大家好，我是 Steve Wenner，網路和安全 業務部門的網路架構師
在羅克韋爾自動化。我是 Akshath Srinivasan，一個產品
新興網路技術的所有者。今天我們要講的是
工業系統中 EtherNet/IP 網路的基礎知 識。
我們首先要討論的是
標準工業網路技術和一些 IIoT 技術。我們要去
介紹 OSI 7 層參考模型。
我們將討論 CIP 和 EtherNet/IP 如 何在 OSI 之上應用
模型然後我們將討論一些工業 物聯網架構和一些關鍵要點。
所以首先是標準工業網路技術。
過去，我們擁有所有這些不同的功能
分開工作。現在我們正在尋求融合所有這些
並對齊它們，這樣我們就不會有不同的網絡
技術，而是單一的工業
網路。這是一個例子
一切工作都協調一致。
首先你可以看到這裡。我們有離散的
控制。
過程控制
智慧馬達控制在這裡
以及這裡的資訊技術
他們都在同一個地方一起工作
網路。所以乙太網路/IP 和工業
協定. ethernet/ip 中的 IP 表示工 業協定而不是網際網路協定。如果
我們仔細觀察並了解那是什麼。我們有一個名為 ODVA 的組織
管理我們的標準，他們是一個開放的組織，擁有許多主要 成員
包括思科和羅克韋爾自動化以及其他一些公司。一大焦點
透過它們進行互通性作為一致性和效能測試，以確保
當你把它們放在一起時，它們就會像一個系統一樣協同工 作。所以很有趣
重要的是要專注於乙太網路和 IP 之間的區別，而這 兩者
不同的規格和乙太網路/IP 是允許跨裝置設定的協議
乙太網路和IP。
我們建立在標準之上。所以我們用IEEE標準 802.3來運行標準
乙太網路。我們以標準時間運行 1588。
我們遵循 IETF IP 標準
所有這些都是 CIP 和 ODVA 的基礎。一切都 是
建立在這些標準之上。它對 IT 友好且面向未來，因 為
這也是 IT 技術的運作基礎 你能夠進行多學科控制，這在許多方面都是非常成熟的
產品、許多應用程式和許多不同的供應商。
進入 OSI 7 層參考模型。
我們有很多不同的層能夠
抽像出不同的功能。這些單獨的功能對於
它上面的函數。因此它們是建立在標準之上的。所以我們 有
物理層最初討論設備如何連接
它按照 TIA 標準運行。最重要的是，
我們的網路和資料鏈結層運行在 IETF 標準上
802.3 標準。因為最頂層是我們進行 CIP 的 地方
就在這兒。那麼這是他們的應用層。以便 包括應用程式表示層和會話層
這些與我們的傳輸層連結在一起，由 TCP 處理
和UDP再次標準。在之上
應用程式層級的 CIP。你可以看到有很多不同的協議
這裡。我們有 CIP OPCUA modbus HART
HTTP。所有這些 協定可以共存，因為它們是建立在標準之上的
位於它們下方以支撐它們。但這並不意味著他們可以互相 交談。所以
科恩的共存並不意味著互通性。所以在這裡你可以看到如 何
不同層的細分，一個例子是
工作站上的 Studio 5000 用於與
controllogix 控制器。所以在這裡
資料透過層傳輸的過程稱為，
嗯，有兩個過程，它是透過封裝和
解封裝。所以在這裡
我將解釋如何
封裝完成。所以在每一層你都有一個標題
添加到 有效負載。從 CIP 開始
作為應用層的一部分，在其之上進行封裝。
然後新增 TCP 標頭
它就變成了一個片段。這是傳輸層的資料單元。
接下來是轉換為資料包
包括新增 IP 標頭。
然後在第 2 層，我們有一個乙太網路標頭，
這允許
透過乙太網路傳輸資料幀。
當然，我們有物理層，包括電線和電氣
訊號.這個物理層的好處之一是它是獨立的
因為它們彼此堆疊並且對於上面的層是透明的
他們。因此可以是銅或光纖等。我們可以有IP層是
如果我們想過渡到跨獨立資料鏈路層運行
例如 Wi-Fi 或 5G。因此標準 IP 提供了 可移植性
以及跨獨立資料鏈結層的無縫路由。
現在要關注的一件事是當我們有
此處的供應商特定層。你需要明白什麼
這意味著。如果我們有特定於層的供應商，那就對了
傳輸網路中的第四層和第三層項目，這將限制可移植性和
可佈線性。您將需要可以支援它的特定硬件，並且
那時它還不是建立在開放標準上的 如果我們將該供應商特定區域包含到資料鏈結層中，
您將需要非標準乙太網路設備，並且您不會
遵循標準。所以它不會便攜。這不會為你帶來互通性
標準和乙太網路/IP 將為您提供。
現在說到
在不同的層，我們使用不同的模型。所以
有些術語可能會令人困惑，例如在 OSI 7 層中
模型。我們有連接、層和路由
但這些也是
普渡模型中使用的術語。所以在
連接所指的網路術語
例如，兩個設備之間的 TCP 連接
握手。進而
層與層。所以我們有
這裡有七層
正如我之前提到的
不同的有效負載，以及
在每個層級之後，有效負載被封裝到不同的
資料單元等 那麼就路由而言，這是第 3 層功能
允許傳送資料包
子網路之間。這很好地解釋了這些
與網路相關的術語。如果我是控制工程師，我會想
連接是我的所有者從我的控制器到我的 I/O 的連接
或者我的水平將是普渡大學模型 等級。所以也許第二層是我的控制器層。
或者路由。我正在考慮 CIP 路由，這就是能夠
透過背板發送流量 只有CIP並且以不同的標準出現，無論是
乙太網路或僅以 controlnet 或 devicenet 出現
所以這些術語的重載意味著當我們
與人們交談，我們需要了解他們的想法並非常清楚地了解 他們的想法
我們的通訊。
所以這裡我們有可以在不同層級使用的安全性
OSI 模型的一部分。從下往上，
物理層，我們有
停電鎖定。
這是實體安全，然後在資料鏈結層我們有
例如連接埠安全性和 MACsec。
接下來是第 3 層。我們有 ipsec 和 ACLS。所以
它還包括VPN
在第四層，我們有 TLS（傳輸層安全）和 dtls
資料報傳輸層安全。
另一個例子是銀行業，
網上銀行業務。現在來說說應用層
演示會話層，
這就是 CIP 安全發揮作用的時候
在演示會話層中，最重要的是我們有
應用層的factorytalk策略管理器。
您知道進入 CIP 應用層。我們要談談
CIP 為應用程式提供了哪些功能
附加 Edge 或該模型以實現一致的通訊。
所以在這裡你有 兩種不同的植物，例如，其中
所有設備都有自己的資料模型，並且
這意味著設備無法相互通訊。
所以我們需要合併翻譯圖層
之間。但與
這裡是CIP 我們有能力擁有製服
設備之間的資料模型，不需要
單獨的翻譯層。
因此，內建在 ethernet/ip 中的第一個應 用程式是 CIP 安全，我們將
談談今天。這就是跨乙太網路實現功能安全的能力
這為您提供與 SL3 系統所需的相同等級的安全性。
它提供節點之間的故障安全通訊。它發送流量
多次。這樣就可以驗證安全資料的準確性。
它添加了額外的 CRC，為您提供
能夠確保資料包沒有發生變化
並且有資料包或所有資料包上都有時間戳，以確保
交通及時到達那裡。 CIP 安全的重點是能夠
假設我的設備會安全失效，然後我們將其放入
安全的 說明我們何時出現錯誤或故障。
正在建構設定檔 CIP 安全性，以便能夠共享該資料。它有一個物件庫
以及與之相關的標準服務和訊息，以便設備可以進行通信
在同一數據模型上無縫地結合在一起。
CIP 同步是另一個功能
允許CIP 啟用時間敏感的應用程式。
這是透過使用 PTP 或
精確時間協定。 PTP 的特徵是非常精確
甚至可以低至微秒或奈秒等級。
這可以用於不同的應用程式
例如時間， 輸入時間戳、預定輸出、
並協調運動。
乙太網路/IP 上的整合運動或協調運動採用獨特的方 法。
傳統上，您將專注於網路調度並擁有一個時段
您的資料即將到達。由於 CIP 水槽和能夠有那麼緊 張的時間
透過 CIP 同步，我們能夠不使用傳統方法和任何出 色的方法
再次使用標準未修改的乙太網路與乙太網路/IP 進行 運動。我們已經預定了
基本上及時發送到設備的執行計劃
告訴設備此時轉到這個位置。
我們透過使用 CIP 同步和 PTP 來做到這一點
以及我們網路設備中的 QOS 資料優先順序。
我們重新建構了通用介面和設定文件
也適用於整合運動 允許設備之間正確通信
沒有互通性問題。
CIP安全性是一個作用於應用層的特性，它定義了
乙太網路設備的安全通訊。
這是添加在
第 4 層中的 TLS（傳輸層安全）加密，
這是一個可選功能。和這個
支援 NIST 標準
零信任。總體而言，CIP 安全是一部分
整體縱深防禦哲學
哪個
考慮 OSI 模型不同層的安全性。
在這裡我們可以看到
CIP 安全性作用於不同的
設備、控制器和端點
以及之間 工作站、控制器或不同的端點。
左邊可以看到CPwE架構，
如果您想了解更多有關安全性的信息，您可以
到這裡。好吧，進入工業物聯網
架構，我們如何實現這一點？我們如何獲得一個運行所有 網絡的網絡
這些不同的應用程式實際工作，我們將能夠使用
管理基礎設施以實現這一目標。
所以史蒂夫如果我願意的話
經營一家工廠，我有
高流量， 我有很多設備
之間進行通信，我還需要千兆端口來進行快速通信。
我需要什麼樣的開關？嗯，我推薦全高的
性能管理交換器。在完整的性能水平上，您將
取得演出端口。您將獲得連接 這可以透過大量終端設備和大量數據來實現。
您只會獲得層間連線。因此，如果您需要在之間路由 子網，您將需要移動到
5800 年代的高性能係列。
這就是我針對這種情況的建議。
好的，所以我也可以用它作為
OT 與 IT 之間的一層？
你絕對可以。是的。網路之間路由的任何內容。
第 3 層交換器將能夠做到這一點。
好的，如果我需要一個低成本的選擇怎麼辦
也許是一台機器
哪裡沒有太多流量流過交換器？出色地，
我們擁有低成本的輕型管理交換器。他們是
只是一些端口，因為我們不想
將一堆東西連接到它們。他們確實有 QOS，所以這對 某些方面有幫助
數據的優先順序。但除此之外，他們並不是超級
可配置。它們是讓您進入託管交換器的基本交換機
區域並向您顯示網路中的可見性，以了解事情發生的時間
可能會出錯。那麼我該如何將所有這些放在一起呢？
所以你在這裡看到，我們談論連接和適配器。所以我們要
需要一些適配器。我們將需要一些連接推動者。所以如果 我們有
不同的技術，例如現場匯流排或設備網，你知道，我們可 以，我們可以做到這一點
透過這些連接推動器進入我們的網路。我們有遠端存取。 因此，如果
我需要透過 Wi-Fi 或蜂窩網路進行連接，我們也 可以做到。然後我們要
將它們全部放在與此類似的拓撲中，這就是將它們放在一 起的方式。
因此，我們要從這一點轉向關鍵要點。 好的。好的。所以這就是很多。
能深入研究一下細節嗎？
可能需要一些幫助。當然。所以
在那張照片的裡面。您正在查看的實際上是三種基本拓 撲。
您有星形拓撲、線性拓撲和環形拓撲。
好的。那我怎麼知道該使用哪一個呢？嗯，所以
我認為預設是一顆星。所以如果你沒有任何理由做任何事 否則，我會選擇星形拓樸。
它具有最高的吞吐量並且建置起來相當簡單。
當你正在尋找某種類型的彈性時-
-所以如果你的電纜斷了，你如何仍然保持狀態
連接到該設備？-如果您想要彈性，請查看環， 然後我們就有了支援該功能的 DLR。線性拓樸？我
它不會推薦那麼多實際上是
末端未連接的環。所以
這限制了你的彈性能力
你有一個弱點 讓裝置以菊花鏈方式相互連接。所以
那時我會專注於星星或戒指， 老實說，為什麼我不使用線性。現在您可以將它們全部放
在一起。你不
必須為您的植物選擇其中之一。您可以將它們全部放在您 的系統中
並選擇對該工廠的該區域最有意義的拓撲。
如果我有多個，會是什麼樣子
例如，站點或不同區域？所以如果我們把植物切掉，我們 真的
邏輯上應該將各個部分植入到單元區域和區域中，
這限制了中斷並允許您限制數量的變化
需要完成的故障排除，它還為您提供限制存取的邏輯點
如果您出於安全原因需要。所以我們把它分成一個單元格 區域，正如你所看到的
這裡有不同的盒子。如果我們繼續前進，我們就能看到
我們將其顯示為更大繪圖的一部分，並且
這是底部的部分。這些是您的社區區域。如果你
想要擁有更多，你可以將其擴展太多， 許多不同的細胞區域和區域，這就是當你
將其連接到企業生產系統。
所以在這張圖中，我的工廠對話會在哪裡
軟體運作？
好吧，factorytalk 軟體將在您的等級 3 中運行
網站運營。所以這又回到了我們的層次與層次的問題。
我們現在討論的是普渡大學模型，所以我們回到了 3 級站點運作。
這就是您的工程團隊所在的地方 以及所有工業應用程式所在的位置。
好的。我如何將該數據發送給企業
並進入ERP系統？
所以企業和你的Erp系統真的是
將在您的公司網絡中坐穩 你的事情的一面。所以這確實列在
企業專區。現在這些已連接
透過工業 DMZ。這就是中間的紅色部分。
其作用是讓您與 IT 連接
同時最大限度地降低與 IT 連線的風險。
它還為您提供了一個可以控制的點 數據的流入和流出以及能力
如果發生事件，請將其斷開以完全隔離您的 OT 網 路。
今天的一些關鍵要點。我們有單一的工業網絡
技術，對吧？我們正在嘗試將這些技術整合到一個
單一網路。我們使用它來創建資料模型
不同的應用程式和不同的設備。所以你沒有數據映射
簡化您的設計。 ODVA 和乙太網路/IP 已建 立。它是
由許多不同的供應商使用和建構
我們的主要成員有思科、Endress+Hauser 和羅克韋爾自動化。有風險
由於一致性測試和定義的 QOS 優先級，因此減少了
確保它能夠在您的標準和修改的乙太網路上工作，並且它 是建立在
標準。這就是所有 IT 技術的運作方式，我們只是利 用
這些標準並在此基礎上建立 OT 應用程式及其未來
準備好了，因為它是建立在這些標準之上的。隨著我們擴 展其中的技術
接管不同的連接方式，無論是透過高級以太網
實體層或單對乙太網路甚至 Wi-Fi，我們能夠採用 這些
標準，因為我們是建立在今天的標準上的。所以感謝您的 加入
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