支援TSN/PoE/安全防護　網管型交換器靈活配置工業網路(2)

PoE和PoE+

(承前文)乙太網路供電(PoE)在工業4.0自動化支柱架構中，是TSN的重要輔助要件。工業4.0的驅動力之一是IIoT，由許多感測器、致動器和控制器組成。PoE的開發是為了因應在整個工廠或其他設施中為IIoT裝置供電的挑戰。

PoE可支援透過單條網路線同時傳輸高速資料(包括TSN)和電力。例如，可使用PoE透過CAT 5/5e纜線將48Vdc電力輸送到最遠100m外的地方。除了簡化網路架設外，PoE還可簡化不斷電系統和備援電源的實作，並可提高工業製造流程和設備的可靠性。

PoE使用兩種類型的裝置：對網路注入電力的供電設備(Power Sourcing Equipment, PSE)和提取及使用電力的受電裝置(Powered Device, PD)。PoE分為兩種，基本PoE可為PD提供最高15.4W的功率；PoE+則是較新標準，可為PD提供達30W的功率。

網路安全性

ISA和IEC已針對工業自動化和控制系統(IACS)制定一系列標準。ISA/IEC 62443系列包含四節內容，第四節適用於裝置供應商。IEC 62443-4-2認證的裝置皆經過獨立評估，並且採用安全設計，包括網路安全的最佳實務。達成IACS安全性的兩個重要工具分別是存取控制清單(ACL)和阻斷服務(DoS)攻擊防護。無論是哪一個工具，網路工程師都有多種可用作法。

ACL可用來允許或拒絕進出網路介面的流量。使用ACL的優點在於能夠以網路速度運作，並且不會影響資料輸送量，這對TSN實作來說是重要的考量之一。以Hirschmann的HiOS為例，將ACL分為三類：

• TCP/IP流量的基本ACL，僅有最少的配置選項，可用來設定許可規則，例如「裝置A只能與這組裝置通訊」、「裝置A只能向裝置B傳送特定類型的資訊」或「裝置A無法與裝置B通訊」。使用基本ACL可以簡化並加快部署速度。
• TCP/IP流量的進階ACL，提供更精細的控制，可依據流量的優先順序、標頭中設定的旗標和其他條件來允許或拒絕流量。此外，也可制定僅於一天中特定時間套用的規則。流量可以複製到另一個埠以進行監測或分析。特定類型的流量可以強制流向指定埠，無論其原始目的地如何。
• 某些IACS裝置並未使用TCP/IP，HiOS亦允許依據中介存取控制(MAC)定址在乙太網路訊框層級設定ACL。這些MAC層級的ACL可依據一系列條件來啟用過濾，包括流量類型、一天中的時間、來源或目的地MAC位址等(圖4)。

ACL必須經過配置，而DoS防護則通常燒錄於裝置中且會自動實作。此防護可處理透過TCP/IP、傳統TCP/UDP和網際網路控制訊息協定(ICMP)進行的攻擊。若是TCP/IP和TCP/UDP，DoS攻擊會採取與協定堆疊相關的多種形式，即向受攻擊的裝置傳送不符合標準的封包。或者，也可能使用裝置的IP位址將資料封包傳送到受攻擊的裝置，可能因此導致無止盡的回覆迴圈。乙太網路交換器可以自我保護，並透過自動過濾惡意資料封包來保護網路上的傳統裝置。

另一種常見的DoS攻擊是透過ICMP ping進行。Ping用於識別網路上裝置的可用性和回應時間，但也可用於DoS攻擊。舉例來說，攻擊者可以發送有效負載大到足以導致接收裝置緩衝區溢出的ping，進而使協定堆疊崩潰。現在的網管型乙太網路交換器可自動保護自身，以免受到ICMP型的DoS攻擊。

網管型交換器滿足IIoT所需

網管型乙太網路交換器可支援TSN、PoE和 PoE+，提供高水準的網路安全，並具有IIoT和工業4.0支柱網路結構所需的大頻寬連接。這些交換器容易配置、連接埠密度高、具有延伸工作溫度能力，並且提供符合ISA12.12.01的款式，可用於危險場所。例如，Hirschmann的BOBCAT網管型乙太網路交換器便支援TSN，且具有擴充頻寬能力，可在不更換交換器的情況下，將SFP從1Gbps調整為2.5Gbps。此外，該交換器的連接埠密度高，單一裝置具有最多24個埠，並提供SFP或銅纜上行鏈路埠選項(圖5)。

BOBCAT網管型乙太網路交換器的其他特點包括：具備ISASecure CSA/IEC 62443-4-2認證，包括ACL和自動DoS防範；在八個PoE/PoE+連接埠上支援達240W的功率，且無須分擔負載；標準環境工作溫度介於0~+60°C，延伸溫度機型的工作溫度介於-40~+70°C；此外，該交換器也提供符合ISA12.12.01的型號，可用於危險場所。

(本文作者為Digi-Key特約作家)

支援TSN/PoE/安全防護　網管型交換器靈活配置工業網路(1)

支援TSN/PoE/安全防護　網管型交換器靈活配置工業網路(2)