Security serienmäßig

Welche Neuerungen bringt Profinet V2.5 gegenüber der bisherigen Version, und welche Probleme werden damit konkret adressiert?

Die größte Neuerung ist die konsequente Integration von Security. Mit der neuen IEC-Norm 61784-6-3 wird sichere Kommunikation erstmals vollständig spezifiziert und standardisiert. Auf dieser Grundlage wurde in Profinet V2.5 ein durchgängiges Sicherheitskonzept implementiert, das moderne Mechanismen wie TLS 1.3, eine zertifikatsbasierte Geräteidentität gemäß IEEE802.1AR sowie eine rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) auf Basis von X.509-Zertifikaten umfasst. Damit werden zentrale Herausforderungen wie Authentizität, Integrität und Vertraulichkeit in Netzen systematisch mit bewährten und anerkannten Methoden gelöst und zugleich die Anforderungen aus regulatorischen Rahmenwerken besser erfüllt.

Ergänzt wird dies durch signierte Gerätebeschreibungen (GSDX V1.3) sowie maschinenlesbare Konformitätserklärungen (MRCD V1.0). Dies sorgt für Transparenz und Integrität entlang des gesamten Lebenszyklus. Dadurch werden typische Probleme wie Manipulationsrisiken, inkonsistente Gerätedaten oder aufwändige Integrationsprozesse reduziert.

Gibt es weitere Neuerungen, abgesehen von Security?

Ja, Security ist bei Weitem nicht alles: Gleichzeitig wurde die Kommunikationsarchitektur modernisiert. Mit dem neuen Service Exchange Protocol (SXP), das CLRPC ablöst, steht ein einheitliches, sicheres Protokoll für Dienste über Layer-2- und Layer-3-Grenzen hinweg zur Verfügung. In Kombination mit einer User-Space-Architektur ist man bei der Implementierung deutlich flexibler, etwa für containerbasierte Anwendungen oder virtuelle Steuerungskonzepte.

Die Unterstützung von Time Sensitive Networking (TSN) gemäß IEC/IEEE60802 ermöglicht deterministische Kommunikation auf Basis standardisierter Ethernet-Mechanismen. Darüber hinaus wurde eine hohe Skalierbarkeit der Bandbreite von 10Mbit/s bis 10Gbit/s sowie die Integration von Single Pair Ethernet (SPE) inklusive Power over Data Line (PoDL) umgesetzt. Damit werden sowohl klassische Anforderungen im Maschinenbau als auch neue Einsatzfelder, etwa kompakte Feldgeräte oder Anwendungen in der Prozessindustrie, abgedeckt.

Wie bleibt die Kompatibilität zu bestehenden Profinet-Installationen und Engineering-Workflows erhalten, und wo müssen Anwender mit Anpassungen rechnen?

Die Version 2.5 ist zu bestehenden Profinet-Installationen kompatibel. Dazu gehören die Schnittstellen, das IO-Abbild, typische Parametrierungen sowie bewährte Engineering-Workflows. Sind Anpassungen nötig, lassen sich diese so einfach wie möglich in bestehende Prozesse integrieren.

Besonders wichtig für den Anwender: Unternehmen entscheiden selbst, wann und in welchem Umfang sie diese neuen Features anwenden. Damit unterstützt Profinet V2.5 sowohl klassische Automatisierungsansätze als auch moderne IT-nahe Architekturen. Außerdem begleiten wir als PNO diesen Übergang aktiv, beispielsweise durch langfristige Unterstützung bestehender Systeme, erweiterte Testmöglichkeiten und klare Migrationspfade.

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Wie wird paralleler TCP/IP-Verkehr neben Echtzeitkommunikation in V2.5 technisch sauber umgesetzt, und welche Auswirkungen hat das auf Performance, Latenz und Netzdesign?

Angesichts der zunehmenden Digitalisierung, datengetriebenen Anwendungen und insbesondere AI-Use-Cases wird der direkte und parallele Datenzugriff immer wichtiger. Die parallele Nutzung von TCP/IP-Verkehr neben der Echtzeitkommunikation ist seit jeher ein zentrales Merkmal von Profinet. Dabei werden Echtzeitkommunikation und Standard-TCP/IP-Daten je nach Anforderung unterschiedlich priorisiert. Der Anwender kann also seine Analyse-, Diagnose- oder AI-Use-Cases auf der gleichen Infrastruktur realisieren. Da Profinet dabei auf Mechanismen setzt, die auch in der IEC/IEEE60802 definiert sind, genügen standardkonforme Netzwerkkomponenten und Ethernet-Controller für den Aufbau entsprechender Infrastrukturen. Auch beim Netzwerkdesign bleibt Profinet flexibel, es lassen sich sowohl hochverfügbare redundante Architekturen als auch einfache Linienstrukturen umsetzen, ebenso wie verschiedene Topologien, Übertragungsmedien und Performance-Klassen.

Welche Anforderungen stellt Cyber-Security und wie können diese mit der neuen Version 2.5 gelöst werden, insbesondere vor dem Hintergrund des Cyber Resilience Act?

Der Cyber Resilience Act fordert eine systematische, nachweisbare Sicherheitsarchitektur über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Während die regulatorischen Ziele bereits klar definiert sind, werden technische Details derzeit noch im Rahmen der Normung konkretisiert. Profinet V2.5 setzt daher auf einen konsequent standardbasierten und skalierbaren Sicherheitsansatz, der bewährte und anerkannte Security-Mechanismen enthält. Ziel ist es, unterschiedliche Anwendungen – von klassischen Automatisierungszellen bis hin zu vollständig vernetzten Architekturen – durch abgestufte Schutzkonzepte abzudecken. Dies sind z.B. ‚Secure Cell‘, sichere Zugänge und bei ‚Secure Realtime‘ geschützte Kommunikation innerhalb der Zelle. Dabei wird Security nicht isoliert implementiert, sondern ist integraler Bestandteil der gesamten Systemarchitektur.

Welche Security-Funktionen müssen Gerätehersteller und Betreiber jetzt besonders beachten, etwa bei Identität, Updatefähigkeit, Härtung und sicherer Inbetriebnahme?

Eine pauschale Lösung gibt es leider nicht. Vielmehr müssen sich Unternehmen aktiv mit diesen Themen auseinandersetzen und eigene Konzepte entwickeln, um eine für sie passende aber zugleich wirtschaftlich sinnvolle Lösung zu entwickeln. Das ist zwar mit Aufwand verbunden, bietet aber auch Chancen. Daraus können neue und innovative Lösungen entstehen, die im weltweiten Wettbewerb für einen Vorsprung sorgen.

Auf diesem Weg unterstützen wir die Anwender auf vielfältige Weise, denn Profinet V2.5 bietet einen modularen Baukasten aus standardisierten Mechanismen. Dazu gehört u.a. eine sichere, vom Hersteller aufgebrachte Geräteidentität, die z.B. zur sicheren Inbetriebnahme genutzt wird.

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Wie unterstützt Profinet V2.5 sichere und zugleich flexible Use Cases in der Praxis, ohne die Anlagenverfügbarkeit oder das Engineering unnötig zu verkomplizieren?

Wie immer achten wir darauf, dass alle Erweiterungen trotz ihrer Komplexität für den Betreiber einfach anwendbar werden. Durch eine Standardisierung werden neue Funktionen (z.B. Security-, Redundanz- oder Diagnosefunktionen) direkt im Profinet-Stack implementiert. Dadurch können sich Anwender sowie Gerätehersteller auf etablierte Lösungen stützen und müssen nicht in eigene Implementierungen investieren.

Welche Rolle spielt die Layertrennung im neuen Konzept, also die klare Trennung zwischen Applikation, Transport und Infrastruktur, und welchen Nutzen hat das für Skalierbarkeit und Zukunftssicherheit?

Die klare Trennung zwischen Applikation, Transport und Infrastruktur ermöglicht es, diese Ebenen unabhängig voneinander weiterzuentwickeln. Ein typisches Beispiel ist der Einsatz virtueller Steuerungen (vPLC). Hier wird die Netzwerkinfrastruktur zunehmend von der IT-Seite bereitgestellt, inklusive definierter und garantierter Eigenschaften. Profinet unterstützt diesen Ansatz durch entsprechende Guidelines und Tests, sodass Automatisierungsfunktionen und IT-Infrastruktur sauber entkoppelt bleiben und dennoch zuverlässig zusammenarbeiten.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Trennung ist die Skalierbarkeit: Steigende Anforderungen lassen sich beispielsweise durch einfaches Erhöhen der verfügbaren Bandbreite – etwa von 1 auf 10Gbit/s – adressieren, ohne dass Applikationen oder bestehende Feldgeräte angepasst werden müssen. Gleichzeitig ermöglicht die klare Struktur eine bessere Simulation und Validierung von Systemen, da einzelne Ebenen gezielt betrachtet und getestet werden können.

Auch in der internen Profinet-Architektur wird diese Layertrennung konsequent umgesetzt. Für Gerätehersteller bedeutet das mehr Modularität, bessere Wartbarkeit und eine höhere Übersichtlichkeit bei der Entwicklung.

Wie werden Ethernet-APL und Single Pair Ethernet in Profinet V2.5 integriert, und welche Vorteile ergeben sich daraus speziell für die Prozessindustrie und kompakte Feldgeräte?

Ethernet-APL und Single Pair Ethernet (SPE) sind zentrale Bausteine, um Ethernet-basierte Kommunikation konsequent bis in die Feldebene zu bringen. Die Zwei-Leiter-Technik erlaubt die gleichzeitige Übertragung von Kommunikation und Energie, was wiederum die Installation vereinfacht, den Verkabelungsaufwand minimiert und neue Optionen für kompakte Feldgeräte eröffnet. Insbesondere für die Prozessindustrie ist die durchgängige Architektur von Ex- und Nicht-Ex-Bereichen relevant. Profinet V2.5 integriert diese Ansätze konsistent, indem es sie sauber referenziert und in ein durchgängiges Kommunikations- und Engineering-Konzept einbettet.

Welche technischen Voraussetzungen müssen Maschinenbauer, Gerätehersteller und Betreiber erfüllen, um Profinet V2.5 produktiv einzusetzen?

Die technischen Voraussetzungen für den Einsatz von Profinet V2.5 reichen je nach Use Case von einem einfachen Firmware-Update über ein angepasstes Hardware-Design mit SPE-Interface bis hin zu dedizierter kryptographischer Hardware für höchste Security-Anforderungen. Daher verfolgt Profinet bewusst keinen monolithischen Ansatz, sondern stellt einen Baukasten bereit. Anwender und Hersteller können daraus genau die Funktionen auswählen, die sie für ihren konkreten Use Case benötigen – etwa im Bereich Security oder bei neuen physikalischen Übertragungstechnologien wie APL oder SPE. Profinet V2.5 ermöglicht passgenaue, skalierbare Lösungen – von einfachen Anwendungen bis hin zu hochintegrierten, sicheren und leistungsfähigen Automatisierungssystemen.