如果MRA在一段时间内都未收到过携带自身MAC地址的负响应报文，则说明自身是优先级最高的设备，该MRA作为正式的MRM角色，开始管理MRP环。

(3)     选举出来的MRM离开MRP环或者出现故障时，MRA选举机制将会重启，所有MRA重复上述步骤并选举出新的MRM。

以图2-13所示的组网为例，在该组网中Device A和Device D为MRA，假设选举完成后Device A成为MRM，Device D成为MRC，则选择过程中报文的转发以及角色变化流程如图2-14所示。

图2-13 多站点MRP网络组网图

 

图2-14 多站点报文转发以及角色变化流程图

 

在上述流程中，MRP_TestMgrNAck报文和MRP_TestPropagate报文的作用为：

·     MRP_TestMgrNAck报文用于防止其他MRP环内的MRP_Test报文对当前环内角色选举的影响。如图2-15所示，由于配置错误，Device B被配置为与Device A处在同一MRP冗余域中，且Device B的其中一个环端口与Device A直连。在该组网中，Device A能够接收到Device B的MRP_Test报文，但是Device B无法接收到Device A的MRP_Test报文。如果MRA在选举时一旦接收到更高优先级的MRP_Test报文就立即转换为MRC，则在如图2-15所示的组网内，可能由于Device B的MRP_Test报文优先级过高而造成Device A所在的正常MRP环内选举不出MRM角色的情况，导致无法对环网进行管理。

引入MRP_TestMgrNAck报文则可以解决上述问题。MRA只有在收到优先级低于自己的MRP_Test报文后，才会回应负响应报文，低优先级的MRA接收到负响应报文以后才会转换为MRC。在图2-15中，虽然Device A接收到了Device B发送的更高优先级的MRP_Test报文，但是由于Device A不会将自己的MRP_Test报文发送给Device B（MRP_Test报文只会在环端口上发送），Device B不会向Device A回应负响应报文，Device A也不会在进行MRA角色选举时因为其他MRP环的报文影响正常的选举结果。

图2-15 MRP_TestMgrNAck报文作用示意图

 

·     MRP_TestPropagate报文用于报告自身记录的高优先级设备信息，MRC在收到MRP_TestPropagate报文后，将其中的内容与本地记录的高优先级MRA的优先级数值进行比较，如果MRP_TestPropagate报文携带的优先级更高，则更新本地记录的优先级和MAC地址：

¡     记录信息的目的是为了后续监控指定MAC地址的MRM的状态，如果在一段时间内转换为MRC的MRA没有收到来自被监控MAC地址的MRP_Test报文，说明当前的MRM已经失效，MRA会重新启动角色选举，以保障MRP网络的正常运行。

¡     发送MRP_TestPropagate报文的目的是让整个MRP冗余域的MRC都监控优先级最高的MRA，以免MRC不能及时更新本地的记录信息，监控的是已经转换为MRC的MRA，导致错误地重新触发选举。

3. MIM/MIC在MRP互联域中的工作机制

MRP互联域在检测环路状态时，存在两种模式：

·     LC-mode：链路检测（LinkCheck）模式。在此模式下，MRP互联域内的各个设备分别收集各自直连的互联链路的状态，并将检测结果反馈给MIM进行汇总。MIM根据收集到的链路状态信息控制MRP互联域。

·     RC-mode：环检测（RingCheck）模式。在此模式下，MRP协议不判断MRP互联域中链路的状态，MIM直接检测互联域是否形成闭环，并根据环状态来对MRP互联域进行控制。

链路检测模式中各角色的工作机制

MRP互联域中开始运行MRP协议后，MIM和MIC的工作机制为：

(1)     MIM的互联端口链路状态Up后，将该互联端口置为Blocked状态，并从自己的两个环端口均发送MRP_InLinkStatusPoll报文。MRP_InLinkStatusPoll报文用于通知MIC发送链路状态检测的结果，以方便MIM收集互联拓扑的链路状态。

(2)     MIC能够转发接收到的各类MRP互联域报文，如图2-16所示，MIC对不同的报文具有不同的转发行为：

¡     MRP_InLinkStatusPoll报文：MIC会将从环端口收到的MRP_InLinkStatusPoll报文转发到互联端口，不转发从互联端口收到的MRP_InLinkStatusPoll报文。

¡     MRP_InLinkChange报文：MIC会将从环端口收到的MRP_InLinkChange报文转发到互联端口，不转发从互联端口收到的MRP_InLinkChange报文。

¡     MRP_InTopologyChange报文：MIC会将从互联端口收到的MRP_InTopologyChange报文转发到两个环端口，不会将从环端口收到的MRP_InTopologyChange报文转发到互联端口。

图2-16 MIC报文转发行为示意图

 

(3)     MIC接收到MRP_InLinkStatusPoll报文后，根据对自身互联端口链路状态的检测情况，从两个环端口发送MRP_InLinkChange报文，如图2-17所示：

¡     如果MIC的互联端口链路状态为Up，则MIC发送通知链路状态完好的MRP_InLinkUp报文，此时MIC的互联端口的状态仍为Blocked。

¡     如果MIC的互联端口链路状态为Down，则MIC发送通知链路状态故障的MRP_InLinkDown报文，此时MIC的互联端口的状态为Blocked。

图2-17 MIC发送MRP_InLinkChange报文示意图

 

(4)     MIM根据接收到的MRP_InLinkChange报文的情况，对MRP互联域进行管理，如图2-18所示：

¡     如果MIM没有接收到MRP_InLinkDown报文，则表明MRP互联域中的互联链路状态均良好。此时MIM维持自身互联端口的Blocked状态，并从两个环端口和互联端口均发送MRP_InTopologyChange报文。

¡     如果MIM收到了MRP_InLinkDown报文，则表明MRP互联域中存在链路故障。此时MIM将自身互联端口置为Forwarding状态，并从两个环端口和互联端口均发送MRP_InTopologyChange报文。

图2-18 MIM根据MRP_InLinkChange报文进行响应示意图

 

(5)     MRP互联域及与MIM相连的MRP冗余域中的设备收到MRP_InTopologyChange报文后，清空自身的FDB，以便重新学习到MRP互联域拓扑变化后的MAC地址。MIC接收到MRP_InTopologyChange报文后，如果自身互联端口的链路状态为Up，则将该互联端口置为Forwarding状态，如图2-19所示。

图2-19 MIC对MRP_InTopologyChange报文进行响应示意图

 

(6)     后续MIC检测到互联端口的链路状态发生变化时，仍会发送相应的MRP_InLinkChange报文，MRP冗余域内的设备端口状态变化以及报文转发流程同步骤（4）～（5），不再赘述。

在上述过程中，MIM和MRM不能在环端口和互联端口之间转发MRP协议报文，以避免MRP协议报文的无限循环。

环检测模式中各角色的工作机制

MRP互联域中开始运行MRP协议后，MIM和MIC的工作机制为：

(1)     MIM的互联端口链路状态Up后，将该互联端口的状态置为Blocked，并开始周期性地在自己的两个环端口上发送MRP_InTest报文。

(2)     MIC能够转发接收到的各类MRP互联域报文，如图2-20所示，MIC对不同的报文具有不同的转发行为：

¡     MRP_InTest报文：MIC会将从环端口收到的MRP_InTest报文转发到互联端口以及另一个环端口，将从互联端口收到的MRP_InTest报文转发到两个环端口。

¡     MRP_InLinkDown报文：MIC会将从环端口收到的MRP_InLinkDown报文转发到互联端口，不转发从互联端口收到的MRP_InLinkDown报文。

¡     MRP_InTopologyChange报文：MIC会将从互联端口收到的MRP_InTopologyChange报文转发到两个环端口，不会将从环端口收到的MRP_InTopologyChange报文转发到互联端口。

图2-20 MIC报文转发行为示意图

 

(3)     MIC的互联端口链路状态Up后，将该互联端口置为Blocked状态。在任意时间内，如果MIC检测到自身互联端口上的链路发生了故障，都会在自身的两个环端口上发送MRP_InLinkDown报文。

(4)     在一段协议规定的时间内：

¡     如果MIM收到了自己发出的MRP_InTest报文，说明MRP互联域处于闭环状态。此时MIM阻塞自己的互联端口，使其处于Blocked状态，并从自己的两个环端口和互联端口均发送MRP_InTopologyChange报文，如图2-21所示。

图2-21 闭环状态MIM处理示意图

 

¡     如果MIM未从自己的互联端口收到自己发送的MRP_InTest报文，或者收到了MIC发送的MRP_InLinkDown报文，说明MRP互联域中存在链路故障，环路为开环状态。此时MIM放开自己的互联端口，使其处于Forwarding状态，并从自己的两个环端口和互联端口均发送MRP_InTopologyChange报文，如图2-22所示。

图2-22 开环状态MIM处理示意图

 

(5)     MRP互联域及与MIM相连的MRP冗余域中的设备收到MRP_InTopologyChange报文后，清空自身的FDB，以便重新学习到MRP互联域拓扑变化后的MAC地址。MIC接收到MRP_InTopologyChange报文后，如果自身互联端口的链路状态为Up，则将该互联端口置为Forwarding状态，如图2-23所示。

图2-23 MIC对MRP_InTopologyChange报文进行响应示意图

 

在上述过程中，MRM和MIM不会在环端口及互联端口间转发MRP协议报文，以免MRP协议报文的无限循环。

2.3  应用限制

·     受设备性能影响，目前，我司设备MRP协议对于环网故障的收敛速度最快能仅达到200ms级别。

·     MRP仅适用于单环组网，以及两台设备同时连接其他环的组网。对比能够适用于多重拓扑组网的ERPS、RRPP等工业级环网协议，应用场景较为单一。

·     在环网内部署了MRP协议后，指定的环端口/互联端口上无法再部署其他的环网协议。

·     MRP仅能够在环网内提供链路和设备节点的高可靠性，无法如RPR协议一般，为流量提供QoS服务。

3 典型组网应用

在MRP协议应用的典型场景中，两个MRP冗余域通过MRP互联域进行连接，在整个网络无故障时，各设备上端口的状态如图3-1所示。

图3-1 工业环网协议MRP组网图（网络无故障）

 

仅MRP冗余域发生单点故障时，各设备上端口的状态如图3-2所示。

图3-2 工业环网协议MRP组网图（仅MRP冗余域单点故障）

 

仅MRP互联域发生单点故障时，各设备上端口的状态如图3-3所示。

图3-3 工业环网协议MRP组网图（仅MRP互联域单点故障）

 

MRP冗余域和MRP互联域均发生单点故障时，各设备上端口的状态如图3-4所示。

图3-4 工业环网协议MRP组网图（MRP冗余域和MRP互联域均出现单点故障）

 

4 参考文献

·     IEC62439-2-2016