大家好，我是 Steve Wenner，网络和安全 业务部门的网络架构师
在罗克韦尔自动化。我是 Akshath Srinivasan，一个产品
新兴网络技术的所有者。今天我们要讲的是
工业系统中 EtherNet/IP 网络的基础知 识。
我们首先要讨论的是
标准工业网络技术和一些 IIoT 技术。我们要去
介绍 OSI 7 层参考模型。
我们将讨论 CIP 和 EtherNet/IP 如 何在 OSI 之上应用
模型然后我们将讨论一些工业 物联网架构和一些关键要点。
所以首先是标准工业网络技术。
过去，我们拥有所有这些不同的功能
分开工作。现在我们正在寻求融合所有这些
并对齐它们，这样我们就不会有不同的网络
技术，而是单一的工业
网络。这是一个例子
一切工作都协调一致。
首先你可以看到这里。我们有离散的
控制。
过程控制
智能电机控制在这里
以及这里的信息技术
他们都在同一个地方一起工作
网络。所以以太网/IP 和工业
协议。 ethernet/ip 中的 IP 表示工 业协议而不是互联网协议。如果
我们仔细观察并了解那是什么。我们有一个名为 ODVA 的组织
管理我们的标准，他们是一个开放的组织，拥有许多主要 成员
包括思科和罗克韦尔自动化以及其他一些公司。一大焦点
通过它们进行互操作性作为一致性和性能测试，以确保
当你把它们放在一起时，它们就会像一个系统一样协同工 作。所以这很有趣
重要的是要关注以太网和 IP 之间的区别，而这两者
不同的规格和以太网/IP 是允许跨设备设置的协议
以太网和IP。
我们以标准为基础。所以我们用IEEE标准802.3 来运行标准
以太网。我们以标准时间运行 1588。
我们遵循 IETF IP 标准
所有这些都是 CIP 和 ODVA 的基础。一切都 是
建立在这些标准之上。它对 IT 友好且面向未来，因 为
这也是 IT 技术的运行基础 你能够进行多学科控制，这在许多领域都是非常成熟的
产品、许多应用程序和许多不同的供应商。
进入 OSI 7 层参考模型。
我们有很多不同的层能够
抽象出不同的功能。这些单独的功能对于
它上面的函数。因此它们是建立在标准之上的。所以我们 有
物理层最初讨论设备如何连接
它按照 TIA 标准运行。最重要的是，
我们的网络和数据链路层运行在 IETF 标准上
802.3 标准。因为最顶层是我们进行 CIP 的 地方
就在这儿。那么这是他们的应用层。以便 包括应用程序表示层和会话层
这些与我们的传输层联系在一起，由 TCP 处理
和UDP再次标准。在之上
应用程序级别的 CIP。你可以看到有很多不同的协议
这里。我们有 CIP OPCUA modbus HART
HTTP。所有这些 协议可以共存，因为它们是建立在标准之上的
位于它们下方以支撑它们。但这并不意味着他们可以互相 交谈。所以
科恩的共存并不意味着互操作性。所以在这里你可以看到 如何
不同层的细分，一个例子是
工作站上的 Studio 5000 用于与
controllogix 控制器。所以在这里
数据通过层传输的过程称为，
嗯，有两个过程，它是通过封装和
解封装。所以在这里
我将解释如何
封装完成。所以在每一层你都有一个标题
添加到 有效负载。从 CIP 开始
作为应用层的一部分，在其之上进行封装。
然后添加 TCP 标头
它就变成了一个片段。这是传输层的数据单元。
接下来是转换为数据包
包括添加 IP 标头。
然后在第 2 层，我们有一个以太网标头，
这允许
通过以太网传输数据帧。
当然，我们还有物理层，包括电线和电气
信号。该物理层的好处之一是它是独立的
因为它们彼此堆叠并且对于上面的层是透明的
他们。因此可以是铜或光纤等。我们可以有IP层是
如果我们想过渡到跨独立数据链路层运行
例如 Wi-Fi 或 5G。因此标准 IP 提供了 可移植性
以及跨独立数据链路层的无缝路由。
现在要关注的一件事是当我们有
此处的供应商特定层。你需要明白什么
这意味着。如果我们有特定于层的供应商，那就对了
传输网络中的第四层和第三层项目，这将限制可移植性和
可布线性。您将需要可以支持它的特定硬件，并且
那时它还不是建立在开放标准之上的 如果我们将该供应商特定区域包含到数据链路层中，
您将需要非标准以太网设备，并且您不会
遵循标准。所以它不会便携。这不会给你带来互操作性
标准和以太网/IP 将为您提供。
现在说到
在不同的层，我们使用不同的模型。所以
有些术语可能会令人困惑，例如在 OSI 7 层中
模型。我们有连接、层和路由
但这些也是
普渡模型中使用的术语。所以在
连接所指的网络术语
例如，两个设备之间的 TCP 连接
握手。进而
层与层。所以我们有
这里有七层
正如我之前提到的
不同的有效负载，以及
在每个级别之后，有效负载被封装到不同的
数据单元等 那么就路由而言，这是第 3 层功能
允许传送数据包
子网之间。这很好地解释了这些
与网络相关的术语。如果我是一名控制工程师，我会想
连接是我的所有者从我的控制器到我的 I/O 的连接
或者我的水平将是普渡大学模型 等级。所以也许第二层是我的控制器层。
或者路由。我正在考虑 CIP 路由，这就是能够
通过背板发送流量 只有CIP并且以不同的标准出现，无论是
以太网或仅作为 controlnet 或 devicenet 出现
所以这些术语的重载意味着当我们
与人们交谈，我们需要了解他们的想法并非常清楚地了解 他们的想法
我们的通讯。
所以这里我们有可以在不同级别使用的安全性
OSI 模型的一部分。从下往上，
物理层，我们有
停电锁定。
这是物理安全，然后在数据链路层我们有
例如端口安全和 MACsec。
接下来是第 3 层。我们有 ipsec 和 ACLS。所以
它还包括VPN
在第四层，我们有 TLS（传输层安全）和 dtls
数据报传输层安全。
另一个例子是银行业，
网上银行业务。现在来说说应用层
演示会话层，
这就是 CIP 安全发挥作用的时候
在演示会话层中，最重要的是我们有
应用层的factorytalk策略管理器。
您知道进入 CIP 应用层。我们要谈谈
CIP 为应用程序提供了哪些功能
附加 Edge 或该模型以实现一致的通信。
所以在这里你有 两种不同的植物，例如，其中
所有设备都有自己的数据模型，并且
这意味着设备无法相互通信。
所以我们需要合并翻译层
之间。但与
这里是CIP 我们有能力拥有制服
设备之间的数据模型，不需要
单独的翻译层。
因此，内置到 ethernet/ip 中的第一个应 用程序是 CIP 安全，我们将
谈谈今天。这就是跨以太网实现功能安全的能力
这为您提供与 SL3 系统所需的相同级别的安全性。
它提供节点之间的故障安全通信。它发送流量
多次。这样就可以验证安全数据的准确性。
它添加了额外的 CRC，为您提供
能够确保数据包没有发生变化
并且有数据包或所有数据包上都有时间戳，以确保
交通及时到达那里。 CIP 安全的重点是能够
假设我的设备会安全失效，然后我们将其放入
安全的 说明我们何时出现错误或故障。
正在构建配置文件 CIP 安全性，以便能够共享该数据。它有一个对象库
以及与之相关的标准服务和消息，以便设备可以进行通信
在同一数据模型上无缝地结合在一起。
CIP 同步是另一个功能
允许CIP 启用时间敏感的应用程序。
这是通过使用 PTP 或
精确时间协议。 PTP 的特点是非常精确
甚至可以低至微秒或纳秒级别。
这可以用于不同的应用程序
例如时间， 输入时间戳、预定输出、
并协调运动。
以太网/IP 上的集成运动或协调运动采用独特的方 法。
传统上，您将专注于网络调度并拥有一个时间段
您的数据即将到达。由于 CIP 水槽和能够有那么紧 张的时间
通过 CIP 同步，我们能够不使用传统方法和任何出 色的方法
再次使用标准未修改的以太网与以太网/IP 进行运 动。我们已经预定了
基本上及时发送到设备的执行计划
告诉设备此时转到这个位置。
我们通过使用 CIP 同步和 PTP 来做到这一点
以及我们网络设备中的 QOS 数据优先级。
我们重新构建了通用接口和配置文件
也适用于集成运动 允许设备之间正确通信
没有互操作性问题。
CIP安全性是一个作用于应用层的特性，它定义了
以太网设备的安全通信。
这是添加在
第 4 层中的 TLS（传输层安全）加密，
这是一个可选功能。和这个
支持 NIST 标准
零信任。总体而言，CIP 安全是一部分
整体纵深防御哲学
哪个
考虑到 OSI 模型不同层的安全性。
在这里我们可以看到
CIP 安全作用于不同的
设备、控制器和端点
以及之间 工作站、控制器或不同的端点。
左边可以看到CPwE架构，
如果您想了解更多有关安全性的信息，您可以
到这里。好吧，进入工业物联网
架构，我们如何实现这一点？我们如何获得一个运行所有 网络的网络
这些不同的应用程序实际工作，我们将能够使用
管理基础设施以实现这一目标。
所以史蒂夫如果我愿意的话
经营一家工厂，我有
高流量， 我有很多设备
之间进行通信，并且我还需要千兆端口来进行快速通信。
我需要什么样的开关？嗯，我推荐全高的
性能管理交换机。在完整的性能水平上，您将
获取演出端口。您将获得连接 这可以通过大量终端设备和大量数据来实现。
您只会获得层间连接。因此，如果您需要在之间路由 子网，您将需要移动到
5800 年代的高性能系列。
这就是我针对这种情况的建议。
好的，所以我也可以用它作为
OT 和 IT 之间的一层？
你绝对可以。是的。网络之间路由的任何内容。
第 3 层交换机将能够做到这一点。
好的，如果我需要一个低成本的选择怎么办
也许是一台机器
哪里没有太多流量流过交换机？出色地，
我们拥有低成本的轻型管理交换机。他们是
只是一些端口，因为我们不想
将一堆东西连接到它们。他们确实有 QOS，所以这对 某些方面有帮助
数据的优先级。但除此之外，他们并不是超级
可配置。它们是让您进入托管交换机的基本交换机
区域并向您显示网络中的可见性，以了解事情发生的时间
可能会出错。那么我该如何将所有这些放在一起呢？
所以你在这里看到，我们谈论连接和适配器。所以我们要
需要一些适配器。我们将需要一些连接推动者。所以如果 我们有
不同的技术，比如现场总线或设备网，你知道，我们可 以，我们可以做到这一点
通过这些连接使能器进入我们的网络。我们有远程访问。 因此，如果
我需要通过 Wi-Fi 或蜂窝网络进行连接，我们也 可以做到。然后我们要
将它们全部放在与此类似的拓扑中，这就是将它们放在一 起的方式。
因此，我们要从这一点转向关键要点。 好的。好的。所以这就是很多。
你能深入研究一下细节吗？
可能需要一些帮助。当然。所以
在那张照片的里面。您正在查看的实际上是三种基本拓 扑。
您有星形拓扑、线性拓扑和环形拓扑。
好的。那么我怎么知道该使用哪一个呢？嗯，所以
我认为默认是一颗星。所以如果你没有任何理由做任何事 否则，我会选择星形拓扑。
它具有最高的吞吐量并且构建起来相当简单。
当你正在寻找某种类型的弹性时-
-所以如果你的电缆断了，你如何仍然保持状态
连接到该设备？-如果您想要弹性，请查看环， 然后我们就有了支持该功能的 DLR。线性拓扑？我
它不会推荐那么多实际上是
末端未连接的环。所以
这限制了你的弹性能力
你有一个弱点 让设备以菊花链方式相互连接。所以
那时我会专注于星星或戒指， 老实说，为什么我不使用线性。现在您可以将它们全部放
在一起。你不
必须为您的植物选择其中之一。您可以将它们全部放在您 的系统中
并选择对该工厂的该区域最有意义的拓扑。
如果我有多个，会是什么样子
例如，站点或不同区域？所以如果我们把植物切掉，我们 真的
逻辑上应该将各个部分植入到单元区域和区域中，
这限制了中断并允许您限制数量的变化
需要完成的故障排除，它还为您提供限制访问的逻辑点
如果您出于安全原因需要。所以我们把它分成一个单元格 区域，正如你所看到的
这里有不同的盒子。如果我们继续前进，我们就能看到
我们将其显示为更大绘图的一部分，并且
这是底部的部分。这些是您的小区区域。如果你
想要拥有更多，你可以将其扩展太多， 许多不同的细胞区域和区域，这就是当你
将其连接到企业生产系统。
所以在这张图中，我的工厂对话会在哪里
软件运行？
好吧，factorytalk 软件将在您的级别 3 中运行
网站运营。所以这又回到了我们的层次与层次的问题。
我们现在讨论的是普渡大学模型，所以我们回到了 3 级站点运营。
这就是您的工程团队所在的地方 以及所有工业应用程序所在的位置。
好的。我如何将该数据发送给企业
并进入ERP系统？
所以企业和你的Erp系统真的是
将在您的公司网络中坐稳 你的事情的一面。所以这确实列在
企业专区。现在这些已连接
通过工业 DMZ。这就是中间的红色部分。
其作用是让您能够与 IT 连接
同时最大限度地降低与 IT 连接的风险。
它还为您提供了一个可以控制的点 数据的流入和流出以及能力
如果发生事件，请将其断开以完全隔离您的 OT 网 络。
今天的一些要点如下。我们有单一的工业网络
技术，对吧？我们正在尝试将这些技术融合到一个
单一网络。我们使用它来创建数据模型
不同的应用程序和不同的设备。所以你没有数据映射
简化您的设计。 ODVA 和以太网/IP 已建立。 它是
由许多不同的供应商使用和构建
我们的主要成员有思科、Endress+Hauser 和罗克韦尔自动化。有风险
由于一致性测试和定义的 QOS 优先级，因此减少了
确保它能够在您的标准和修改的以太网上工作，并且它是 建立在
标准。这就是所有 IT 技术的运行方式，我们只是利 用
这些标准并在此基础上构建 OT 应用程序及其未来
准备好了，因为它是建立在这些标准之上的。随着我们扩 展其中的技术
接管不同的连接方式，无论是通过高级以太网
物理层或单对以太网甚至 Wi-Fi，我们能够采用这 些
标准，因为我们是建立在今天的标准之上的。所以感谢您 的加入
我们通过以太网/IP 的基础知识。如果您有任何反 馈，我们将不胜感激
您通过 EventROK 应用程序提供该信息，如果 您有疑问，
请也通过应用程序发送。非常感谢。
谢谢。