随着九十年代工业现场总线技术的快速兴起，通过通信连接大大的简化了机器设备的接线工作。早期阶段的工业设备通常组成线性拓扑，所有的状态、控制和诊断数据沿着一根电缆进行传送，网络的设计和连接相对比较简单。而随着技术不断发展，如今PLC控制器已经全面支持工业以太网，并且越来越多的工业网络设备的加入进来，网络变得愈发复杂。在工业现场，如果采用线性拓扑网络的某个节点发生了问题，随后的设备就会完全的断开，造成通信的中断。而针对工业技术对控制网络可靠性的高要求，工业以太网的环网技术应运而生。
环网技术的优点如下：
· 可以快速检测网络错误并重新自动配置网络。
· 可以在小型和大型网络中实施使用。
· 清晰且结构简单的网络接线。
· 工厂可以在运行期间进行扩展工作。
· 标准化的协议确保了来自不同制造商设备的兼容性。
工业以太网为什么需要环网技术呢？或者说，以太网为什么不能直接连成环路呢?
这是因为以太网直接连接成环路，广播的数据包会在广播域中上大量的复制，这样会使网络中充斥着广播数据，大规模耗用链路带宽，使得正常数据不能得到有效传输，也会导致交换机的MAC 地址表震荡, 造成交换机资源被占用，导致死机。这就是我们常说的"网络风暴"。
以太网的环路拓扑，必须依靠环网协议来堵塞一个端口，所有的数据通过的端口收发，实际上仍然维持一个线性的状态，一旦转发数据的链路发生故障，就会打开堵塞的端口保证数据传输。
从环网发生故障，到备用端口打开，通讯恢复转发的时间我们一般称之为环网的重构时间。重构时间取决于网络规模和环网协议。
环网技术并不是西门子私有的技术，对于种类繁多的工业以太网设备，如何选择合适的环网协议呢？
其实我们只要了解工业网络的特点就可以得出结论，工业网络对于实时性、可靠性要求高，一旦发生了环网的故障，要求尽快的通过备用路径恢复通讯，这样才会对生产的影响降到Zui低。
选择的环网协议和设备适不适合当前的应用，完全取决于环网重构时间能不能满足工艺的要求。我们看看哪些环网协议可以供我们选择。
No.
1
MRP （介质冗余）
专门针对PROFINET 网络的环网协议，是符合 IEC 61158-5-10标准的一种适用于工业自动化行业应用的网络冗余协议。重构时间Zui大200ms，实际的重构时间取决于网络的规模，一般认为几十ms级别，因为重构时间比较快，非常适合工业网络的应用。
支持MRP 的设备也非常多，除了交换机外，很多支持PROFINET 的CPU 和设备也都支持MRP，组网的选择会很灵活。
Zui新固件下的SCALANCE XM400 交换机还可以支持MRP 的多环网。
No.
2
HRP（高速冗余环）
HRP 是西门子交换机的一种私有的环网协议，它的重构时间在Zui大网络规模下是300ms。HRP主要是为了交换机的骨干网设计的环网协议，他Zui大的特点是可以结合环间热备（Standby）可以实现和多环网之间的链路冗余。
No.
3
STP/RSTP
STP(Spanning Tree Protocol，生成树算法，IEEE802.1D)，网络中断恢复时间为30~60s之间。RSTP(快速生成树算法，IEEE802.1w)作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1~2s。生成树算法网络结构灵活，但存在恢复速度慢的缺点。
这两类协议的特点，就是都是开放的环网协议，一般的环网设备都会支持，不同厂家产品的兼容性比较好，布置灵活（想怎么插，怎么插），Zui大的问题就是重构太慢，不太适合工业环境，是典型的适合办公网络的环网协议。
No.
4
第三方私有环网协议
很多第三方的网络设备厂家都有私有的环网协议，是不是合适当前的工业应用环境，我们需要看看它的环网重构时间，比如假设第三方的重构时间100ms，我们的工业环境Zui大允许延迟如果是128ms（例如PROFINET设备的看门狗时间），那重构的时间将不会导致通讯掉站，当然可以使用；如果我们的工业环境Zui大允许延迟如果是64ms，很显然重构时就会导致掉站，就会影响生产，很显然不适合了。
No.
5
PRP（并行冗余协议）、
HSR (高可用性无缝环网协议)
基于IEC 62439-3 PRP 并行冗余协议，基于 IEC 62439-3 HSR协议，两种协议都需要有专门的设备来组网。
和之前介绍的环网协议数据仅在一条链路传递不同，PRP会复制帧在两个独立的网络(LAN A, LAN B)进行传输，HSR也会在两个方向复制数据，先到的帧被转发至应用，后到的帧被丢弃。
PRP 在中间设备不需要支持PRP，其上所连接的设备的帧也不会被RNA交换机复制转发。
HSR环上所有设备都需要支持 HSR 协议。
这两种协议，因为数据在两个方向都会复制，无网络重构时间，0ms切换。如果发生故障，因为不存在网络重构，数据可以保证无延迟的可靠传输，适合需要高可用性、无重构时间的冗余场合。