SCTP在工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)中的應(yīng)用研究

0 引言
隨著以太網(wǎng)通信技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，其開放性、平臺無關(guān)、信息服務(wù)多樣性等優(yōu)點(diǎn)以及和傳統(tǒng)總線相比具有的高速和互聯(lián)互通優(yōu)勢，使以太網(wǎng)通信成為目前世界上工業(yè)控制領(lǐng)域高速通信的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和未來通信的發(fā)展趨勢。工業(yè)自動化領(lǐng)域的主要廠商紛紛開發(fā)了自己的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)并推出了相應(yīng)的以太網(wǎng)產(chǎn)品。ARC Group針對工業(yè)以太網(wǎng)市場的調(diào)查報(bào)告顯示，2003～2008年間，與工業(yè)以太網(wǎng)密切相關(guān)的DCS產(chǎn)品和PLC產(chǎn)品的市場容量年增長率分別達(dá)到了15％和14％。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看，工業(yè)以太網(wǎng)除了在工廠自動化和樓宇自動化等過程控制領(lǐng)域不斷提升應(yīng)用比例外，在電信、電力、石油、交通等重大基礎(chǔ)設(shè)施中，由于項(xiàng)目應(yīng)用本身對分布式和互聯(lián)互通的要求，被依賴的程度也會不斷加深。
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)化使得企業(yè)的制造控制網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)可以無縫地結(jié)合起來，形成生產(chǎn)、控制、管理、決策、服務(wù)一體化的企業(yè)運(yùn)行模式，對改變生產(chǎn)管理運(yùn)營模式、提升企業(yè)競爭力產(chǎn)生了巨大的提升作用。
可見，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為了連接地理上分布的控制網(wǎng)絡(luò)的紐帶，更成為了企業(yè)信息自動化的“神經(jīng)中樞”。因此，以工業(yè)以太網(wǎng)為對象，研究其信息安全具有重大意義。

1 工業(yè)以太網(wǎng)面臨的信息安全問題
由于技術(shù)和商業(yè)等因素的原因，工業(yè)領(lǐng)域的主要廠商單獨(dú)或者幾家聯(lián)合推出了不同的解決方案，導(dǎo)致了多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)共存的局面。例如，西門子公司主推Profibus和ProfiNet；羅克韋爾自動化提出了CIP網(wǎng)絡(luò)概念，包括EtherNet／IP，ControlNet和DeviceNet三層網(wǎng)絡(luò)；施耐德電器則基于Modbus和Modbus TCP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的透明傳輸。
目前，實(shí)際使用的工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議有上百種，常用的也有20多種，例如Modbus TCP，F(xiàn)F-HSE，Profi-Net，SRTP TCP／IP，EtherCAT等。
考慮到現(xiàn)場總線的實(shí)時性要求，對于要求響應(yīng)時間小于5ms的應(yīng)用，各大廠商和標(biāo)準(zhǔn)化組織還在IEEE 802．11的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)時擴(kuò)展，即實(shí)時以太網(wǎng)。2005年5月發(fā)布的實(shí)時以太網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61784-2公布了包括中國在內(nèi)的EPA在內(nèi)的15種實(shí)時以太網(wǎng)協(xié)議。
雖然工業(yè)以太網(wǎng)總線協(xié)議的種類繁多，但是基本上都是在各自修改其應(yīng)用層協(xié)議的基礎(chǔ)上支持TCP／IP規(guī)范實(shí)現(xiàn)的，以爭取通過高層協(xié)議達(dá)到相互兼容的目的。圖1是部分典型以太網(wǎng)協(xié)議棧的示意圖，其中的(a)，(b)，(c)分別是Modbus TCP，ProfiNet，EPA協(xié)議的模型。

作為工控網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工業(yè)以太網(wǎng)帶來更加開放集成的工業(yè)自動化和信息化的整體解決方案，擁有越來越廣闊的應(yīng)用前景的同時，也導(dǎo)致了工業(yè)自動控制網(wǎng)絡(luò)的安全威脅的增加。目前，針對工業(yè)以太網(wǎng)的安全研究已經(jīng)成為一個熱點(diǎn)。一種研究思路是從信息安全的五個基本要素：機(jī)密性、完整性、可用性、可控性與可審查性對照審查并加強(qiáng)其薄弱環(huán)節(jié)，另一種研究思路是按照資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)威脅模型針對具體的工業(yè)以太網(wǎng)從入侵檢測的角度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全的防范。