계장기술(PROCON)

특별기고 <제2부>EtherNet/IP 성능 시험법(Version 1.0)

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 615회 작성일 22-11-14 15:28

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세계 산업용 이더넷 프로토콜 중 상당한 마켓셰어를 가진 EtherNet/IP는 날로 그 이용도가 높아지고 있다. 향후 프로세스 계장 분야에서 두각을 나타내는 EtherNet/IP CG 프로토콜도 EtherNet/IP를 근간으로 한다.
그러면 점점 용도가 많아지는 EtherNet/IP 장치는 어떤 시험법을 갖는가?
이에 대하여 아직까지 국내에 소개된 바가 전혀 없다. EtherNet/IP 장치의 성능 시험법에 대해 엔드유저들이 궁금증을 갖고 있을 것 같아 축약 논문 형식으로 본고에 소개한다.


4. (부록 A) 테스트 아키텍처 범주

(부록 A)에서는 몇 가지 기본 테스트 아키텍처에 대한 다이어그램을 제공한다. EtherNet/IP 성능 테스트에 사용할 수 있는 테스트 설정을 분류할 때 시작점이 되어야 한다. 사용된 특정 장비 및 아키텍처는 수행된 각 성능 테스트와 함께 문서화되어야 한다.

A. 1 간단한 테스트
가장 간단한 테스트에는 단일 테스트 장비 장치, 단일 네트워크 인프라 장치 및 DUT가 포함된다.

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A. 2 다중 시험 장비 장치(네트워크 연결)
다른 경우는 네트워크 인프라 장비를 통해 DUT에 네트워크로 연결된 다수의 테스트 장비를 포함할 수 있다.

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A. 3 다중 시험 장비 장치(일반)
이전 설정의 수정은 DUT에 직접 연결된 여러 시험 장비 장치를 포함하는 것이다.

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 A. 4 다중 네트워크 인프라 장비
복수의 네트워크 기반 시설 장비 장치를 시험에 통합하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 상황은 방화벽, 침입 감지 시스템 또는 라우터와 같은 추가 장치가 테스트 장비와 DUT 사이의 네트워크 인프라에 포함될 때 발생할 수 있다.

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 A. 5 다중 테스트 및 네트워크 인프라 장비
시험 설정의 가장 일반적인 형태는 다수의 시험 장비 장치를 다수의 네트워크 기반 시설 장비 장치 및 DUT에 연결하는 것이다.

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5. (부록 B) 메시지 클래스

(부록 B)에서는 성능 테스트에 사용할 수 있는 여러 이더넷, IP, TCP, UDP 및 EtherNet/IP 메시지에 대해 자세히 설명한다. 먼저 기본 메시지 구조에 대한 분류가 제공되고, 그 다음 개별 메시지 클래스가 표시된다. 이더넷, IP, TCP, UDP 및 EtherNet/IP는 계층화된 접근 방식을 사용하여 네트워크를 통해 데이터를 제공한다. ISO/OSI 7 계층 참조 모델에 대한 기본적인 이해는 이러한 계층이 상호 작용하는 방식을 이해하는 데 필요하다.
인터넷 또는 TCP/IP 상의 모든 좋은 교재는 참조 모델, 인터넷 프로토콜, 메시지 라우팅 등에 대한 매우 상세한 설명을 제공한다.[9][10] 이 부록은 본 문서에 설명된 테스트를 수행할 계획이지만, 프로토콜에 대한 완전한 설명은 아니다.

B. 1 기본 메시지 구조
장치가 이더넷을 사용한다고 말하는 것은 일반적으로 벤더가 이더넷을 기반으로 하는 프로토콜 스위트를 사용한다는 것을 의미한다. 이더넷 위에 구축된 여러 프로토콜이 실제로 네트워크화된 두 장치 간의 통신을 가능하게 한다. EtherNet/IP가 이더넷 및 기타 인터넷 프로토콜을 통해 계층화하는 방법의 기본 레이아웃은 그림 9에 나와 있다.[4]

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EtherNet/IP 메시지는 단순히 논리적으로 계층화되는 것이 아니라, 실제 프로토콜은 각 프로토콜에 대해 헤더를 사용하여 메시지를 계층화해야 한다. EtherNet/IP 메시지에서 계층화의 그래픽적 표현은 다음과 같다.
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B. 2 ARP 요청
장치가 이더넷 패킷을 다른 장치로 보내려면 대상의 MAC 주소를 알고 있어야 한다. 대부분의 장치가 MAC 주소가 아닌 IP 주소로 알려져 있기 때문에 주소 해결 프로토콜(ARP)은 두 주소를 서로 매핑하도록 설계되었다.
장치는 네트워크에서 ARP 요청을 브로드캐스트 하고, 대상 장치가 요청을 수신하면 ARP 응답으로 응답한다. 이 문서에 설명된 성능 테스트에서는 브로드캐스트 ARP 요청 메시지를 백그라운드 트래픽으로 사용할 것을 권장한다.
ARP 요청은 이더넷 프레임으로 전송된다. ARP 요청의 경우 이더넷 대상 MAC은 모두 1이고, 소스 MAC은 장치의 MAC이며, 유형은 0x0806이다. 이더넷 및 IP에 대한 ARP 프로토콜 형식을 보여주는 그림은 다음과 같다.[10]

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B. 3 이더넷/IP 목록 ID 메시지
ListIdentity 메시지는 EtherNet/IP 장치에서 네트워크에 어떤 다른 EtherNet/IP 장치가 있는지 검색하는 데 사용된다. 특정 EtherNet/IP 및 CIP 개념이고, 모든 EtherNet/IP 장치가 이 메시지에 응답하는 것이 사양에서 요구되므로 이러한 표준화된 성능 테스트에 사용하는 것이 좋다. 그림 11은 ListIdentity 메시지의 메시지 형식을 보여준다.[6]
※ EtherNet/IP에서 기억해야 할 한 가지는 바이트가 Little-endian(단어의 바이트는 실제로 가장 작은 것부터 가장 큰 것까지 와이어에 놓인다)이라는 것이다. 이것은 빅 엔디언(단어의 바이트는 가장 큰 것부터 가장 작은 것까지
와이어에 놓인다)인 다른 모든 표준 이더넷 기반 프로토콜과는 반대이다. 예를 들어, 0x63에 대한 2바이트 워드는 실제로 0x0063 대신 EtherNet/IP 메시지에서 0x6300으로 와이어에 표시된다.
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6. (부록 C) 통계적으로 유의미한 샘플 수 계산

통계적으로 유의미한 수의 샘플을 얻기 위해 특정 측정을 몇 번이나 수행해야 하는지 아는 것이 중요하다. 통계의 원리를 사용하여 샘플의 일반적인 관행 수를 비교적 쉽게 결정할 수 있다.
개별 샘플은 독립적이고 랜덤하기 때문에, 그 값은 많은 수의 샘플에 대한 가우스 랜덤변수로 표현될 수 있다. 가우스 무작위 변수는 잘 이해되지만, 복잡성으로 인해 그와 관련된 많은 값을 수치적으로 계산할 필요가 있다. 이러한 값 중 하나는 개별 표본이 특정 범위 밖에 있을 확률을 나타내는 누적 분포 함수(CDF)이다. 가우스 CDF(Channel Definition Format)는 많은 통계 또는 통신 교과서에서 표로 작성되었다.[11]

프로세스의 다음 부분은 가우스 테이블에서 결정된 확률 값에서 샘플 수를 결정한다. ARL(Average Run Length)은 위의 가우스 랜덤 변수의 평균으로부터 계산된 샘플의 정수이다. ARL은 가우스 CDF의 역수보다 크거나 같다.

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