Кіріспе

Компьютерлік желілік протокол Таратылған желілік протокол 3 (DNP3) - процестерді автоматтандыру жүйелерінде компоненттер арасында қолданылатын байланыс протоколдарының жиынтығы. Оның негізгі пайдаланылуы электр және су компаниялары сияқты коммуналдық қызметтерде. Басқа салаларда қолдану кең таралған емес. Ол әртүрлі типті деректерді алу және бақылау жабдықтары арасындағы байланыс үшін әзірленді. Ол SCADA жүйелерінде маңызды рөл атқарады, онда оны SCADA бас станциялары (бұдан әрі - SCADA) пайдаланады. Басқару орталықтары), қашықтан терминал бірліктері (РТБ) және интеллектуалды электрондық құрылғылар (ИЭҚ). Ол негізінен бас станса мен RTU немесе IED арасындағы байланыс үшін қолданылады. ICCP, басқару орталығы арасындағы байланыс протоколы (IEC 60870 6 бөлігі) мастер станциялары арасындағы байланыс үшін қолданылады. Бәсекелесетін стандарттарға ескі Modbus протоколы мен жаңа IEC 61850 протоколы кіреді.

Тарих

IEC 60870 5 әлі де әзірленіп, стандартталмаған кезде, электр желісі үшін әртүрлі жеткізушілердің SCADA компоненттерінің өзара іс-қимылына мүмкіндік беретін стандарт жасау қажет болды. Осылайша, 1993 жылы GE Harris Canada (бұрын Westronic деп аталатын) IEC 60870 5 протоколының ішінара аяқталған спецификацияларын Солтүстік Америка талаптарына сәйкес келетін ашық және дереу іске асырылатын протоколдың негізі ретінде қолданды. Протокол электр коммуналдық автоматтандыру жүйелері ұшырасатын қолайсыз ортада сенімді байланыс орнатуға мүмкіндік береді, ол электромагниттік кедергілер (EMI), ескірген компоненттер (олардың күтілетін өмір сүру мерзімі ондаған жылға созылуы мүмкін) және нашар тарату құралдары келтіретін бұрмалауды жеңуге арналған.

Қауіпсіздік

Ақылды желілік қосымшалар әдетте үшінші тараптардың сол физикалық желілерге және желідегі негізгі IP инфрақұрылымына қол жеткізуін болжағандықтан, DNP3 протоколына Secure Authentication мүмкіндіктерін қосу үшін көп жұмыс жасалды. DNP3 протоколы IEC 62351 стандартына сәйкес келеді. Кейбір өндірушілер сериялық байланыс үшін сымдағы соққы арқылы немесе Интернет-протоколына негізделген байланыс үшін виртуалды жеке желілер арқылы шифрлауды қолдайды. Сым әдістеріндегі ең танымал түймелердің бірі 2003 жылы AGA 12 (Америкалық газ қауымдастығы) ретінде басталды, кейіннен IEEE Std болды. Бұл стандарт кейіннен 2014 жылдың 27 наурызында алынып тасталды. DNP3 протоколына IEEE Std-де де сілтеме жасалған. IEEE 1379 2000, ол заманауи SCADA Master RTU / IED байланыс желілерін іске асыру үшін үздік тәжірибелер жиынтығын ұсынады. Бұған шифрлау ғана емес, сонымен қатар белгілі бір жүйеге кіру тәсілдеріне қарсы қауіпсіздікті арттыратын басқа да тәсілдер жатады. DNP3-ті IEC 62351 3-ке сәйкес TLS, Transport Layer Security-пен бірге пайдалану ұсынылады.

Техникалық мәліметтер

DNP3 протоколының маңызды ерекшеліктері бар, олар оны Modbus сияқты ескі протоколдарға қарағанда күрделілігі жоғары, тиімді және өзара әрекеттесуге қабілетті етеді. Желілер үшін OSI моделі тұрғысынан алғанда, DNP3 2-қабатты протоколды анықтайды. Ол мультиплекс, деректерді бөлшектеу, қателерді тексеру, сілтемелерді басқару, басымдық беру және пайдаланушы деректері үшін 2-қабатты адрестеу қызметтерін ұсынады. Сонымен қатар, ол Транспорттық функцияны (4-ші қабаттың функциясымен ұқсас) және функциялар мен жалпы SCADA қосымшаларына сәйкес келетін жалпы дерек түрлерін анықтайтын Қолданбалық қабатты (7-ші қабат) айқындайды. DNP3 фреймінің IEC 60870 5 FT3 фреймге ұқсастығы бар, бірақ бірдей емес. Ол қателерді анықтау үшін циклдік артық тексеру кодтарын көп қолданады. Жарық кеңістігінің тиімділігін арттыру оқиғаға бағдарланған деректерді есеп беру арқылы жүзеге асырылады. Қашықтан басқару терминалы деректерді бақылайды және деректерді хабарлау керек деп тапқан кезде оқиғалар жасайды (мысалы, мәнін өзгерткенде). Бұл оқиғалардың әрқайсысы "1, 2 және 3 сыныптарға" байланысты үш буфердің біріне орналастырылады. Оларға қоса 0 класы бақылаудағы деректердің "статикалық" немесе ағымдағы жағдайы ретінде анықталады. Қашықтан басқару терминалы бірлігі бастапқыда DNP3 "Адалдық сауалнамасы" деп атағанмен (1, 2, 3 және 0 сыныптағы деректер жиынтығы) сұрақтанады. Бұл қашықтан терминал бірлігіне барлық буферлік оқиғаларды және барлық статикалық нүктелік деректерді бас станцияға жіберуді қажет етеді. Осыдан кейін, Master оқиға деректерін 1-сыныпты, 2-сыныпты немесе 3-сыныпты оқу арқылы сұрап алады. Сабақтарды оқуды барлығы бірге немесе әр сыныпты әртүрлі жылдамдықпен оқуды жүзеге асыруға болады, әр түрлі сыныптар үшін әртүрлі есептілік басымдықтарын құру механизмін қамтамасыз етеді. Салыстырмалылық сауалнамадан кейін, тек маңызды өзгерістер жіберіледі. Қашықтан басқару терминалы бірлігі 1, 2 немесе 3-сыныпты деректерді ол қолжетімді болған кезде өздігінен хабарлауға да конфигурациялануы мүмкін. DNP3 протоколы RTU-мен уақыт синхрондауын қолдайды. DNP протоколында барлық нүктелік деректер объектілерінің уақыт белгісі бар, сондықтан тіпті жиі емес RTU сауалнамасымен, сауалнамалар арасында болған оқиғалардың тізбесін қалпына келтіру үшін жеткілікті деректерді алу мүмкін. DNP3 протоколында ортақ нүктеге бағдарланған объектілердің үлкен кітапханасы бар. Бұл кең кітапхананың басты мақсаты Modbus-тың көптеген қондырғыларында жиі жасалатын сияқты, басқа объектілердегі бит карталау деректерін жою болды. Мысалы, жылжымалы нүктелі санның нұсқалары бар, сондықтан санды 16 биттік регистрлерге сәйкестендірудің қажеті жоқ. Бұл үйлесімділікті жақсартады және ендиандық сияқты проблемаларды жояды. DNP3 протоколы үшін қашықтан басқару терминалы шағын, қарапайым кіріктірілген құрылғы болуы мүмкін немесе ол жабдықпен толтырылған үлкен, күрделі сөре болуы мүмкін. DNP пайдаланушылар тобы RTU сәйкестігін қамтамасыз ету үшін протоколдың төрт деңгейлі кіші топтарын белгіледі. DNP пайдаланушылар тобы 1 және 2-деңгейлер үшін, ең қарапайым іске асыру үшін сынақ процедураларын жариялады. Протокол берік, тиімді және жабдықтардың кең ауқымына үйлесімді, бірақ уақыт өте келе күрделірек және нәзік болып келеді. Өнеркәсіптік қолданудың талаптары күшейіп, бұл мәселеде қиындықтар туындап отыр. SCADA тұжырымдамалары техникалық жағынан қарапайым, бірақ жабдықтың бірнеше түрін біріктіретін далалық қолданбалар жеткізушілердің іске асыруындағы айырмашылықтарға байланысты орнату немесе ақауларды жою күрделі болуы мүмкін.

IEEE стандарттау

IEEE DNP3-ті IEEE Std 1815 2010 ретінде 2010 жылдың 23 шілдесінде қабылдады. IEEE Std 1815-ті IEEE Power & Energy Society-нің Трансмиссия және тарату комитеті мен Субстанциялар комитеті демеушілік етті, DNP пайдаланушылар тобының қосымша үлесімен. 2012 жылдың сәуірінде IEEE Std 1815 2012 жариялау үшін мақұлдады. IEEE Std 1815 2010 қолданылуы тоқтатылды. Стандарттың 2012 жылғы нұсқасында Secure Authentication Version 5 мүмкіндіктері бар. IEEE 1815 2010 қауіпсіз аутентификациясының алдыңғы нұсқасы тек алдын ала ортақ кілттерді қолданған. Жаңа нұсқада Public Key Infrastructure (PKI) жүйесі қолданыла алады және кілтті қашықтан өзгертуді жеңілдетеді.