[산업용 이더넷] 산업용 이더넷 네트워크

강신원  시큐아이넷 상무이사 (kangsw0163@naver.com)



제조 기업이 점점 새로운 사업 기회를 지향하고, 운영비용을 절감하기 위해 글로벌 운영을 확대하고 있다. 또한, 지속적으로 효율성을 개선하고, 기존의 시설과 공정에 대한 비용을 절감하기 위해 노력하고 있다.
글로벌화와 운영 탁월성의 목표를 ​달성하기 위해서는 정보와 효과적인 협업에 대한 ‘실시간 가시성’을 위한 공장과 비즈니스 시스템 간의 연계성을 개선해야 한다. 이는 글로벌 운영에 일관된 품질과 성능을 보장하기 위해 분산된 제조 환경과 IT 시스템의 설계, 구현 및 지원의 비용을 절감하는 데 도움이 된다.
제조 기업이 점점 더 시장에 대처하기 위해 계속하는 동안, 자원 사용과 자산 활용을 최적화하기 위해 수요와 더불어 생산의 균형을 할 수 있어야 한다.
적시 공급을 위해 고객의 정확한 요구 사항과 기준을 제조업체는 빠르게 변화하는 시장 상황에 대응하기 위해 더욱 유연하고 민첩한 운용을 구현하면서, 지역 위치에 상관없이, 생산 현장에서 발생하는 이벤트에 대한 응답을 개선할 필요가 있다. 제조업체는 프로세스를 개선하고, 생산성을 향상시키며, 운영비용을 절감하고, 제조와 비즈니스 네트워크를 통합하면서 많은 기업이 공장 현장에서 이더넷 기술로 진화되어 가는 중이다. 이러한 전환은 급속하게 힘을 얻고 있다.
최근 ARC Advisory 그룹의 연구에 따르면, 산업용 이더넷 장치의 세계 시장은 2011년까지 약 30%의 연간 평균성장률(CAGR)의 속도로 성장할 것으로 예상된다.
일단, 기업 네트워크 환경으로 제한되었던 이더넷 네트워크 솔루션은 산업 제조 환경의 독특한 요구에 대응할 수 있는 강력한 대안으로 증명되고 있다. 지능형 스위칭 기술을 사용하는 산업용 이더넷 네트워크는 기존의 산업용 제어 네트워크보다 다양한 장점을 제공할 수 있다. 이 기술은 이더넷 스위치 아키텍처를 사용하여 구현할 수 있으며, 많은 시장에서 다양한 중요한 응용 프로그램에서 성공적으로 입증했다.
기술이 업계 표준을 기반으로 하고 있기 때문에, 산업용 제어 네트워크는 비싸고, 폐쇄적이며, 작업현장에 최적화된 네트워크에서 이전하여 스위칭 이더넷 기술로 전환되어 기업이 비용을 절감하는 것이 가능하게 한다. 또한, 표준 이더넷 기술을 사용하는 것은 전체 위험을 줄이고 투자보호를 제공하며, 제조 및 자동화 벤더는 지속적인 산업 투자와 호환 기술(예: 1G, 10Gb 이더넷 및 IP를 통한 비디오와 음성 등)의 혁신을 활용할 수 있다.
여러 응용 프로그램을 수용할 수 있는 확장 가능한 플랫폼을 제공함으로써, 이더넷 기반의 자동화 시스템은 유연성을 증가시키고 미래에 새로운 응용 프로그램의 구축이 가속화할 수 있다. 동시에 스위칭 이더넷은 네트워크 보안, 성능 및 중요한 제조 응용 프로그램을 지원하는 데 필수적인 가용성을 제공한다.
이러한 스위칭 이더넷 기술을 구축하려면, 제조 현장에 엔지니어는 산업용 이더넷 이면에 중요한 여러가지 개념에 대해 잘 알고 있어야 한다. 이 글에서는 오늘날 사용 중인 가장 중요한 전통적인 이더넷 기술의 일반적인 개요를 제공한다. 또한, 산업용 이더넷이 저비용, 고성능, 확장 가능한 아키텍처로 기존의 특화적인 전통적인 산업용 제어 네트워크를 업그레이드하는 방법을 설명한다. 마지막으로, 산업용 이더넷이 구축된 제조 기업을 위한 실제적인 상용 산업용 지능적인 스위칭 이더넷 솔루션을 소개한다.


전통적인 개별 네트워크(그림 1)



오늘날, 많은 제조기업은 생산 현장의 운영과 사업 운영(그림1)을 지원하기 위해 별도의 네트워크를 유지한다. 수년 동안, 이러한 네트워크는 제조 공정과 관련된 다양한 정보 흐름 및 제어 요구에 대응하기 위해 개발되었다.
기업 IT 네트워크는 전통적인 관리 기능과 인적자원, 회계 그리고 조달 같은 기업 애플리케이션뿐만 아니라, 사이트와 인터넷 연결 사이의 WAN 연결을 지원한다. 이 네트워크는 일반적으로 이더넷과 표준 IP제품군을 기반으로 한다. 제어 기반 네트워크는 제어와 프로그래밍 가능한 자동화 컨트롤러, PC 기반 컨트롤러, 통신랙, 드라이브 및 인간-기계 인터페이스(HMI 등)를 포함하여 모니터링 장치를 연결한다.
일반적으로 과거에 표준 이더넷과 IP를 기반으로 하지 않은 이러한 네트워크는 라우터(Router) 혹은 대부분의 경우 애플리케이션별 프로토콜을 이더넷 기반의 프로토콜로 변환하는 게이트웨이가 필요했다. 이러한 변환은 정보가 공장 현장의 제어 네트워크와 기업 네트워크 인프라 사이를 통과할 수 있지만, 기능과 대역폭을 제한하고 있으며, 최신 상태로 유지하기 위해 상당한 노력이 필요하다.
디바이스 기반 네트워크는 변환 장비, 포토아이, 유량계 등의 센서를 포함한 생산 현장의 I/O 장치를 갖춘 컨트롤러와 로보틱스, 가변 주파수 드라이브 및 액추에이터 같은 다른 자동화 및 모션 기기와 연결한다. 이러한 장치 사이의 상호 연결은 전통적으로 알려진 DeviceNet, Profibus 및 Modbus 등의 다양한 필드버스(표 1)를 가지고 구축되었다.



각각의 필드버스는 지원하는 공장의 응용 프로그램에 따라 특정 전력, 케이블 및 통신 요구 사항이 있다. 이것은 동일 공간에서 복수 네트워크의 복제를 가져야 하는 것과 동일한 조직 내에서 다수의 서비스 부품, 기술 및 지원 프로그램을 가져야 할 필요성을 초래한다.
다수의 개별 네트워크로 구성된 아키텍처를 사용하는 대신에 산업용 스위칭 이더넷은 회사의 제어 레벨의 관리와 디바이스 레벨의 네트워크를 단일 네트워크 인프라에서 운용하도록 통합할 수 있다.
I/O 장치와 다른 제조 컴포넌트를 제어하는 데 사용되는 필드버스 관련 정보를 산업용 이더넷 네트워크에서는 이더넷 프레임에 포함된다. 기술은 사용자 특화 또는 특정화된 표준보다 오히려 산업표준을 기반으로 하고 있기 때문에 다른 네트워크 장비 및 네트워크와 더욱더 상호운용성이 제공된다.


산업용 이더넷 기술 지원 확산

산업용 이더넷 기술은 다양한 조직과 제조업체들에 의해 빠르게 채택되고 있다. 관련 기관으로는 산업이더넷협회(IEA), 오픈 디바이스넷 벤더 협회(ODVA), Modbus.org, 필드버스 파운데이션(FieldBus Foundation), 그리고 프로피넷(Profinet)과 프로피버스 인터내셔널(PI) 등이 있다.
최종 사용자의 산업용 이더넷 채택도 지난 몇 년 동안 크게 증가하고 있다. ARC 리서치는 출하 산업용 이더넷 노드가 2011년까지 약 30% CAGR을 예측했으며, 2006년에는 ODVA는 1백만 이상의 Ethernet/IP 노드가 선적되었다고 발표했다.


OSI 참조 모델

데이터 네트워킹의 핵심은 OSI(Open Systems Inter-connection) 참조 모델이다. 이 개념적 모델은 하나의 컴퓨터에 있는 소프트웨어 응용 프로그램의 정보를 다른 컴퓨터에 있는 소프트웨어 응용 프로그램에 네트워크 매체를 통해 이동하는 방법에 대해 설명한다. 모델은 1984년에 국제 표준화기구(ISO)에 의해 개발되었고, 그것은 이제 컴퓨터 간의 통신을 위한 기본 아키텍처 모델로 간주된다.
OSI 참조 모델은 네트워크 컴퓨터와 7계층의 작고, 더욱 관리적인 작업 그룹 사이에서 정보 이동에 관련된 작업을 분할한다. 이러한 작업은 다음 OSI 모델의 일곱 계층에 할당된다. 각 계층은 할당된 작업이 독립적으로 수행될 수 있게 독립적인 계층이다. 그림 2는 7개의 각 계층에서 주요 주행하는 OSI 계층을 보여준다.



1. OSI 계층의 기능
OSI 참조 모델의 7계층은 하위 계층(1-4)과 상부 계층(5-7)으로 나눌 수 있다. 상위 계층은 응용 프로그램에 초점을 맞추고 있고, 반면 하위 계층은 데이터 전송 기능에 초점을 맞춘다. 물리계층과 데이터 링크 계층은 하드웨어와 소프트웨어로 구현된다. 하위 계층인 물리 계층은, 예컨대 네트워크 케이블 등의 물리적 네트워크 매체에 더 가깝다.
계층 2에 있는 이더넷은 컨트롤러 영역 네트워크(CAN, Controller Area Network)를 사용하는 DeviceNet 같은 기존 필드버스들의 일부가 구현한다. 계층 3은 논리주소와 라우팅(데이터를 전송하는 방법)을 담당한다. 그것의 가장 일반적인 구현은 WWW 주소 및 라우팅의 핵심인 인터넷 프로토콜(IP)을 이용한다. 계층 4는 하위층의 마지막이고, 트랜스포트 계층이다. 그것은 데이터가 오류 없이 올바른 순서로 전달되도록 한다.
산업용 이더넷은 기존의 이더넷 기술보다 더 넓다. 이더넷 기술은 계층 1, 2를 참고하지만, 대부분의 산업용 이더넷 솔루션은 계층 3에 IP 어드레스를 이용하여, 계층 3과 4를 포함하고, IP슈트을 참고하여 계층 4에서 전송제어프로토콜(TCP)과 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)을 포함한다.
각 계층의 주요 기능을 요약하면 다음과 같다.
 
1단계 Physical 계층(bit)
- ‌전기·기계적 장비를 이용하여 통신 케이블로 데이터 전송(단순 전송)
- 대표적인 장비 : 케이블, 리피터, 허브
2단계 DataLink 계층(Frame)
- ‌물리계층의 장비를 이용하여 보다 신뢰성 있는 데이터를 전송하는 계층
- ‌통신 오류 발생 시 재전송을 하는 기능 및 데이터 컨트롤
- 대표적인 장비 : 브릿지, 스위치
3단계 Network 계층(Packet)
- ‌라우팅 프로토콜을 사용하여 최적의 경로를 선택(라우팅 : 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달)
- ‌경로를 선택하고 패킷을 전달해주는 역할(IP 어드레스로 통신)
- 대표적인 장비 : 라우터
4단계 Transport 계층(Segment)
- 두 시스템 간 데이터 전송을 보장
- UDP : 두 시스템 간 데이터 전달과 오류 검출만 함
- ‌TCP : UDP 기능에 데이터 전달 흐름제어와 혼잡제어를 함
5단계 Session 계층
- ‌송신측과 수신측의 표현 계층에서 사용할 데이터의 교환을 위한 세션 대화방식을 결정
6단계 Presentation 계층
- ‌각종 신호를 컴퓨터가 인식할 수 있는 형태로 데이터 처리
- ‌암호화된 데이터들을 복호화하고 압축된 데이터를 해제한다.
7단계 Application 계층
- 사용자가 인식할 수 있는 형태로 표현
- 웹브라우저, 전자우편 등


이더넷은 무엇인가?

이더넷은 지금까지 가장 널리 보급된 LAN 기술로 세계 LAN에 PC와 워크스테이션의 85% 이상이 연결되어 있다. 이더넷은 IEEE 802.3 표준에 의해 제공되는 컴퓨터 네트워킹 기술을 의미하고, 광학 섬유와 연선 케이블 모두를 통해 실행할 수 있다. 수년에 걸쳐, 이더넷은 지속적으로 개선된 성능 및 네트워크 인텔리전스를 제공하기 위해 진화되었다. 지속적인 기술 개선으로 이더넷을 산업용 애플리케이션에 대한 우수한 솔루션으로 발전시켰다. 오늘날, 이 기술은 4개의 데이터 속도로 제공하지만 지속적으로 확대되어 가고 있다.
 
10BASE-T 이더넷 연선 구리 케이블을 통해 최대 10Mbps의 성능을 제공한다. 한편, 많은 이더넷의 기술 사양을 유지하면서 패스트 이더넷(100Base-T)은 10BASE-T보다 10배의 속도 증가를 제공한다. 이러한 유사성은 패스트 이더넷 네트워크에서 기업들에 10BASE-T 애플리케이션과 네트워크 관리 도구를 사용하는 것을 가능하게 한다.
기가비트 이더넷은 1,000Mbps, 또는 1Gbps의 고속 이더넷을 통해서 패스트 이더넷보다 10배 빠른 속도를 제공하여 이더넷 프로토콜을 확장했다. 그것은 고속 및 초고속 이더넷 스위치와 라우터 기반으로 설치되어 현재 이더넷 기술과 호환을 기반으로 하고 있기 때문에, 네트워크 관리자는 새로운 기술을 재교육하거나 배울 필요 없이 기가비트 이더넷을 이용할 수 있다.
10기가비트 이더넷은 2002년 6월 기준으로 표준화되어 이더넷에서 더욱 발전된 고속 기술이다. 10기가비트 이더넷은 지능형 이더넷 기반 네트워크 서비스를 지원하는 기존의 구조와 상호 호환되고, 사용자의 학습 곡선을 최소화할 수 있다. 10Gbps의 고속 데이터 속도는 광대역 네트워크(Wide Area Network)와 도시 간 네트워크(MAN)에서 높은 대역폭을 제공할 수 있는 좋은 솔루션이 되었다.
3억 개 이상의 스위치 이더넷 포트가 전 세계적으로 설치되어 있다. 그것은 이해, 배포, 관리 그리고 유지 보수가 쉽기 때문에 이더넷 기술은 광범위하게 수용되고 있다. 이더넷은 저가이며 유연하고 다양한 네트워크 토폴러지를 지원한다. 12Mbps에서 500Kbps의 사이의 데이터 전송 속도를 가진 기존의 비이더넷 기반의 산업용 제어 네트워크 솔루션보다 이더넷 기술은 실질적으로 더 높은 성능을 제공할 수 있다. 업계 표준을 기반으로 하기 때문에, 모든 공급 업체로부터 어떠한 이더넷 호환 장치와 연결될 수 있다.

1. TCP/IP 및 UDP는 무엇인가?
TCP/IP와 UDP를 이해하기 위해서는 프로토콜이라는 용어를 알아야 한다. 바로 TCP/IP와 UDP가 인터넷 프로토콜이기 때문이다. 프로토콜의 정의는 다음과 같다.
“컴퓨터 과학에서 컴퓨터 같은 전자 기기들 사이에 데이터를 효율적으로 전달하기 위한 규칙이나 절차를 모아놓은 통신상의 규칙과 약속”
컴퓨터 간의 정보 교환을 위해서는, 어떻게 정보를 구조화하고 각 컴퓨터에 정보를 보내고 받을 것인가에 대한 사전 약속이 있어야 한다. 프로토콜은 통신을 원하는 두 개체 간에 무엇을, 어떻게, 언제 통신할 것인가를 서로 약속하여 통신상의 오류를 피하도록 하기 위한 통신 규약입니다.
만약 이런 프로토콜이 없다면, 정보를 보내는 컴퓨터는 8비트 패킷으로 데이터를 보내고, 정보를 받는 컴퓨터는 16비트 패킷의 데이터를 수신하는 상황이 벌어질 수도 있다. 그래서 국제적 산업기관들이 프로토콜을 정립해서 사용하고 있다.

2. TCP/IP의 정의
TCP/IP는 인터넷의 기본적인 통신 프로토콜이다. 사용자가 인터넷에 접속하기 위해 자신의 컴퓨터를 설정할 때 TCP/IP 프로그램이 설치되며, 이를 통하여 역시 같은 TCP/IP 프로토콜을 쓰고 있는 다른 컴퓨터 사용자와 메시지를 주고받거나, 또는 정보를 얻을 수 있게 된다.
TCP/IP는 2개의 계층으로 이루어진 프로그램으로서, 상위 계층인 TCP는 메시지나 파일들을 좀 더 작은 패킷으로 나누어 인터넷을 통해 전송하는 일과, 수신된 패킷들을 원래의 메시지로 재조립하는 일을 담당한다. 하위 계층, 즉 IP는 각 패킷의 주소 부분을 처리함으로써, 패킷들이 목적지에 정확하게 도달할 수 있게 해준다. 한 메시지가 여러 개의 패킷으로 나누어진 경우, 각 패킷은 서로 다른 경로를 통해 전달될 수 있으며, 그것들은 최종 목적지에서 재조립된다.
TCP/IP는 통신하는 데 있어 클라이언트/서버 모델을 사용하는데, 컴퓨터 사용자(클라이언트)의 요구에 대응하여, 네트워크상의 다른 컴퓨터(서버)가 데이터를 보내는 식의 서비스를 제공한다. TCP/IP는 본래 점대점 통신을 하는데, 이는 각 통신이 네트워크상의 한 점(또는 호스트 컴퓨터)으로부터 시작되어, 다른 점 또는 호스트 컴퓨터로 전달된다는 것을 의미한다. 각 프로토콜의 특성을 요약하면 다음과 같다.

1) IP 특성
① TCP/IP에서 사용하는 전송 메커니즘
② 신뢰성 없는 비 연결형 데이터그램 프로토콜 (오류 검사와 흐름제어를 하지 않는다는 의미)
③ BEST EFFORT 전달 (오류 검사나 추적을 하지 않는다. 즉, 최선을 다해 ‘전달’만 한다는 의미)
④ 각 데이터그램은 독립적으로 처리
- ‌각 데이터그램은 서로 다른 경로로 전달될 수 있다. 즉, 수많은 경로 중 어떤 경로로 갈지 모른다.
- ‌각 데이터그램은 순서가 바뀌어 전달될 수 있다. 당연히 경로마다 상태가 달라 패킷이 가는 속도가 다르므로 순서가 바뀔 수 있다.
 
2) TCP특성
① 신뢰성 : TCP의 가장 중요한 특징은 신뢰할 수 있는 말단 장치 간 데이터 전달이다. 신뢰성을 제공하려면, TCP는 손상되거나 없어지거나 중복되거나 네트워크 계층에서 순서가 틀어져서 전달된 데이터를 복구해야 한다. TCP는 신뢰성을 실현하기 위해 적극적 수신 통지 재전송 체계를 사용한다.
② 흐름제어 : TCP 데이터 세그먼트를 송수신하는 컴퓨터는 CPU와 네트워크 대역폭의 차이 때문에 서로 다른 데이터 속도로 작동할 수 있다. 결국, 수신자가 처리할 수 있는 것처럼 훨씬 더 빠른 속도로 송신자가 데이터를 보낼 가능성이 많다는 뜻이다. TCP 흐름제어 메커니즘을 구현한다.
③ 다중화 : TCP에서는 한 라우터의 많은 프로세스가 TCP 통신 서비스를 동시에 사용할 수 있다. 이것을 TCP 다중화라고 한다. 이들 프로세스는 같은 네트워크 인터페이스에서 통신할 수 있으므로 네트워크 인터페이스의 IP 주소로 식별된다. 그러나 한 컴퓨터의 같은 네트워크 인터페이스를 사용하는 모든 프로세스는 공통의 IP 주소를 가지고 있으므로, 네트워크 인터페이스의 IP 주소 외에도 더 많은 것이 필요하다. TCP는 TCP를 사용하는 응용프로그램에 포트 번호 값을 연계시킨다, 각 연결은 서로 다른 포트 쌍을 사용하므로, 이 연관성은 원격 컴퓨터의 응용 프로그램 프로세스들 사이에 여러 연결이 존재할 수 있게 한다. 응용 프로그램 프로세스에 대한 포트의 바인딩은 각 컴퓨터에서 독립적으로 처리된다.
④ 연결형 서비스 : 응용 프로그램 프로세스는 TCP를 사용하여 데이터를 보낼 수 있는 상태가 되려면 먼저 연결을 설정해야 한다.
⑤ TCP 연결은 데이터를 양방향으로 운반할 수 있다. 즉, 하나의 전송선로에서 데이터가 동시에 양쪽방향으로 전송될 수 있는 것을 의미한다.
 
3) UDP 특성
UDP도 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터그램이라고 불리는 실제 데이터 단위를 받기 위해 IP를 사용한다. 그러나 UDP는 TCP와는 달리, 메시지를 패킷(데이터그램)으로 나누고, 반대편에서 재조립하는 등의 서비스는 제공하지 않으며, 특히 도착하는 데이터 패킷들의 순서를 제공하지 않는다. 이것은 UDP를 사용하는 응용프로그램은, 전체 메시지가 올바른 순서로 도착했는지에 대해 확인할 수 있어야 한다는 것을 말한다. 교환해야 할 데이터가 매우 적은(그러므로 재조립해야 할 메시지도 매우 적은) 네트워크 응용프로그램들은 처리시간 단축을 위해 TCP보다 UDP를 더 좋아할 수 있다.



4) TCP와 UDP의 차이점
① TCP(Transmission Control Protocol)는 우리가 일상적으로 쓰는 컴퓨터를 연상하면 된다. 인터넷 아이콘을 누르는 그 순간 송신측과 수신측, 즉 나의 컴퓨터와 중앙컴퓨터는 데이터의 흐름을 제어하는 프로그램, 데이터의 에러를 막아주는 프로그램, 데이터의 혼잡을 제어하는 프로그램을 묶어서 미리 전송하게 되는데 이러한 서비스를 관계중심 서비스 (connection-oriented service)라고 한다. 이 관계중심 서비스에서의 통신규약이 TCP(transmission control protocol)이다. 다시 말해서 수신측은 이미 데이터를 교환하기 전에 에러에 대한 확인 절차라든가 데이터의 순서 같은 내용을 어떠한 방식으로 전송할 것인지를 미리 정해놓는다. 그러면 보다 정확한 데이터를 전송할 수 있으나 속도가 약간 느린 단점이 있다. (주로 FTP, HTTP, SMTP, DNS를 IP로 연결해 주는 역할)
② UDP(User Datagram Protocol)는 이러한 접속절차 없이 데이터를 전송하는 방식이다. 전화를 예로 들어볼 때, TV의 경우도 방송국 측에서 보았을 때 시청자가 올바른 화면을 시청하고 있는 지와는 상관없이 계속적인 데이터를 전송해 준다. 이런 서비스를 관계무관 서비스(connectionless service)라고 하는데 여기에서의 통신규약이 UDP이다. (주로 DNS, TFTP, SNMP, RIP를 IP로 연결해 주는 역할)

3. 산업용 이더넷은 무엇을 말한가?
이더넷은 선도적인 네트워킹 솔루션임을 인식하고, 많은 산업계 기업들은 산업용 이더넷에 기존의 필드버스 아키텍처를 포팅하고 있다. 산업용 이더넷은 산업 제어 네트워크에 데이터 통신(그림 4)을 위해 개발된 이더넷 표준을 적용한다. IEEE 표준 기반의 장비를 사용하여, 기업들은 그들이 원하는 속도로 이더넷 환경에 자신들의 공장제어 운영의 전부 또는 일부를 마이그레이션 할 수 있다.
예를 들어, 일반 산업용 프로토콜(CIP)은 이더넷 및 IP 프로토콜 슈트(Ethernet/IP), DeviceNet 및 ControlNet을 기반으로 구현되어 있다. 대부분의 컨트롤러(적절한 네트워크 연결 포함)는 기존 설비를 활용하면서 이더넷을 이용하여 하나의 네트워크 형태에서 다른 네트워크 형태로 데이터를 전송할 수 있다.  
필드버스 데이터 구조는 전송 계층(계층 4)에 있는 TCP/UDP와 이더넷, IP를 통해 OSI 참조 모델의 계층 5,6 그리고 7에 적용된다.
산업용 이더넷의 장점은 조직과 장치들이 기존의 도구와 훨씬 더 효율적인 네트워크 인프라에서 실행 중인 응용 프로그램을 계속 사용할 수 있다는 것이다. 산업용 이더넷은 사용자에게 별도의 게이트웨이를 필요로 하지 않고 그들이 원하는 장치에 연결하면서, 제어 장치에 통신할 수 있는 더 빠른 방법을 제공할 뿐만 아니라, 사용자에게 더 나은 연결성과 투명성을 제공한다.



4. 제조를 위한 맞춤형 기술
산업용 이더넷은 기존의 이더넷 기술과 동일한 산업 표준을 기반으로 하지만, 그 두 가지 솔루션의 구현은 항상 동일하지 않다. 산업용 이더넷은 일반적으로 기업 데이터 네트워크에서 기존의 이더넷 네트워크에 비해 더 가혹한 환경 조건, 가변적인 가동 노드 수, 다양한 매체, 바로 예측 가능한 실시간 데이터 트래픽 성능 및 세그먼트 지속적인 증가를 처리할 수 있는 장비를 필요로 한다.
산업용 이더넷과 기존의 이더넷 사이의 주요 차이점은 사용되는 하드웨어의 유형이다. 산업용 이더넷 장비는 가혹한 환경에서 동작하도록 설계된다. 그것은 산업용 부품, 대류 냉각 및 릴레이 출력 신호를 포함한다. 그리고 그것은 극한의 온도와 극단적인 진동과 충격에서(기타 다른 조건 등) 작동하도록 설계되어 있다.
산업 환경의 전원 요구 사항은 데이터 네트워크와 다르며, 그래서 장비는 DC 전원의 24볼트를 사용하여 가동한다. 네트워크 가용성을 극대화하기 위해 산업용 이더넷 장비는 또한 중복 전원 공급 장치 등의 장애 방지 기능이 포함되어 있다. 또한, 장비는 공장 현장의 매우 다양한 요구를 충족하기 위해서 모듈식으로 되어있다.
다른 차이점도 중요하다. 산업용 이더넷 자동화 및 제어 프로토콜 그 자체와 표준 이더넷 내에서 사용할 수 있는 기술의 사용 및 IP 프로토콜 슈트 등이 종종 표준 이더넷 구현과 크게 다르다. 예를 들어, 대부분의 자동화 및 제어 애플리케이션에서 네트워크 트래픽의 80%는 로컬이다 - 멀티캐스트 패킷(한 송신자, 다수 수신자)을 사용하면 한 개 로컬 디바이스가 다수의 디바이스와 대화한다.
대부분 IT 구축 시에는 그 반대로서 네트워크 트래픽의 80%가 유니캐스트(하나 수신자, 하나의 수신자) 패킷을 사용하여 외부의 위치(예: 데이터 센터나 인터넷과 같은)로 라우팅되어 구축되는 경우가 많다.
자동화 및 제어 시스템은 자료의 신속하고 일관된 전송에 대한 결정주의와 데이터의 실시간 네트워크 요구에 대한 필요에 다른 응용 프로그램과 다르다. 산업용 이더넷 네트워크는 이러한 차이를 충분히 숙지하여 설계되고 구현되어야 한다.
이더넷과 IP 프로토콜 슈트는 이러한 요구 사항을 지원하는 다수의 기술과 향상된 기능을 개발했다.
동기식 데이터 액세스를 최적화하기 위해, 산업용 이더넷 장비는 멀티캐스트 제어(IGMP Snooping), QoS 및 VLAN(가상 LAN) 등을 지원하는 기능을 포함해야 한다. 또한, 기타 고​​가용성, 보안 및 관리 기능은 특정 자동화와 제어 프로그램에 따라 고려되어야 한다.