Bonjour, je m'appelle Steve Wenner, architecte réseau au sein de l'unité
commerciale réseaux et sécurité.
chez Rockwell Automation. Et je suis Akshath Srinivasan, un produit
propriétaire des technologies de réseau émergentes. Aujourd'hui, nous allons parler
du
principes fondamentaux de la mise en réseau EtherNet/IP dans un système industriel.
Nous allons d'abord parler
technologie de réseau industriel standard et certaines technologies IIoT. Nous allons
introduire le modèle de référence de couche OSI 7.
Nous allons parler de la manière dont CIP et EtherNet/IP s'appliquent en plus de cet OSI.
modèle, puis nous parlerons de quelques exemples industriels
Architectures IoT et quelques points clés à retenir.
C'est donc la première technologie de réseau industriel standard.
Dans le passé, nous avions toutes ces différentes fonctions
travaillant séparément. Nous cherchons maintenant à faire converger tout cela
et alignez-les, afin que nous n'ayons pas de réseau disparate
technologies, mais plutôt une seule industrie
réseau. Voici un exemple
de tout ce qui fonctionne en alignement.
Alors d'abord, vous pouvez voir ici. Nous avons discret
contrôle.
contrôle de processus
commande intelligente du moteur ici
ainsi que la technologie de l'information ici
et ils travaillent tous ensemble dans le même
réseau. Donc Ethernet/IP et Industriel
protocole. L'IP dans Ethernet/IP signifie protocole industriel et non protocole
Internet. Si
nous examinons et comprenons ce que c'est. Nous avons une organisation appelée ODVA qui
gère nos normes, et c'est une organisation ouverte avec de nombreux membres principaux
dont Cisco et Rockwell Automation et quelques autres. Un grand focus pour
l'interopérabilité à travers eux en tant que tests de conformité et de performances pour
garantir que
les choses fonctionneront ensemble comme un système lorsque vous les assemblerez. Donc
c'est intéressant
et il est important de se concentrer sur la différence entre Ethernet et IP, et ces deux
différentes spécifications et Ethernet/IP étant le protocole qui permet la
configuration à travers
Ethernet et IP.
Nous sommes bâtis sur des normes. Nous utilisons donc les normes IEEE 802.3 pour
exécuter la norme
Ethernet. Nous exécutons 1588 pour l’heure standard.
Nous suivons les normes IETF avec IP
et tout cela constitue la base du CIP et de l’ODVA. Tout est
construit au-dessus de ces normes. C'est convivial pour l'informatique et prêt pour
l'avenir car
c'est aussi sur cela que fonctionne la technologie informatique
et vous êtes capable d'avoir un contrôle multidisciplinaire et c'est très établi avec
de nombreux
produits, de nombreuses applications et de nombreux fournisseurs différents.
Passage au modèle de référence de couche OSI 7.
Nous avons un tas de couches différentes qui sont capables de
faire abstraction de différentes fonctions. Ces fonctions individuelles sont
transparentes pour
la fonction au-dessus. Et donc ils sont construits selon des normes. Donc nous avons
une couche physique initialement qui parle de la façon dont les appareils sont connectés
et il fonctionne selon les normes TIA. En plus de ça,
nos couches réseau et liaison de données fonctionnent selon les normes IETF et
Normes 802.3. Comme c'est tout en haut que nous avons le CIP
ici. Ensuite, c'est leur couche d'application. De sorte que
inclut les couches de présentation et de session de l'application
et ceux-ci sont liés à notre couche de transport et cela est géré par TCP
et UDP encore une fois les normes. Au dessus de
CIP au niveau de l'application. Vous pouvez voir qu'il existe un tas de protocoles
différents
ici. Nous avons CIP OPCUA modbus HART
HTTP. Tous ces Les protocoles peuvent coexister parce qu'ils
s'appuient sur les normes qui
sont en dessous d'eux pour les soutenir. Mais cela ne veut pas dire qu’ils peuvent se
parler. Donc
La coexistence selon Cohen ne signifie pas interopérabilité. Alors ici vous pouvez voir
comment
répartition des différentes couches et un exemple est si
Studio 5000 sur un poste de travail consiste à interagir avec un
contrôleur ControlLogix. Alors ici
le processus par lequel les données sont transmises à travers les couches est appelé,
Eh bien, il y a deux processus et cela se fait par encapsulation et
décapsulation. Alors ici
je vais vous expliquer comment
l'encapsulation est effectuée. Ainsi, à chaque couche, vous avez un en-tête qui est
ajouté à la charge utile. Tout commence avec CIP
dans le cadre de la couche d'application avec une encapsulation au-dessus.
Ensuite, un en-tête TCP est ajouté
et cela devient un segment. Il s'agit de l'unité de données pour la couche transport.
Et ceci est suivi d'une conversion en un paquet qui
inclut l’ajout d’un en-tête IP.
Ensuite, dans la couche 2, nous avons un en- tête Ethernet,
ce qui permet un
trame de données à transmettre via Ethernet.
Et bien sûr, nous avons la couche physique qui comprend les fils et les câbles
électriques.
signaux. L'un des avantages de cette couche physique est qu'elle est indépendante.
car ils sont empilés les uns sur les autres et ils sont transparents pour le calque
supérieur
eux. Cela peut donc être du cuivre ou de la fibre ou d’ailleurs. Nous pouvons avoir la
couche IP
fonctionnant sur une couche de liaison de données indépendante si nous souhaitons
passer à
quelque chose comme le Wi-Fi par exemple ou la 5G. Et donc l’IP standard offre la
portabilité
et un routage transparent à travers des couches de liaison de données indépendantes.
Maintenant, une chose sur laquelle il faut se concentrer est lorsque nous avons
couches spécifiques au fournisseur ici. Vous devez comprendre ce que
cela signifie. C'est vrai si nous avons une couche spécifique au fournisseur
quatre et trois éléments de couche dans le réseau de transport, cela va limiter la
portabilité et
routage. Vous aurez besoin d'un matériel spécifique capable de le prendre en charge,
et
ce n'est pas construit sur des standards ouverts à ce stade
si nous incluons cette zone spécifique au fournisseur dans la couche liaison de
données,
vous aurez besoin de périphériques Ethernet non standard et vous ne le serez pas
suivant les normes. Ce ne sera donc pas portable. Cela ne vous donnera pas
l'interopérabilité
que les normes et Ethernet/IP vous donneront.
Maintenant, quand il s'agit de
les différentes couches, nous avons différents modèles que nous utilisons. Donc
certains termes peuvent prêter à confusion par exemple dans la couche OSI 7
modèle. Nous avons des connexions, des couches et un routage
mais ce sont aussi
termes utilisés dans le modèle Purdue. Donc dans
termes de la terminologie réseau à laquelle une connexion fait référence
par exemple, une connexion TCP entre deux appareils
avec une poignée de main. Et puis
couches par rapport aux niveaux. Donc nous avons
sept couches ici
comme je l'ai déjà mentionné, j'ai
différentes charges utiles, et
après chaque niveau, la charge utile est encapsulée dans un
unité de données et ainsi de suite puis en termes de routage, c'est une fonction
de couche 3
qui permet de livrer des paquets
entre sous-réseaux. C'est donc une excellente explication de la façon dont ces
les termes concernent le réseautage. Si j'étais ingénieur en contrôle, je penserais
les connexions sont la connexion de mon propriétaire entre mon contrôleur et mes E/S
ou mes niveaux seront le modèle Purdue niveau. Alors peut-être que le niveau deux
est mon niveau de couche contrôleur.
Ou le routage. Je pense au routage CIP, et c'est la possibilité de
envoyer du trafic via un fond de panier uniquement CIP et sortent dans une norme
différente, que ce soit
Ethernet ou sortez simplement sous le nom de Controlnet ou Devicenet
donc la surcharge de ces termes signifie que lorsque nous
Parler aux gens, nous devons comprendre ce qu'ils pensent et être très clairs avec
nos communications.
Nous avons donc ici une sécurité que nous pouvons utiliser à différents niveaux
du modèle OSI. Venant de bas en haut,
la couche physique, nous avons
coupures de courant.
C'est-à-dire la sécurité physique, puis dans la couche liaison de données, nous avons
des choses comme la sécurité des ports et MACsec.
Suivi de la couche 3. Nous avons ipsec et ACLS. Donc
il inclut également des VPN
dans la couche quatre, nous avons TLS (transport layer security) et dtls
sécurité de la couche de transport des datagrammes.
Et un autre exemple est celui du secteur bancaire,
services bancaires en ligne. Passons maintenant à la couche application et
couches de session de présentation,
c'est à ce moment-là que la sécurité CIP entre en jeu
dans les couches de la session de présentation, et en plus de cela nous avons
gestionnaire de politiques factorytalk pour la couche application.
Vous savez entrer dans la couche d’application CIP. Nous allons parler un peu
de
ce que fait CIP pour donner à l'application
Edge supplémentaire ou ce modèle pour permettre cette communication cohérente.
Alors voilà, vous avez deux usines différentes, par exemple, où
tous les appareils ont leurs propres modèles de données, et
cela signifie que les appareils ne peuvent pas communiquer entre eux.
Nous devons donc intégrer une couche de traduction
entre. Mais avec
CIP ici nous avons la possibilité d'avoir un uniforme
modèle de données entre les appareils et il n'y a pas besoin de
couche de traduction distincte.
La première application intégrée à Ethernet/IP est donc la sécurité CIP que nous
allons aborder.
parler d'aujourd'hui. Et c'est la possibilité d'avoir une sécurité fonctionnelle sur
Ethernet
cela vous offre le même niveau de sécurité qu’un système SL3 a besoin.
Il fournit des communications sécurisées entre les nœuds. Il envoie du trafic
plusieurs fois. De cette façon, il peut valider que les données de sécurité sont
exactes.
Il a des CRC supplémentaires ajoutés pour vous donner le
possibilité de s'assurer que les paquets n'ont pas changé en ligne
et il y a un paquet ou il y a des horodatages sur tous vos paquets pour garantir que le
le trafic y arrive en temps opportun. L'objectif de la sécurité CIP est de pouvoir
dire que mon appareil sera sécurisé et nous le mettons dans un
sûr Indiquer quand nous avons une erreur ou une
faute.
Des profils sont en cours de création en sécurité CIP pour pouvoir partager ces
données. Il dispose d'une bibliothèque d'objets
et les services standards et les messages qui y sont associés, afin que les appareils
puissent communiquer
ensemble de manière transparente sur ce même modèle de données.
CIP Sync est une autre fonctionnalité qui
permet le CIP pour activer les applications urgentes.
Et cela se fait en utilisant PTP ou
Protocole de temps de précision. Le truc avec PTP c'est qu'il est très précis
jusqu'au niveau de la microseconde ou de la nanoseconde même.
Différentes applications dans lesquelles cela pourrait être utilisé
sont par exemple le temps, horodatage des entrées, sorties programmées,
et un mouvement coordonné.
Le mouvement intégré ou le mouvement coordonné sur Ethernet/IP adopte une approche
unique.
Traditionnellement, vous vous concentrez sur la planification du réseau et sur la
disponibilité d'un créneau horaire pour
vos données arrivent. En raison de l'évier CIP et de la possibilité d'avoir ce temps
serré
synchronisation à travers CIP, nous sommes en mesure de ne pas utiliser une approche
traditionnelle et tout grand
mouvement avec Ethernet/IP à nouveau en utilisant Ethernet standard non modifié. Nous
avons prédéterminé
des plans d'exécution qui sont envoyés aux appareils en temps opportun
dire à l'appareil d'aller dans cette position à ce moment-là.
Nous faisons cela grâce à l'utilisation de la synchronisation CIP et PTP
et la priorisation des données avec QOS dans nos appareils réseau.
Nous avons reconstruit des interfaces et des profils communs
également pour le mouvement intégré pour permettre aux appareils de communiquer
correctement entre eux
sans problèmes d'interopérabilité.
La sécurité CIP est une fonctionnalité qui agit dans la couche application et qui
définit
communications sécurisées pour les appareils Ethernet.
Ceci est ajouté au-dessus du
Cryptage TLS (transport layer security) en couche 4,
qui est une fonctionnalité facultative. Et ça
prend en charge les normes NIST
de confiance zéro. Dans l'ensemble, la sécurité CIP fait partie
de philosophie holistique de défense en profondeur
lequel
permet la sécurité à différentes couches du modèle OSI.
Ici, nous pouvons voir
que la sécurité CIP agit entre différents
appareils, contrôleurs et points de terminaison
ainsi qu'entre postes de travail, contrôleurs ou différents
points de terminaison.
A gauche, vous pouvez voir l'architecture CPwE,
et si vous souhaitez en savoir plus sur la sécurité, vous pouvez
va ici. Très bien, passons à l'IoT industriel
architectures, comment pouvons-nous permettre cela ? Comment pouvons-nous obtenir ce réseau
unique qui gère tout
ces différentes applications fonctionnent réellement et nous allons pouvoir les
utiliser
gérer l’infrastructure pour permettre cela.
Alors Steve, si je voulais
je dirige une usine et j'ai
un trafic élevé, J'ai beaucoup d'appareils
pour communiquer entre eux, et j'ai également besoin de ports de concert pour une
communication rapide.
De quels types de commutateurs aurais-je besoin ? Eh bien, je recommanderais le plein
et le haut
commutateurs gérés par les performances. Au niveau de performance maximum, vous allez
obtenez des ports de concert. Vous allez obtenir la connectivité
cela permet cela avec de nombreux appareils finaux et beaucoup de données.
Vous n'obtiendrez que la couche de connectivité. Donc, si vous avez besoin
d'effectuer un itinéraire entre sous-réseaux, vous devrez passer au
ligne haute performance dans les années 5800.
C'est donc ce que je recommanderais pour cette situation.
D'accord, je pourrais donc aussi l'utiliser comme
une couche entre l’OT et l’IT ?
Vous pourriez absolument. Ouais. Tout ce qui fait le routage entre les réseaux.
Les commutateurs de couche 3 pourront le faire.
D'accord, et si j'avais besoin d'une option à faible coût ?
pour peut-être une machine
où peu de trafic circule via le commutateur ? Bien,
nous avons nos commutateurs légèrement gérés et à faible coût. Ils sont
juste quelques ports parce que nous ne voulons pas
connectez-y un tas de choses. Ils ont une QOS, donc cela aide dans certains cas
priorisation de vos données. Mais à part ça, ils ne sont pas super
configurable. Ce sont des commutateurs de base pour vous permettre d'accéder au
commutateur géré.
zone et vous montrer la visibilité dans votre réseau pour comprendre quand les choses se
passent
potentiellement aller mal. Alors, comment pourrais-je mettre tout cela ensemble ?
Vous voyez donc ici, nous parlons de connectivité et d'adaptateur. Nous allons
donc
besoin de quelques adaptateurs. Nous allons avoir besoin de certains outils de
connectivité. Donc si nous avons différentes technologies, comme le bus de
terrain ou le Devicenet, vous savez, nous pouvons tirer cela
dans notre réseau avec ces catalyseurs de connectivité. Nous avons un accès à distance.
Donc si
J'ai besoin de me connecter via Wi-Fi ou cellulaire, nous pouvons également le faire.
Et puis nous allons
mettez le tout dans une topologie similaire à celle-ci et c'est ainsi que vous assemblez le
tout.
Passons donc de cela aux points clés à retenir.
D'accord. D'accord. C'était donc beaucoup là.
Pourriez-vous approfondir les détails ?
J'aurais peut-être besoin d'aide. Bien sûr. Donc
à l'intérieur de cette photo. Vous envisagez en réalité trois topologies de base.
Vous avez une topologie en étoile, une topologie linéaire et une topologie en
anneau.
D'accord. Alors comment savoir lequel utiliser ? Bien donc
Je pense que la valeur par défaut serait une étoile. Donc si tu n'as aucune raison de
faire quoi que ce soit sinon, je choisirais une topologie en étoile.
Il a le débit le plus élevé et est assez simple à construire.
Lorsque vous recherchez un certain type de résilience-
-donc si tu as un câble qui casse, comment fais-tu quand même pour rester
connecté à cet appareil ? - Si vous voulez de la résilience, regardez un anneau,
alors nous avons le DLR qui prend en charge cela. Une topologie linéaire ? je
Je ne le recommanderais pas vraiment
un anneau qui n'est pas connecté à la fin. Et ainsi
cela limite votre capacité à avoir cette résilience
et tu as la faiblesse de avoir des appareils Daisy enchaînés les uns
aux autres. Donc c'est à ce moment-là que je me concentrais
sur l'étoile ou la bague, et honnêtement, pourquoi je n'utiliserais pas
le linéaire. Vous pouvez désormais tous les assembler. Tu ne le fais pas
devez choisir l’un ou l’autre pour votre plante. Vous pouvez tous les rassembler dans
votre système
et choisissez la topologie qui convient le mieux à cette zone de cette usine.
À quoi cela ressemblerait-il si j'en avais plusieurs
des sites ou des zones différentes, par exemple ? Donc si nous détruisons notre
usine, nous
devrait logiquement être planté dans des zones et des zones de cellules,
et cela limite les perturbations et vous permet de limiter la quantité de changement
dans la quantité de
dépannage qui doit être effectué, et cela vous donne également des points logiques pour
limiter l'accès
si vous en avez besoin pour des raisons de sécurité. Nous divisons donc cela en une zone
de cellule, comme vous pouvez le voir
ici avec les différentes cases. Si nous avançons, nous pouvons voir
que nous montrons cela dans le cadre d'un dessin plus grand, et
c'est la partie en bas. Ce sont vos zones de cellule. Et si tu
vous voulez en avoir plus, vous pouvez en étendre trop,
de nombreuses zones et zones cellulaires différentes, et voici à quoi cela
ressemblerait lorsque vous
connectez-le à un système de production d’entreprise.
Donc, dans ce diagramme, où parlerait mon usine
le logiciel est exécuté ?
Eh bien, le logiciel Factorytalk va fonctionner dans votre niveau 3
opérations du site. Cela revient donc à nos niveaux par rapport aux couches.
Nous parlons maintenant du modèle Purdue, nous sommes donc de retour aux opérations de
site de niveau 3.
C'est là que vos équipes d'ingénierie vont s'asseoir
et où vivraient toutes vos applications industrielles.
D'accord. Comment puis-je transmettre ces données à l'entreprise ?
et dans le système ERP ?
Ainsi, l'Entreprise et votre système Erp sont vraiment
je vais m'asseoir dans le réseau d'entreprise de votre
votre côté informatique des choses. Et donc c'est vraiment répertorié ici au
Zone Entreprise. Maintenant, ils sont connectés
via une DMZ industrielle. Et c'est cette section rouge au milieu.
Cela vous permet d'avoir cette connectivité avec l'informatique.
tout en minimisant le risque d’être connecté à l’informatique.
Cela vous donne également un point où vous pouvez contrôler le
flux entrant et sortant de données et également la possibilité de
déconnectez-le pour isoler complètement vos réseaux OT en cas d'incident.
Voici donc quelques points clés à retenir pour aujourd’hui. Nous avons un seul réseau
industriel
La technologie, non ? Nous essayons d'obtenir une convergence de ces technologies sur un
Réseau unique. Nous utilisons cela pour créer des modèles de données pour le
différentes applications et pour différents appareils. Vous n'avez donc pas de mappage de
données et
simplifie votre conception. ODVA et Ethernet/IP sont établis. C'est
utilisé et construit par de très nombreux fournisseurs différents
et nous avons Cisco, Endress+Hauser et Rockwell Automation comme membres principaux.
Il y a un risque
réduction là-bas en raison des tests de conformité et des priorités QOS définies à
faire
sûr qu'il fonctionnera sur votre Ethernet standard et modifié et qu'il est construit
sur
normes. C'est ainsi que fonctionne toute votre technologie informatique, et nous
utilisons simplement
ces normes et la création d'applications OT par-dessus et c'est l'avenir
prêt parce qu'il est construit sur ces normes. Au fur et à mesure que nous
développons les technologies
pour prendre en charge différentes manières de se connecter, que ce soit via Ethernet
avancé
couche physique ou Ethernet à paire unique ou même Wi-Fi, nous sommes en mesure de les
adopter
normes parce que nous sommes construits sur les normes d’aujourd’hui. Alors merci d'avoir
rejoint
nous à travers les principes fondamentaux d'Ethernet/IP. Si vous avez des commentaires,
nous apprécierions
vous le fournissez via l'application EventROK, et si vous avez des questions,
Veuillez également les envoyer via l'application. Merci beaucoup.
Merci.