1.3.3 Wireless Technologies and Networks The use of wireless links with field devices, such as sensors and actuators, allows for flexible installation and maintenance. allows for mobile operation required in the case of mobile robots, and alleviates the problems associated with cabling. For a wireless communication system to operate effectively in an industrial/factory floor environment, it must guarantee high reliability, low and predictable delay of data transfer (typically, less than 10 MS for real-time applications), support for a high number of sensor! actuators, and low power consumption, to mention a few. In industrial environments, the wireless channel characteristic degradation artifacts can be compounded by the presence of electric motors or a variety of equipment causing the electric discharge, which Contribute to even greater levels of bit error and packet losses. lmproving channel quality and designing robust and loss-tolerant applications, both the subject of extensive research and development, seem to have the potential to alleviate these problems to some extent |44}. In addition to peer-to-peer interaction, the sensor/actuator stations may communicate with the base station(s). which may have its transceiver attached to the cable of a fieldbus, thus resulting in a hybrid wireless-wire line fieldbus system [45]. To leverage low cost, small size, and low power consumption, Bluetooth 2.4 Gil: radio transceivers can be used as the sensor/actuator communication hardware. To meet the requirements for high reliability, low and predictable delay of data transfer, and support for a high number of sensor/actuators, custom optimized communication protocols may he required for the operation of the base station, as the commercially available solutions such as IEEE 802.15.1/ Bluetooth [46, 47], IEEIE 802.15.4/ ZigBee [48],and IEEE 802.11 [49-51] variants may not fulfill all the requirements. A representative example of this kind of system is a wireless sensor/ actuator network developed by ABB and deployed in a manufacturing environment [52]. The system, known as WIS.- (wireless sensor/ actuator). has been implemented in a manufacturing cell to network proximity switches. which are some of the most widely used position sensors in automated Factories to control Positions of 21 variety of equipment, including robotic arms. The sensor/actuator communication hardware is based on a standard Bluetooth 2.4 GHz radio transceiver and low power electronics that handle the wireless communication link. The sensors communicate with a wireless base station via antennas mounted in the cell. For the base station, a specialized RF from end was developed to provide collision-free air access by allocating it fixed Time Division Multiple Access (TDMA) time slot to each sensor/actuator. Frequency hopping [FH] was employed to counter both frequency-selective fading and interference effects. and operates in com- bination with automatic retransmission requests (ARQs). The parameters of this TDMA/FH scheme were chosen to satisfy the requirements of up to 120 sensor/actuators per base station. Each wireless node has a response or cycle time of 2 ms, to make full use of the available radio hand of Sit Mlle. width. The frequency hopping sequences are cell specific and were chosen to have low cross-correlations to permit parallel operation of many cells on the same factory floor with low self-interference. The base station can handle up to 120 wireless sensor/actuators and is connected to the control system Via a (wire line) field bus, To increase capacity. a number of base stations can operate in the same area. WISA provides wireless power supply to the Sensors, based on magnetic coupling [53]. In the future, different wireless technologies will be used in the same environment. This may pose some problems with coexistence if networks are operated in the same frequency band. A good overview of this issue is presented in Reference [441. 1.3.4 Security in Industrial Networks The growing trend for horizontal and vertical integration of industrial automated enterprises, largely achieved through internetworking of the plant communication infrastructure, coupled with at growing demand for remote access to process data at the factory floor level, exposes automation systems to potential electronic Security attacks that might compromise the integrity of these systems and endanger plant safety. Safety, or the absence of catastrophic consequences for humans and environment, is, most likely, the most important operational requirement for automation and process control systems. Another important requirement is system/plant availability: the automation system and plant must be
operationally safe over extended periods of time, even if they continue to operate in a degraded mode in the presence of a fault. With this requirement, security software updates in the running field devices may be difficult or too risky. As pointed out in Dzung et al. l54]. “security is a process, not a product." This motto embeds the practical wisdom that solutions depend on specific; application areas, systems, and devices. The limited computing, memory, and communication bandwidth resources of controllers embedded in the field devices pose considerable challenge for the implementation of effective security policies, which, in general, are resource demanding. This limits the applicability of the mainstream cryptographic protocols, even vendor-tailored versions. The operating systems running on small footprint controllers tend to implement essential services only, and do not provide authentication 01‘ access C0l'll1'0l IO protect mission- and safety-critical field devices. In applications restricted to the Hypertext Transfer Protocol (HTTP), such as embedded Web servers, Digest Access Authentication (DAA) [55], a security extension to HTTP, may Offer an alternative and viable solution. Fieldbuses, in general, do not have any security features. Because they are frequently located at the premises requiring access permit, eavesdropping or message tampering would require physical access to the medium. Potential solutions to provide a certain level of security were explored in Palensky and Saute r I56] and Schwaiger and Treytl [57], where the focus was on the fieldbus-to-lnternet gateway. The emerging Ethernet-based fieldbuses are more vulnerable to attack owing to the use of the Ethernet and TCP/IP protocols and services. Here, the general communication security tools for TCPIIP apply [54]. Local area wireless sensor/actuator networks are particularly vulnerable to DoS (denial-of-service) attacks by radio jamming and even eavesdropping. The details on protection solutions for this class of networks are extensively discussed in Dzung et all. [54] and Schaefer [58]. The security issues as applied to middleware applications are discussed in some detail in Dzung et al [54].
1.3.3 Wireless Technologies and Networks The use of wireless links with field devices, such as sensors and actuators, allows for flexible installation and maintenance. allows for mobile operation required in the case of mobile robots, and alleviates the problems associated with cabling. For a wireless communication system to operate effectively in an industrial/factory floor environment, it must guarantee high reliability, low and predictable delay of data transfer (typically, less than 10 MS for real-time applications), support for a high number of sensor! actuators, and low power consumption, to mention a few. In industrial environments, the wireless channel characteristic degradation artifacts can be compounded by the presence of electric motors or a variety of equipment causing the electric discharge, which Contribute to even greater levels of bit error and packet losses. lmproving channel quality and designing robust and loss-tolerant applications, both the subject of extensive research and development, seem to have the potential to alleviate these problems to some extent |44}. In addition to peer-to-peer interaction, the sensor/actuator stations may communicate with the base station(s). which may have its transceiver attached to the cable of a fieldbus, thus resulting in a hybrid wireless-wire line fieldbus system [45]. To leverage low cost, small size, and low power consumption, Bluetooth 2.4 Gil: radio transceivers can be used as the sensor/actuator communication hardware. To meet the requirements for high reliability, low and predictable delay of data transfer, and support for a high number of sensor/actuators, custom optimized communication protocols may he required for the operation of the base station, as the commercially available solutions such as IEEE 802.15.1/ Bluetooth [46, 47], IEEIE 802.15.4/ ZigBee [48],and IEEE 802.11 [49-51] variants may not fulfill all the requirements. A representative example of this kind of system is a wireless sensor/ actuator network developed by ABB and deployed in a manufacturing environment [52]. The system, known as WIS.- (wireless sensor/ actuator). has been implemented in a manufacturing cell to network proximity switches. which are some of the most widely used position sensors in automated Factories to control Positions of 21 variety of equipment, including robotic arms. The sensor/actuator communication hardware is based on a standard Bluetooth 2.4 GHz radio transceiver and low power electronics that handle the wireless communication link. The sensors communicate with a wireless base station via antennas mounted in the cell. For the base station, a specialized RF from end was developed to provide collision-free air access by allocating it fixed Time Division Multiple Access (TDMA) time slot to each sensor/actuator. Frequency hopping [FH] was employed to counter both frequency-selective fading and interference effects. and operates in com- bination with automatic retransmission requests (ARQs). The parameters of this TDMA/FH scheme were chosen to satisfy the requirements of up to 120 sensor/actuators per base station. Each wireless node has a response or cycle time of 2 ms, to make full use of the available radio hand of Sit Mlle. width. The frequency hopping sequences are cell specific and were chosen to have low cross-correlations to permit parallel operation of many cells on the same factory floor with low self-interference. The base station can handle up to 120 wireless sensor/actuators and is connected to the control system Via a (wire line) field bus, To increase capacity. a number of base stations can operate in the same area. WISA provides wireless power supply to the Sensors, based on magnetic coupling [53]. In the future, different wireless technologies will be used in the same environment. This may pose some problems with coexistence if networks are operated in the same frequency band. A good overview of this issue is presented in Reference [441. 1.3.4 Security in Industrial Networks The growing trend for horizontal and vertical integration of industrial automated enterprises, largely achieved through internetworking of the plant communication infrastructure, coupled with at growing demand for remote access to process data at the factory floor level, exposes automation systems to potential electronic Security attacks that might compromise the integrity of these systems and endanger plant safety. Safety, or the absence of catastrophic consequences for humans and environment, is, most likely, the most important operational requirement for automation and process control systems. Another important requirement is system/plant availability: the automation system and plant must be operationally safe over extended periods of time, even if they continue to operate in a degraded mode in the presence of a fault. With this requirement, security software updates in the running field devices may be difficult or too risky. As pointed out in Dzung et al. l54]. “security is a process, not a product." This motto embeds the practical wisdom that solutions depend on specific; application areas, systems, and devices. The limited computing, memory, and communication bandwidth resources of controllers embedded in the field devices pose considerable challenge for the implementation of effective security policies, which, in general, are resource demanding. This limits the applicability of the mainstream cryptographic protocols, even vendor-tailored versions. The operating systems running on small footprint controllers tend to implement essential services only, and do not provide authentication 01‘ access C0l'll1'0l IO protect mission- and safety-critical field devices. In applications restricted to the Hypertext Transfer Protocol (HTTP), such as embedded Web servers, Digest Access Authentication (DAA) [55], a security extension to HTTP, may Offer an alternative and viable solution. Fieldbuses, in general, do not have any security features. Because they are frequently located at the premises requiring access permit, eavesdropping or message tampering would require physical access to the medium. Potential solutions to provide a certain level of security were explored in Palensky and Saute r I56] and Schwaiger and Treytl [57], where the focus was on the fieldbus-to-lnternet gateway. The emerging Ethernet-based fieldbuses are more vulnerable to attack owing to the use of the Ethernet and TCP/IP protocols and services. Here, the general communication security tools for TCPIIP apply [54]. Local area wireless sensor/actuator networks are particularly vulnerable to DoS (denial-of-service) attacks by radio jamming and even eavesdropping. The details on protection solutions for this class of networks are extensively discussed in Dzung et all. [54] and Schaefer [58]. The security issues as applied to middleware applications are discussed in some detail in Dzung et al [54].
การแปล กรุณารอสักครู่..

เทคโนโลยี > ไร้สายและเครือข่ายการใช้งานของการเชื่อมโยงแบบไร้สายด้วยจึงละมั่ง อุปกรณ์ เช่น เซ็นเซอร์ และกระตุ้นให้มีความยืดหยุ่นสำหรับการติดตั้งและบำรุงรักษา ช่วยให้โทรศัพท์มือถือปฏิบัติการบังคับใช้ในกรณีของหุ่นยนต์เคลื่อนที่ และ ช่วยปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสาย สำหรับระบบสื่อสารไร้สายเพื่อใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม / โรงงาน ,มันต้องรับประกันความน่าเชื่อถือสูงหน่วงเวลาต่ำและการคาดการณ์ของการถ่ายโอนข้อมูล ( โดยทั่วไปน้อยกว่า 10 ms สำหรับการใช้งานจริง ) , การสนับสนุนสำหรับจำนวนสูงของเซนเซอร์ ! ตัวกระตุ้นและการใช้พลังงานต่ำ พูดถึงไม่กี่ ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมมีช่องสัญญาณไร้สายคุณลักษณะการย่อยสลายสิ่งประดิษฐ์สามารถประกอบโดยการแสดงตนของมอเตอร์ไฟฟ้าหรือความหลากหลายของอุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดการไฟฟ้า ซึ่งส่งผลให้ระดับของความผิดพลาดบิตมากขึ้นและการสูญเสียแพ็คเก็ต . lmproving คุณภาพช่องทางและออกแบบที่แข็งแกร่งโปรแกรมใจกว้างและความสูญเสีย ทั้งในเรื่องของการวิจัย และการพัฒนาดูเหมือนจะมีศักยภาพในการบรรเทาปัญหาเหล่านี้บ้าง | 44 } นอกจากแบบปฏิสัมพันธ์ , เซ็นเซอร์ / ตัวสถานีอาจจะติดต่อสื่อสารกับสถานีฐาน ( s ) ซึ่งอาจมีทิฐิมานะที่แนบมากับสายเคเบิลของจึง eldbus จึงส่งผลให้ไฮบริดไร้สายเส้นลวดจึง eldbus ระบบ [ 45 ] เพื่อใช้ประโยชน์จากค่าใช้จ่ายต่ำและต่ำขนาดเล็ก , การใช้พลังงาน , บลูทู ธ 24 กิล : transceivers วิทยุสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ actuator / อุปกรณ์สื่อสาร เพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับความน่าเชื่อถือสูงหน่วงเวลาต่ำและการคาดการณ์ของการถ่ายโอนข้อมูลและการสนับสนุนสำหรับจำนวนสูงของเซ็นเซอร์ / actuators โปรโตคอลการสื่อสารที่เหมาะสมเองเขาอาจจำเป็นสำหรับการดำเนินงานของสถานีฐานเป็นโซลูชั่นที่สามารถใช้ได้ในเชิงพาณิชย์เช่น IEEE 802.15 .1 / บลูทู ธ [ 46 , 47 ] , ieeie 802.15.4/ ZigBee [ 48 ] , และ IEEE 802.11 [ 49-51 ] พันธุ์อาจไม่ได้จึงจะครบทุกความต้องการ ตัวแทนตัวอย่างของระบบประเภทนี้เป็นเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่พัฒนาโดย ABB / ตัว และใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิต [ 52 ] ระบบที่เรียกว่า WIS - ( เซ็นเซอร์ไร้สาย / ตัว )มาประยุกต์ใช้ในการผลิตเซลล์เครือข่ายสวิทช์ความใกล้ชิด ซึ่งมีใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานตำแหน่งเซ็นเซอร์อัตโนมัติเพื่อควบคุมตำแหน่งของ 21 ความหลากหลายของอุปกรณ์รวมทั้งแขนหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์ / ตัวฮาร์ดแวร์การสื่อสารจะขึ้นอยู่กับมาตรฐานบลูทู ธ 24 GHz วิทยุ Transceiver และพลังงานต่ำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จัดการการเชื่อมโยงการสื่อสารไร้สาย เซ็นเซอร์สื่อสารไร้สายสถานีฐานผ่านเสาอากาศที่ติดตั้งในโทรศัพท์ สำหรับสถานีฐาน เฉพาะ RF จากปลายถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อให้ชนอากาศฟรีเข้าถึงโดยจัดสรรมันจึง xed เวลา ส่วนหลาย Access ( TDMA ) เวลาเสียบกับเซนเซอร์แต่ละตัว / ตัว .ความถี่กระโดด [ FH ] ใช้เพื่อเลือกความถี่เคาน์เตอร์ทั้ง จาง และผลรบกวน . และทำหน้าที่ในดอทคอม - ชุดวัดกับการร้องขอ retransmission แบบอัตโนมัติ ( arqs ) พารามิเตอร์ของ TDMA / 4 โครงการนี้ถูกเลือกเพื่อตอบสนองความต้องการได้ถึง 120 เซ็นเซอร์ / ตัวกระตุ้นต่อสถานีฐาน ไร้สายแต่ละโหนดมีการตอบสนองหรือรอบ 2 นางสาวเพื่อให้ใช้เต็มรูปแบบของบริการวิทยุมือนั่งกว้าง mlle. . ความถี่กระโดดลำดับเป็นเซลล์ประเภทจึง C และเลือกที่จะมีความสัมพันธ์ข้ามต่ำเพื่อให้ปฏิบัติการคู่ขนานหลายเซลล์ในโรงงานเดียวกันกับการแทรกแซงflเกี่ยวกับตนเองต่ำ สถานีฐานสามารถจัดการได้ถึง 120 เซ็นเซอร์ไร้สาย / หัวฉีด และเชื่อมต่อกับระบบควบคุมผ่าน ( สายลวด ) จึงละมั่ง รถบัสเพื่อเพิ่มความจุ จำนวนสถานีฐาน สามารถใช้งานได้ในพื้นที่เดียวกัน วิภาพร วรให้การจัดหาพลังงานไร้สายเซ็นเซอร์ ตามข้อต่อแม่เหล็ก [ 53 ] ในอนาคต เทคโนโลยีไร้สายที่แตกต่างกันจะใช้ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน นี้อาจก่อให้เกิดปัญหาบางอย่างกับการอยู่ร่วมกัน ถ้าเครือข่ายจะดำเนินการในย่านความถี่เดียวกันภาพรวมที่ดีของปัญหานี้ คือ นำเสนอในการอ้างอิง [ 441 . การรักษาความปลอดภัยเครือข่ายอุตสาหกรรมไในแนวโน้มการเติบโตในการบูรณาการในแนวนอนและแนวตั้งของอุตสาหกรรมอัตโนมัติ บริษัท ส่วนใหญ่ได้ผ่านการเชื่อมต่อของโรงงานการสื่อสารโครงสร้างพื้นฐานควบคู่กับความต้องการเพิ่มขึ้นสำหรับการเข้าถึงระยะไกลไปยังข้อมูลกระบวนการผลิตที่โรงงานflเกี่ยวกับระดับตีแผ่ระบบรักษาความปลอดภัยอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติศักยภาพการโจมตีที่อาจประนีประนอมความสมบูรณ์ของระบบเหล่านี้และเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยโรงงาน ความปลอดภัย หรือการขาดของผลกระทบที่รุนแรงต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม คือ มากที่สุด ที่สำคัญการดำเนินงานของกระบวนการอัตโนมัติและระบบควบคุม อื่นที่สำคัญความต้องการใช้ระบบ / พืชระบบโรงงานอัตโนมัติและต้อง
ถ่วงดุลปลอดภัยในเวลาพิเศษ แม้ว่าพวกเขาจะยังคงใช้งานในโหมดเสื่อมโทรมในตนของความผิด กับความต้องการนี้ , การรักษาความปลอดภัยการปรับปรุงซอฟต์แวร์ในการทำงานจึงละมั่ง อุปกรณ์อาจจะแยกถ่ายทอดศาสนา หรือเสี่ยงเกินไป เป็นแหลมออกใน dzung et al . l54 ] " การรักษาความปลอดภัยคือกระบวนการไม่ใช่ผลิตภัณฑ์" คำขวัญนี้รวมปฏิบัติ ปัญญาที่โซลูชั่นขึ้นอยู่กับกาจึง C ; พื้นที่ , การประยุกต์ใช้ระบบและอุปกรณ์ หน่วยความจำคอมพิวเตอร์และทรัพยากรการสื่อสาร จำกัด แบนด์วิดธ์ของตัวควบคุมที่ฝังตัวอยู่ในอุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดความท้าทายมากจึงละมั่ง สําหรับการดําเนินนโยบายการรักษาความปลอดภัยที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นทรัพยากรที่เรียกร้องนี้ จำกัด การประยุกต์ใช้หลักการเข้ารหัสโปรโตคอล แม้ผู้ขายปรับรุ่น ระบบปฏิบัติการที่ใช้ในตัวควบคุมรอยเท้าเล็ก ๆมักจะใช้บริการที่จำเป็นเท่านั้น และไม่มีการตรวจสอบการเข้าถึง c0l'll1 01 '0l IO ปกป้องภารกิจ - และความปลอดภัยจึงละมั่ง มีอุปกรณ์ ในการใช้งานเฉพาะการ Hypertext Transfer Protocol ( HTTP ) ,เช่นเว็บเซิร์ฟเวอร์สมองกลฝังตัว , ย่อยเข้าถึงการตรวจสอบ ( ด่า ) [ 55 ] , การรักษาความปลอดภัยที่ http อาจเสนอทางเลือกและศักยภาพโซลูชั่น fieldbuses โดยทั่วไปไม่ได้มีคุณลักษณะด้านความปลอดภัย เพราะพวกเขามักตั้งอยู่ในสถานที่ที่ต้องการให้เข้าถึง การปลอมแปลงหรือข้อความจะต้องมีการเข้าถึงทางกายภาพไปยังสื่อโซลูชั่นที่มีศักยภาพเพื่อให้ระดับของการรักษาความปลอดภัยโดยการสํารวจใน palensky และ saute R i56 ] และเครื่อง treytl [ 57 ] ที่ถูกโฟกัสบนจึง eldbus เพื่ออินเตอร์เน็ตเกตเวย์ กว่าอีเธอร์เน็ตที่ใช้ fieldbuses จะเสี่ยงต่อการโจมตีด้วยการใช้อีเธอร์เน็ตและโปรโตคอล TCP / IP และบริการ ที่นี่ , ทั่วไปการสื่อสารการรักษาความปลอดภัยเครื่องมือสำหรับ tcpiip ใช้ [ 54 ]พื้นที่ในท้องถิ่นเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย / ตัวมีความเสี่ยงโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน DOS ( ปฏิเสธการให้บริการการโจมตีโดยสัญญาณวิทยุ ) และแม้แต่การดักฟัง รายละเอียดเกี่ยวกับโซลูชั่นป้องกันชั้นของเครือข่ายนี้อย่างกว้างขวาง กล่าวใน dzung et ทั้งหมด [ 54 ] และ เชเฟอร์ [ 58 ] ปัญหาด้านความปลอดภัยที่ใช้งาน ( จะกล่าวถึงในรายละเอียดบางอย่างใน dzung et al [ 54 ]
การแปล กรุณารอสักครู่..
