文献调研报告模板

1、- #-尽管目前有多种可用的现场总线，但其并没有被广泛的应用于安全关键系统中，因其开发过程中并没有融入安全的设计理念，而是在实现完成后，再去推到其设计的安全性。作为一种涌现特征，安全性不可能在系统部署之后被添加进去，它必须贯穿于系统的整个开发过程中。因此若要将现场总线应用于安全关键系统，应将安全管理概念贯穿于协议设计开发和验证过程中，从过程中保证与安全标准的兼容性以提高系统的安全置信度。工业用现场总线的拓扑方式主要有总线型、星型、环型、树型等，不同的组网方式有各自不同的优缺点。其中星型拓扑结构中所有的通信节点都连接在一个中心设备上，删除或移动某个节点都比较方便，某个节点发生故障，不会影响到整个

2、网络，中心节点是整个网络的关键,要求具有很高的可靠性和安全性。特性现场总线类型F?ProfibusHARTCANLonWorks应用范围仪表FLC智能变送器汽车楼于白朗化、工业目动化等OSI网络层次12341Z71Z71271-7逋讯介质双线线.电剂无纣、无线等双线线、讹纣电源信号线双续线双统战、电力色或电缆、汽纣、无线等介质访问月式争牌、王从今惺王殳牌、查询位仲裁PPCSMCRC纠错方式CRCCRCCRCCRCCRC通讯速率(Hfbps)11.25最大字却32128151102带优先兼有有有有有保密性身份认证安全性是是是是是开发工具有有有有(2)工业以太网现场总线技术诞生后，实时通信网络技术

3、被广泛的用于工业控制领域，如上面内容所示，有40多种不同的现场总线应用在不同的行业领域。与此同时，工业以太网成为现场总线研究和应用的新热点，并涌现了大量的工业以太网实时通信协议应用于工业控制领域。虽然相比于现场总线技术，以太网具有普遍性，低成本,高带宽等特性。但是同时传统以太网是一种非确定性、非实时性的网络系统，会造成数据传输的不确定性，无法满足安全关键系统信息传输对于网络的高实时性和确定性的要求。同时最初以太网的设计也没有考虑到安全关键系统工业现场的特殊应用环境，也无法保证通信网络的可靠性和稳定性。为了满足实时性和稳定性要求，同时降低成本，部分实时通信协议对OSI参考模型进行了优化，只剩下物

4、理层，数据链路层和应用层。在物理层和应用层的制定上实时通信协议都比较灵活，而对数据链路层的制定相对严格，因为介质访问控制层（MAC层）的特征直接与通信协议的实时能力相关。目前在实时通信协议中使用的MAC层协议有基于载波监听多路访问（CarrierSenseMultipleAeees,简称CSMA）方式,令牌坏/令牌总线,minislotting,和时分复用访问（TimeDivisionMultipleAccess，简称为TDMA）方式，基于每一种访问控制方式都产生了大量实际应用的实时协议。（3）无线传感器网络无线传感器网络由具有通信协议转换功能的网关节点和大量运行着同一系统平台的传感器节点组成

5、。传感器节点具有受限的能量、存储及处理能力弱、较短的通信距离等特点,并集成了简单的数据采集与处理、无线通信、路由转发等多种功能。无线传感器网络技术应用前景非常广阔，并已广泛应用于诸多领域。无线传感器网络中的通信协议栈属于网络底层关键技术之一,是使得传感器网络应用能够进行交互的关键所在。它直接影响到无线传感器网络的能量消耗、时延与系统的运行效率。传感器与应用程序之间,传感器节点之间的通信都需要通信协议支持。传感器网络的通信协议体系结构是按功能划分为物理层、数据链路层、网络层、传输层。有别于传统网络,无线传感器网络的通信协议要保证传感器节点既要能自组织形成网络,又要在运行当中能够进行自我控制和管理

6、,使其工作在一个高效的状态。目前业界并没有制定针对无线传感网络的通信协议标准规范。IEEE802.15.4标准由于其低功耗,低成本,短距离通信等特点与无线传感器网络特性非常类似,从而被业界视为无线传感器网络事实上的标准。而在IEEE802.15.4标准基础上发展而来ZigBee技术也被广泛应用在无线传感器网络应用当中。IEEE802.15.4标准主要致力于低速无线个人局域网，制定了物理层及媒体访问控制层（MAC）规范。ZigBee联盟在其基础上，制定了网络层和应用支持子层规范。调研结论：（1）标准EN50159只关注了在安全相关系统中借助于非安全设计的通信系统的安全信息传输过程中所设计的安全问题。它归纳了与通信相关的安全需求，列举了在通信系统中常见的可能存在的安全危害，推荐了一系列的防御方法。标准并未对安全通信协议有明确的规定。（2）国外专门针对安全关键系统的安全通信协议前期的设计、分析、建模等不是太多（较相关英文文献多为国内研究学者发表），而针对协议验证的研究相对多一些。较常研究的通信协议应