1、研究意义与背景 由于计算机技术及控制技术的发展,特别是90年代以来,以Internet为代表的计算机信息产业和数据通信网络蓬勃发展,对工业自动化领域形成了强大的冲击:工业自动化水平也随之提高到一个崭新的高度[1]。

随着工业自动控制系统的网络结构发展越来越分散化,同时系统越来越复杂,内部的连接越来越高速化与紧密化，更多的是系统细分成了独立的控制孤岛。

对驱动器和用户接口的需求越来越多。

从传感器到主控制器,数据的传输必须经过不同的CPU和驱动软件,其结果是传输速度低,缺乏透明度,软件和维护费用高[2]。

在所有的网络技术中,以太网技术是至今最理想的选择，而且工业网络对可用性要求较高，环网冗余是提高网络可用性的重要手段，西门子常用的PROFIBUS网络和工业以太网都可以组态冗余环网[11]。

如何构建PROFIBUS和工业以太网环网，对工业信息安全集成具有重要研究意义。

2、国内外的研究现状 工业以太网以其低成本、高传输速率、开放性好的特点，在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。

传统的工业以太网往往依据生成树协议构建的网络拓扑来应对网络结构变化，但是由于生成树协议的故障脆性，从而导致网络结构的重构/恢复慢。

因此，往往难以适应核电、电网和交通运输等高可靠性工业应用的要求。

所以在设计工业以太网时必须保证其较高的网络可靠性，这包括两个方面；一方面，要有一定的网络故障容错能力；另一方面，当网络故障发生时，网络检测恢复时间应小于宽限时间（即系统可容忍的网络中断时间）[3]。