DNP3

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Сентябрь 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Распределенный сетевой протокол 3 ( DNP3 ) - это набор протоколов связи, используемых между компонентами в системах автоматизации процессов . В основном он используется в коммунальных службах, таких как электрические и водные компании. Использование в других отраслях не является обычным явлением. Он был разработан для связи между различными типами оборудования для сбора данных и управления. Он играет решающую роль в системах SCADA , где используется мастер-станциями SCADA (также известными как центры управления), удаленными оконечными устройствами (RTU) и интеллектуальными электронными устройствами.(СВУ). Он в основном используется для связи между главной станцией и RTU или IED. ICCP, протокол связи между центрами управления (часть IEC 60870-6 ), используется для связи между ведущими станциями. Конкурирующие стандарты включают старый протокол Modbus и новый протокол IEC 61850 .

История [ править ]

В то время как IEC 60870-5 все еще находился в стадии разработки и не был стандартизован, возникла необходимость в создании стандарта, который обеспечил бы взаимодействие между компонентами SCADA различных поставщиков для электрической сети. Таким образом, в 1993 году компания GE-Harris Canada (ранее известная как Westronic) использовала частично завершенные спецификации протокола IEC 60870-5 в качестве основы для открытого и немедленно реализуемого протокола, который специально отвечал требованиям Северной Америки. Протокол разработан для обеспечения надежной связи в неблагоприятных условиях, которым подвергаются системы автоматизации электроэнергетики, и специально разработан для устранения искажений, вызванных электромагнитными помехами. (EMI), стареющие компоненты (их ожидаемый срок службы может достигать десятилетий) и плохая среда передачи.

Безопасность [ править ]

Поскольку приложения интеллектуальных сетей обычно предполагают доступ третьих сторон к одним и тем же физическим сетям и базовой IP-инфраструктуре сети, была проделана большая работа по добавлению функций безопасной аутентификации в протокол DNP3. Протокол DNP3 соответствует стандарту IEC 62351-5 . Некоторые поставщики поддерживают шифрование с помощью прямого подключения для последовательной связи или виртуальных частных сетей для связи на основе Интернет-протокола. Первоначально один из самых популярных методов «вставки в провод» появился как AGA-12 (Американская газовая ассоциация) в 2003 году, а позже стал стандартом IEEE Std. 1711-2010. Впоследствии этот стандарт был отменен 27 марта 2014 г.

Протокол DNP3 также упоминается в IEEE Std. IEEE 1379-2000 , который рекомендует набор передовых практик для реализации современных каналов связи SCADA Master-RTU / IED. К ним относятся не только шифрование, но и другие методы, повышающие безопасность от хорошо известных методов вторжения.

Рекомендуется использовать DNP3 в соответствии со стандартом IEC 62531-3 TLS, Transport Layer Security.

Технические детали [ править ]

Протокол DNP3 имеет важные функции, которые делают его более надежным, эффективным и совместимым, чем старые протоколы, такие как Modbus, за счет более высокой сложности.

С точки зрения модели OSI для сетей, DNP3 определяет протокол уровня 2 . Он обеспечивает мультиплексирование, фрагментацию данных, проверку ошибок, управление каналом, приоритизацию и адресацию уровня 2 для пользовательских данных. Он также определяет транспортную функцию (несколько похожую на функцию уровня 4 ) и прикладной уровень ( уровень 7 ), которые определяют функции и общие типы данных, подходящие для общих приложений SCADA. Кадр DNP3 очень похож, но не идентичен кадру IEC 60870-5 FT3. Он интенсивно использует коды циклического контроля избыточности для обнаружения ошибок.

Повышение эффективности использования полосы пропускания достигается за счет создания отчетов о данных, ориентированных на события . Удаленный терминал отслеживает точки данных и генерирует события, когда он определяет, что данные должны быть отправлены в отчет (например, когда он меняет значение). Каждое из этих событий помещается в один из трех буферов, связанных с «Классами» 1, 2 и 3. В дополнение к ним класс 0 определяется как «статический» или текущий статус отслеживаемых данных.

Удаленный терминал первоначально опрашивается с помощью того, что DNP3 называет «опросом целостности» (комбинированное считывание данных классов 1, 2, 3 и 0). Это заставляет удаленный терминал отправлять все буферизованные события, а также все данные статических точек на главную станцию. После этого Мастер опрашивает данные о событии, считывая Класс 1, Класс 2 или Класс 3. Считывание классов может выполняться вместе, или каждый класс может считываться с разной скоростью, обеспечивая механизм для создания различных приоритетов отчетности. для разных классов. После опроса целостности отправляются только значительные изменения данных. Это может привести к значительно более быстрому извлечению данных, чем при постоянном опросе всего, независимо от того, существенно ли оно изменилось.

Удаленное оконечное устройство также может быть настроено для самопроизвольной передачи данных класса 1, 2 или 3, когда они становятся доступными.

Протокол DNP3 поддерживает синхронизацию времени с RTU. Протокол DNP имеет варианты всех точечных данных с метками времени, так что даже при нечастом опросе RTU все еще возможно получить достаточно данных, чтобы восстановить последовательность событий того, что происходило между опросами.

Протокол DNP3 имеет обширную библиотеку общих точечно-ориентированных объектов. Основное внимание в этой обширной библиотеке было уделено устранению необходимости в битовом отображении данных по другим объектам, как это часто делается во многих установках Modbus. Например, доступны варианты чисел с плавающей запятой, поэтому нет необходимости отображать число на пару 16-битных регистров. Это улучшает совместимость и устраняет такие проблемы, как порядок байтов .

Удаленный терминал для протокола DNP3 может быть небольшим простым встроенным устройством или большой сложной стойкой, заполненной оборудованием. Группа пользователей DNP установила четыре уровня подмножеств протокола для соответствия RTU. Группа пользователей DNP опубликовала процедуры тестирования для уровней 1 и 2, простейших реализаций.

Протокол является надежным, эффективным и совместимым с широким спектром оборудования, но со временем стал более сложным и тонким. Частью проблемы являются все более требовательные промышленные приложения. Кроме того, концепции SCADA технически просты, но полевые приложения, которые объединяют несколько типов оборудования, могут стать сложными в настройке или устранении неисправностей из-за различий в реализациях поставщиков.

Стандартизация IEEE [ править ]

IEEE принял DNP3 в качестве стандарта IEEE Std 1815-2010 23 июля 2010 года ^[1] IEEE Std 1815 был соавтор комитет передачи и распределения Комитета и подстанций по Обществу IEEE мощности и энергии , с дополнительным входом из ДНП пользователей Группа .

В апреле 2012 года IEEE одобрил Std 1815-2012 для публикации. IEEE Std 1815-2010 устарел. Версия стандарта 2012 года включает функции безопасной аутентификации версии 5. Предыдущая версия безопасной аутентификации в IEEE 1815-2010 использовала только предварительно общие ключи . Новая версия может использовать инфраструктуру открытых ключей и упрощает удаленную смену ключей.

Ссылки [ править ]

• 1379-2000 - Рекомендуемая практика IEEE для передачи данных между удаленными оконечными устройствами и интеллектуальными электронными устройствами на подстанции . 2001. DOI : 10,1109 / IEEESTD.2001.92412 . ISBN 978-0-7381-2639-5.
• 1815-2010 - Стандарт IEEE для связи в электроэнергетических системах - Протокол распределенной сети (DNP3) . 2010. DOI : 10,1109 / IEEESTD.2010.5518537 . ISBN 978-0-7381-6312-3.
• 1815-2012 - Стандарт IEEE для протокола распределенной сети связи электроэнергетических систем (DNP3) . 2012. DOI : 10,1109 / IEEESTD.2012.6327578 . ISBN 978-0-7381-7292-7.

Внешние ссылки [ править ]

• Официальный веб-сайт