机遇与挑战并存，工业物联网向以太网的转型之路

基础设施将基于以太网，为高度分散的系统带来前所未有的实时可见性和控制能力，包括流量管理系统和智能公共电网，如上图所示。

　　展望未来，我们预计带有1588计时支持的芯片解决方案将得到更广泛的采用，以满足这些严格的精度要求，以及物联网环境的特定需求，如更小的尺寸和低功耗，并支持扩展的温度范围。

　　安全性对工业物联网网络至关重要

　　有关信息安全和保护商业，工业基础设施免受网络攻击的意识正在提高。由于以前的封闭物联网网络和智能设备现在要连接到外部世界，准备就绪坚实可靠的安全策略势在必行。虽然存在众多的网络和数据安全模型，我们在本领域内关注的重点仍是加密功能，因为它是保证网络安全连接的最有效手段之一。

　　今天常用的一种基于网络的安全协议是IPsec。IPsec运行在互联网协议层次结构的第3层（L3），它可在路由网络中很好地工作。然而，因为它通常需要嵌入式或专用的独立加密引擎，实现起来成本很高。

　　工作在互联网协议层次结构的第2层（L2）工作的另一种替代方案是IEEE 802.1AE"MACSec"安全标准，它与"KeySec"认证密钥协商协议l 802.1af共同使用。虽然今天没有被广泛采用，但由于其在L2层可简便而高性价比地实现，它提供了一个更简单、更高效、可扩展的选择。

　　像其他基于以太网的网络一样，保护其多个接入点的强大加密功能将对物联网至关重要。由于任何带有一个IP地址的设备理论上都是脆弱的，连接的"东西"越多，对黑客们可访问点的数量就越大。随着物联网和我们的互联世界进一步扩展，任何从工厂网络到单台家用电器的东西都将被包括在预计的750亿个物联网连接之中，使得可扩展的、高性价比的安全技术变得更为关键。

　　幸运的是，美国国家标准与技术研究所（NIST）创建了一套最佳实践，它已成为保护系统免受网络攻击的事实标准。我们有望看到，通过遵循下面这些原 则，如NIST的FIPS 197中描述的AES加密，将成为基于以太网的物联网网络的基本最低要求。而且考虑到物联网的同步要求，我们可以进一步预计"安全的1588"系列技术 ——即加密方法不会影响网络时同——对于这些网络实现长期成功举足轻重。

　　工业以太网的优势所在

　　以太网相比已有的通信协议，应用在工业领域拥有得天独厚的优势。

　　（1）Ethernet是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。

　　（2）以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。

　　（3）软硬件成本低廉，由于以太网技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。

　　（4）通信速率高，随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高，对信息量的需求也越来越大，有时 甚至需要音频、视频数据的传输，目前以太网的通信速率为10M、100M 的快速以太网开始广泛应用，千兆以太网技术也逐渐成熟，10G以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快很多。

　　（5）可持续发展潜力大，在这信息瞬息万变的时代。企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。

　　工业以太网的发展前景

　　以太网随着技术的成熟，交换技术的应用，高速以太网的发展等在工业自动化领域上正迅速增长，几乎所有的 现场总线系统最终可以都连接到以太网。随着集成电路的发展，高档的微处理器作为I/O处理器和控制器核心的条件逐渐成熟，而在控制器上运行的实时嵌入式操 作系统使控制器易于实现TCP/IP协议，以太网络更易于接近现场。工业以太网已经成为控制系统网络发展的主要方向，具有很大的发展潜力。过程控制工业和 自动化工业，从嵌入式系统到现场总线控制系统，都认识到了以太网和TCP/IP 的重要性，以太网和TCP/ IP 作为世界上最为广泛应用的网络协议，它将成为过程级和控制级的主要传输技术。带TCP/ IP 协议的

　　标准的以太网接口现在已经在智能设备和I/ O 模块中使用。它能够与工厂信息管理系统进行直接地、无缝地连接，而无需任何专用设备。因此可以说，工业以太网在工业通讯网络中的使用将构建从底层的现场设 备到先进与优化控制层、企业管理决策层的综合自动化网络平台，从而可以消除企业内部的各种自动化孤岛。以太网作为21 世纪未来工业网络的首选，它将在控制和现场设备级成为标准的高速工业网络，有着广阔的应用和发展前景。

工业以太网技术直接