令牌环网络：工业控制领域的安全守护者

令牌环网络：工业控制领域的安全守护者

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来源

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https://m.eefocus.com/baike/1768256.html

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令牌环网络（Token Ring Network）是一种局域网技术，由IBM在20世纪80年代开发，并成为IEEE 802.5标准。尽管在互联网普及后逐渐被以太网取代，但在某些特定领域，如工业自动化和控制系统中，令牌环网络仍因其独特的安全特性和可靠性而被广泛应用。

令牌环网络通过令牌传递机制控制数据传输，确保网络通信的有序性和可靠性。其工作原理如下：

1. 令牌传递：网络中有一个特殊帧——令牌，在工作站间依次传递。只有持有令牌的工作站才能发送数据。
2. 数据发送：获得令牌后，工作站将令牌置为“忙”状态并附上待发送的数据，形成数据帧进行传输。
3. 数据接收与转发：数据帧沿环路传递，每个工作站检查目的地址是否匹配。若不匹配则继续转发；若匹配，则复制数据并移除该帧。
4. 令牌恢复：发送完成并确认接收无误后，源工作站重新生成空闲令牌，供其他工作站使用。

这种机制带来了以下安全特性：

• 资源分配可控：由于令牌只能被网络中的一个设备持有，因此能够精确控制网络资源的分配情况，有效避免了数据冲突。
• 数据传输有序：令牌环网通过令牌的传递机制，实现了数据传输的有序进行，保证了数据包之间的正确顺序。
• 容错能力强：令牌环网具有一定的容错能力，当部分设备故障时，令牌环网仍然可以继续运行，保证了网络的稳定性。

尽管令牌环网络存在一些缺点，如单点故障和延迟较大，但在特定领域如工业自动化中，其优势仍然明显：

1. 工业自动化：需要严格实时控制和低延迟的环境，如工厂生产线。令牌环网络的确定性延迟特性使其能够满足这类应用的需求。
2. 企业内部网络：早期广泛用于连接工作站和服务器，实现高效数据传输。在某些对安全性要求极高的企业环境中，令牌环网络仍被使用。
3. 控制系统：对数据传输顺序和可靠性要求较高的场合，如监控系统。令牌环网络的有序传输和高可靠性使其成为理想选择。

在当前网络安全形势下，令牌环网络的一些安全特性重新受到重视：

1. 物理隔离：令牌环网络通常用于构建物理隔离的专用网络，这使得外部攻击者难以直接访问网络资源。
2. 访问控制：基于令牌的访问控制机制能够有效防止未经授权的数据传输，提高了网络的整体安全性。
3. 数据完整性：通过差分曼彻斯特编码等技术，令牌环网络能够提供稳定的数据传输，确保数据的完整性和一致性。

随着物联网和工业4.0的快速发展，对高可靠性和低延迟网络的需求日益增长。令牌环网络在这些领域仍具有广阔的应用前景。然而，面对日益复杂的网络安全威胁，令牌环网络也需要不断演进，例如：

1. 增强安全性：结合现代加密技术，提高网络的安全防护能力。
2. 提高可扩展性：通过技术创新解决传统令牌环网络扩展性差的问题。
3. 融合新技术：与SDN（软件定义网络）等新技术结合，实现更灵活的网络管理。

尽管令牌环网络在某些方面可能不如以太网灵活，但其在特定领域的独特优势使其在现代数据安全体系中仍占有一席之地。通过不断创新和优化，令牌环网络有望在未来的工业互联网和物联网应用中发挥更大的作用。