2021-03-15
工業(yè)以太網(wǎng)即一種高效的局域網(wǎng)絡(luò)，它是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)體系中的重要組成部份，不管是傳感器數(shù)據(jù)傳輸、還是生產(chǎn)設(shè)備控制等等，這些都需以太網(wǎng)來(lái)構(gòu)成基本的控制網(wǎng)絡(luò)。這也是為什么工業(yè)以太網(wǎng)在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛的重要原因之一。
現(xiàn)在在工業(yè)中，通常會(huì)采用專(zhuān)用的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，定義不同的太網(wǎng)幀優(yōu)先等級(jí)，讓用戶(hù)所希望的信息能夠以最快的速度傳遞出去。
以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)近幾年來(lái)，隨著企業(yè)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)以及相關(guān)的融合業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，以太網(wǎng)交換機(jī)作為不可或缺的要害設(shè)備不僅在數(shù)量上獲得了極大的提高，而且在質(zhì)量、性能等方面不斷完善。
設(shè)備技術(shù)的不斷成熟，則意味著工業(yè)以太網(wǎng)的功能也越發(fā)強(qiáng)大，自動(dòng)化生產(chǎn)流程更加流暢，對(duì)提高生產(chǎn)效率無(wú)疑是非常巨大的推動(dòng)作用。
目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)中，電力和軌道交通是工業(yè)交換機(jī)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，占到市場(chǎng)的70%。中國(guó)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)活躍著大約50家廠(chǎng)商。國(guó)內(nèi)工業(yè)以太 網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)，今后幾年進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)將逐步增多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。
首先，速度是我們衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，從而也就成為以太網(wǎng)交換機(jī)等設(shè)備發(fā)展的一個(gè)重要方向。從最初的百兆到千兆再到萬(wàn)兆，以太網(wǎng)不斷滿(mǎn)足著人們快速增長(zhǎng)的需求，給人們帶來(lái)超乎平常的體驗(yàn)。
目前，人們對(duì)帶寬的要求正在迅速提高，如迅猛發(fā)展的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)必需的海量數(shù)據(jù)傳輸通道;大量高帶寬匯聚的城域網(wǎng)絡(luò);
不斷豐富的寬帶應(yīng)用所需的帶寬支持;大型金融機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)集中;企業(yè)核心業(yè)務(wù)、ERP、CRM等復(fù)雜的應(yīng)用擴(kuò)展。今天，千兆為骨干、百兆為接入的主流結(jié)構(gòu)，將逐漸向萬(wàn)兆為骨干、千兆為接入的結(jié)構(gòu)過(guò)渡。
其次是智能化，這里所指的智能化不僅包括交換機(jī)設(shè)備智能化的治理，還包括它們對(duì)越來(lái)越多的智能業(yè)務(wù)的支持。隨著網(wǎng)絡(luò)部署新應(yīng)用和融合多業(yè)務(wù)的需求日益迫切，單一交換機(jī)需要擁有豐富的功能以提供更多的支持，與此同時(shí)，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境加劇了網(wǎng)絡(luò)治理的難度，通過(guò)智能交換設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的集中治理，不僅簡(jiǎn)化了治理步驟，而且降低了部署和維護(hù)的成本。
而伴隨著以太網(wǎng)交換機(jī)的迅速普及，它的安全問(wèn)題也日益受到相關(guān)重視，我們目前要應(yīng)對(duì)以下這些方面：
一、廣播風(fēng)暴攻擊：
假設(shè)一個(gè)極度充滿(mǎn)惡意的用戶(hù)可以發(fā)送大流量的廣播數(shù)據(jù)、組播數(shù)據(jù)或者目的MAC地址為胡亂構(gòu)造的單播數(shù)據(jù)，交換機(jī)接收到這些數(shù)據(jù)時(shí)，將以廣播的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如果交換機(jī)不支持對(duì)洪泛數(shù)據(jù)的流量控制，那么網(wǎng)絡(luò)的帶寬可能就會(huì)被這些垃圾數(shù)據(jù)充滿(mǎn)，從而網(wǎng)絡(luò)中的其它用戶(hù)無(wú)法正常上網(wǎng)。
因此，交換機(jī)需要支持對(duì)從每個(gè)端口收到的洪泛數(shù)據(jù)進(jìn)行速率限制。
二、數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊：
該惡意用戶(hù)可以向路由器發(fā)送非常大流量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)交換機(jī)發(fā)送給路由器的同時(shí)、也占用了該上聯(lián)接口的大部分帶寬，那么其它用戶(hù)上網(wǎng)也將趕到非常的緩慢。
因此，交換機(jī)需限制每個(gè)端口進(jìn)行入方向的速率，不然惡意用戶(hù)就可攻擊他所在的網(wǎng)絡(luò)、從而影響該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的其它用戶(hù)。
三、海量MAC地址攻擊：
因?yàn)榻粨Q機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)以MAC地址作為索引，如果數(shù)據(jù)報(bào)的目的MAC地址未知時(shí)，將在網(wǎng)絡(luò)中以洪泛的方式轉(zhuǎn)發(fā)。所以，惡意用戶(hù)可以向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)送大量的垃圾數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的源MAC地址不停改變，因?yàn)榻粨Q機(jī)需要不停的進(jìn)行MAC地址學(xué)習(xí)、并且交換機(jī)的MAC表容量是有限的，當(dāng)交換機(jī)的MAC表被充滿(mǎn)時(shí)，原有的MAC地址就會(huì)被新學(xué)習(xí)到的MAC地址覆蓋。這樣，當(dāng)交換機(jī)接收到路由器發(fā)送給正?？蛻?hù)的數(shù)據(jù)時(shí)，由于找不到該客戶(hù)MAC的記錄，從而就將以洪泛的方式在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，這樣就大大降低了網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
因此，交換機(jī)需要能夠限制每個(gè)端口能夠?qū)W習(xí)MAC地址的數(shù)量，不然整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就將退化為一個(gè)類(lèi)似于HUB構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。
四、MAC欺騙攻擊：
惡意用戶(hù)為攻擊網(wǎng)絡(luò)使之癱瘓，還可將自己的MAC地址改為路由器的MAC地址(稱(chēng)為MAC-X)，然后不停(并不需要很大的流量，每秒鐘1個(gè)就足夠了)地發(fā)送給交換機(jī)，這樣，交換機(jī)就會(huì)更新MAC-X的記錄，認(rèn)為MAC-X位于與該惡意用戶(hù)連接的端口上，此時(shí)，當(dāng)其他用戶(hù)有數(shù)據(jù)發(fā)送給路由器時(shí)，交換機(jī)將把這些數(shù)據(jù)發(fā)送給該惡意用戶(hù)，這樣發(fā)送正常數(shù)據(jù)的用戶(hù)就不能正常上網(wǎng)了(同理，該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的用戶(hù)都不能上網(wǎng))。
因此，交換機(jī)應(yīng)具備MAC與端口的綁定功能(即路由器的MAC地址最好在交換機(jī)上靜態(tài)配置)，否則惡意用戶(hù)可簡(jiǎn)單地讓網(wǎng)絡(luò)陷入崩潰;或交換機(jī)需綁定每個(gè)端口允許進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)的源MAC地址，這樣惡意用戶(hù)就不能通過(guò)MAC欺騙來(lái)攻擊網(wǎng)絡(luò)。
五、ARP欺騙攻擊：
惡意用戶(hù)可以進(jìn)行ARP欺騙攻擊，即不管接收到對(duì)哪個(gè)IP地址發(fā)出的ARP請(qǐng)求，都立即發(fā)送ARP應(yīng)答，這樣其它用戶(hù)發(fā)送的數(shù)據(jù)也都將發(fā)送到惡意用戶(hù)的這個(gè)MAC地址，這些用戶(hù)自然不能正常上網(wǎng)。
因此，交換機(jī)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)端口與IP地址的綁定功能，即若收到的ARP請(qǐng)求、ARP應(yīng)答、口數(shù)據(jù)與綁定的IP不同，即可將這些數(shù)據(jù)丟棄掉，否則會(huì)讓網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。
六、環(huán)路攻擊：
用戶(hù)在自己家中也安裝一個(gè)交換機(jī)，并且故意把一根網(wǎng)線(xiàn)的兩端都接到該交換機(jī)上構(gòu)成環(huán)路，然后在使用網(wǎng)線(xiàn)把該交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)連接起來(lái)，由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中存在環(huán)路，那么網(wǎng)絡(luò)中的MAC地址學(xué)習(xí)將會(huì)錯(cuò)亂，從而交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也將陷入崩潰。
因此，交換機(jī)需具備環(huán)路檢測(cè)功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)端口存在環(huán)路時(shí)，需將該端口關(guān)閉掉。
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