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Spanning Tree für die Industrie

Neben den Standards RSTP und MSTP entwickelten verschiedene Hersteller proprietäre RSTP-Varianten, zum Beispiel Open-Ring von ORing, HiPER-Ring von Hirschmann/Belden, eRSTP von RuggedCom und Turbo Ring von Moxa. Diese Abwandlungen sollen bei Switches in industriellen Netzwerken die durchschnittliche Wiederaufbauzeit nochmals deutlich reduzieren.

Im Open-Ring können laut Hersteller neben den STP-Standards sämtliche proprietären Varianten parallel laufen, der Anwender darf folglich die Hardware fast beliebig kombinieren. ORing setzt für seine O-RSTP-Variante besondere BPDUs ein, die ausschließlich zum Testen der Verbindungen im Netzwerk dienen. Die Wiederherstellungszeit für das gesamte Netzwerk liegt laut Hersteller bei unter 50 Millisekunden für maximal 250 Knoten im Netzwerk, wenn man die Switches physisch als echten Ring verknüpft. In einer Umgebung mit ausschließlich hauseigenen Switches bleibt die Wiederherstellungszeit dann sogar angeblich unter 10 ms. Bei beliebiger physischer Topologie garantiert ORing maximal 20 ms für bis zu 40 O-RSTP-Switches.

Zentrales Prinzip von Hirschmanns HiPER-Ring ist die Aufteilung eines Netzwerks in Ringe, die redundant miteinander verbunden sind. In jedem dieser Ringe agiert ein sogenannter Redundanz-Manager. Er unterbricht den logischen Ring durch Deaktivieren eines Ports. Parallel dazu sendet der Redundanz-Manager in beide Richtungen – auch über den inaktiven Port – regelmäßig Watchdog-Pakete und prüft so die Verfügbarkeit des Rings. Stellt der Redundanz-Manager eine Unterbrechung fest, nimmt er den inaktiven Port in Betrieb. Hirschmann garantiert eine Wiederherstellungszeit unter 500 ms bei maximal 50 Switches und einer Gesamtdistanz bis zu 3000 km. Anders als bei RSTP ist beim HiPER-Ring die Wiederherstellungszeit nahezu unabhängig von der Switch-Anzahl.

RuggedCom erweiterte das RSTP-Protokoll in zweierlei Hinsicht, das Verkürzen der Wiederherstellungszeit auf wenige Millisekunden zwischen zwei Switches und das Erhöhen der möglichen Switch-Zahl von 40 (RSTP) auf 160. Details zu eRSTP (enhanced RSTP) hält RuggedCom indes unter Verschluss. Die Wiederherstellungszeit beziffert der Hersteller mit 5 ms pro beteiligtem Switch. Ein Kernelement von eRSTP sind sogenannte Dual Link Arrangements: Zwischen zwei Switches existiert stets eine zweite, parallele Verbindung als Hot Standby. Ist die ursprüngliche Verbindung unterbrochen, schickt ein Switch eine BPDU über die alternative Verbindung, bei der das Topology Change Bit gesetzt ist und die mitteilt, dass der Status vom alternativen Port zum Root Port gewechselt hat. Vorteile von eRSTP sind seine Einsetzbarkeit in heterogenen Netzwerken, freie Wahl der Topologie und Kompatibilität mit RSTP. Kombiniert man sie mit Switches anderer Hersteller, wechseln RuggedCom-Switches auf RSTP.

Moxa entwickelte als eigene RSTP-Variante den Turbo Ring. Laut Hersteller liegt die Wiederherstellungszeit in einem einfachen Ring mit bis zu 250 Switches unter 20 ms. Der Hersteller erreicht dies durch Optimierung der Hardware und dedizierte Frames, die ausschließlich zum Testen der Verbindungen benutzt werden. Die Ergänzung namens Turbo Chain soll vor allem bei LANs mit weiträumigen Ringen Installationskosten sparen: Sind die Stationen kettenartig postiert, wie etwa Gruppen von Windgeneratoren, verlegt Turbo Chain die Verbindung zwischen Kettenanfang und -Ende in die nächsthöhere Switch-Ebene. So bekommt man statt des oft kilometerlangen, physischen Kabels einen logischen Link als Redundanz. Moxa verspricht auch dabei höchstens 20 ms Ausfallzeit.