Ciao, sono Steve Wenner, un architetto di rete della business unit reti e sicurezza
presso Rockwell Automation. E io sono Akshath Srinivasan, un prodotto
proprietario di Emerging Network Technologies. Oggi parleremo del
fondamenti del networking EtherNet/IP in un sistema industriale.
Ne parleremo prima
tecnologia di rete industriale standard e alcune tecnologie IIoT. Stava andando a
introdurre il modello di riferimento a livelli OSI 7.
Parleremo di come si applicano CIP ed EtherNet/IP oltre a tale OSI
modello e poi parleremo di alcuni aspetti industriali
Architetture IoT e alcuni aspetti chiave.
Quindi la prima tecnologia di rete industriale standard.
In passato, abbiamo avuto tutte queste diverse funzioni
lavorando separatamente. Ora stiamo cercando di far convergere tutto questo
e allinearli, in modo da non avere reti disparate
tecnologie, ma invece un unico settore industriale
rete. Ecco un esempio
di tutto ciò che funziona in allineamento.
Quindi prima puoi vedere qui. Abbiamo discreto
controllo.
controllo di processo
controllo motore intelligente qui
così come la tecnologia dell'informazione quassù
e lavorano tutti insieme allo stesso modo
rete. Quindi Ethernet/IP e Industriale
protocollo. L'IP in ethernet/ip significa protocollo industriale e non protocollo
Internet. Se
esaminiamo e capiamo di cosa si tratta. Abbiamo un'organizzazione chiamata ODVA che
gestisce i nostri standard e sono un'organizzazione aperta con molti membri
principali
inclusi Cisco e Rockwell Automation e pochi altri. Un grande focus per
l'interoperabilità attraverso di essi come test di conformità e prestazioni per
garantirlo
le cose funzioneranno insieme come un sistema quando le metti insieme. Quindi è
interessante
ed è importante concentrarsi sulla differenza tra Ethernet e IP e questi due
specifiche diverse ed ethernet/ip è il protocollo che consente l'impostazione
Ethernet e IP.
Siamo costruiti su standard. Quindi utilizziamo gli standard IEEE 802.3 per
eseguire lo standard
ethernet. Corriamo 1588 per l'ora solare.
Seguiamo gli standard IETF con IP
e tutto ciò costituisce la base per CIP e ODVA. Tutto è
costruito su questi standard. È IT friendly e pronto per il futuro perché
questo è ciò su cui funziona anche la tecnologia IT
e sei in grado di avere un controllo multidisciplinare ed è molto consolidato con
molti
prodotti, molte applicazioni e molti fornitori diversi.
Passando al modello di riferimento del livello OSI 7.
Abbiamo un sacco di livelli diversi che sono in grado di farlo
astrarre funzioni diverse. Queste singole funzioni sono trasparenti
la funzione sopra di esso. E quindi sono costruiti secondo gli standard. Quindi
abbiamo
inizialmente un livello fisico che parla di come sono collegati i dispositivi
e funziona su standard sugli standard TIA. Oltre a ciò,
abbiamo i nostri livelli di rete e di collegamento dati in esecuzione su standard
IETF e
norme 802.3. Poiché la parte superiore è dove abbiamo il CIP
giusto qui. Quindi questo è il loro livello di applicazione. Affinché
include la presentazione dell'applicazione e i livelli di sessione
e questi sono legati insieme al nostro livello di trasporto e questo è gestito da
TCP
e UDP nuovamente standard. In cima a
CIP a livello applicativo. Puoi vedere che ci sono un sacco di protocolli diversi
Qui. Abbiamo il modbus CIP OPCUA HART
HTTP. Tutti questi I protocolli possono coesistere insieme
perché sono basati sugli standard che
sono sotto di loro per sostenerli. Ma ciò non significa che possano parlarsi. COSÌ
La coesistenza di Cohen non significa interoperabilità. Quindi qui puoi vedere come
suddivisione in diversi strati e un esempio è se
Studio 5000 su una workstation consiste nell'interagire con a
controllore controllogix. Ecco
il processo mediante il quale i dati vengono trasmessi attraverso gli strati è chiamato,
Bene, ci sono due processi ed è fatto tramite incapsulamento e
decapsulamento. Ecco
Vado a spiegare come
viene eseguito l'incapsulamento. Quindi ad ogni livello hai un'intestazione che è
aggiunto a il carico utile. Si comincia con il CIP
come parte del livello dell'applicazione con sopra un incapsulamento.
Successivamente viene aggiunta un'intestazione TCP
e diventa un segmento. Questa è l'unità dati per il livello di trasporto.
E questo è seguito dalla conversione in un pacchetto which
include l'aggiunta di un'intestazione IP.
Quindi nel livello 2 abbiamo un'intestazione Ethernet,
che consente a
frame di dati da trasmettere tramite Ethernet.
E, naturalmente, abbiamo lo strato fisico che include cavi ed elementi elettrici
segnali. Una delle cose belle di questo livello fisico è che è indipendente
perché sono impilati uno sopra l'altro e sono trasparenti rispetto allo strato superiore
loro. Quindi può essere rame o fibra o altro. Possiamo avere il livello IP
in esecuzione su un livello di collegamento dati indipendente se desideriamo passare a
qualcosa come il Wi-Fi, ad esempio, o il 5G. E quindi l’IP standard garantisce la
portabilità
e instradamento continuo tra livelli di collegamento dati indipendenti.
Ora una cosa su cui concentrarsi è quando lo avremo
livelli specifici del fornitore qui. Devi capire cosa
questo significa. Giusto se abbiamo un fornitore specifico nel livello
quattro e nello strato tre degli elementi della rete di trasporto, ciò limiterà la
portabilità e
instradabilità. Avrai bisogno di hardware specifico in grado di supportarlo e
a quel punto non è costruito su standard aperti
se includiamo l'area specifica del fornitore nel livello di collegamento dati,
avrai bisogno di dispositivi Ethernet non standard e non ne avrai bisogno
seguenti standard. Quindi non sarà portatile. Questo non ti darà l'interoperabilità
che gli standard e Ethernet/IP ti daranno.
Ora quando si tratta di
i diversi strati, abbiamo diversi modelli che utilizziamo. COSÌ
alcuni termini possono creare confusione, ad esempio nel livello OSI 7
modello. Abbiamo connessioni, livelli e routing
ma lo sono anche questi
termini utilizzati nel modello Purdue. Quindi dentro
termini della terminologia di rete a cui fa riferimento una connessione
ad esempio, una connessione TCP tra due dispositivi
con una stretta di mano. Poi
strati contro livelli. Quindi abbiamo
sette strati qui
come ho detto prima
carichi utili diversi e
dopo ogni livello il carico utile viene incapsulato in uno diverso
unità dati e così via quindi in termini di routing questa è una
funzione di livello 3
che consente la consegna dei pacchetti
tra sottoreti. Quindi questa è un'ottima spiegazione di come questi
i termini si riferiscono al networking. Se fossi un ingegnere dei controlli, penserei
le connessioni sono la connessione del mio proprietario dal mio controller al mio I/O
oppure i miei livelli saranno il modello Purdue
livello. Quindi forse il livello due è il mio livello di controller.
O instradamento. Sto pensando al routing CIP, e questa è la possibilità di farlo
inviare il traffico attraverso un backplane solo CIP ed esce con uno standard diverso,
indipendentemente dal fatto che lo sia
Ethernet o semplicemente uscito come controlnet o devicenet
quindi il sovraccarico di questi termini significa che quando noi
parlare con le persone con cui dobbiamo capire cosa pensano che sia ed essere molto
chiari con loro
le nostre comunicazioni.
Quindi qui abbiamo la sicurezza che possiamo usare a diversi livelli
del modello OSI. Provenendo dal basso verso l'alto
lo strato fisico, abbiamo
blackout, blocchi.
Che è la sicurezza fisica, e quindi nel livello di collegamento dati che abbiamo
cose come Port Security e MACsec.
Seguito dal livello 3. Abbiamo ipsec e ACLS. COSÌ
include anche VPN
nel livello quattro abbiamo TLS (transport layer security) e dtls
sicurezza del livello di trasporto dei datagrammi.
E un altro esempio di ciò è il settore bancario,
Banca online. Ora per il livello di applicazione e
livelli di sessione di presentazione,
è qui che entra in gioco la sicurezza CIP
nei livelli della sessione di presentazione e, soprattutto, abbiamo
gestore delle politiche factorytalk per il livello dell'applicazione.
Sai entrare nel livello dell'applicazione CIP. Ne parleremo un po'
cosa fa il CIP per fornire questo all'applicazione
Edge aggiuntivo o quel modello per consentire quella comunicazione coerente.
Quindi ecco qua due piante diverse, ad esempio, dove
tutti i dispositivi hanno i propri modelli di dati e
ciò significa che i dispositivi non possono comunicare tra loro.
Quindi dobbiamo incorporare il livello di traduzione
nel mezzo. Ma con
CIP qui abbiamo la capacità di avere un'uniforme
modello di dati tra i dispositivi e non ce n'è bisogno
livello di traduzione separato.
Quindi la prima applicazione integrata in Ethernet/IP sarà la sicurezza CIP di cui
parleremo
parlare di oggi. E questa è la capacità di avere sicurezza funzionale su Ethernet
che ti offre lo stesso livello di sicurezza di cui ha bisogno un sistema SL3.
Fornisce comunicazioni a prova di errore tra i nodi. Invia traffico
più volte. In questo modo è possibile verificare che i dati sulla sicurezza siano
accurati.
Sono stati aggiunti CRC aggiuntivi per darti il ​​file
capacità di assicurarsi che i pacchetti non siano cambiati in linea
e c'è un pacchetto o ci sono timestamp su tutti i tuoi pacchetti per garantire che il
file
il traffico arriva in modo tempestivo. L'obiettivo della sicurezza CIP è essere in
grado di farlo
diciamo che il mio dispositivo fallirà e lo inseriamo in a
sicuro Indicare quando abbiamo un errore o un
guasto.
Ci sono profili in costruzione nella sicurezza CIP per poter condividere
tali dati. Ha una libreria di oggetti
e servizi standard e messaggi ad esso associati, in modo che i dispositivi possano
comunicare
insieme senza soluzione di continuità sullo stesso modello di dati.
CIP Sync è un'altra caratteristica che
consente il CIP per abilitare applicazioni sensibili al
fattore tempo.
E questo viene fatto utilizzando PTP o
Protocollo temporale di precisione. Il bello del PTP è che è molto preciso
fino al livello del microsecondo o del nanosecondo.
Diverse applicazioni in cui potrebbe essere utilizzato
sono ad esempio il tempo, timestamp degli ingressi, uscite programmate,
e movimento coordinato.
Il movimento integrato o il movimento coordinato su Ethernet/IP adotta un approccio
unico.
Tradizionalmente, ti concentreresti sulla pianificazione della rete e su una fascia
oraria per
i tuoi dati per arrivare. A causa del CIP sink e della capacità di avere tempi così
ristretti
sincronizzazione attraverso CIP, siamo in grado di non utilizzare un approccio
tradizionale e eccezionale
motion con ethernet/ip utilizzando nuovamente ethernet standard non modificato. Abbiamo
predeterminato
piani di esecuzione che vengono inviati ai dispositivi in ​​modo tempestivo in sostanza
dire al dispositivo di andare in questa posizione in questo momento.
Lo facciamo attraverso l'uso della sincronizzazione CIP e PTP
e prioritizzazione dei dati con QOS nei nostri dispositivi di rete.
Abbiamo interfacce e profili comuni ricostruiti
anche per il movimento integrato per consentire ai dispositivi di comunicare
correttamente tra loro
senza problemi di interoperabilità.
La sicurezza CIP è una funzionalità che agisce a livello dell'applicazione e
definisce
comunicazioni sicure per dispositivi Ethernet.
Questo viene aggiunto in cima a
Crittografia TLS (transport layer security) nel livello 4,
che è una funzionalità opzionale. E questo
supporta gli standard NIST
di fiducia zero. Nel complesso, la sicurezza CIP è una parte
della filosofia olistica della difesa approfondita
Quale
consente la sicurezza a diversi livelli del modello OSI.
Qui possiamo vedere
che la sicurezza CIP agisce tra diversi
dispositivi, controller ed endpoint
così come tra workstation, controller o endpoint diversi.
A sinistra puoi vedere l'architettura CPwE,
e se vuoi leggere di più sulla sicurezza puoi farlo
andare qui. Va bene, passiamo all'IoT industriale
architetture, come possiamo abilitarlo? Come possiamo ottenere questa rete che gestisca
tutto
queste diverse applicazioni affinché funzionino davvero e saremo in grado di
utilizzarle
gestire l’infrastruttura per consentirlo.
Quindi Steve, se volessi
gestire uno stabilimento e l'ho fatto
traffico elevato, Ho molti dispositivi
per comunicare e ho anche bisogno di porte Giga per comunicazioni veloci.
Di che tipo di interruttori avrei bisogno? Beh, consiglierei il full and high
switch gestiti dalle prestazioni. A pieno livello di prestazioni lo farai
ottenere porte per concerti. Otterrai la connettività
ciò lo consente con molti dispositivi finali e molti dati.
Otterrai solo un livello di connettività. Quindi, se hai bisogno di instradare tra
sottoreti, dovrai passare a linea ad alte prestazioni negli anni 5800.
Ecco cosa consiglierei per quella situazione.
Ok, quindi potrei usarlo anche come
uno strato tra OT e IT?
Potresti assolutamente. Sì. Tutto ciò che instrada tra le reti.
Gli switch di livello 3 saranno in grado di farlo.
Ok, e se avessi bisogno di un'opzione a basso costo?
forse per una macchina
dove non scorre troppo traffico attraverso lo switch? BENE,
abbiamo i nostri switch leggermente gestiti a basso costo. Sono
così come alcuni porti perché non vogliamo
collega loro un sacco di cose. Hanno QOS, quindi questo aiuta con alcuni
priorità per i tuoi dati. Ma a parte questo, non sono super
configurabile. Sono switch di base per accedere allo switch gestito
e mostrarti la visibilità nella tua rete per capire quando stanno le cose
potenzialmente andare storto. Allora come potrei mettere insieme tutto questo?
Quindi vedi qui, parliamo di connettività e adattatore. Quindi lo faremo
servono alcuni adattatori. Avremo bisogno di alcuni abilitatori di connettività. Quindi,
se abbiamo diverse tecnologie, come field bus o
devicenet, sai, possiamo farlo
nella nostra rete con questi abilitatori di connettività. Abbiamo accesso remoto. Quindi
se
Ho bisogno di connettermi tramite Wi-Fi o cellulare, possiamo farlo anche noi. E poi lo
faremo
inserisci tutto nella topologia simile a questa ed è così che metti tutto insieme.
Quindi passiamo da questo ai punti chiave. Va bene. Va bene. Quindi era molto proprio
lì.
Potresti approfondire i dettagli?
Potrebbe aver bisogno di aiuto. Sicuro. COSÌ
all'interno di quella foto. Ci sono davvero tre topologie di base che stai guardando.
Hai una topologia a stella, una topologia lineare e una topologia ad anello.
Va bene. Allora come faccio a sapere quale usare? Bene, così
Penso che il valore predefinito sarebbe una stella. Quindi se non hai motivo di fare
nulla altrimenti, sceglierei una topologia a
stella. Ha il throughput più elevato ed è abbastanza
semplice da costruire.
Quando cerchi un qualche tipo di resilienza...
-quindi se hai un cavo che si rompe, come fai a restare ancora?
connesso a quel dispositivo? -Se vuoi la resilienza guarda un anello,
poi abbiamo DLR che lo supporta. Una topologia lineare? IO
Non lo consiglierei in realtà
un anello che non è collegato alla fine. E così
questo limita la tua capacità di avere quella resilienza
e tu hai il punto debole di avere dispositivi Daisy incatenati l'uno
all'altro. COSÌ è allora che mi concentro sulla stella o
sull'anello, e onestamente perché non utilizzerei linear.
Ora puoi metterli tutti insieme. Tu no
devi scegliere l'uno o l'altro per la tua pianta. Puoi metterli tutti insieme nel tuo
sistema
e scegli la topologia più sensata per quell'area dell'impianto.
Come sarebbe se ne avessi più di uno?
siti o aree diverse, per esempio? Quindi, se tagliamo la nostra pianta, lo faremo davvero
i segmenti dovrebbero logicamente essere piantati nelle aree e nelle zone delle celle,
e questo limita le interruzioni e ti consente di limitare l'importo della modifica
nell'importo di
risoluzione dei problemi che è necessario eseguire e fornisce anche punti logici per
limitare l'accesso
se ne hai bisogno per motivi di sicurezza. Quindi lo suddividiamo in una zona di cella,
come puoi vedere
qui con le diverse scatole. Se andiamo avanti, possiamo vedere
che lo mostriamo come parte di un disegno più ampio, e
questa è la parte in basso. Queste sono le zone della tua cella. E se tu
vuoi averne di più, puoi espanderli troppo, molte aree e zone cellulari diverse, e questo
è come apparirebbe quando tu
collegarlo ad un sistema di produzione Enterprise.
Quindi in questo diagramma, dove parlerebbe la mia fabbrica
esecuzione del software?
Bene, il software Factorytalk funzionerà nel tuo livello 3
operazioni del sito Quindi questo ci riporta ai nostri livelli rispetto ai livelli.
Stiamo parlando del modello Purdue ora, quindi siamo tornati al livello 3 delle
operazioni del sito.
È lì che si siederanno i tuoi team di ingegneri
e dove vivrebbero tutte le vostre applicazioni industriali.
Va bene. Come potrei portare quei dati all'Enterprise
e nel sistema ERP?
Quindi l'Impresa e il tuo sistema Erp lo sono davvero
siederò nella rete aziendale nel tuo sei il lato giusto delle cose. E quindi
questo è davvero elencato qui al
Zona aziendale. Ora quelli sono collegati
attraverso una DMZ industriale. E questa è questa sezione rossa nel mezzo.
Ciò che fa è che ti consente di avere quella connettività con l'IT
riducendo al minimo il rischio di essere connessi all'IT.
Ti dà anche un punto in cui puoi controllare il file
flusso dentro e fuori i dati e anche la capacità di farlo
disconnettilo per isolare completamente le tue reti OT in caso di incidente.
Quindi alcuni punti chiave per oggi. Abbiamo un'unica rete industriale
Tecnologia, giusto? Stiamo cercando di ottenere una convergenza di queste tecnologie
su a
Rete unica. Lo stiamo utilizzando come capacità di creare modelli di dati per
diverse applicazioni e per diversi dispositivi. Quindi non hai la mappatura dei
dati e questo
semplifica il tuo design. Vengono stabiliti ODVA ed Ethernet/IP. Suo
utilizzato e costruito da molti, molti fornitori diversi
e abbiamo Cisco, Endress+Hauser e Rockwell Automation come membri principali. C'è
rischio
riduzione a causa dei test di conformità e delle priorità QOS definite da effettuare
sicuro che funzionerà sulla tua Ethernet standard e modificata e che sia integrato
standard. È così che funziona tutta la vostra tecnologia IT e la stiamo semplicemente
utilizzando
quegli standard e costruire applicazioni OT sopra di essi ed è il futuro
pronto perché è costruito su quegli standard. Mentre espandiamo le tecnologie in esso
per assumere diversi modi di connessione, sia tramite Ethernet avanzata
livello fisico o Ethernet a coppia singola o anche Wi-Fi, siamo in grado di adottarli
standard perché siamo costruiti sugli standard odierni. Quindi grazie per esserti
unito
attraverso i fondamenti di ethernet/ip. Se hai qualche feedback, lo apprezzeremmo
lo fornisci tramite l'app EventROK e, se hai domande,
Si prega di inviarli anche tramite l'app. Grazie mille.
Grazie.