本文關(guān)鍵詞：一種DCS安全隔離裝置的設(shè)計(jì)與開發(fā)

  更多相關(guān)文章： DCS 隔離裝置 FPGA 上位機(jī)監(jiān)視

【摘要】：分散控制系統(tǒng)(DCS)需要與外部系統(tǒng)進(jìn)行通訊,而外部系統(tǒng)主要包括監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)和管理信息系統(tǒng)(MIS)。SIS、MIS一方面與DCS相連,一方面與Internet相連,病毒和惡性程序容易通過SIS、MIS入侵DCS而造成機(jī)組的故障。因此,DCS與SIS、MIS之間的安全隔離措施顯得尤為重要,DCS安全隔離技術(shù)的研究近年來取得了很大的進(jìn)展,保障了單元機(jī)組的安全運(yùn)行。本文首先介紹了近年來DCS安全隔離技術(shù)的發(fā)展,并綜合分析了原有的網(wǎng)橋協(xié)議、防火墻技術(shù)、單向物理隔離裝置等各項(xiàng)隔離措施的利弊后,提出了DCS安全隔離裝置的設(shè)計(jì)要求和一種基于FPGA的通信隔離方法。在硬件設(shè)計(jì)方面,以UDP作為內(nèi)部以太網(wǎng)協(xié)議,在FPGA中具體實(shí)現(xiàn)為發(fā)送、接收、緩存、校驗(yàn)這4個(gè)子模塊。在確保內(nèi)部通信實(shí)時(shí)性和可靠性的同時(shí),再加入監(jiān)測(cè)替換模塊,通過仿真和調(diào)試,最終達(dá)到正向透?jìng)鞣聪驍?shù)據(jù)隔離的功能。在軟件方面,上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器應(yīng)用程序通過對(duì)隔離裝置兩端通信的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析,對(duì)信任的通信連接進(jìn)行邏輯配置。從而提出了基于通信Mac地址統(tǒng)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視算法,該算法對(duì)近期通信的主機(jī)物理地址進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)那些異常出現(xiàn)的通信關(guān)系,得到相應(yīng)通信口地址的安全威脅等級(jí),為上位機(jī)邏輯配置提供可靠的依據(jù)�；贔PGA設(shè)計(jì)的隔離裝置和上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視算法的結(jié)合,使得隔離裝置在保證數(shù)據(jù)單向傳送的同時(shí)提供了一個(gè)可靠的上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視的參考指標(biāo),給DCS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全提供了保證。
【關(guān)鍵詞】：DCS 隔離裝置 FPGA 上位機(jī)監(jiān)視
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 網(wǎng)絡(luò)安全的主要威脅10
• 1.3 火電廠DCS網(wǎng)絡(luò)安全措施現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 IPX、TCP/ IP等通信協(xié)議10-11
• 1.3.2 防火墻和防毒網(wǎng)關(guān)11-12
• 1.3.3 單向物理隔離裝置12-13
• 1.4 課題的研究主要內(nèi)容13-15
• 第2章 設(shè)計(jì)分析與理論基礎(chǔ)15-23
• 2.1 DCS隔離裝置設(shè)計(jì)分析15-17
• 2.1.1 隔離裝置的功能需求15-16
• 2.1.2 開發(fā)流程解析16-17
• 2.1.3 具體設(shè)計(jì)步驟17
• 2.2 以太網(wǎng)通信協(xié)議介紹與選擇17-20
• 2.2.1 傳輸層協(xié)議18-19
• 2.2.2 UDP協(xié)議19-20
• 2.3 FPGA介紹與芯片選擇20-22
• 2.3.1 基于FPGA設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)20-21
• 2.3.2 Altera可編程邏輯器件21
• 2.3.3 Cyclone IV系列芯片21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 隔離裝置的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23-41
• 3.1 功能模塊設(shè)計(jì)23-27
• 3.1.1 UDP通信模塊23-26
• 3.1.2 監(jiān)測(cè)替換模塊26-27
• 3.2 DCS往SIS方向通道測(cè)試27-29
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置27-28
• 3.2.2 邏輯分析28
• 3.2.3 板級(jí)調(diào)試28-29
• 3.3 SIS往DCS方向通道測(cè)試29-33
• 3.3.1 合適數(shù)據(jù)放行30-31
• 3.3.2 規(guī)定數(shù)據(jù)攔截31-32
• 3.3.3 干擾問題與解決32
• 3.3.4 監(jiān)測(cè)替換部分小結(jié)32-33
• 3.4 隔離裝置整體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-39
• 3.4.1 MII接口34-35
• 3.4.2 隔離裝置硬件模塊連接35-37
• 3.4.3 隔離裝置內(nèi)部視圖37-39
• 3.4.4 隔離裝置的優(yōu)點(diǎn)與改進(jìn)39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器算法設(shè)計(jì)41-54
• 4.1 上位機(jī)邏輯配置41-42
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器算法設(shè)計(jì)42-46
• 4.2.1 算法設(shè)計(jì)準(zhǔn)則42-44
• 4.2.2 監(jiān)視算法模塊化設(shè)計(jì)44-46
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器算法測(cè)試46-49
• 4.3.1 SIS與DCS的Mac地址庫(kù)46
• 4.3.2 測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)文集合46-47
• 4.3.3 參數(shù)設(shè)置與測(cè)試結(jié)果47-48
• 4.3.4 參數(shù)合理性分析48-49
• 4.4 監(jiān)視算法的優(yōu)點(diǎn)與不足49-50
• 4.5 監(jiān)視算法的改進(jìn)50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 第5章 結(jié)論與展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果58-59
• 致謝59

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