こんにちは。ネットワークおよびセキュリティ ビジネ ス ユニットのネットワーク アーキテクトである
Steve Wenner です。
ロックウェル・オートメーションで。そして私はアク シャス・スリニヴァサン、製品です
Emerging Network Technology のオーナー。今日は、
産業システムにおける EtherNet/IP ネッ トワーキングの基礎。
まずは話し合いをしてみます
標準産業用ネットワーク技術と一部の IIoT 技 術。に行っていました
OSI 7 層参照モデルを導入します。
CIP と EtherNet/IP が OSI 上 にどのように適用されるかについて説明します。
モデルを作成してから、工業的なものについてお話しま す
IoT アーキテクチャといくつかの重要なポイント。
つまり、最初の標準的な産業用ネットワーク技術です。
以前は、さまざまな機能がすべてありました
別々に働いています。今、私たちはこれらすべてを統合 することを目指しています
異なるネットワークが存在しないようにそれらを調整し ます
テクノロジーではなく、単一の産業
通信網。ここに例があります
すべてが連携して機能すること。
ですので、まずはここをご覧ください。ディスクリート があります
コントロール。
プロセス制御
インテリジェントモーター制御はこちら
ここの情報技術と同様に
そしてそれらはすべて同じで一緒に働きます
通信網。つまり、イーサネット/IPと産業用
プロトコル。 ethernet/ip の IP は、インターネット プロトコルではなく産業用プロト
コルを意味します。もし
私たちはそれが何なのかを調べて理解します。私たちに はODVAという組織があります。
私たちの基準を管理しており、多くの主要メンバーがい るオープンな組織です
Cisco、Rockwell Automation、その他いくつかの企業が含まれ
ます。大きな焦点
適合性およびパフォーマンスのテストとして相互運用性 を確保し、
物事は組み立てるとシステムとして機能します。だから 面白いんだよ
そして、イーサネットと IP、そしてそれら 2 つ の違いに焦点を当てることが重要です。
仕様が異なり、イーサネット/IP は相互に設定でき るプロトコルです。
イーサネットとIP。
私たちは標準に基づいて構築されています。したがっ て、標準を実行するために IEEE 標準
802.3 で実行します。
イーサネット。標準時は1​​588時を走ります。
IP に関しては IETF 標準に従っています
これらすべてが CIP と ODVA の基礎となり ます。すべては
これらの標準に基づいて構築されています。 IT に 優しく、将来にも対応できるため、
ITテクノロジーもその上で動作します そして、複数の専門分野を管理することができ、それは
多くの分野で非常に確立されています。
製品、多くのアプリケーション、そして多くの異なるベ ンダー。
OSI 7 レイヤー参照モデルへの移行。
できるさまざまなレイヤーがたくさんあります。
さまざまな機能を抽象化します。これらの個々の関数は 透過的です
その上の関数。したがって、標準に基づいて構築されて います。それで、私たちは
最初はデバイスがどのように接続されているかについて 説明する物理層
そして、TIA 標準の標準で実行されます。その上 に、
ネットワーク層とデータリンク層はIETF標準で実行 されており、
802.3規格。一番上にCIPがあるので
ここです。これがアプリケーション層です。となること によって
アプリケーションのプレゼンテーション層とセッション 層が含まれます
これらはトランスポート層と結び付けられており、 TCP によって処理されます。
そしてUDPもまた標準です。の上に
アプリケーションレベルのCIP。さまざまなプロトコ ルがたくさんあることがわかります
ここ。 CIP OPCUA modbus HART を導入しました
HTTP。これらすべて プロトコルは、次の標準に基づいて構築されているた
め、共存できます。
それらを支えるためにその下にあります。しかし、それ は彼らがお互いに話すことができるという意味ではあり
ません。それで
コーエンの共存は相互運用性を意味するものではありま せん。ここでその方法がわかります
さまざまなレイヤーの内訳と例は次のとおりです。
ワークステーション上の Studio 5000 は、
controllogix コントローラー。それでこ こで
データがレイヤーを介して送信されるプロセスは次のよ うに呼ばれます。
そうですね、プロセスは 2 つあり、カプセル化に よって行われます。
カプセル化解除。それでここで
その方法を説明します
カプセル化が行われます。したがって、各層にヘッダー があります。
に追加 ペイロード。 CIPから始まります
アプリケーション層の一部として、その上にカプセル化 が行われます。
その後、TCP ヘッダーが追加されます
そしてセグメントになります。これはトランスポート層 のデータ単位です。
そして、これに続いてパケットへの変換が行われます。
IP ヘッダーの追加が含まれます。
次に、このレイヤー 2 にはイーサネット ヘッダー があります。
これにより、
イーサネット経由で送信されるデータ フレーム。
そしてもちろん、ワイヤーや電気を含む物理層もありま す。
信号。この物理層の優れた点の 1 つは、独立してい ることです。
それらは互いに積み重ねられており、上のレイヤーに対 して透明であるためです。
彼ら。つまり、それは銅でも繊維でも構いません。 IP 層は次のようになります。
に移行したい場合は、独立したデータリンク層全体で実 行します。
たとえば Wi-Fi や 5G などです。したがっ て、標準 IP は移植性を提供します
独立したデータリンク層全体にわたるシームレスなルー ティング。
ここで注目すべきことの 1 つは、いつ
ベンダー固有のレイヤーがここにあります。何を理解す る必要があるか
という意味です。ベンダー固有のレイヤーがある場合は 正しい
トランスポート ネットワーク内の 4 番目のレイ ヤー 3 アイテムでは、移植性が制限され、
ルータビリティ。それをサポートできる特定のハード ウェアが必要になります。
その時点ではオープンスタンダードに基づいて構築され ていません
そのベンダー固有の領域をデータリンク層に含めると、
非標準のイーサネット デバイスが必要になりますが、 実際には必要ありません。
基準に従ってください。したがって、ポータブルではな くなります。それでは相互運用性は得られません
標準とイーサネット/IP が提供するものです。
さて、ということになると、
レイヤーが異なれば、使用するモデルも異なります。そ れで
OSI 7 レイヤーなどでは、一部の用語が混乱を招 く可能性があります。
モデル。接続、レイヤー、ルーティングがあります
しかし、これらもまた
パデューモデルで使用される用語。それで
ネットワーク用語 接続が指す用語
たとえば、2 つのデバイス間の TCP 接続
握手付き。その後
レイヤーとレベル。それで、私たちは持っています
ここに7つの層があります
前に述べたように
さまざまなペイロード、および
各レベルの後、ペイロードは異なるものにカプセル化さ れます。
データユニットなど ルーティングに関しては、これはレイヤー 3 の機能
です
これによりパケットの配信が可能になります
サブネットワーク間。これは、これらがどのように行わ れるかについての素晴らしい説明です
ネットワーキングに関連する用語です。私が制御エンジ ニアだったらこう思うでしょう
接続は私のコントローラーから私の I/O への私の 所有者の接続です
さもなければ私のレベルはパーデューモデルになるで しょう
レベル。したがって、レベル 2 が私のコントロー ラー層レベルになる可能性があります。
またはルーティング。 CIP ルーティングについて 考えていますが、それは次の機能です。
バックプレーン経由でトラフィックを送信する CIPだけで別の規格が出てくるのか
イーサネット、または単にコントロールネットまたはデ バイスネットとして登場
したがって、これらの用語のオーバーロードは、次のこ とを意味します。
彼らが何を考えているかを理解し、明確に伝える必要が ある人々と話す
私たちのコミュニケーション。
ここに、さまざまなレベルで使用できるセキュリティが あります
OSIモデルの。下から上に来て、
物理層は、
停電によるロックイン。
これは物理的なセキュリティであり、データリンク層で は
ポートセキュリティやMACsecなど。
続いてレイヤー 3 です。ipsec と ACLS があります。それで
VPNも含まれます
第 4 層には TLS (トランスポート層セキュリ ティ) と dtls があります。
データグラムトランスポート層のセキュリティ。
もう一つの例は銀行業です。
オンラインバンキング。次にアプリケーション層につい て説明します。
プレゼンテーションセッションレイヤー、
ここで CIP セキュリティが登場します
プレゼンテーション セッション レイヤーに、その上 に
アプリケーション層の Factorytalk ポリ シー マネージャー。
CIP アプリケーション層が登場していることはご存 知でしょう。について少しお話します
アプリケーションに次のことを提供するために CIP が行うこと
一貫した通信を可能にする追加の Edge またはそ のモデル。
それで、ここにあります たとえば、2 つの異なる植物がある場合、
すべてのデバイスには独自のデータ モデルがあり、
これは、デバイスが相互に通信できないことを意味しま す。
したがって、翻訳レイヤーを組み込む必要があります
その間。しかし、
CIPはこちら 私たちは制服を着る能力を持っています
デバイス間のデータ モデルは必要ありません。
別の翻訳レイヤー。
したがって、ethernet/ip に組み込まれる 最初のアプリケーションは、これから説明する CIP
安全性です。
今日のことを話します。これは、イーサネット全体で機 能安全を実現する機能です
これにより、SL3 システムが必要とするのと同じレ ベルのセキュリティが得られます。
ノード間のフェイルセーフ通信を提供します。トラ フィックを送信します
複数回。そうすることで、安全性データが正確であるこ とを検証できます。
追加の CRC が追加されており、
パケットがインラインで変更されていないことを確認す る機能
そして、パケットがあるか、すべてのパケットにタイム スタンプがあり、
トラフィックはタイムリーに到着します。 CIP の 安全性の焦点は、次のことができることです。
私のデバイスはフェイルセーフだと言って、私たちはそ れを安全な場所に置きました。
安全 エラーまたは障害が発生した場合の状態を示します。
構築中のプロファイルがあります CIP セーフティでそのデータを共有できるようにな
ります。オブジェクトライブラリがある
およびそれに関連付けられた標準サービスとメッセージ により、デバイスが通信できるようになります。
同じデータ モデル上でシームレスに連携できます。
CIP Sync はもう 1 つの機能です。
CIP を許可します 時間に敏感なアプリケーションを有効にします。
これは PTP または
高精度時間プロトコル。 PTP の特徴は、非常に正 確であることです。
マイクロ秒やナノ秒レベルまで。
これを使用できるさまざまなアプリケーション
たとえば時間、 入力タイムスタンプ、スケジュールされた出力、
そして協調的な動き。
イーサネット/IP 上での統合モーションまたは協調 モーションには、独自のアプローチが採用されていま
す。
従来は、ネットワークのスケジューリングと、そのため のタイムスロットの確保に重点を置いていました。
データが到着します。 CIP シンクとその限られた 時間に余裕があるため
CIP 全体の同期により、従来のアプローチを使用せ ずに、優れた手法を使用できるようになります。
標準の未変更のイーサネットを使用して、イーサネット /IP でモーションを再度実行します。私たちはあら
かじめ決めています
基本的にタイムリーにデバイスに送信される実行計画
デバイスにこの時点でこの位置に移動するように指示し ます。
これは、CIP 同期と PTP を使用して行われま す。
ネットワーク デバイスの QOS によるデータの優 先順位付け。
共通のインターフェイスとプロファイルが再構築されま した
統合モーションにも対応 デバイスが相互に適切に通信できるようにするため
相互運用性の問題もありません。
CIP セキュリティはアプリケーション層で機能する 機能であり、以下を定義します。
イーサネットデバイスの安全な通信。
これは、
レイヤ 4 の TLS (トランスポート レイヤ セキュリティ) 暗号化、
これはオプション機能です。この
NIST標準をサポート
ゼロトラストの。全体として、CIP セキュリティは その一部です
総合的な多層防御哲学の
どれの
OSI モデルのさまざまな層でのセキュリティを可能 にします。
ここでわかります
CIP セキュリティは異なる間で機能します。
デバイス、コントローラー、エンドポイント
間だけでなく ワークステーション、コントローラー、またはさまざま
なエンドポイント。
左側には CPwE アーキテクチャが表示されます。
セキュリティについてさらに詳しく知りたい場合は、
ここに行ってください。産業用 IoT に移行します
アーキテクチャ、これを実現するにはどうすればよいで しょうか?すべてを実行するこの 1 つのネットワー
クをどうやって取得するのでしょうか。
これらのさまざまなアプリケーションが実際に動作し、 使用できるようになります
それを可能にするインフラストラクチャを管理します。
それでスティーブがもし望むなら
工場を経営していて、私は
交通量が多い、 たくさんのデバイスを持っています
間で通信するには、高速通信のためのギガポートも必要 です。
どのような種類のスイッチが必要ですか?まあ、私はフ ルとハイをお勧めします
パフォーマンス管理型スイッチ。最大限のパフォーマン スレベルでは、
ギグポートを取得します。接続が可能になります これにより、多数のエンドデバイスと大量のデータでこ
れが可能になります。
接続できるのはレイヤーのみです。したがって、次の間 をルーティングする必要がある場合は、
サブネットの場合は、上に移動する必要があります。 5800番台のハイパフォーマンスライン。
ということで、そんな状況に合わせてお勧めしたいのが これです。
さて、それを次のように使ってもいいですか
OT と IT の間の層?
絶対にできます。はい。ネットワーク間でルーティング されるものすべて。
レイヤ 3 スイッチはそれを行うことができます。
では、低コストのオプションが必要な場合はどうすれば よいでしょうか
おそらく機械のため
スイッチを通過するトラフィックがあまり多くない場所 はどこですか?良い、
当社では、低コストで簡単に管理できるスイッチを用意 しています。彼らです
したくないので、いくつかのポートだけ
たくさんのものをそれらに接続します。彼らにはQOS があるので、それはいくつかの点で役立ちます
データの優先順位付け。しかし、それ以外はスーパーで はありません
設定可能。これらはマネージド スイッチを使用するた めの基本的なスイッチです
エリアを表示し、ネットワーク内の可視性を示して、状 況を把握できるようにします。
間違った方向に進む可能性があります。では、これらす べてをどのようにまとめればよいでしょうか?
ここでは、接続とアダプターについて説明します。それ で、私たちはするつもりです
いくつかのアダプターが必要です。いくつかの接続イ ネーブラーが必要になります。それで、もし私たちが
持っているなら、 フィールドバスやデバイスネットなどのさまざまなテク
ノロジーを利用できます。
これらの接続イネーブラーを使用してネットワークに接 続します。リモートアクセスが可能です。それで、もし
Wi-Fi または携帯電話で接続する必要があります が、それも可能です。そして、次に行きます
これと同様のトポロジにすべてを配置すると、これがす べてをまとめる方法です。
ここから重要なポイントに移ります。 わかった。わかった。それで、そこにはたくさんのこと
がありました。
詳細について詳しく教えていただけますか?
助けが必要かもしれません。もちろん。それで
その写真の中に。あなたが見ているのは、実際には 3 つの基本的なトポロジです。
スター トポロジ、リニア トポロジ、およびリング トポロジがあります。
わかった。では、どれを使用すればよいかをどのように 判断すればよいのでしょうか?そうですね、それで
デフォルトは星になると思います。だから、何もする理 由がないのなら、
それ以外の場合は、スター型トポロジを選択します。 最高のスループットを備え、構築は非常に簡単です。
ある種の回復力を探しているときは、
-それでは、ケーブルが切れてしまった場合、どうやっ てまだ残っているのでしょうか？
そのデバイスに接続されていますか? - 回復力が必 要な場合は、リングを確認してください。
それをサポートする DLR があります。線形トポロ ジ?私
実際にはあまりお勧めしません
端がつながっていないリング。など
それは回復力を持つ能力を制限します
そしてあなたには次のような弱点があります デバイスが互いにデイジーチェーン接続されている。そ
れで その時は星や指輪に焦点を当てます。
そして正直に言うと、なぜリニアを使用しないのか。こ れで、それらをすべて組み合わせることができます。あ
なたはしない
植物に合わせてどちらかを選択する必要があります。そ れらをすべてシステム内にまとめることができます
そして、そのプラントのその領域に最も適したトポロジ を選択します。
複数持っていたらどうなるでしょうか
たとえば、サイトや別のエリアなどでしょうか?ですか ら、私たちが植物を切り取ってしまったら、本当に
論理的にセグメントをセル領域およびゾーンに植え込む 必要があります。
これにより混乱が制限され、変化の量を制限できるよう になります。
実行する必要があるトラブルシューティングに加えて、 アクセスを制限するための論理的なポイントも提供しま
す。
セキュリティ上の理由で必要な場合。ご覧のとおり、こ れをセルエリアゾーンに分割します。
ここにさまざまなボックスがあります。先に進めば見え るよ
これをより大きな図面の一部として示すこと、そして
これは一番下の部分です。これらはセルエリアゾーンで す。そしてもしあなたが
もっとたくさん持ちたい場合は、拡張しすぎることもで きますが、
多くの異なるセル領域とゾーンがあり、次のようになり ます。
エンタープライズ運用システムに接続します。
この図では、私のファクトリートークはどこになるで しょうか
ソフトウェアは実行されますか？
さて、factorytalk ソフトウェアはレベル 3 で実行されます。
サイト運用。これはレベルとレイヤーの関係に戻りま す。
今はパーデュー モデルについて話しているので、レベ ル 3 のサイト運用に戻りました。
そこがエンジニアリングチームが座る場所です そして、すべての産業用アプリケーションが存在する場
所になります。
わかった。そのデータをエンタープライズに取得するに はどうすればよいですか
そしてERPシステムに？
つまり、エンタープライズと Erp システムは実際 には
あなたの会社のネットワークに座るつもりです あなたのそれの側面。そしてそれは実際にここにリスト
されています
エンタープライズゾーン。これでそれらは接続されまし た
工業用DMZを通って。そしてそれがこの真ん中の赤い 部分です。
これにより、IT への接続が可能になります。
IT に接続されるリスクを最小限に抑えながら。
また、それをコントロールできるポイントも提供しま す。
データの出入りと、
インシデントが発生した場合は、それを切断して OT ネットワークを完全に分離します。
それでは、今日の重要なポイントをいくつかご紹介しま す。私たちは単一の産業ネットワークを持っています
テクノロジーですよね？私たちはこれらのテクノロジー を統合して、
単一のネットワーク。私たちはそれを、
さまざまなアプリケーションやさまざまなデバイスに対 応します。したがって、データマッピングはありませ
ん。
設計が簡素化されます。 ODVA とイーサネット/ IP が確立されます。その
非常に多くの異なるベンダーによって使用および構築さ れています
Cisco、Endress+Hauser、 Rockwell Automation が主要メン
バーとして参加しています。リスクがあります
適合性テストと定義済みの QOS 優先順位により、 この削減が行われます。
標準および変更されたイーサネット上で動作することを 確認し、その上に構築されています
規格。これがすべての IT テクノロジーの仕組みで あり、私たちはただそれを活用しているだけです
これらの標準とその上に OT アプリケーションを構 築すること、そしてその未来
これらの標準に基づいて構築されているため、準備が 整っています。テクノロジーを拡張するにつれて
高度なイーサネット経由かどうかにかかわらず、さまざ まな接続方法を引き継ぐため
物理層、単一ペアのイーサネット、さらには Wi- Fi を採用することができます。
なぜなら私たちは今日の標準に基づいて構築されている からです。ご参加いただきありがとうございます
イーサネット/IP の基礎を通して私たちに教えてく ださい。ご意見がございましたら、よろしくお願いいた
します
EventROK アプリを通じてそれを提供します。 質問がある場合は、
アプリからも送信してください。どうもありがとうござ います。
ありがとう。