Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI LONWORKTM OVER IP Giảng viên hướng dẫn PGS TS NGUYỄN VĂN KHANG Học viên cao học ĐỖ XUÂN PHONG THÂN VĂN TRƯỜNG VÕ ANH TUẤN Lớp KTTT1B Hà Nội Mục lục 1Mục lục 2I Giới thiệu và tổng quan 5II Chuẩn EIA 852 7III Các thành phần của hệ thống 9IV Truyền dữ liệu 91 Đóng gói 112 Sắp xếp gói 123 Tập hợp gói dữ liệu 134 Tách gói Stale (Stale Packet Detetion) 145 Định tuyến gói dữ.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI : LONWORKTM OVER IP Giảng viên hướng dẫn Học viên cao học Lớp : PGS.TS NGUYỄN VĂN KHANG : ĐỖ XUÂN PHONG THÂN VĂN TRƯỜNG VÕ ANH TUẤN : KTTT1B Hà Nội Mục lục Đóng gói .9 Sắp xếp gói 11 3.Tập hợp gói liệu .12 Tách gói Stale (Stale Packet Detetion) .13 Định tuyến gói liệu EIA-852 14 Tài liệu tham khảo 26 Phân công làm tiểu luận: Đỗ Xuân Phong: Phần I, II III Thân Văn Trường: Phần IV V Võ Anh Tuấn: Phần VI, VII VIII I Giới thiệu tổng quan - Mạng điều khiển biết đến hệ thống fieldbus lên cách nhanh chóng năm 1990 Trước mạng điều khiển thiết kế để sử dụng hệ thống kín, trao đổi gói liệu kênh mạng dành riêng Những kênh bao gồm twisted pair media, mạng liên kết qua hệ thống truyền tải điện, không dây, truyền thông hồng ngoại Các kênh dành riêng có nhiều hay đặc tính cho tốc độ lỗi bit, lan truyền trễ, thời gian trễ trung bình cực đại, chúng đảm bảo cho trì thứ tự gói mạng - Với bùng nổ Internet năm cuối thập kỉ 90, yêu cầu đặt cho việc mở rộng mạng điều khiển không đoạn kết nối khu vực nhỏ lân cận mà phải bao phủ toàn mạng mở rộng thành phố, quốc gia Trong tòa nhà tự động, phận điều khiển muốn kết nối phận khác với trung tâm thiết kế để giám sát, đăng nhập, cảnh báo, bảo dưỡng từ xa Hình Lớp phần mềm ANSI/EIA-852 giải giới hạn dịch vụ truyền IP từ giao thức mạng điều khiển stack đóng gói gói liệu mạng điều khiển vào gói IP - Điều nghĩa kĩ sư phải thiết kế lại topo mạng sử dụng giao thức cho chúng làm việc mạng mạng lớn sử dụng cơng nghệ có sẵn dịch vụ IP mạng Internet để truyền gói liệu mạng điều khiển Tất nhiên, có hạn chế thời gian trễ tối đa, thứ tự gói, gói, tất đặc tính dễ điều kênh mạng riêng lẻ lại nhiều hay khơng xác định mạng IP - Đối với kĩ sư, có thách thức việc sống chung với hạn chế giao thức mạng thêm vào lớp phần mềm giữ dịch vụ IP giao thức mạng điều khiển để che giới hạn dịch vụ truyền IP từ tầng cao giao thức mạng điều khiển Hình thể kiến trúc phần mềm cho nốt fieldbus đặc trưng kết nối tới kênh riêng mạng bên trái sử dụng dịch vụ truyền IP phía bên phải Có thể thấy phận phần mềm gọi ANSI/EIA-852, đặt cụm giao thức mạng điều khiển TCP/UDP IP cho giao diện socket, giấu giới hạn dịch vụ IP cụm giao thức mạng điều khiển đóng gói gói liệu mạng điều khiển thành gói IP truyền gói mở gói tin mạng điều khiển từ gói tin IP nhận gói Trong chương này, tập trung vàp ANSI/EIA-709 giao thức mạng điều khiển kĩ mô tả sử dụng cho EIA-600 giao thức khác mạng điều khiển II Chuẩn EIA-852 - Chuẩn EIA-852 [8] tạo nhằm đảm bảo điều khiển phần tử bên mạng điều khiển (CN), phần tử kết nối với thông qua mạng IP sử dụng giao thức riêng mạng điều khiển Ý tưởng trao đổi gói tin CN thơng qua mạng IP cách đóng gói chúng vào gói tin IP Kỹ biết đến kĩ thuật đường hầm Trong EIA-852, khơng có tầng ứng dụng gần đạt tới, cách sử dụng gateways Việc đạt tới đường hầm hóa có ích hệ thống nơi mà số lượng thiết bị mạng CN kết nối sử dụng mạng IP phương thức trung gian khác - Một thiết kế tiêu chuẩn lớn EIA-852 phù hợp đủ cho việc ứng dụng vào mạng CN khác Ngày nay, việc sử dụng cho EIA-709 (Lonworks) EIA-600 (CEBus) vạch rõ Trên thị trường hầu hết sử dụng LonWorks-base Vì mơ tả chuẩn chúng tập trung vào EIA-709 Các phần tử mạng chuẩn EIA-852 thiết bị CN Các thiết bị CN (control network) hệ thống máy tính trang bị với TCP/IP, phầm mềm EIA-852, cụm giao thức Lonworks số phần tử mạng CN kết nối thông qua mạng IP nơi mà chúng định dạng mạng logic (kênh IP) Chức kênh IP Lonworks kênh kết nối phần tử CN trao đổi liệu thông qua kênh IP Các phần tử CN kết nói kênh IP gọi kênh thành viên - Có thể tồn nhiều kênh IP mạng IP Mặc dù phần tử CN kết nối tới mạng vật lí (Ethernet), kênh IP cách li hoàn toàn với miền Lonworks - Các phần tử CN có nhiều chức Tùy vào chức chúng , chuẩn EIA-852 chia phần CN thành dạng sau: - CN nốt: Chúng có tác dụng nốt việc phân phối ứng dụng điều khiển thành viên kênh IP - CN/IP routers: Chúng kết nối kênh Lonworks với kênh IP Những thiết bị có thị trường chuẩn Lonwork/Ip routers EIA-852 routers, Ví dụ L-IP cung cấp LOYTEC i.LON 1000 Echelon Corp - IP/IP routers: Các thiết bị sử dụng để kết nối kênh IP Thiết bị cịn xuất thị trường - CN proxies: node thực kết nối miền giao cắt - EIA-852 đánh địa theo dạng địa Trước tiên địa IP liên quan tới phần tử CN kênh Thứ địa logic phần tử CN phụ thuộc vào không gian địa LonWorks ID nhât gán cho LonWorks node gọi Neuron ID, chức địa nhât phần cứng Mỗi thành phần CN truy nhập ID Địa logic mạng bao gồm subnet/node (S/N), nơi mà kênh riêng biệt ấn định số subnet thành phần CN địa node thuộc kênh Subnets khơng thống qua kênh khác nhau, CN routers sử dụng để cấu hình LonWork routers Địa nhóm định nghĩa số node với vẻ địa mạng Thơng thường, nhóm thống qua kênh khác Cuối địa logic có tính địa phương miền - Cơ cấu chuẩn EIA-852 thiết kế để đảm bảo cho đặc điểm giao thức riêng biệt CN, Đó tách chúng khỏi giao thức đơn ứng dụng IP Email, truy cập Web, hay dịng thơng tin đa phương tiện Các đặc điểm quan trọng của lưu lượng mạng điều khiển là: - Lưu lượng thấp - Kích thước gói nhỏ - Sự nhạy cảm với việc gói trễ - Lưu lượng thấp cho phép phần tử CN thực đếm nhiều gói, kích thước gói nhỏ có ý nghĩa lớn q trình giải mã hóa Sự liên quan gói trễ mạng IP thể vấn đề hệ thống EIA-852: - Chức điều khiển thiết kế với thông số định thời điều khác với kênh CN Điều ảnh hưởng mềm đến đặc tính thời gian thực vài ứng dụng Nó quan trọng để nhận biết đặc tính bất biến mặt thời gian ứng dụng xác định xem ứng dụng có bị hỏng chạy kênh IP hay khơng - Khả dị tìm miền chức định nghĩa chuẩn EIA-852 nhằm thực giao thức đường hầm CN thông qua sở mạng IP tổng kết theo bước sau: - Đảm bảo tính xác tính khả thi việc kết nơi liệu: gói CN phải đóng gói mở gói, thứ tự gói phải đảm bảo, gói phải nhỏ nhất, lúc phải kiểm tra chọn lựa đo đạc bảo vệ cần sử dụng - Định tuyến CN phải đảm bảo tính đắn mạng IP: Chuẩn EIA 852 cách để chọn lựa thiết bị đầu cuối CN, sử dụng chức đa quảng bá IP sử dụng tính lựa chọn chuyển tiếp - Quản lí thành viên kênh IP: Điều bao gồm việc cấu hình cho thiết bị CN, phân bố thông tin thiết bị CN, thực điều khiển truy cập kênh IP, thống kê tìm kiếm thơng tin III Các thành phần hệ thống - Việc ấn định địa vật lí cho nốt mạng rõ ràng giao thức mạng điều khiển, nốt mạng phải ấn định địa IP Các nốt mạng IP cở ngày ấn đinh địa CN logic địa IP Theo yêu cầu nốt truyền gói liệu đến nốt khác mạng, khơng biết địa CN mà phải biết địa IP nốt đích Sau ví dụ điển hình việc yêu cầu phải điều khiển mối quan hệ địa CN địa IP cho kênh logic IP Kênh logic IP gọi CN qua IP hay kênh IP ngắn trường hợp điều khiển thông tin địa cho kênh IP gọi cấu hình chủ hay CS ngắn Hình 2, hình thái bên ngồi thành phần hệ thống yêu cầu cài đặt quản lí kênh IP Mạng hình chia thành phần bao gồm mạng EIA-709 truyền thống với mạng đánh số 3, nhánh kênh IP gồm thiết bị IP khách hàng cấu hình nốt CS chủ phận bên cạnh thiết bị IP khách router kênh EIA-709 truyền thống kênh IP-852 Ví dụ nốt mạng với địa SN 1/1 kênh IP-852 muốn gửi gói liệu đến nốt mạng với địa nốt 1/2 Nó phải biết địa IP 192.168.1.102 thông tin bảo quản cấu hình CS chủ lưu trữ nốt IP 192.168.1.105 phân bố cho tất nốt kênh IP-852 thông qua việc khởi tạo hệ thống Từ lúc , nốt 1/1 biết mối quan hệ địa S/N địa IP cho nốt kênh IP-852 Trong ví dụ , nốt 1/1 phát gói UDP, gửi đến nối 1/2 địa IP 192.168.1.102 Nếu gói gửi dịnh vụ nhận biết, sau nốt 1/2 gửi gói xác xác tới nốt 1/1 địa 192.168.1.101 giống thực kênh EIA-709 truyền thống trừ nốt 1/2 phải biết gói phải đánh địa địa IP nốt 1/1, 192.168.1.101 Theo tổng kết trên, tất nốt tham gia kênh IP phải gửi gói tin định tuyến tới cấu hình CS chủ, điều định mối quan hệ giao thức địa CN địa IP Những thông tin thay đổi cho nốt khách kênh IP, nốt khách phải khởi tạo gói tin định tuyến kênh gửi đến CS chủ, CS chủ phân bố thông tin tới tất thành viên khách kênh IP - Thiết bị CN router cầu nối mạng EIA-709 truyền thống kênh IP thể hình Nếu ví dụ nốt mạng muốn gửi tin đến nốt mạng 3, sau router với địa 192.168.1.103 chuyển tiếp gói tin đến router có địa 192.168.1.104 router chuyển tiếp gói tin tới đích nốt mạng số điều nhận có kênh IP phần kết nối nốt mạng nốt mạng số Nốt nguồn mạng không nhận kênh IP kết nối nốt nguồn đích Như kết trên, dễ dàng kết nỗi mạng điều khiển khác với kênh IP cho dù Intranets hay Internet Hình 2: Thành phần hệ thống cho kênh IP bao gồm kênh IP, cấu hình nốt CS chủ nốt CS khách - Kênh IP xây dựng dựa phần trung gian khác mạng mà chúng sử dụng dịch vụ IP Hầu hết, mạng Ethernet 10baseT hay 100baseT sử dụng kênh IP trội lên công nghệ không dây 802.11b hay 802.11a Bluetooth, POTS đường ISDN, mạng có dây, cáp quang sử dụng Điều giúp cho giao thức CN có sẵn có khu vực áp dụng mà thỏa mãn công nghệ truyền thống IV Truyền liệu Thiết bị CN truyền gói liệu kênh IP Ln có nguồn đích gói liệu CN Sau đây, đề cập tới thiết bị CN nguồn gọi phát thiết bị CN đích gọi thu Bộ thu phát liên quan đến gói giữ liệu chuỗi gói liệu hướng Nói chung, thiết bị CN hoạt động thu phát kênh IP thời gian Các Node CN nguồn đích liệu CN Các router CN/IP thiết bị trung gian nguồn đích Hình biểu diễn khối chức thu phát Khi gói liệu phát node CN truyền kênh IP bới router CN/IP, phát đóng gói gói CN vào gói liệu EIA-852, thêm số thứ tự, nhãn thời gian, định tuyến gói EIA-852 tới kênh tương ứng, cuối tập hợp gói trước truyền kênh truyền Ngược lại, thu tách gói tập hợp, cho gói qua stale filter, sequencer mở gói CN Chi tiết trình bày phần sau Hình Các khối chức truyền liệu EIA-852 : thu phát Đóng gói Chức đóng gói EIA-709 gói liệu EIA-852 gọi đóng gói Các gói EIA-709 đóng gói khung UDP định tuyến tới thiết bị CN tương ứng kênh IP EIA-852 dụng cổng định trước 1628 để truyền EIA-852 thiết bị CN Server cấu hình sử dụng cổng 1629 Có thể kết hợp server cấu hình thiết bị CN hệ thống Lựa chọn truyền UDP TCP có vài ưu điểm Đầu tiên, đặc điểm truyền tin LonWorks không kết nối, không cần thiết phải quản lý thiết lập kết nối TCP TCP đảm bảo trình truyền lại Do yêu cầu thời gian thực ứng dụng, trình truyền lại bị nhỡ deadline Thứ 3, giao thức LonWorks triển khai sơ đồ truyền lại cần thiết Hình biểu diễn định dạng gói LonWork Các bít đầu code violation sau CRC sử dụng cho bus arbitration đánh dấu kết thúc kênh EIA709 Khung liệu bắt đầu với trường điều khiển bao gồm thơng tin CRC Hình biểu diễn định dạng đóng gói header, tải khung UDP Trường liệu gói EIA852 xác đinh theo thứ tự mạng Độ dài gói liệu độ dài gói EIA-852 gồm 2bytes Số version Loại gói tải EIA-852 sau header thơng dich Hình Định dạng khung EIA-709 Hình Định dạng header chung EIA-852 Gói liệu EIA-852 mà đóng gói khung CN loại 0x01 Các loại gói biểu diễn bảng Kích thước header mở rộng sử dụng để thêm trường vào header Nó chiếm khoảng 4bytes để đảm bảo header ln bội 4bytes Cờ giao thức xác định, giao thức CN tunnel Ví dụ 0x00 cho LonWorks Vendor code cho phép người triển khai gồm phần venderspecific extensions họ Và truyền theo chuẩn tin tức EIA-852 Sesion IP 32bit mà thiết bị CN giữ ngẫu nhiên Sau thiết bị CN reboot reset session ID phải khác với ID trước Trường số thứ tự có giá trị với gói liệu EIA-852 sử dụng để tách gói khỏi chuỗi Ngoài ra, nhãn thời gian sử dụng cho tin nhắn liệu EIA-852 có giá trị ms Dó đó, wrap quanh 49 ngày Định tuyến gói liệu EIA-852 Một nhiệm vụ thiết bị EIA-852 định tuyến gói liệu EIA-852 tới thành phần kênh IP (IP channel member) phù hợp Điều quan trọng phải ý đến channel member địa IP Nếu gói liệu cần định tuyến đến nhiều địa IP, phải copy đến vài gói liệu EIA-852, gói gửi tới thiết bị CN lựa chọn kênh Nếu gói liệu CN định tuyến đến địa IP khác, số thứ tự không cần giống với tất đích Điều xuất phát từ thực tế gói tin định tuyến tới đích cụ thể Do phụ thuộc vào liệu kênh có sẵn, có loại định tuyến gói liệu CN xảy Định tuyến Send List: send list (SL) list địa IP tối ưu hóa để đến channel members.Trường hợp tốt nhất, tất channel members có IP multicast group Khi SL chứa địa multicast Thiết bị CN gửi gói liệu EIA-852 tới tất đích SL Channel Routing: Channel routing sử dụng địa unicast IP sẵn có Điều chọn địa IP đích nhận gói liệu phải dựa vào thông tin địa LonWorks Để quảng bá địa LonWorks mà thiết bị CN nhận, phải công bố thông tin channel routing tới channel member Mỗi channel member tập hợp tất CR có sẵn định tuyến gói liệu CN theo cách tối ưu Nó thơng báo CR, tất gói liệu phải copy nhiều lần nhận quảng bá nhiều lần Đặc biệt với group lớn địa broadcast, send list có hiệu Với gói đánh địa S/N NID, CR có lợi gói liệu định tuyến địa unicast không định tuyến vào thiết bị khác với gói mà chúng khơng muốn Brute Force: thông tin CR SL khơng sẵn có Thiết bị CN sử dụng channel list truyền gói liệu tới tất channel member sử dụng địa unicast Chế độ hiệu thấp Thuật tốn CR dựa vào thơng tin CR cung cấp thiết bị CN kênh truyền Thông tin CR cho channel member chứa trường sau: • • • • • • Cổng địa IP thiết bị công nghiệp Cờ quảng bá CN Loại thiết bị CN (router, node, IPIP router, proxy) Chế độ router CN (configured, bridge, repeater) Danh sách ID node Danh sách địa S/N • Danh sách domain items (gồm cờ subnet group forwarding) Phần domain items chứa số thứ tự domain Tiếp theo cờ forwarding cụ thể cho subnet groups Nếu cờ subnet thứ n thiết lập thiết bị CN nhận tất gói có subnet n định trước Nếu cờ group thứ m thiết lập thiết bị CN nhận tất gói có group m CN routers cần rõ cờ subnet group forwarding, node CN cần cờ group Điều node CN khơng chuyển gói chúng thành phần nhiều groups Hình tóm tắt thuật tốn CR triển khai CN/IP router Thuật toán lặp lại tất channel member CR cho gói liệu EIA-852 I Kiểm tra cờ broadcast CN định tuyến tất gói loại router repeater có domain item Cờ broadcast CN thiết lập channel member không cấu hình chưa có domain Mặt khác, thiết bị khơng thể thu gói liệu qua kênh truyền IP broadcasts Bỏ qua trường hợp thiết bị CN chưa cấu hình có loại thiết bị kênh: (i) node CN nhận gói CN đánh địa tới node ( subnet/địa node, NID, group), (ii) router CN, chuyển gói sau tới kênh khác Dó đo thuật tốn CR chia làm trường hợp (hình 7) II Các gói định tuyến việc xem channel member router CN (router cấu hình, bridge) Chỉ bước có liên quan đến domain item thơng tin CR Do thiết bị truyền phải thiết lập domain item thông tin CN (i) bỏ qua định tuyến kênh truyền domain item định domain không phù hợp (ii) chịu trách nhiệm truyền gói tin đánh địa group cờ group forwarding tương ứng thiết lập domain item (iii) kiểm tra phần subnet đích cho gói tin đánh địa broadcast, NID S/N Nếu chúng domain-wide (subnet băng 0), gói tin truyền (iv) Mặt khác, gói tin truyền cờ subnet forwarding thiết lập domain item Kết là, router CN phải cung cấp domain items tới tất domain mà chúng cần nhận gói liệu III Các gói tin định tuyến việc xem channel member node CN kênh truyền IP Kênh truyền IP được chuyển tới subnet riêng tất node kênh truyền lấy số thứ tự node riêng Do đó, thiết bị mà biểu diễn cho node kênh IP phải cung cấp S/N, NID domain thông tin CR (i) kiểm tra xem gói tin đánh địa NID có phù hợp với item NID items thơng tin CR Nếu NID phù hợp, gói tin truyền tới thành phần không liên quan đến domain Do đó, node khơng cấu hình kênh IP nhận gói tin đánh địa NID (ii) Với tất gói tin khác phải kiểm tra domain có phù hợp với domain item hay khơng Nếu khơng, thuật tốn nhảy tới IV (iii) gói tin đánh địa S/N định tuyến tới thành phần chúng phù hợp với S/N (iv) định tuyến tất domain-wide quảng bá tới node kênh truyền IP (v) định tuyến tất subnet quảng bá đến member channel S/N item có số subnet phù hợp IV Lặp lại thành phần kênh truyền thuật toán CR chạy qua tất channel member Cơ chế CR thiết bị CN liên quan đến CR có kết sau: • Các channel member khơng cấu hình phải thiết lập cờ broadcast CN để cấu hình cơng cụ quản lý mạng LonWorks LonMaker • CN router (router cấu hình, brigde…) phải cung cấp domain items tương ứng Cr cho tất domain mà chúng chuyển gói • Các node CN phải cung cấp S/N, NID, domain item tương ứng Hình Thuật tốn định tuyến kênh V Điều khiển Ngoài liệu truyền thông, phần lớn chức năng-852 EIA sử dụng cho việc quản lý kênh IP Các chức quản lý bao gồm điều khiển truy nhập vào thiết bị CN , thiết bị mà thành viên kênh IP không đặc trưng, cấu hình cho thiết bị CN riêng lẻ, phân phối thông tin thiết bị CN, cung cấp thông tin thống kê thiết bị CN Khái niệm quản lý EIA-852 dựa mô hình máy khách/ máy chủ Một máy chủ cấu hình (CS) phần hệ thống, có trách nhiện quản lý kênh IP Các thiết bị CN hoạt động cấu hình máy khách ( CCs) cà yêu cầu cấu trúc liệu từ CS CS chủ động gửi cấu hình thiết bị (DC) đến thiết bị CN, kenh IP cập nhật cần phải thơng báo thay đổi Do vậy, DC tin khơng mong muốn từ CS Nếu khơng có thay đổi kênh chờ, thiết bị CN hoạt động mà khơng có CS Ngay kênh IP cần cập nhât, ví dụ thiết bị CN thêm vào gửi trả lại, CS phải tiếp tục thích ứng để phân phối thay đổi Việt quản lý cấu trúc liệu thiết bị DC, danh sách kênh thành viên (CM) xác định thành viên kênh IP, SL cho định tuyến SL tủy chọn thông tin CR thiết bị Tất liệu quản lý EIA-852 phiên Phiên giá trị 32 bit, tăng cho với phiên Các phiên thông tin thời gian ngày thường xuyên định dạng thứ hai NTP, mà có khơng đồng với UTC Vì vậy, phiên gọi datetime nonzero cho cấu trúc liệu hợp lệ Cấu trúc liệu cục kiển tra phiên datetime bị yêu cầu lại liệ có sẵn CM, SL thiết bị DC phiên CS, liệu CR phiên thiết bị CN riêng lẻ Các thiết bị CN, mà tạo nên kênh IP, xác định danh sách kênh CS Mỗi thiết bị CN xác định địa IP danh sách kênh Một hạn chế đáng kể EIA-852 có hai thiết bị CN kênh, chia sẻ địa IP khác cổng IP Mỗi thiết bị CN danh sách kênh cấu hình DC DC nhập CS, ví dụ, thông qua giao diện điều khiển nối tiếp giao diện web Các thông tin sau cần phải cung cấp, để thêm thiết bị CN vào kênh IP: • Địa IP cổng thiết bị CN • Tên thiết bị CN ( thường 15 ký tự) Thông báo lưu thơng thêm cấu hình thiết bị CN mơ ta hình CS then thiết bị CN vào kênh việc gửi tin cập nhật tin không yêu cầu DC cho thiết bị Một thiết bị CN thêm chấp nhận cáu hình mới, đăn ký với CS cách gửi đăng ký ký thiết bị (DECREG) Biết kênh cập nhật, CS gửi một tin không yêu cầu DC đến tất thành viên khác để thông báo cập nhập kênh Các thiết bị CN khác lần lwotj yêu cầu liệu cấu trúc cập nhật từ CS, bắt đầu để yêu cầu danh sách kênh (REQ-CM) Nếu thiết bị CN phát hiệ CM quảng cáo thông tin CR cho thành biên định, yêu cầu chúng từ CS (REQ-CR) đối Nếu thiết bị khơng có sẵn thêm vào CS, thường xuyên đánh dấu “chưa đăng ký” danh sách kênh Trong trường hợp này, CS cố gắng dể liên lạc lại thiết bị Cn sử dụng hệ số mũ back-off cho khoảng thời gian thử Nó bắt đầu giâu, tang gấp đôi lần, giới hạn 32 giây Kết là, đến 32 giây cho thiết bị để trở thành chức kênh IP, mà đăng ký thành công, nghĩa “registered” Nếu thiết bị đăng ký lần, khơng đáp ứng cập nhập kênh, CS hiển thị “khơng đáp ứng được” Người vận hành có hành động tương ứng cho thiết bị Kiểm sốt truy cập vào CS xác định thông qua danh sách kênh Nếu thiết bị CN cố gắng để đăng ký với CS mà không bao gồm thiết bị đặt biệt danh sách kênh nó, thiết bị CN bị từ chối kênh IP Các thiết bị CN bị từ chối khơng thể gửi nhận gói CN kênh IP thường xuyên điều lỗi, ví dụ, trạng thái đỏ LED Một số CS triển khai thông tin thu thập thiết bị CN danh sách gọi mồ cơi Người điều hành chọn thiết bị mồ côi thêm vào tay kênh IP Một phần quan trọng EIA-852 định tuyến gói tin CN đến thiết bị CN xác mạng IP Như mơ tả phần trước, , có hai khả năng: (i) tạo SL, (ii) phân phối thông tin CS tạo SL cách tìm kiếm thơng tin địa IP danh sách kênh Bằng cách thích hợp nhóm đa địa IP đơn địa chỉ, SL, thông thường trở nên ngắn nhiều so với danh sách kênh Các SL phiên phân phối cho thiết bị CN cách gửi cập nhật DC đến thành viên Một khả khác phân phối thông tin CR Các CR, khơng có nguồn gốc CS CN thiết bị cá nhân, chúng ủy quyền chúng có hiểu biết thơng tin địa CN Mỗi thiết bị CN gửi cập nhật CR cho CS CR thay đổi Các CS tạo danh sách kênh mới, phản ánh phiên CR datetime cập nhật thiết bị Các thiết bị khác yêu cầu danh sách kênh khám phá thiết bị cụ thể có CR Các thiết bị khác yêu cầu CR từ CS mơ tả trước Nếu có nhiều CR thông tin thay đổi, thiết bị CN yêu cầu tất liệu CR từ CS Đây chi tiết quan trọng, thiết bị CN khơng yêu cầu CR từ thiết bị ban đầu cách trực tiếp Như hệ quả, CS phải có sẵn, thiết bị CN gửi lại Thành phần quản lý EIA-852 xác định cấu trúc thông tin thống kê Cấu trúc u cầu bên ngồi mơ hình client / server Bất kỳ thiết bị CN CS yêu cầu số liệu thống kê tin tức từ thiết bị CN Các số liệu thống kê cung cấp liệt kê Bảng VI Bảo mật Bảo mật lĩnh vực ngày quan tâm mạng IP Điều bao gồm lưu thông EIA-852 Trong kênh LonWorks kênh địa phương (ví dụ, tịa nhà) truy cập địa phương, kênh IP xác lập phương tiện truyền thơng mở mà vượt qua liên kết WAN điển hình vấn đề an ninh bảo mật, xác thực, tích hợp [19,20] Các biện pháp bảo mật xác định EIA-852 thích ứng với vấn tính xác thực mà thơi Họ đảm bảo gói liệu nhận thực gửi thành viên kênh xác thực kẻ công Nguyên tắc dựa mã xác thực an toàn chia sẻ bí mật Các chức an tồn thuật tốn MD5 [22] sử dụng để tạo dấu vân tay tin nhắn-852 EIA Một khố bí mật bao gồm tính tốn dấu vân tay, mà khơng truyền qua dây Người nhận thi hành tính tốn tương tự, cung cấp riêng khóa bí mật so sánh mã Nếu phù hợp, tin nhắn xác thực MD5 truyền sau tin nhắn-852 EIA Chiều dài cố định 128 bit khơng bao gồm trường kích thước gói EIA-852 Thay vào đó, kênh thành viên cấu hình để hoạt động an toàn (chế độ MD5), mong muốn thên 128 bit sau gói-852 EIA Điều đặc biệt quan trọng việc tập trung lại khung UDP Nếu gói liệu tập trung lại, tin EIA-852 theo sau MD5 Nguyên tắc tính tốn mơ tả hình 53,8 MD5 theo sau tin EIA852 thiết lập đến (MBZ) Các thuật toán MD5 chạy tên tin EIA-852 , số không giữ chỗ, 128-bit chia sẻ bí mật Giá trị tính làsao chép vào giữ chỗ tin truyền không bao gồm bí mật chia sẻ Người nhận thực tính tốn tương tự Nó lưu MD5 sau đặt khơng trước tính MD5 địa phương Nếu giá trị lưu giá trị tính tốn địa phương phù hợp, nội dung tin nhắn xác thực Hình Xác thực MD5 EIA-852 gói Để ngăn chặn cơng trở lại, phát gói tin phải cho phép Lý cho điều thuật toán xếp EIA-852 Một kẻ cơng ghi lại chuỗi tin xác thực biết đến để kích hoạt hành động cụ thể Các thông điệp chia sẻ giá trị phiên ID chung Tại điểm sau mặt thời gian, thiết bị CN chọn phiên ID khác (ví dụ, sau bị cúp điện) Trong thời điểm này, trình tự ghi phát lại thành cơng thiết bị CN chấp nhận ID phiên cũ phiên mới bắt đầu lại với việc đếm số thứ tự Phát gói cũ giải vấn đề tin EIA-852 bao gồm thời gian Kể từ thiết bị CN đồng hoá với UTC, phát lại thời gian sau khơng thể Các thiết bị CN thả gói gói tin cũ Một khía cạnh bảo mật mạng đại tường lửa dịch địa mạng (NAT) Tường lửa nguyên tắc có lọc giao thơng Vì vậy, thiết bị CN hoạt động sau tường lửa quy tắc lọc thiết lập phù hợp, cụ thể cho phép lưu lượng UDP cổng 1628 1629 thông qua Trường hợp với định tuyến NAT khác NAT thực làm thay đồi địa IP số cổng Đây vấn đề cho EIA-852 kênh thành viên kênh IP xác định địa IP chúng Nếu địa thay đổi lĩnh vực cơng cộng, chúng phần kênh IP Một vài triển khai định tuyến CN / IP mà cho phép cho chế độ NAT đặc biệt (ví dụ, L-IP LOYTEC) Trong chế độ này, thiết bị CN cấu hình với địa cơng cộng router NAT Nó đại diện cho địa công cộng DC thành viên khác thấy địa danh sách kênh thơng tin CR Tự NAT phải cấu hình với quy tắc cổng chuyển tiếp để định tuyến tất gói EIA-852 từ giao diện cơng cộng đến thiết bị CN lĩnh vực tư nhân Hình minh họa 53,9 thiết lập NAT1 chứa quy tắc cổng chuyển tiếp để định tuyến tất gói nhận địa IP 80.41.6.3 cổng 1628 1629 đến địa IP 192.168.1.250 tin cổng tương ứng Hạn chế giải pháp có thiết bị CN kênh IP hoạt động đằng sau NAT Điều vì, có địa IP cơng cộng nhìn thấy cho nhiều thiết bị CN Điều vi phạm quy tắc mà thiết bị CN phải có địa IP thiết kế danh sách kênh Hệ thống thiết kế phải chia kênh IP chúng muốn hoạt động nhiều thiết bị CN lĩnh vực cá nhân này, Hình 10 cho tháy giải pháp có kênh IP thiết laaypj thiết bị lĩnh vực công cộng, thiết bị CN hoạt động phía sau NAT Các thiết bị CN IP / IP router hai định tuyến CN/IP liên tiếp để chuyển gói CN đến kênh IP riêng Trong trường hợp, cấu hình NAT cần cấu hình cẩn thận thủ cơng định tuyến NAT VII Ứng dụng Cho đến nay, học công nghệ đường hầm IP theo tiêu chuẩn cando ANSI/EIA-852 lý thuyết Ở đây, chúng tơi trình bày kịch ứng dụng việc sử dụng công nghệ Chúng ta thấy ITIS kết nối CNs thơng qua mạng nội điều xác bắt đầu xuất tịa nhà lớn Hình9 Cấu hình NAT đơn giản Hình 10 Cấu hình NAT phức tạp Thơng thường, tịa nhà văn phịng khơng có sở hạ tầng IP phức tạp, vậy, có lợi để sử dụng sở hạ tầng IP cho dịch vụ khác với mạng máy tính Như hình 53,11 CN để định tuyến IP LIP từ www.loytec.com sử dụng sở hạ tầng IP có để hình thành mạng đường trục tốc độ cao để kết nối mạng lưới kiểm soát tầng khác Thiết lập cho phép truyền thông suốt văn phòng tầng khác với hệ thống SCADA trung tâm cách sử dụng đường trục IP Một lĩnh vực khác ứng dụng ngày tăng kết mạng nhà khác mà kết nối thông qua mạng nội Intranet Internet Một sở hạ tầng xây dựng "Online” bước nhỏ để quản lý thiết bị từ xa bảo trì từ xa Hình 53,12 cho thấy kịch điển hình cách thức xây dựng khu phức hợp nối mạng để tạo thành CN lớn Một máy tính quản lý kết nối nơi vào mạng cho phép bảo trì mạng từ xa, xu hướng từ xa, báo động, truy cập, sửa chữa hệ thống dự phịng Hình 11 Các kênh IP sử dụng sở hạ tầng IP có tịa nhà để kết nối vài CNs đến số tịa nhà lớn có mạng lưới tự động hóa Một lợi khác, mà lúc đầu khả quan, thực tế mạng lưới công cụ quản lý xử lý cố mạng sử dụng với cơng nghệ IP Điều có nghĩa hàng ngàn chương trình cài đặt tích hợp hệ thống mà đào tạo 10 năm qua sử dụng kiến thức với mộ tchút đào tạo bổ sung để cài đặt mạng để mở rộng mạng nội mạng Internet Một CN sử dụng dịch vụ IP phương tiện vận tải truyền thông, công nghệ không dây đại tận dụng để tạo khu vực ứng dụng Người ta có thể, ví dụ, xung quanh tịa nhà có PDA khơng dây kiểm sốt sở hạ tầng xây dựng ánh sáng, hệ thống sưởi, AC, khiếm thị, chí thực nhiệm vụ bảo trì mạng chỗ họ Có thể giám sát kiểm soát từ xa trạm bơm nước thải kết nối với trung tâm điều khiển thông qua liên kết RF VIII Kết luận Thế giới trở nên kết nối nhiều nhiều yếu tố điều khiển giao thức Internet (IP) Kết nối máy tính với Internet năm 1990, kết nối thiết bị hàng ngày với Internet thách thức thiên niên kỷ Nền tảng thực để cung cấp công nghệ đáp ứng nhu cầuan tồn Bây vấn đề thời gian quạt phịng tắm bạn điều khiển từ điện thoại di động bạn Trong đó, nhà quản lý sở tập trung vào ứng dụng tiết kiệm tiền, bảo vệ tài nguyên môi trường, nâng cao độ tin cậy mạng Hình 12 Kết nối tòa nhà khác mạng nội Internet cho phép truyền thông suốt liệu CN nút mạng Chúng CN giao thức có cách khơng đạt tới điểm kết thúc vịng đời họ, kinh nghiệm hồi sinh việc thúc đẩy công nghệ IP Tài liệu tham khảo [1] Dietrich, D., P Neumann, and H Schweinzer, Fieldbus Technology — System Integration, Networking, and Engineering, Springer,Wien, 1999 [2] Tanenbaum, A.S., Computer Networks, 2nd ed., Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1989 [3] Tanenbaum, A.S., Distributed Operating Systems, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1994 [4] Koomen, C.J., The Design of Communicating Systems, Kluwer Academic Publishers,Dordeecht, 1991 [5] Kopetz, H., Design Principles for Distributed Emebedded Applications, Kluwer Academic Publishers, Dordeecht, 1997 [6] Sinha, P.K., Distributed Operating Systems, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York, 1997 [7] EIA Standard: Tunneling Component Network Protocols Over Internet Protocol Channels EIA/CEA-852, November 2001 [8] Thomesse, J.-P and M Leon Chavez, Main Paradigms as a Basis for Current Fieldbus Concepts, Fieldbus Technology, Springer, Berlin, pp 2–15,1999 [9] Soucek, S., T Sauter, and G Koller, Effect of Delay Jitter on Quality of Control in EIA-852-based Networks, in Proceedings of the 29thAnnual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society,Virginia, U.S.A., Nov 2003, pp 1431–1436 [10] Sauter, T and P Palensky, A Closer Look into Internet-Fieldbus Connectivity; Proceedings WFCS’00, IEEE, Porto, 2000 [11] Bangemann, Th., R Dübner, and A Neumann, Integration of Fieldbus Objects into Computer-Aided Network Facility Management Systems, Proceedings of FeT’99, Dietrich, D., Neumann, P., and Schweinzer, H Eds., Springer,Wien, 1999, pp 180–187 [12] Rüping, S., H Klugmann, K.-H Gerdes, and S.Mirbach,Modular OPC-Server Connecting different Fieldbus systems and Internet Java Applets, Proceedings of FeT’99, Dietrich, D., Neumann, P., and Schweinzer H Eds., Springer,Wien, 1999, pp 240–246 [13] Neumann, P and F Iwanitz, Integration of Fieldbus Systemns into Distributed Object-Oriented Systems, Proceedings WFCS’97, IEEE, New York 1997, pp S.247–S.253 [14] Soucek, S., T Sauter, and T Rauscher, A Scheme to Determine QoS Requirements for Control Network Data over IP, 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON), Denver, CO, 29 Nov.–2 Dec 2001, pp 153–158 [15] Soucek, S., T Sauter, G Koller Impact of QoS Parameters on Internet-Based EIA-709.1 Control Applications, In Proceedings of the 28th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Seville, Spain, 5–8 Nov 2002, pp 3176– 3181 [16] Motorola Inc., LonWorks Technology Device Data, DL159, Rev 4, Q4/97 [17] Paxon, V and S Floyd,Wide-area traffic: the failure of Poisson modeling, ACM/IEEE Transactions on Networking, 3, 226–224, 1995 [18] LonMark, Application Layer Interoperability Guidelines, Version U.S.A., LonMark Interoperability Association, 1996 [19] Schneier, B., Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in C, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York, 1995 [20] Mills D., Simple Network Time Protocol (SNTP) Version for lPv4, IPv6 and OSI, RFC 2030, University of Delaware, October 1996 [21] Rivest, R., The MD5 Message Digest Algorithm, RFC 1321, April 1992 www.loytec.com, October 1999 ... Routing: Channel routing sử dụng địa unicast IP sẵn có Điều chọn địa IP đích nhận gói liệu phải dựa vào thơng tin địa LonWorks Để quảng bá địa LonWorks mà thiết bị CN nhận, phải công bố thông tin. .. CN /IP routers: Chúng kết nối kênh Lonworks với kênh IP Những thiết bị có thị trường chuẩn Lonwork/ Ip routers EIA-852 routers, Ví dụ L -IP cung cấp LOYTEC i.LON 1000 Echelon Corp - IP/ IP routers:... network) hệ thống máy tính trang bị với TCP /IP, phầm mềm EIA-852, cụm giao thức Lonworks số phần tử mạng CN kết nối thông qua mạng IP nơi mà chúng định dạng mạng logic (kênh IP) Chức kênh IP Lonworks
