标准网络上的安全服务 网络安全 标准)
圖片來源：ODVA
作者 | Nelly Ayllon
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傳統(tǒng)硬接線安全解決方案存在其局限性，隨著對(duì)過程數(shù)據(jù)和靈活性的需求日益增長，越來越多的制造企業(yè)希望在標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)上提供安全服務(wù)。
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將CIP Safety 服務(wù)添加到基于 CIP（ 通用工業(yè)協(xié)議）的網(wǎng)絡(luò)（例如具有高完整性的 EtherNet/ IP）數(shù)據(jù)傳輸中，擴(kuò)展了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通用工業(yè)協(xié)議 (CIP) 的基礎(chǔ)服務(wù)。它可以為安全網(wǎng)絡(luò)提供可擴(kuò)展的、獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的方法，并在精心定義的層中描述安全服務(wù)，從而允許更改底層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這種方法可以實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)的無縫路由，允許用戶創(chuàng)建跨多個(gè)鏈接的端到端安全鏈接。
通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到工業(yè)環(huán)境的最初動(dòng)機(jī)是希望獲得更遠(yuǎn)的傳輸距離、更高的靈活性、更低的成本和更高的可維護(hù)性，這也推動(dòng)了工業(yè)安全網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。最終用戶認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)硬接線安全解決方案存在其局限性：除了 最基本的應(yīng)用外，硬接線系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)都比較困難。例如，硬接線安全系統(tǒng)使用繼電器，這些繼電器相互連接以提供安全功能。此外，這類系統(tǒng)對(duì)設(shè)備之間的距離有較多限制。
安全系統(tǒng)開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，除了基本的急停功能，還需要其它更高級(jí)的功能，他們被迫退回到硬接線邏輯技術(shù)上來，而在控制領(lǐng)域這些技術(shù)自 20 世紀(jì) 70 年代以來已不再廣泛應(yīng)用。即使已經(jīng)成功開發(fā)一個(gè)規(guī)模比較大的安全系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常也具有成本高昂且難以維護(hù)等諸多不利。
安全服務(wù)
由于上述問題，再加上對(duì)過程數(shù)據(jù)和靈活性的需求日益增長，他們希望在標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)上提供安全服務(wù)。ODVA 開發(fā)的用于EtherNet/IP 和其它網(wǎng)絡(luò)的 CIP Safety 就可以滿足上述需求。
這些進(jìn)展的關(guān)鍵，不是創(chuàng)建一個(gè)不會(huì)出現(xiàn)故障的網(wǎng)絡(luò)，而是創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障會(huì)將安全設(shè)備帶入到一個(gè)已知的安全狀態(tài)。如果用戶清楚系統(tǒng)將進(jìn)入哪個(gè)狀態(tài)，他們就可以保障應(yīng)用的安全，但這意味著需要更多的檢查和冗余編碼信息。幸運(yùn)的是，通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在自動(dòng)化系統(tǒng)中普遍應(yīng)用，能夠進(jìn)行高級(jí)診斷的電子設(shè)備也大量存在。
功能安全
功能安全的基礎(chǔ)是 IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)指定了適用于行業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)的其它安全標(biāo)準(zhǔn)，例如 IEC 62061、ISO 13849-1 和 IEC 61784-3。
設(shè)計(jì)專用的安全網(wǎng)絡(luò)，會(huì)增加復(fù)雜性和維護(hù)工作，為避免這種情況的出現(xiàn)，IEC 61508 和 IEC 61784-3 推薦另一種被稱為“黑色通道”的選項(xiàng)，它假設(shè)網(wǎng)絡(luò)完全不可靠， 因此診斷必須存在于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之外。這個(gè)概念規(guī)定，如果一個(gè)安全通信協(xié)議在協(xié)議中內(nèi)置了足夠的錯(cuò)誤檢測(cè)，那么它可以在不同網(wǎng)絡(luò)類型之間獨(dú)立傳輸，而不會(huì)降低安全數(shù)據(jù)的完整性。這包括遍歷多個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接和網(wǎng)絡(luò)分段的技術(shù)。
“只要不修改底層安全數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)路由器就可實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)路由安全數(shù)據(jù)?！?/em>
如果相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議嚴(yán)重依賴于非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)硬件，那么使用黑色通道原理來構(gòu)建安全通信協(xié)議可能會(huì)有問題。
CIP Safety 以通用工業(yè)協(xié)議（CIP）為基礎(chǔ)，它允許數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立路由。這些基礎(chǔ)服務(wù)已經(jīng)得到擴(kuò)展，通過增加 CIP Safety 獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，提供一個(gè)可擴(kuò)展的、可路由的、與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)的安全層的解決方案，消除對(duì)專用安全網(wǎng)關(guān)的要求，從而實(shí)現(xiàn)高完整性的安全服務(wù)。由于所有的安全設(shè)備都執(zhí)行相同的協(xié)議，與它們所在的媒體無關(guān)，因此用戶的方法是一致的，與使用的媒體或網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。
CIP 旨在允許通用協(xié)議使用不同的網(wǎng)絡(luò)。由于它被設(shè)計(jì)為獨(dú)立于介質(zhì)和數(shù)據(jù)鏈路，因此就可以擴(kuò)展到其它網(wǎng)絡(luò)，并可以隨著以太網(wǎng)的增長而擴(kuò)展。
CIP Safety是CIP 標(biāo)準(zhǔn)功能的擴(kuò)展，已通過 TüV Rheinland 認(rèn)證，可用于功能安全應(yīng)用。它通過添加 CIP 安全應(yīng)用層功能來擴(kuò)展模型。
由于安全應(yīng)用層擴(kuò)展不依賴于底層標(biāo)準(zhǔn) CIP 服務(wù)和數(shù)據(jù)鏈路層的完整性，因此數(shù)據(jù)鏈路通信接口可使用單通道（非冗余）硬件。只要底層安全數(shù)據(jù)沒有被修改，相同的功能劃分，允許標(biāo)準(zhǔn)路由器實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)路由安全數(shù)據(jù)，還可以在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的不同層之間路由安全數(shù)據(jù)。終端設(shè)備負(fù)責(zé)確認(rèn)數(shù)據(jù)的完整性，因此還可以實(shí)現(xiàn)安全消息的路由。如果數(shù)據(jù)傳輸或中間路由器發(fā)生錯(cuò)誤，終端設(shè)備可以檢測(cè)到故障并采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>
只有需要的安全數(shù)據(jù)才會(huì)被路由到所需的單元，從而降低了對(duì)獨(dú)立帶寬的要求。快速響應(yīng)的本地安全單元，與安全數(shù)據(jù)單元間的路由相結(jié)合，使用戶可以以更快的響應(yīng)速度來創(chuàng)建更大、更復(fù)雜的安全應(yīng)用。
關(guān)于CIP及CIP Safety
通用工業(yè)協(xié)議（Common Industrial Protocol，CIP）是一種應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化的通信協(xié)定，由開放DeviceNet廠商協(xié)會(huì)（Open DeviceNet Vendors Association，ODVA）所維護(hù)。
通用工業(yè)協(xié)議（CIP）為開放的現(xiàn)場總線DeviceNet、ControlNet、Componet、EtherNet/IP等網(wǎng)絡(luò)提供了公共的應(yīng)用層和設(shè)備描述。它建立在單一的、與介質(zhì)無關(guān)的平臺(tái)上，為從工業(yè)現(xiàn)場到企業(yè)管理層提供無縫通信，使用戶可以整合跨越不同網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)安全、控制、同步、運(yùn)動(dòng)、報(bào)文和組態(tài)等方面的信息，有助于使工程和現(xiàn)場安裝的開銷最小化，使用戶獲得最大的投資收益。
作為設(shè)備間進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議，CIP把每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備看作一系列對(duì)象的集合，每個(gè)對(duì)象也只是一組設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，稱為屬性，它通過設(shè)備描述對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行完整的定義。CIP是設(shè)計(jì)工業(yè)控制設(shè)備的基于對(duì)象的一種方法（例如體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、服務(wù)等），它是獨(dú)立于特定網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議，提供了訪問數(shù)據(jù)和控制設(shè)備操作的服務(wù)集。
CIP是一個(gè)端到端的面向?qū)ο蟛⑻峁┝斯I(yè)設(shè)備和高級(jí)設(shè)備之間的連接的協(xié)議，CIP有兩個(gè)主要目的，一是傳輸同I/O設(shè)備相聯(lián)系的面向控制的數(shù)據(jù)；二是傳輸其他同被控系統(tǒng)相關(guān)的信息，如組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和診斷等 。
CIP定義了滿足各種工業(yè)協(xié)議應(yīng)用的要求的服務(wù)和行規(guī)，CIP與CAN的結(jié)合是DeviceNet，同樣的CIP與TCP/IP的結(jié)合形成了EtherNet/IP，那么CIP Safety作為應(yīng)用層的最新的擴(kuò)展， CIP Safety與CAN的結(jié)合就有了 DeviceNet Safety ， 同樣CIP Safety 與TCP/IP Ethernet就有了 EtherNet/IP Safety 。
那么是不是我們就可以簡單的說 CIP Safety就是一個(gè)協(xié)議 ，NO ，我們不能這樣說， 因?yàn)橥耆环蠀f(xié)議的定義。 查閱羅克韋爾公司的文件，CIP和EtherNet/IP定義的安全性的解釋性的文獻(xiàn)和相關(guān)的資料，都是對(duì)CIP或者對(duì)EtherNet/IP 如何實(shí)現(xiàn)安全通信的一種安全保障的措施。更直接的就是說使用TLS協(xié)議或者SSL協(xié)議來保證通信的安全。 那么CIP Safety 的核心就是TLS的安全的保證技術(shù)，但是不光光是TLS的即使應(yīng)用中CIP中的， CIP Safety的安全措施除了 TLS的安全。
關(guān)鍵概念：
■ CIP Safety 可以為安全聯(lián)網(wǎng)提供可擴(kuò)展的、獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的方法。
■ CIP Safety 通過了功能安全協(xié)議認(rèn)證，可用于通信接口。
思考一下：
安全擴(kuò)展到連接設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)您的工廠將帶來什么影響？
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的标准网络上的安全服务 网络安全 标准)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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