什么是HSR？
HSR作为一种高可靠性的工业网络传输协议，不仅能够降低网络时延和丢包率，还能提高工业物联网场景下的可靠性。本文从为什么需要HSR，HSR如何工作这几个方面展开介绍。
为什么需要HSR?
港口、汽车制造、矿产（煤矿、铁矿等各种大型矿场）等现代工业场所中，控制设备集中部署在厂级数据中心，生产设备部署在环境相对比较恶劣的地方，控制设备与生产设备之间距离较远，容易造成数据传输不稳定。
采用ERPS组网方式组成双归链路虽然能够解决数据传输的不稳定，但是这种方案在主链路发生故障倒换到备链路时，存在几十毫秒级的丢包，导致生产自动化等业务系统易卡顿、体验差，无法做到保障网络可靠性的同时零丢包。
随着现代工业技术的发展，机器人控制生产、生产物流自动运输、远程控制医疗设备等业务场景对不中断业务的要求越来越严格，为了解决这一问题，降低工业场景中的网络时延和丢包率，HSR技术应运而生，它作为一种高可靠性的工业网络传输协议，能够通过双链路同时转发报文，不存在主备链路切换造成的时延，这样不仅能够降低网络时延和丢包率，还能提高工业物联网场景下的可靠性，构建0倒换高可靠网络。
HSR是如何工作的？
HSR是以HSR环为基本单位，一个简单的HSR环网由DANH与RedBox节点组成，每个节点通过两个接口连接到环中。
RedBox是拥有至少三个以太网端口的设备，其中至少两个端口是能够连接到一个HSR环的，其他是传统的以太网端口，用于连接终端或者控制器。RedBox用于连接非HSR节点和HSR环。
DANH是它的两个端口连接到一个HSR环的设备。DANH用于连接HSR环。
转发报文方式
如下图所示，终端将要发送的所有帧数据传输给RedBox1，RedBox1将会产生相同的数据帧，通过两个不同的路径将它们发送到目的地。
- 如果路径中的任何一个由于链路故障或节点故障被破坏，帧数据则通过另一条路径仍然能够发送到其目的地。
- 如果两条路径都可以正常转发，RedBox1会将它需要发送的所有帧数据进行按照顺序标记序号，目标设备会对接收到的报文进行排序和去重，将先到的正常顺序的完整的报文进行转发，后续接收到的重复报文直接将其丢弃。如果某一条路径上出现部分报文缺失时，对该路径上先到的报文进行缓存排序，等另一条路径上缺失的这部分报文到达后按照顺序组装成完整报文，并进行转发，从而实现业务数据的零丢包。
HSR环示意图
避免报文在环网中循环转发
HSR环网中的节点不会传输已经在同一方向上传输的报文数据，这样就避免了报文在HSR环网中循环转发，不会引起广播风暴以及MAC地址表不稳定等现象，从而避免影响用户通信质量，甚至导致通信中断。当RedBox向HSR环中传输报文数据时，对报文数据的处理方式分为以下三种情况。
- 对于传输目标位于HSR环内单播报文：当单播报文数据到达目标节点时，该报文数据将不会在同一方向进行转发。
- 对于传输目标不在HSR环内的单播报文：在该场景下，由于传输的报文数据在环中没有目标节点时，该报文数据会由环中的每个节点进行转发，直到到达报文传输的源节点，则不再进行传输。
- 对于传输目标在HSR环内多播报文：当多播报文通过源节点进行传输，该报文数据会由环中的每个节点进行转发，直到到达报文传输的源节点，则不再进行传输。
