【正文】 既有與信息網(wǎng)絡相同的特點和安全要求，也有自己不同于信息網(wǎng)絡的顯著特點和安全要求： 　?。?）工業(yè)以太網(wǎng)是一個網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實時性要求高，網(wǎng)絡傳輸要有確定性。一方面視頻壓縮技術有了很大的發(fā)展，另一方面光纖到樓，光纖到戶以及ADSL等多種網(wǎng)絡接入方式，使企業(yè)、家庭等不同用戶都能方便地享受寬帶Internet網(wǎng)絡，用于家庭安全、工業(yè)控制等的基于Internet網(wǎng)絡的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)已開始成為研究的熱點。下面將就工業(yè)以太網(wǎng)的安全防護問題進行分析和討論。4 工業(yè)以太網(wǎng)的安全問題分析和解決工業(yè)以太網(wǎng)是指將不同地理位置的功能相對獨立的計算機系統(tǒng)和現(xiàn)場設備互相連接起來, 利用功能比較完善的網(wǎng)絡軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享和信息交換的控制網(wǎng)絡。[4]以太網(wǎng)在工業(yè)領域己得到了廣泛的應用，而且應用廣度和深度繼續(xù)擴大。隨著以太網(wǎng)的實時性、穩(wěn)定性和抗干擾性問題的解決，工業(yè)以太網(wǎng)的研究、開發(fā)又熱了起來。（3） 交換技術的快速發(fā)展己經(jīng)消除了應用于控制領域的障礙。（2） 以太網(wǎng)通信速度一再提高，從10Mbps提高到200MbpS，目前1000MbpS以太網(wǎng)已在城域網(wǎng)、局域網(wǎng)中普遍使用，10GbpS以太網(wǎng)也正在研制。[21]近幾年，以太網(wǎng)廣泛應用于工業(yè)領域，其原因主要是以太網(wǎng)技術的發(fā)展使得阻礙以太網(wǎng)應用于工業(yè)環(huán)境的難題逐漸得到解決。對于同樣的通信量，通信速度的提高意味著網(wǎng)絡負荷的減輕，而減輕網(wǎng)絡負荷則意味著提高確定性，這使工業(yè)以太網(wǎng)有能力滿足實時性的要求。因為隨著儀器儀表智能化的提高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也必將趨于復雜，未來傳輸?shù)臄?shù)據(jù)絕不可能僅僅是幾個字節(jié)，所以網(wǎng)絡傳輸?shù)母咚傩栽诠I(yè)控制中越來越重要。傳輸效率從10Mbps提高到100Mbps，目前1000MbpS以太網(wǎng)已在城域網(wǎng)、局域網(wǎng)中普遍使用，10GbpS以太網(wǎng)也正在研制。集線器，交換機等也相繼出現(xiàn)了適合工業(yè)現(xiàn)場的產(chǎn)品，比其現(xiàn)場總線，可以降低設備成本和系統(tǒng)升級成本。近幾年，工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn)，克服了這些問題，使得相較于現(xiàn)場總線有了自己的優(yōu)勢。當現(xiàn)場總線的發(fā)展遇到阻礙時，以太網(wǎng)技術卻迅猛發(fā)展?，F(xiàn)場總線標準的不統(tǒng)一制約了現(xiàn)場總線發(fā)展。對用戶來說，多種現(xiàn)場總線標準并立并不是一件好事。此外，ISO還有CAN總線標準ISO11898 (通信速率1Mbps)和ISO11519(通信速率125kbps)[6]。8種類型分別為：①IEC技術報告(即FF的H1)；②；③Profibus；④PNet；⑤FF HSE；⑥Swift Net；⑦WorldFIP；⑧Interbus。它是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設備作為網(wǎng)絡節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。（5） 采用標準導軌安裝，安裝方便，適用于工業(yè)環(huán)境的安裝要求。（2） 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵、易燃易爆和有毒性氣體的存在，需要采用防爆措施保證安全生產(chǎn)。 工業(yè)以太網(wǎng)場產(chǎn)品的設計制造必須充分考慮并滿足工業(yè)網(wǎng)絡應用的需要。在IP通道中通信的非Sercos以太網(wǎng)節(jié)點通過網(wǎng)關與SercosIII網(wǎng)絡接口。每個網(wǎng)絡包括一個主站和多個從站。但是，EPL可以通過EPL網(wǎng)關設備與常規(guī)的段接口。非同步周期允許傳輸IP幀，但僅當主站命令時才這么做。EPL上的通信在每個周期中的實時通道和非同步通道是循環(huán)的。它使用主站設備控制介質(zhì)訪問，因此避兔了沖突。但是，為了實現(xiàn)最小的循環(huán)時間和抖動，建議在EPL節(jié)點安裝附加的處理器，單獨執(zhí)行EPL網(wǎng)洛堆棧。使用時間片技術使設備高度同步化并實現(xiàn)確定性通信。ProfinetIRT通過使用集成了控制通信的2一或4一口智能切換器，支持以太網(wǎng)中基于TCP/IP通信的確定性通信。當EtherCAT位于一個切換器端口，其它任何基于以太網(wǎng)的通信(例如常規(guī)的TCP/IP)位于不同端口，這樣不干預EtherCAT的運行，此時EtherCAT和任何基于以太網(wǎng)的協(xié)議都能并存。為了傳遞實時性能，EtherCAT在一個標準的以太網(wǎng)報文中封裝了大量以太網(wǎng)命令。EthernetJIP是非確定性的，選擇UDP/IP堆棧和實時操作系統(tǒng)兩者，對實時性能有很大的影響。Ethernet/IP完全使用COTS組件。開發(fā)工業(yè)以太網(wǎng)是很有必要的，因為應用在工業(yè)環(huán)境中的以太網(wǎng)和應用在辦公環(huán)境中的以太網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。1985年，西門子公司在SINEC H1名下引入應用在工業(yè)中的以太網(wǎng)。[14]3 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡作為一種特殊的網(wǎng)絡，直接面向生產(chǎn)過程，肩負著工業(yè)生產(chǎn)運行一線測量與控制信息傳輸?shù)奶厥馊蝿?，并產(chǎn)生或引發(fā)物質(zhì)或能量的運動和轉(zhuǎn)換，因此它通常應滿足強實時性、高可靠性、惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應性、總線供電等特殊要求和特點。（5） 光纖的接續(xù)(具體方法在前面已經(jīng)介紹)（6） 光纜接頭盒的封裝 光纜接頭盒的類型雖有多種，光纜接頭盒封裝的基本要求是封裝完成后，接頭盒必須不漏水、不漏潮，以保證光纖具有可靠的性能。在光纜接續(xù)過程中，每次光纜開剝后都必須測試銅導線的直流電阻、絕緣電阻、絕緣強度，并做好測試記錄。根據(jù)光纜的結(jié)構(gòu)選用接頭盒，確定光纜的開剝長度。一般光纜接頭每側(cè)的預留長度不應少于8m。光纜接續(xù)的一般步驟包括以下幾個方面。應選用訓練有素的人員并嚴格遵循工藝流程。施工人員操作應規(guī)范、嫻熟。光纖的熔接不宜在多塵、潮濕的地方進行。選用工作性能優(yōu)秀的熔接機和切割刀。為了保證光纖模場直徑實際偏差較小，應要求光纜生產(chǎn)廠家采用同一批次生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)光纖連續(xù)生產(chǎn)。接續(xù)損耗是指由接續(xù)方式、接續(xù)工藝、接續(xù)環(huán)境和接續(xù)設備的不完善引起的。固有損耗是由連接的兩根光纖在特性上的差異或光纖自身的不完善引起的，不能期望通過改善接續(xù)工藝和熔接設備來減少連接損耗。[13]綜合考慮生產(chǎn)和運輸?shù)纫蛩?，光纜的制造長度一般為2km，所以光纜的接續(xù)是不可避免的，接續(xù)工藝水平的高低直接關系著系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性，而核心是光纖的連接。當前，隨著業(yè)務的擴展及它所具有的應用廣泛、交互性強、使用方便、費用低廉等特點，基于Internet的實時多媒體通信（如IP電話、IP電視、網(wǎng)絡可視電話、網(wǎng)絡電視會議等）已實用化或稱為發(fā)展方向。Internet是目前世界上最龐大的計算機網(wǎng) ，是由數(shù)以萬計的LAN和WAN通過網(wǎng)關連接構(gòu)成的。電信網(wǎng)難以解決的問題是：用戶環(huán)路的寬帶化，具有綜合業(yè)務能力的寬帶交換機制，還必須保證網(wǎng)絡的互通，如寬帶網(wǎng)與現(xiàn)有各種網(wǎng)絡的互通；計算機網(wǎng)絡在提供綜合業(yè)務方面有一定的優(yōu)勢，而且多媒體計算機技術已非常普及，計算機網(wǎng)首先要解決的問題是帶寬，最終的途徑是必然改變原有的競爭機制，采用交換式的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；有線電視網(wǎng)已具有了直接連到用戶的寬帶網(wǎng)絡，可是受網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的限制，難以提供交互形式的業(yè)務。 發(fā)展電視機的交互功能——外置設備與電視機一體化，用戶可通過電視上網(wǎng)，由被動看電視變?yōu)橹鲃舆x擇電視節(jié)目觀看，同時可以瀏覽Internet上的信息，WebTV的出現(xiàn)為電視的發(fā)展帶來了契機，用戶只要在現(xiàn)有的電視上加上一個機頂盒，電視機就可實現(xiàn)交互功能與Internet相連，用戶只須投入很少資金就可上網(wǎng)，由于操作簡便也解決了用戶上網(wǎng)的基礎問題，電視機的普及更加加快了信息資源的推廣利用。點播電視是從1993年發(fā)展起來的。ATM的用戶端結(jié)點處理語音、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體信息，同時具有電路交換和分組交換的功能。在同步TDM方式下，不同的信息通路通過周期性幀內(nèi)時隙的位置來區(qū)分?，F(xiàn)有以數(shù)據(jù)程控交換機為節(jié)點設備的公用電話網(wǎng)（PSTN），采用電路交換方式，為用戶提供電話業(yè)務，就信息轉(zhuǎn)移模式來說，屬于STM。在ATM局域網(wǎng)和ATM廣域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)通信都通過面向連接通信通路進行，這些通路是由高速交換系統(tǒng)建立的。 ATM首先是為廣域通信設計的，但很快也為局域網(wǎng)所使用。 3. 電信網(wǎng)與計算機網(wǎng)的融合——異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）　　異步轉(zhuǎn)移模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）是1986年由美國貝爾實驗室和法國郵電科學學院分別提出的一種新的復用與交換體制，已被ITU確定為BISDN統(tǒng)一的信息轉(zhuǎn)移模式，是信息高速公路的關鍵技術之一。由于美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）規(guī)定UTP上的信號頻率低于30MHz，為了利用現(xiàn)有音頻UTP傳輸100Mb/s數(shù)據(jù)流，100BASEVG采用了一種稱為4重信號的技術，在每個用戶和網(wǎng)絡中心單元間連接有4條雙絞線對，信息分成4路在4對雙絞線上同時傳輸，進行半雙工通信。T提出的高速計算機局域網(wǎng)方案，被IEEE 802委員會制訂為IEEE 。但因碰撞及受雙絞線傳輸距離的限制，通信距離一般只有幾百米。信道編碼采用4B/5B方式，所以信道上的實際傳輸速率為125Mbit/s的兩對雙絞線即可實現(xiàn)100Mbit/s的全雙工通信。為了能在5類UTP上傳輸超過100Mbit/s的數(shù)據(jù)流，100BASEX采用了多電平編碼方式MLT3。從技術角度講。（1）100BASEX100BASEX（X為F時是光纖，X為T時是雙絞線）是由快速以太網(wǎng)聯(lián)盟在1995年6月提出的，該聯(lián)盟中有DEC、SUN、3COM、Intel等計算機和網(wǎng)絡產(chǎn)品的大公司。 2. 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）的基本思想很簡單：保留所有的舊的分組格式、接口以及程序規(guī)則，只是將延時從100ns減小到10ns。FDDI使用限時令牌協(xié)議和分組交換服務，拓撲結(jié)構(gòu)為雙環(huán)形：兩個相互獨立的順序循環(huán)環(huán)一個為主環(huán)，另一個為備份環(huán)，達到網(wǎng)絡故障時能自行修復的功能。另外由于傳輸距離縮短，碼間干擾小，數(shù)字信號處理技術簡化，成本將顯著降低。為了實時傳輸壓縮視頻信號，VDSL采用前向糾錯（FEC）編碼技術進行傳輸差錯控制，并使用交織技術糾正由于脈沖噪聲產(chǎn)生的突發(fā)誤碼。其下行速率有3檔：13Mbit/s、26Mbit/s和52Mbit/s，、1km；上行速率一般也有3檔：、。VDSL是繼HDSL和ADSL之后出現(xiàn)的銅纜接入新技術，其特點是在更短的傳輸距離上傳送更高速率的信息，因此又稱為寬帶數(shù)字用戶線（BDSL）。另外還有一種通用非對稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)（Universal ADSL，UADSL）是由COMPAQ、Intel、Microsoft等提出的一種ADSL，上行速率為384kbit/s，性價比高，適合目前線路的容量。所以目前最需要的就是一種技術，一種不需要重新布線而在全世界已鋪設的幾億條電話線上傳輸多媒體視頻的技術，這種技術就是ADSL。ISDN以144kbit/s的速率傳輸數(shù)據(jù)，吧144kHz分成幾個通道分別來支持數(shù)據(jù)及語音傳輸。隨著先進的編碼和糾錯技術的產(chǎn)生，屬性信號處理技術的進步，加上半導體設計及加工工藝技術的進步，使得我們能夠在80kHz的帶寬上以更高的速率傳輸數(shù)據(jù)。 3. ADSL非對稱數(shù)字用戶線路 （Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL），是一種通過標準銅芯電話雙絞線給家庭、辦公室提供寬帶數(shù)據(jù)傳輸服務的技術。 HDSL系統(tǒng)可在現(xiàn)成的雙絞銅線對上以全雙工方式傳輸較高速率的數(shù)據(jù)信息，（相當于T1）/（相當于E1），無中繼傳輸距離位3～5km，上行速率與下行速率相等。帶通型頻譜有利于減少碼間干擾，對恢復定時信號的抖動要求可低一些。CAP采用無載波幅度相位調(diào)制，與正交幅度調(diào)制（QAM）一樣，同相分量和相位正交分量分別有8個幅值，每個碼元含4位信息。為了改善通信質(zhì)量，在DSL技術基礎上研究開發(fā)了HDSL等技術，主要包括：高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)（Highbit DSL,HDSL）、非對稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)（Asymmetric DSL,ADSL）和甚高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)（Very High rate DSL,VDSL）。 2. HDSL 20世紀80年代中期，美國Bellcore公司提出了DSL（Digital Subscriber Line）技術，DSL技術采用2B1Q（2 Binary 1 Quaternary）碼。窄帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)向用戶提供的有基本速率（2B+D，144kbit/s）和基群速率（30B+D,2Mbit/s）兩種接口。計算機網(wǎng)提供的帶寬中等，但要提供多媒體業(yè)務，帶寬仍顯不足 1. ISDN綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（Integrated Service Digital Network，ISDN）的概念是在1972年由原CCITT首次提出的，并給出了ISDN的定義：ISDN 是以綜合數(shù)字電話網(wǎng)（IDN）為基礎發(fā)展演變而成的通信網(wǎng)，它能提供端到端的數(shù)字連接性，用來承載包括語音和非語音在內(nèi)的多種電信業(yè)務，客戶能夠通過有限的一組標準多用途用戶/網(wǎng)絡接口接入這個網(wǎng)絡。計算機網(wǎng)是范圍最小的網(wǎng)，一個小部門、幾臺計算機就可以構(gòu)成局域網(wǎng)，構(gòu)成城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)需通過電信網(wǎng)，以專線或撥號形式互聯(lián)。有線電視網(wǎng)是三種網(wǎng)絡中寬帶化程度最高的，但它是單向的，而且還必須完成傳輸數(shù)字化工作，還要兼容目前的模擬廣播電視。有線電視網(wǎng)一般覆蓋一個城市范圍，各城市之間通過光纖、微波或衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)。電信網(wǎng)主要是通過電路交換和分組交換實現(xiàn)各用戶之間的通信，它為通信雙方建立了一條點到點的通信鏈路，提供的帶寬最小。這三種網(wǎng)各有不同之處：（1） 電信網(wǎng)為公用典型網(wǎng)絡，業(yè)務類型包括電話網(wǎng)、電報網(wǎng)、幀中繼（FR）、DDN等，為用戶提供各種通信業(yè)務，如電話、傳真、會議電視以及數(shù)據(jù)通信。 ：（Network Adaptation Layer）, （例如互聯(lián)網(wǎng)，CDMA，GPRS，WCDMA，CDMA2000等）。 ：、流暢的高質(zhì)量圖象（DVD質(zhì)量）。例如：對于源塊和相應預測塊的不同，再次采用轉(zhuǎn)換、優(yōu)化和熵編碼。對某些特定的塊，在一個或多個已經(jīng)進行了編碼的幀執(zhí)行搜索來決定塊的運動向量，并由此在后面的編碼和解碼中預測主塊。 ，這樣，只需對連續(xù)幀中有改變的部分進行編碼。最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下四個方面： ，因此視頻幀的編碼處理的過程可以達到塊的級別。其編解碼流程主要包括5個部分：幀間和幀內(nèi)預測（Estimation）、變換（Transform）和反變換、量化（Quantization）和反量化、環(huán)路濾波（Loop Filter）、熵編碼（Entropy Coding）。（Video Coding Ex