PRP e HSR sono i due protocolli di ridondanza seamless definiti dallo standard IEC 62439-3: invece di commutare su un percorso di riserva dopo il guasto, trasmettono ogni frame in doppia copia su due percorsi indipendenti, così la perdita di pacchetti e il tempo di ripristino sono zero. PRP (Parallel Redundancy Protocol, Clause 4 della norma) lo fa con due reti separate, HSR (High-availability Seamless Redundancy, Clause 5) con un anello singolo e hardware dedicato.

In questa guida vediamo come funzionano i due protocolli, quando servono davvero rispetto a un anello a failover rapido, quali switch industriali li supportano secondo la documentazione dei produttori e come si progetta e si collauda una rete a zero interruzione.

Perché esistono PRP e HSR: il limite del failover

Tutti i meccanismi di ridondanza più diffusi, dallo Spanning Tree agli anelli REP, MRP ed ERPS, fino ai cluster di firewall, funzionano a failover: c’è un percorso attivo, uno di riserva, e quando il primo si guasta la rete commuta sul secondo. La commutazione richiede tempo, da pochi millisecondi ad alcuni secondi, e in quella finestra i frame in transito vanno persi. Per la stragrande maggioranza delle applicazioni è un compromesso accettabile. Per alcune no: una protezione elettrica che perde un messaggio GOOSE, un azionamento sincronizzato che salta un ciclo, un sistema di sicurezza che resta cieco anche solo per 20 ms.

PRP e HSR nascono per questi casi. La logica è ribaltata: invece di commutare dopo il guasto, ogni frame viene trasmesso in doppia copia, contemporaneamente, su due percorsi indipendenti. Il destinatario tiene la prima copia che arriva e scarta il duplicato. Se un percorso muore, la copia sull’altro arriva comunque: zero frame persi, zero millisecondi di interruzione, nessuna riconvergenza. Non c’è failover perché non c’è mai stato un solo percorso attivo.

Lo standard IEC 62439-3 in breve

Entrambi i protocolli sono definiti dallo standard internazionale IEC 62439-3, edizione corrente 4.0 del 2021 con Corrigendum 1 del 2023: la Clause 4 descrive PRP, la Clause 5 descrive HSR. Qualche termine ricorrente, utile per leggere datasheet e guide di configurazione:

• DAN (Doubly Attached Node): dispositivo con due interfacce che parla nativamente PRP (DANP) o HSR (DANH)
• SAN (Singly Attached Node): dispositivo standard con una sola interfaccia, che non conosce il protocollo
• RedBox (Redundancy Box): apparato che duplica e deduplica i frame per conto dei SAN collegati dietro di lui
• VDAN: il modo in cui un SAN appare sulla rete ridondata quando è rappresentato da una RedBox
• QuadBox: RedBox a quattro porte che interconnette due anelli HSR

Come funziona PRP (Parallel Redundancy Protocol)

PRP usa due reti completamente indipendenti, chiamate LAN A e LAN B: switch diversi, cablaggi diversi, alimentazioni diverse. Le due LAN non si parlano mai e possono persino avere topologie differenti. Un nodo DANP invia ogni frame su entrambe le interfacce, aggiungendo in coda un RCT (Redundancy Check Trailer) con un numero di sequenza: il ricevitore usa quel numero per riconoscere e scartare il duplicato. Un dettaglio elegante dello standard: il trailer è in coda al frame, quindi un dispositivo standard collegato per errore a una sola LAN continua a leggere i pacchetti, semplicemente ignorando i byte finali.

I dispositivi che non parlano PRP hanno due strade: collegarsi a una sola delle due LAN (rinunciando alla ridondanza) oppure stare dietro una RedBox, che li rappresenta sulla rete come VDAN e genera per loro i supervision frame. I punti di forza di PRP sono la libertà topologica (le due LAN possono essere due anelli, due stelle, due mesh) e la possibilità di manutenere o aggiornare un’intera LAN senza fermare nulla. Il prezzo è evidente: infrastruttura doppia, da acquistare, alimentare e manutenere.

Come funziona HSR (High-availability Seamless Redundancy)

HSR ottiene lo stesso risultato con una sola infrastruttura: un anello. Ogni nodo DANH ha due porte ring e trasmette ogni frame in entrambe le direzioni, orario e antiorario; la destinazione riceve due copie da due lati e scarta la seconda. A differenza di PRP, il tag HSR è un header inserito nel frame, pensato per il parsing hardware: i nodi dell’anello devono inoltrare in cut-through con latenze minime, e per questo il supporto HSR richiede hardware dedicato. Uno switch o un dispositivo standard non può stare direttamente sull’anello: i SAN si collegano tramite RedBox, e due anelli si interconnettono con una QuadBox.

Il vantaggio di HSR è il cablaggio dimezzato rispetto a PRP. I costi sono due: ogni frame gira in doppia copia sull’anello, quindi la banda utile è circa la metà di quella nominale, e le latenze di attraversamento dei nodi si sommano, il che pone un limite pratico al numero di nodi per anello in funzione dei requisiti temporali dell’applicazione.

PRP vs HSR: quale scegliere

Criterio	PRP	HSR
Topologia	Due reti indipendenti (LAN A e LAN B), forma libera	Anello singolo
Infrastruttura	Doppia (switch, fibra, alimentazioni)	Singola, cablaggio dimezzato
Hardware nei nodi	Doppia interfaccia PRP o RedBox	Supporto HSR in hardware obbligatorio o RedBox
Banda utile	Piena su ciascuna LAN	Circa il 50% della capacità dell’anello
Manutenzione	Una LAN alla volta, senza fermo	Interventi sull’anello da pianificare
Caso d’uso tipico	Station bus di sottostazione, architetture centralizzate	Process bus, dispositivi distribuiti in campo

Nelle architetture reali i due protocolli spesso convivono: anelli HSR in campo interconnessi tramite RedBox a una dorsale PRP. È il modello di riferimento delle sottostazioni IEC 61850.

Dove si usano davvero (e dove no)

PRP e HSR sono nati nel mondo dell’energia e lì restano di casa: protezioni e automazione di sottostazione IEC 61850 (dove i messaggi GOOSE e i Sampled Values non tollerano perdite), utility di trasmissione e distribuzione, segnalamento ferroviario, azionamenti sincronizzati, processo continuo critico. In questi contesti lo zero packet loss non è un lusso ma un requisito di conformità.

Nella manifattura tipica il discorso cambia: la quasi totalità delle linee produttive tollera senza conseguenze una riconvergenza di poche decine di millisecondi, che un anello REP o MRP ben progettato garantisce a una frazione del costo, su piattaforme molto più diffuse. Il criterio di scelta è sempre lo stesso, e lo abbiamo formalizzato nella nostra guida alle reti industriali ad alta affidabilità: si parte dal requisito misurabile (quanti millisecondi di interruzione tollera il processo?) e si sceglie il meccanismo di conseguenza. Se la risposta è “zero”, allora PRP e HSR sono la strada, e serve hardware che li supporti davvero.

Quali switch supportano PRP e HSR: la verifica sui vendor

Il supporto IEC 62439-3 è una funzione rara, legata all’hardware e non alle licenze. La tabella riporta quanto risulta dalla documentazione ufficiale di quattro produttori diffusi nelle reti industriali italiane, consultata alla data indicata nel blocco Fonti: la disponibilità delle funzioni cambia con le release, quindi va sempre riverificata sul datasheet della versione che si intende acquistare.

Vendor	PRP/HSR	Piattaforme e note
Cisco	Sì	Catalyst IE9300, solo sui modelli IE-9320-26S2C, IE-9320-22S2C4X e IE-9310-16P8S4X; PRP anche su Catalyst IE3400, su porte selezionate e a singola istanza come dichiara il datasheet. La licenza Network Essentials è sufficiente. Le istanze PRP e HSR per switch sono limitate e in genere alternative: numeri esatti e comportamento in stack vanno letti sulla guida di configurazione del modello scelto.
Fortinet	Sì	Linea FortiSwitch Rugged (in particolare FSR-424F), con supporto PRP e HSR introdotto da FortiSwitchOS 7.2.4, configurabile anche via FortiLink da FortiGate. Conformità IEC 61850-3 e IEEE 1613 per ambienti di sottostazione.
Planet	Non documentato	Per la serie industriale IGS la documentazione consultata indica ERPS (ITU-T G.8032) e MSTP come meccanismi di ridondanza, senza riferimenti a IEC 62439-3; il ripristino dichiarato dal produttore arriva fino a 10 ms negli anelli semplici. Scelta valida dove un breve failover è tollerato, ma non è seamless redundancy.
TP-Link Omada	Non documentato	Per gli switch industriali Omada la documentazione consultata riporta funzioni L2 di base (VLAN, QoS, STP/RSTP, PoE), senza riferimenti a IEC 62439-3; ERPS risulta sugli switch L3 campus, che non sono piattaforme industriali.

La lettura pratica: se il progetto richiede PRP o HSR, la scelta si restringe a piattaforme industriali dedicate come Cisco Catalyst IE9300 o FortiSwitch Rugged. Planet e Omada restano ottime opzioni per anelli ERPS e reti industriali dove il failover rapido è sufficiente, ed è giusto usarle lì.

Progettare una rete PRP: schema di riferimento

Un progetto PRP ben fatto passa da questi punti:

• Censimento dei nodi: quali dispositivi parlano PRP nativamente (molte protezioni e IED lo fanno) e quali sono SAN da mettere dietro RedBox. Il numero e la posizione delle RedBox escono da qui.
• Due LAN davvero indipendenti: switch separati, alimentazioni separate, fibre su percorsi e cavidotti diversi. LAN A e LAN B nello stesso cavidotto sono la negazione del protocollo.
• Coerenza dei domini: le due LAN devono trasportare le stesse VLAN verso gli stessi nodi; le asimmetrie di configurazione sono la prima causa di comportamenti anomali.
• Sincronizzazione: negli impianti IEC 61850 il progetto PRP viaggia insieme a PTP (IEEE 1588), e la convivenza non è lasciata al caso: la stessa IEC 62439-3 specifica il funzionamento del PTP sulle reti ridondate (Annex A) e definisce due profili distinti, uno per l’automazione delle utility elettriche e uno per l’automazione industriale (Annex B e C). In fase di progetto va dichiarato quale profilo si usa e verificato che gli apparati lo supportino.
• Collaudo con evidenze: sotto traffico reale si scollega interamente la LAN A e si verifica, contatori PRP alla mano, che il processo non abbia perso un solo frame. Poi si ripete con la LAN B: è la logica della suite di test di conformità prevista dalla norma stessa (Annex F), e trattarla come riferimento rende il collaudo un adempimento documentabile.

Progettare un anello HSR: schema di riferimento

• Solo nodi HSR sull’anello: ogni dispositivo direttamente in ring deve supportare lo standard in hardware; tutto il resto va dietro RedBox.
• Banda dimensionata al 50%: il traffico aggregato di picco deve stare comodamente nella metà della capacità nominale dell’anello.
• Numero di nodi sotto controllo: le latenze di attraversamento si sommano; anelli molto lunghi vanno spezzati in più ring interconnessi da QuadBox.
• Interconnessione con il resto della rete: il punto di contatto tra il dominio seamless e la rete standard va progettato come confine esplicito, tipicamente una RedBox verso una dorsale PRP o verso la LAN aziendale segmentata.

Gli errori da evitare

• Aspettarsi PRP/HSR da switch enterprise: Catalyst 9200/9300/9500, Nexus e in generale le piattaforme da ufficio non li supportano; il gate è l’hardware industriale dedicato.
• Due LAN nello stesso percorso fisico: il taglio di un cavidotto le elimina entrambe.
• Dispositivi standard attaccati a un anello HSR: non funzionano e compromettono l’anello; vanno sempre dietro RedBox.
• Dimenticare il 50% di banda su HSR: un anello dimensionato come una rete normale satura al primo picco.
• Nessun monitoraggio dei contatori di ridondanza: se la LAN B è morta da un mese e nessuno guarda i contatori “wrong LAN” e i supervision frame, la rete seamless sta lavorando senza riserva. Lo strumento per accorgersene è standard: tra i Code Components della norma c’è la MIB SNMP ufficiale (IEC-62439-3-MIB), con gli oggetti per i contatori PRP/HSR e per il PTP, scaricabile dal sito IEC; i contatori si interrogano dal sistema di monitoraggio con OID normati, senza script su misura. Vale la regola di sempre: una ridondanza non monitorata è un guasto latente.

Serve davvero alla tua rete?

La domanda giusta non è “PRP o HSR sono meglio di un anello REP?” ma “quanti millisecondi di interruzione tollera il mio processo?”. Se la risposta è un numero maggiore di zero, un anello ben progettato con protocolli di failover rapido copre il requisito con costi e complessità molto inferiori. Se la risposta è zero, allora servono piattaforme dedicate, un progetto rigoroso su due domini indipendenti e un collaudo che dimostri lo zero packet loss con i numeri.

Domande frequenti su PRP e HSR

Che differenza c’è tra PRP e HSR?

Entrambi garantiscono zero interruzione duplicando ogni frame, ma su topologie diverse. PRP usa due reti fisicamente indipendenti (LAN A e LAN B) e lascia piena libertà di topologia, al prezzo della doppia infrastruttura. HSR usa un singolo anello in cui ogni frame viaggia nelle due direzioni: dimezza il cablaggio ma richiede hardware dedicato in ogni nodo e lascia disponibile circa metà della banda.

PRP e HSR funzionano sugli switch aziendali normali?

No. Gli switch enterprise come Cisco Catalyst 9200, 9300, 9500 e Nexus non li supportano. Servono piattaforme industriali dedicate: Cisco Catalyst IE9300 (modelli IE-9320-26S2C, IE-9320-22S2C4X e IE-9310-16P8S4X, con PRP disponibile anche su IE3400) oppure FortiSwitch Rugged con FortiSwitchOS 7.2.4 o successivo. Il supporto dipende dall’hardware, non dalle licenze.

Quando servono davvero PRP e HSR?

Quando il processo non tollera nemmeno un frame perso: protezioni elettriche e sottostazioni IEC 61850, utility, segnalamento ferroviario, processo continuo critico. Nella manifattura tipica un anello REP o MRP, con riconvergenza di poche decine di millisecondi, copre i requisiti reali a una frazione del costo. La scelta parte sempre dal requisito misurato, non dalla tecnologia.

Che cos’è una RedBox?

È l’apparato che collega i dispositivi standard a una rete PRP o HSR. La RedBox duplica e deduplica i frame per conto dei dispositivi a singola interfaccia collegati dietro di lei, che appaiono sulla rete ridondata come nodi virtuali a doppio attacco (VDAN). Una RedBox a quattro porte che interconnette due anelli HSR si chiama QuadBox.

PRP e HSR si possono usare insieme?

Sì, ed è il modello di riferimento delle sottostazioni IEC 61850: anelli HSR in campo per i dispositivi distribuiti, interconnessi tramite RedBox a una dorsale PRP centralizzata. Sulla stessa singola unità switch invece le istanze sono limitate e in genere alternative: sull’IE3400, ad esempio, il datasheet Cisco dichiara una singola istanza PRP su porte selezionate, e sull’FSR-424F-POE la documentazione Fortinet prevede al massimo due anelli HSR oppure un anello HSR più un canale PRP. Il numero esatto va sempre letto sulla guida di configurazione del modello.

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Netframe è un system integrator indipendente e non è affiliata ai produttori citati in questo articolo, con l’eccezione delle partnership certificate Cisco e Fortinet dichiarate sopra. Le informazioni sulle funzioni dei prodotti provengono dalla documentazione pubblica dei produttori alla data di verifica indicata sotto e possono cambiare con le release: verificate sempre il datasheet e la guida di configurazione della versione che intendete acquistare.

Fonti

• IEC 62439-3:2021 (Ed. 4.0) con Corrigendum 1:2023, Industrial communication networks, High availability automation networks, Part 3: PRP and HSR, catalogo IEC. Tra i Code Components dello standard è pubblicata la MIB SNMP ufficiale IEC-62439-3-MIB
• Cisco, Catalyst IE9300 Rugged Series Data Sheet: PRP e HSR supportati sui soli modelli IE-9320-26S2C, IE-9320-22S2C4X e IE-9310-16P8S4X
• Cisco, Catalyst IE3400 Rugged Series Data Sheet: PRP su porte selezionate (Gi1/1-Gi1/4), a singola istanza
• Fortinet, FortiSwitchOS 7.2.4, High-Availability Seamless Redundancy (FSR-424F-POE): configurazione di HSR e PRP, con un massimo di due anelli HSR oppure un anello HSR più un canale PRP
• Planet, documentazione della serie industriale IGS (schede prodotto e datasheet): ridondanza affidata a ERPS ITU-T G.8032 e MSTP, ripristino dichiarato fino a 10 ms negli anelli semplici; nessun riferimento a IEC 62439-3 nella documentazione consultata
• TP-Link, documentazione degli switch industriali Omada: funzioni L2 di base; nessun riferimento a IEC 62439-3 nella documentazione consultata

Fonti verificate il 10 agosto 2026. Le funzioni dei prodotti cambiano con le release software e hardware: prima di un acquisto verificate il datasheet e la guida di configurazione della versione corrente.