네트워크 vs 프로토콜

디지털 디퍼런스란?

이더넷/IP는 변형되지 않은 이더넷의 툴과 기술을 사용해 높은 성능과 네트워크 인텔리전스를 제공할 수 있도록 지속적인 진화를 거쳐왔다.

많은 단어들이 그렇듯, ‘네트워크’와 ‘프로토콜’은 문맥에 따라 여러 의미를 지닌다. 예를 들어 대인관계의 네트워크와 철도의 네트워크는 그 의미에 상당한 차이가 있다. 메리엄 웹스터 사전은 디지털 커뮤니케이션의 시대라는 문맥에서의 네트워크를 ‘커뮤니케이션 라인에 연결된 컴퓨터, 주변기기, 터미널, 데이터베이스로 구성된 시스템’이라고 정의한다. 세계에서 가장 널리 사용되는 컴퓨팅 네트워크는 IEEE 802.3 규약으로 표준화된 이더넷이다. LAN으로 연결된 전 세계의 PC와 워크스테이션의 85%이상이 모든 운영체제에서 전자기기의 원활한 네트워킹을 가능하게 하는 표준이더넷을 사용한다.

디지털 커뮤니케이션 시대라는 문맥 하에서의 프로토콜은 메리엄 웹스터 사전이 내린 정의보다는 좀 더 긴 설명이 필요하다. 컴퓨터들이 서로 정보를 교환하려면 정보가 어떤 구조로 되어 있어야 하고 어떤 쪽이 보내고 받는지를 정한 사전규약이 있어야 한다. 예를 들어 프로토콜이 존재하지 않는다면 송신컴퓨터는 데이터를 8비트 패킷으로 보내는데 수신컴퓨터는 데이터가 16비트 패킷이라고 생각할 수 있기 때문이다. 프로토콜은 IEEE와 인터넷 엔지니어링 태스크포스(IETF)와 같은 국제 또는 산업기관에 의해 정의된다.

로크웰 오토메이션의 비즈니스 개발관리자인 폴 브룩스의 정의에 따르면 결국 가장 중요하고 강력한 기술표준은 인터넷 프로토콜(IP)이다. 전 세계에 있는 디지털 개발자의 거의 대부분이 정보처리와 작업관리의 지속적인 진보를 위해 IP를 사용한다. IP는 현재의 글로벌한 멀티미디어 정보와 커뮤니케이션 시스템을 지원하는 주요한 프로토콜이다. 개방된 아키텍처 네트워크 환경, 주로 표준이더넷을 사용하는 IP는, 광범위한 전자커뮤니케이션 장치의 발명과의 상호운용을 가능하게 해주었다.

IP: 프로토콜의 강자

IP는 서로 다른 장치들이 하나의 네트워크의 상에 공존해 정보교환을 할 수 있게 하는 공용의 전자언어를 제공한다. IP는 데이터를 공통된 디지털 구조로 체계화해 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어부터 휴대폰 및 스마트폰에 이르기까지의 모든 장치들이 상호작용하고 인터넷에 연결될 수 있도록 한다. IP가 종종 TCP/IP 프로토콜의 일부로 인식되지만, (TCP는 통신제어프로토콜(Transmission Control Protocol)의 약자) IP는 두 프로토콜 중의 절대강자이다. IP는 주소할당, 패킷처리, 라우팅과 같은 핵심적인 네트워크의 기능을 구현하고, 수많은 애플리케이션과 다른 TCP/IP 프로토콜을 구축하는데 기반이 된다. IP는 개방시스템의 상호접속(OSI) 참조모델의 네트워크 계층(Layer 3)에서 기능을 수행한다.

이는 IP가 IEEE 802.3에 의해 정의된 물리적 데이터링크 계층, 즉 이더넷 상에서 실행됨을 의미한다. TCP/IP와 IP는 공식적인 표준으로 인증되었을 뿐만 아니라 일부의 산업자동화의 경우를 제외하고 거의 모든 곳에서 함께 사용된다. 전통적으로 많은 제조업체들은 생산현장의 자동화를 위해서 특별히 구축된 전용의 사설네트워크를 사용하고, 기업의 다른 커뮤니케이션을 위해서 변경되지 않은 표준이더넷을 사용해왔다. 브룩스는 이로 인해 공장/현장 전반의 운영과 전체적인 IT인프라 간의 디지털 격차가 생겨 제조영역에서의 자동화가 고립되는 결과가 발생했다고 본다. 생산현장에 변경되지 않은 표준이더넷이 없으면 많은 산업자동화의 기업들은 높은 수준의 프로토콜은 물론 파일전송을 위한 FTP, 이메일 전송을 위한 SMTP, 웹브라우징을 위한 HTTP, 음성전화 전송을 위한 VoIP 등인 이들이 지원하는 광대한 기능을 쉽게 활용할 수 없다.

이에 못지않게 중요한 사실은 혁신적인 네트워크 보안장치의 대부분이 IP를 사용하도록 설계된다는 점이다. Cisco는 ‘글로벌 사이버 보안’에 대한 투자가 2016년에는 860억 달러를 넘을 것으로 예상했고, 영국의 국가감사원(National Audit Office)은 엔터프라이즈의 수준에서 감행된 공격의 80%는 상업화된 기술을 구현함으로써 방지될 수 있었다고 믿고 있다. 일부의 프로토콜은 공통의 산업프로토콜(CIP)처럼 산업의 애플리케이션들을 위해 특별히 개발됐다. 여기에는 제어, 안전, 동기화, 모션, 프로세스, 구성, 정보 등인 다양한 산업자동화의 애플리케이션을 위한 포괄적인 메시지와 서비스 패키지가 포함된다. 이더넷은 단순한 통신메커니즘이 아니라 진정으로 상호운용이 가능한 커뮤니케이션을 가능하게 하는 상위계층의 프로토콜이라는 사실을 기억할 필요가 있다. 그렇기 때문에 CIP는 공장 또는 현장네트워크의 인프라의 전반에 통합된 커뮤니케이션의 아키텍처를 제공한다.

표준이더넷 vs. 이더넷 기반

왜 모든 자동화 기업이 표준이더넷이 활성화된 IP를 도입하지 않았을까? 이에 대한 이유는 다양하다. 그러나 대체적으로 생산현장의 환경이 일반사무실의 환경보다 좀 더 거칠고 험하기 때문에 네트워크의 필요조건이 다르다는 사실에서 그 이유를 찾아볼 수 있다. 브룩스는 현장의 컨트롤러는 파일이나 프린터에 액세스하는 것이 아니라 컨트롤러와 드라이브 시스템, 운영자의 워크스테이션, I/O 장치에 내장된 데이터에 액세스해야 한다고 설명한다. 게다가 현장의 데이터 커뮤니케이션은 실시간이거나 거의 실시간으로 이뤄진다.

과거에는 표준이더넷의 장비와 배선이 대부분의 생산현장에서 볼 수 있는 험한 환경을 견뎌낼 수 있을 만큼 견고하고 튼튼한 ‘산업용’ 수준의 내구성을 지니지 못했다. 이러한 문제는 변경되지 않은 이더넷과 IP, CIP를 결합한 이더넷/IP™의 개발과 같은 기술의 진보로 해결이 가능해졌다. 또한 입증된 하드웨어, 견고한 배선 및 기타의 장비는 이더넷에 대한 일부의 의구심을 해소하기에 충분했다. 그러나 일부의 제조업체들은 여전히 과거의 전용의 사설 네트워크에 매여있거나, 이더넷에 기반한 기술이, 변경되지 않은 표준이더넷과 동일하다는 공급업체들의 주장을 굳건히 믿는다.

이러한 주장은 사실과 다르다. IEEE 802.3의 파생 프로토콜, 특히 TCP/IP에는 동일한 기능이 포함되지 않는 경우가 대부분이다. 일례로 표준이더넷과 TCP/IP 기술을 사용하지 않는 제조업체들은 특별한 하드웨어나 프로토콜 게이트웨이의 장치없이는 공장의 네트워크를 나머지의 IT인프라에 효과적으로 연결할 수 없다. 그러한 애드온 기술은 네트워크의 소유주의 비용과 복잡성을 증가시킨다. 이러한 추가적인 아이템들은 새로운 시스템을 구성하는 작업을 요구하거나 고장을 야기시킨다. 게다가 소수의 공급업체나 기술자에 의존해야 하는 상황이 발생한다. 끊김없다(Seamless)라는 말은 과연 무엇을 의미할까? 이 말은 계층2LAN 또는 계층3서브넷의 외부로 실시간으로 라우팅을 할 수 있는 능력이다. 다른 말로 하면, 데이터의 매핑이 불필요하다는 것이다.

이더넷/IP = IEEE.802.3+IP + CIP

이더넷/IP를 산업네트워크로 사용하는 제조업체들은 정보를 공장의 전반에 끊김없이 원활하게 공유할 수 있다. 이더넷/IP가 진정한 IEEE 802.3 표준이기 때문이다. 또한 이더넷/IP는 무선표준인 802.11에 부합한다.

이더넷/IP는 변형되지 않은 이더넷의 툴과 기술을 사용해 높은 성능과 네트워크 인텔리전스를 제공할 수 있도록 지속적인 진화를 거쳐왔다. 속도도 10Mbps에서 100Mbps로, 다시 1기가에서 그 이상으로 빨라졌다. 한편 엔지니어링의 개선으로 인해 이더넷/IP는 생산현장제어, 모션, 프로세스 및 안전 애플리케이션이 융합된 다양한 분야를 위한 플랫폼이 되었다. 그래서 이더넷/IP는 기업이 비용이 많이 드는 생산현장 전용의 폐쇄형 네트워크로부터 벗어나 비용을 절감할 수 있게 한다. 이더넷/IP는 사용자들에게 산업 애플리케이션에 표준이더넷 기술을 구현하는데 필요한 다양한 도구를 제공한다. 그 결과로 인해, 언제 어디서나 성능과 데이터의 확보가 가능하게 됐다. 그뿐만이 아니다. 이더넷/IP는 인터넷 기술과 유사해 사용자는 보다 쉽고 빠르게 네트워크에 연결된 시스템의 작동법을 익힐 수 있다. 또한 별도의 네트워크가 없이도 엔지니어들이 더 쉽고 신속하게 기계를 공장에 통합할 수 있기 때문에 시동비용이 획기적으로 줄어든다.

현재 전 세계에 300여 개의 공급업체들이 광범위한 이더넷/IP 제품군을 제공한다. 이더넷/IP는 시장에서 구입이 가능한 모든 상용표준의 이더넷 장치와 개방적으로 사용될 수 있고, 표준의 PC와 부속기기를 통해 쉽게 지원된다. 이더넷/IP는 사용자들이 현재는 물론 미래에도 인터넷 프로토콜(IP)의 역량을 산업분야에서 최대한 활용할 수 있도록 한다. 

자료제공 | 로크웰 오토메이션(www.rockwellautomation.co.kr)