SCTP在工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)中的應(yīng)用研究
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(2)四次握手和采用Cookie的偶聯(lián)建立機(jī)制
偶聯(lián)的建立由SCTP用戶發(fā)起請(qǐng)求來(lái)啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程必須經(jīng)過(guò)init，init ack，cookie echo，cookie ack四次握手。其中的Cookie包含了創(chuàng)建偶聯(lián)時(shí)的所有狀態(tài)和參數(shù)信息，包括消息授權(quán)碼，Cookie創(chuàng)建的時(shí)間標(biāo)記、狀態(tài)Cookie的壽命、傳輸控制塊TCB、用來(lái)計(jì)算MAC的密鑰等，這些建立機(jī)制有效地增強(qiáng)了安全性，四次握手也有效地避免了TCP中的三次握手導(dǎo)致的TCP SYN攻擊。
(3)偶聯(lián)中支持多數(shù)據(jù)流和避免擁塞
在一個(gè)SCTP的偶聯(lián)中可以包含若干用戶數(shù)據(jù)流，流的數(shù)量在偶聯(lián)建立時(shí)由SCTP用戶規(guī)定，不同的數(shù)據(jù)流在自己的流管道中傳輸，通過(guò)流號(hào)來(lái)區(qū)分。在接收端，SCTP把用戶數(shù)據(jù)流報(bào)文按照順序遞交給SCTP用戶。當(dāng)某個(gè)流管道因?yàn)榈却乱粓?bào)文而發(fā)生阻塞時(shí)，其他流管道上的順序遞交不受影響。這實(shí)際上是吸收了UDP傳輸和TCP傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，而克服了它們的缺點(diǎn)。
3 SCTP在工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)中的應(yīng)用
隨著自動(dòng)化領(lǐng)域的信息化不斷加深，工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用的廣度和深度不斷擴(kuò)展。社會(huì)對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的依賴不斷加強(qiáng)，工業(yè)以太網(wǎng)在這些領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。自動(dòng)控制的應(yīng)用向高精尖發(fā)展，工業(yè)控制方面的要求越來(lái)越高，在某些高危領(lǐng)域的應(yīng)用甚至是極端苛刻的。而另一方面，工業(yè)以太網(wǎng)通信所處的環(huán)境將越來(lái)越多樣化、復(fù)雜化，受干擾和入侵攻擊的概率加大。因此，工業(yè)以太網(wǎng)通信要求有足夠的高實(shí)時(shí)性、高可靠性、抗干擾、抗網(wǎng)絡(luò)故障、抗截取、抗偽造性能，保證高質(zhì)量的控制數(shù)據(jù)通信。
如前所述，現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)方案還面臨著巨大的信息安全風(fēng)險(xiǎn)，下一代通用傳輸協(xié)議SCTP提供了一些UDP和TCP所不具備的新特性。用SCTP替換現(xiàn)有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中UDP和TCP，構(gòu)建基于SCTP的工業(yè)以太網(wǎng)通信將更加有優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)利用SCTP偶聯(lián)的多宿主特性，在工業(yè)以太網(wǎng)的端點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)級(jí)冗余方案，還可以采取不同的媒體通信手段，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
(2)多流控制能有效地減少通信延遲，這樣控制數(shù)據(jù)能夠通過(guò)單獨(dú)的流通道來(lái)傳遞，其他非控制數(shù)據(jù)流走其他的多個(gè)流通道，這樣控制數(shù)據(jù)不會(huì)被其他通信阻塞，從而獲得更好的實(shí)時(shí)性能。另外，接收端發(fā)現(xiàn)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時(shí)，通過(guò)SACK機(jī)制SCTP直接給發(fā)送端反饋要求重傳的消息序號(hào)，并且支持無(wú)序遞交，有利于快速重傳。
(3)增加的安全機(jī)制有助于工業(yè)以太網(wǎng)抵御synflood和匿名攻擊。
基于SCTP的工業(yè)以太網(wǎng)通信是可行性的，因?yàn)椋?br /> 首先，SCTP和TCP，UDP一樣是基于IP的通用傳輸層協(xié)議，而且更加先進(jìn)。以太網(wǎng)解決方案SCTP協(xié)議已經(jīng)成為IETF的正式標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)有部分計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)提供SCTP的支持，在電信行業(yè)，NGN中關(guān)鍵的Sigtran協(xié)議棧正是基于SCTP傳輸層協(xié)議的，這些足以證明SCTP協(xié)議本身的成熟性。
其次，具體到工業(yè)以太網(wǎng)而言，涉及到的端設(shè)備包括控制器的以太網(wǎng)模塊、工控機(jī)板卡、OPC軟件、HMI軟件等，只需要對(duì)它們進(jìn)行改造，將原本基于UDP和TCP的通信協(xié)議和服務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)到基于SCTP上來(lái)即可。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的通信對(duì)于控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用而言是透明的，因此，這種升級(jí)和改變帶來(lái)了通信服務(wù)質(zhì)量的提升，而對(duì)于控制業(yè)務(wù)本身沒有任何影響。
最后，由于基于SCTP的工業(yè)以太網(wǎng)只是對(duì)原有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的變化，因此，不會(huì)帶來(lái)巨大成本壓力。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，SCTP作為新一代基于IP層的通用傳輸協(xié)議，更能滿足工業(yè)以太網(wǎng)通信的需要。但是，還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到將SCTP應(yīng)用到工業(yè)以太網(wǎng)通信中并不能解決目前面臨的所有信息安全問(wèn)題，其他的一些針對(duì)SCTP的建議，諸如在SCTP通信中應(yīng)用ESP，IPSEC等技術(shù)手段保證通信數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性等，還需針對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)際情況做進(jìn)一步的分析和研究工作。盡管如此，隨著研究的深入和業(yè)界的探索，SCTP一定會(huì)應(yīng)用于工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，更好地提升自動(dòng)化的信息安全。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/156500.htm
評(píng)論