了解网络协议的IIoT语境

通过更好地理解协议的功能,就可以更好地决定如何处理智能工厂产生的数据。

迈克尔·鲍恩,PI北美
迈克尔·鲍恩,PI北美

“你为什么不让Profinet路由可达?!?!”

我们在最近的Profinet一天的训练班收到了来自学生这个问题。我发现它特别有先见之明给出的最新讨论会围绕工业4.0。现在的问题是技术上可行,表示该技术的功能,但也许不是它的目的透彻的理解。

然而,答案要深刻得多,它解释了工业网络的未来。

层,开关和速度

以太网网络上的设备可以通过两种方式寻址:MAC地址和/或IP地址。MAC地址与ISO/OSI模型的数据链路层(二层)相关联,IP地址与网络层(三层)相关联。

一种接收机的MAC地址或IP地址被插入到由所述发送者的以太网帧,并且被引导那里作为这样。假设发送者和接收者不直接彼此连接,该帧将通过沿其路径的其他节点。

如果帧通过一个节点和基于目的地MAC地址被引导到其接收器,该方法被称为开关。如果该帧是基于目的地IP地址引导到它的接收器,该方法被称为路由。换句话说,切换基于第2层的直接以太网流量;路由器直接以太网流量基于3层。

需要在网络上的所有设备的Profinet是在同一子网且基于它们的MAC地址的Profinet帧中移动。没有必要在第4层包封的Profinet数据(TCP / UDP)和第3层(IP)的信息。层3和4的被完全忽略和Profinet数据直接从第2层发送到应用层(第7层),反之亦然。这使得Profinet的框架相对较小,因此更快,更具有确定性。

那么,回到最初的问题:为什么不让Profinet可路由,这样它就可以穿越不同的子网?首先,如果这样考虑,协议的范围就超出了它的目的。Profinet用于控制自动化过程。由于这是一个本地过程,从时间的角度来看,在企业或Internet上路由少量的数据是没有意义的。单独来说,如果不先进行缓冲和整理,这些次秒级的小数据块在更高级别上就不是特别有用。其次,需要注意的是,Profinet使用TCP/IP来处理某些非时间关键数据,如诊断;这些信息将被传送。

为正确的任务使用正确的工具

现在有一些协议可用于将信息转移到更高级别的系统。例如,OPC UA是专门为这个任务而构建的。没有必要重复发明轮子。相反,要为正确的任务使用正确的工具。例如,你不会尝试使用文件传输协议(FTP)来加载网页。已经有了一个专门用于传输超文本(HTTP)的协议。

美妙之处在于,只要协议利用标准的未经修改的以太网,它们就可以在同一网络上明显共存。同样,对正确的任务使用正确的协议—一个用于移动高速控制I/O数据,另一个用于在整个企业中移动信息。

顺便说一句,确保Profinet流量保持在它自己的子网中,会引入一定的网络安全措施。例如,中间人攻击可能会欺骗Profinet帧的目的MAC地址。一个恶意的参与者需要在您的网络内执行这样的攻击。如果攻击者已经在您的网络内部,那么您就有更大的问题要担心了。

欲了解更多信息,请访问PI北美地区us.profinet.com

更多的网络