文獻(xiàn)調(diào)研報(bào)告模板7頁

1、- 6 -安全關(guān)鍵系統(tǒng)通信協(xié)議調(diào)研報(bào)告（2015.4.12）1 調(diào)研題目安全關(guān)鍵系統(tǒng)通信協(xié)議的建模與分析2 任務(wù)說明對(duì)本次調(diào)研任務(wù)的具體說明1) 查閱國外的相關(guān)文獻(xiàn)；2) 補(bǔ)充通信協(xié)議中的具體網(wǎng)絡(luò)；3) 閱讀標(biāo)準(zhǔn)EN50159；3 關(guān)鍵字檢索詞：CBTC；安全關(guān)鍵系統(tǒng)；安全通信協(xié)議；EN50159；safety communication protocol檢索策略：無線*通信；總線*通信；以太網(wǎng)*通信；CBTC*communication protocol；safety*protocol；verification/ test/ model / simulation / design / ana

2、lysis *(safety) communication protocol; 4 檢索范圍中國知網(wǎng) 百度 web of science(SCIE) IEEE /Xplore/home.jspSpringer LINK ELSEVIER ScienceDirect(SDOL) 在不同關(guān)鍵詞組合下，檢索范圍內(nèi)，近三年的文獻(xiàn)總數(shù)5 主要的檢索文獻(xiàn)對(duì)重點(diǎn)文獻(xiàn)的說明1 BS EN50159 Railway applicationsCommunication, signaling and processing systems- Safety- relat

3、ed communication in transmission systemsS.2 安全通信與安全通信標(biāo)準(zhǔn)EN50159J. 鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2014.3 Performance evaluation and verification of communication protocol for railway signaling systems J. Computer Standards & Interfaces, 2005.4 Verification and conformance test generation of communication protocol for

4、 railway signaling systems J. Computer Standards & Interfaces, 2007.5 Development of verification and conformance testing tools for a railway signaling communication protocol J. Computer Standards & Interfaces, 2009.4 Group communication on highways: An evaluation study of geocast protocols

5、and applicationsJ.Ad Hoc Networks, 2013.6 Compositional verification of a communication protocol for a remotely operated aircraftC. Science of Computer Programming, 2013.7 Verification of the safety communication protocol in train control system using colored Petri netJ. Reliability Engineering and

6、System Safety, 2012.(國內(nèi)-陳黎潔)8 Simulation and verification of RSSP-II safety communication protocolC. 2012 Second International Conference on Business Computing and Global Information, 2012.(國內(nèi)-許孟華)9 Formal verification of safety protocol in train control system J. Technological Sciences, 2011 (國內(nèi)-北交

7、團(tuán)隊(duì))10 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全通信協(xié)議研究與設(shè)計(jì)D.碩士，大連理工大學(xué)，2006.11 安全關(guān)鍵實(shí)時(shí)通信協(xié)議研究D.博士，蘭州大學(xué)，2011.12 基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.碩士，電子科技大學(xué)，2009.13 基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)研究D.碩士，北京交通大學(xué)，2011.6 檢索結(jié)果摘要匯總自己要著重解釋的文獻(xiàn)信息，文獻(xiàn)格式可以適當(dāng)簡化根據(jù)以上檢索范圍與檢索關(guān)鍵詞，其中部分檢索結(jié)果5篇，摘述如下：【篇名】安全通信與安全通信標(biāo)準(zhǔn)EN50159【作者】楊劍【期刊名稱】鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)【年份】2014年2月，第11卷第1期【摘要】EN50159是歐洲鐵路通信信號(hào)

8、領(lǐng)域信息傳輸系統(tǒng)中安全通信標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)安全通信基本知識(shí)進(jìn)行一般介紹，對(duì)最新版本EN50159:2010標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行簡單解讀，并結(jié)合自身實(shí)踐，對(duì)安全通信協(xié)議軟件開發(fā)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)要點(diǎn)進(jìn)行介紹?！酒緿evelopment of verification and conformance testing tools for a railway signaling communication protocol【作者】Jae-Ho Lee, Jong-Gyu Hwang, Ducko Shin, Kang-Mi Lee, Sung-Un Kim【期刊名稱】Computer Standards & Int

9、erfaces【年份】2009【摘要】Verification and conformance testing for protocol specification, the key part of the protocol development process, are complementary technologies employed to increase confidence that a system will function as stated in its specifications. In this paper, we verify the safety and li

10、veness of the protocol specified for the Labeled Transition System (LTS) by using model-checking method and implementing the testing tool, which experimentally demonstrates the presence of deadlock and reachability from the initial state to a random state. Implementing the testing tool can use modal

11、 mu-calculus to assess whether protocol model properties, presented by modal logic, meet protocol specifications. In addition, we propose a conformance testing tool to check correct implementation of sequences that have been derived by the UIO method from the specification of the protocol being veri

12、fied. This generating tool uses the C+ language in the Microsoft Windows NT environment.【篇名】Compositional verification of a communication protocol for a remotely operated aircraft【作者】Alwyn E. Goodloe, César A. Muñoz【期刊類型】Science of Computer Programming【年份】2013【摘要】This paper presents the fo

13、rmal specification and verification of a communication protocol between a ground station and a remotely operated aircraft. The protocol can be seen as the vertical composition of protocol layers, where each layer performs input and output message processing, and the horizontal composition of differe

14、nt processes concurrently inhabiting the same layer, where each process should satisfy a distinct delivery requirement. A compositional technique is used to formally prove that the protocol satisfies these requirements. Although the protocol itself is not novel, the methodology employed in its verif

15、ication extends existing techniques by automating the tedious and usually cumbersome part of the proof, thereby making the iterative design process of protocols feasible.【篇名】基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)研究【作者】張建斌【學(xué)位類型】碩士【授予單位】北京交通大學(xué)【導(dǎo)師】譚南林【年份】2011【摘要】:傳統(tǒng)以太網(wǎng)通信的非實(shí)時(shí)和非確定性限制了其在列車通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。改變以太網(wǎng)通信驅(qū)動(dòng)和調(diào)度機(jī)制可使之成為適合列車通信的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。

16、本文深入研究了影響以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性和確定性通信的因素后提出了解決方案,并在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了驗(yàn)證。本文以星型網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)研究了共享式和交換式以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)特性,得出交換式以太網(wǎng)符合列車通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)要求。分析了時(shí)間觸發(fā)架構(gòu)的通信機(jī)制并引入以太網(wǎng)中,分時(shí)復(fù)用的通信方法保證了以太網(wǎng)的通信的實(shí)時(shí)性和確定性,在此基礎(chǔ)上提出以太網(wǎng)確定性通信的調(diào)度機(jī)制,并分析計(jì)算了通信網(wǎng)絡(luò)的宏觀調(diào)度周期。為了建立基于時(shí)間觸發(fā)機(jī)制的以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò),本文在IEEEI588時(shí)鐘同步協(xié)議基礎(chǔ)上,提出了一種新的從時(shí)鐘時(shí)間補(bǔ)償方法即漸近時(shí)間補(bǔ)償法,解決了直接補(bǔ)償算法的時(shí)間“突變”問題,為驗(yàn)證算法的合理性和科學(xué)性,用MATLAB對(duì)時(shí)鐘同步過

17、程進(jìn)行了建模分析。在以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上研究了以太網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)可行性設(shè)計(jì)方案。完成了兩類以太網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì),移植了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議棧,搭建了交換式以太網(wǎng)通信的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了IEEEI588時(shí)鐘同步協(xié)議棧,建立了時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)。最后,為考察通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力和時(shí)鐘同步精度,本文設(shè)計(jì)了通信網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試方案,對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的通信性能進(jìn)行了定量分析?！酒炕赯igBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【作者】李蔚【學(xué)位類型】碩士【授予單位】電子科技大學(xué)【導(dǎo)師】童玲【年份】2012【摘要】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用前景非常廣闊,在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、軍事、侵入監(jiān)測(cè)、軌跡

18、跟蹤、機(jī)器故障等不同應(yīng)用領(lǐng)域開始顯現(xiàn)出了巨大的潛力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議棧屬于網(wǎng)絡(luò)底層關(guān)鍵技術(shù)之一,是通信系統(tǒng)中不可分割的重要組成部分,是使得傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能夠進(jìn)行交互的關(guān)鍵所在。本文基于ZigBee技術(shù)提出了一種可移植性強(qiáng)、提供良好編程接口的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),其目的是為了降低開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的難度,同時(shí)也可為研究人員研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)效能、改進(jìn)通信協(xié)議提供一個(gè)堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧具有理論和應(yīng)用上的意義。本文著重介紹了協(xié)議棧的MAC層、網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的MAC層在數(shù)據(jù)服務(wù)上支持直接傳輸與間接傳輸,支持CSMA/CA機(jī)制接入信道;在

19、管理上,支持信道的掃描、數(shù)據(jù)請(qǐng)求、關(guān)聯(lián)等功能。網(wǎng)絡(luò)層支持網(wǎng)絡(luò)的建立、加入、離開、網(wǎng)絡(luò)地址分配等網(wǎng)絡(luò)管理功能,支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的單播及廣播服務(wù)等數(shù)據(jù)服務(wù)功能。網(wǎng)絡(luò)層的路由管理支持多對(duì)一、分級(jí)路由、最小路由成本等路由策略。本文在以射頻芯片CC2531為核心硬件平臺(tái)上,進(jìn)行了協(xié)議棧的性能指標(biāo)測(cè)試:MAC層主要進(jìn)行鏈路的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量與丟幀率等性能指標(biāo)的測(cè)試;網(wǎng)絡(luò)層主要進(jìn)行自組織網(wǎng)絡(luò)能力、路由算法反應(yīng)能力、端對(duì)端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延及傳輸成功率等性能指標(biāo)的測(cè)試。7 調(diào)研結(jié)果分析自己的思考和心得7.1 國外相關(guān)研究1 Development of verification and conformance testing

20、 tools for a railway signaling commun- ication protocolJ. Computer Standards & Interfaces,2009.論文的主要工作就是采用label transition system（LTS）和輸入/輸出有限狀態(tài)機(jī)（I/O FSM）來描述了一個(gè)通信協(xié)議，并驗(yàn)證鐵路信號(hào)通信協(xié)議的安全性和活性，驗(yàn)證方法是算子（mu-calculus）和模型檢測(cè)(model checking)，這其中的一致性測(cè)試、UIO序列、測(cè)試生成方法都是依據(jù)I/O FSM 中層模型來實(shí)現(xiàn)的。論文中指出協(xié)議驗(yàn)證包括在實(shí)施協(xié)議之前檢查用戶需求與協(xié)議

21、是否匹配，分析協(xié)議規(guī)范是否正確等。4 Group communication on highways: An evaluation study of geocast protocols and applicationsJ.Ad Hoc Networks, 2013.該論文針對(duì)高速道路交通系統(tǒng)的安全通信需求,提出一種DBA MAC (Dynamic Backbone Assisted MAC)協(xié)議,通過模型分析、仿真學(xué)習(xí)等方法得到信噪比、通信延時(shí)等QoS參數(shù)，并與傳統(tǒng)的geocast協(xié)議相比，仿真結(jié)果證明可以該協(xié)議可以作為高速道路交通系統(tǒng)中的安全通信協(xié)議。5 Compositional veri

22、fication of a communication protocol for a remotely operated aircraftC. Science of Computer Programming, 2013.該論文主要對(duì)遙控飛行系統(tǒng)和地面站之間的安全通信協(xié)議進(jìn)行組合驗(yàn)證，從而對(duì)協(xié)議整體安全性進(jìn)行驗(yàn)證。為了對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行安全性驗(yàn)證，首先要對(duì)其進(jìn)行各種規(guī)范和狀態(tài)的定義，這里用到的PVS是一種緊密耦合的規(guī)范語言，也是一種交互式的定理證明器。接著將協(xié)議分為應(yīng)用層、傳輸層、鏈路層和介質(zhì)層,每一層都單獨(dú)執(zhí)行輸入和輸出消息的處理，并且每一層的傳輸過程都應(yīng)該滿足不同的信息傳輸要求。這里用PVS表示

23、不同層的行為和狀態(tài),從而驗(yàn)證其安全性。7.2 EN50159學(xué)習(xí)該標(biāo)準(zhǔn)中沒有對(duì)通信協(xié)議的基本框架有規(guī)定，也未對(duì)安全通信協(xié)議的具體內(nèi)涵和要求有規(guī)定。歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC)制定了網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)安全通信標(biāo)準(zhǔn)EN50159，該標(biāo)準(zhǔn)適用于為了通信使用封閉或開放傳輸系統(tǒng)的安全相關(guān)電子系統(tǒng)。為在連接到傳輸系統(tǒng)的安全相關(guān)設(shè)備之間達(dá)成安全相關(guān)的通信，該標(biāo)準(zhǔn)給出了所需的基本要求（并不是專門針對(duì)安全通信協(xié)議）。早期公布的版本中分為EN50159-1:2001和EN50159-2:2001兩部分。EN50159-1定義了封閉傳輸系統(tǒng)中的安全通信標(biāo)準(zhǔn),而EN50159-2則定義了開放傳輸系統(tǒng)中的安全通信標(biāo)

24、準(zhǔn)。2010年9月的最新版本的EN50159:2010標(biāo)準(zhǔn)中,將兩部分合成一部分,統(tǒng)稱為傳輸系統(tǒng)的安全通信標(biāo)準(zhǔn)。EN50159:2010中對(duì)開放傳輸系統(tǒng)的劃分更為詳細(xì),依據(jù)是否存在未經(jīng)授權(quán)的接入的風(fēng)險(xiǎn),分為免于此風(fēng)險(xiǎn)的開放傳輸系統(tǒng)及承受此風(fēng)險(xiǎn)的開放傳輸系統(tǒng)。封閉式傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)為:1)存在已知最大數(shù)量的可連接參與者;2)傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)已知,媒介已知或固定;3)只允許經(jīng)過批準(zhǔn)的訪問。開放式傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)為:1)依據(jù)既定流程讀取、存儲(chǔ)、處理或重新傳輸用戶數(shù)據(jù)的元素是用戶未知的;用戶的數(shù)量一般是未知的,安全相關(guān)的和非安全相關(guān)的,以及和鐵路應(yīng)用不相關(guān)的設(shè)備都可連接到該傳輸系統(tǒng)中;2)傳輸介質(zhì)的傳輸特性

25、和磁化率所受外部環(huán)境的影響是未知的;3)網(wǎng)絡(luò)控制和管理系統(tǒng)能夠通過該傳輸系統(tǒng)兩端的任何一種或多于一種類型的傳輸介質(zhì),按照用戶未知的程序發(fā)送(動(dòng)態(tài)重新發(fā)送)消息;4)未知的其他傳輸系統(tǒng)中的用戶能夠以未知的形式發(fā)送未知量的信息。EN50159-1標(biāo)準(zhǔn)提出了系統(tǒng)為了滿足功能完整性，所應(yīng)該采取的保護(hù)措施和手段。提出了為滿足安全完整性、安全相關(guān)設(shè)備之間通信和通信鏈路所需的安全性、安全，所應(yīng)該滿足的安全要求。該標(biāo)準(zhǔn)還提出對(duì)系統(tǒng)安全代碼的要求。EN50159-2標(biāo)準(zhǔn)中還指出了傳輸系統(tǒng)可能遭受的威脅以及防御措施。標(biāo)準(zhǔn)中建議運(yùn)用序列號(hào)、時(shí)間戳、源地址和目的地址標(biāo)識(shí)、超時(shí)防護(hù)、反饋消息、身份鑒別以及加密技術(shù),來防

26、御遇到的威脅。提出了對(duì)傳輸系統(tǒng)的消息防護(hù)要求（包括通用要求、特定防護(hù)等）。在附錄部分，該標(biāo)準(zhǔn)給出了使用安全代碼和加密技術(shù)的注意事項(xiàng)和應(yīng)用建議。總得來說，EN50159標(biāo)準(zhǔn)化鐵路信號(hào)安全相關(guān)通信功能與技術(shù)規(guī)范,對(duì)安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。EN50159標(biāo)準(zhǔn)制定了系統(tǒng)傳輸過程中的威脅與防御手段,提出在安全相關(guān)設(shè)備之間進(jìn)行信息交換、消息傳遞的過程中,需要進(jìn)行安全編碼、安全傳輸以及安全校驗(yàn)等安全相關(guān)通信過程。安全通信在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上,就是將安全編碼與解碼的安全層插入到傳輸層與應(yīng)用層之間。安全設(shè)備之間傳遞的用戶報(bào)文由應(yīng)用層傳遞給安全層進(jìn)行安全編碼,將生成的安全報(bào)文通過傳輸層傳輸;接收端接收到報(bào)文,也要

27、通過安全層解碼、校驗(yàn)后過濾后才被采用。而在EN50159:2010中闡述的安全通信參考架構(gòu)即為在應(yīng)用層與傳輸系統(tǒng)間建立安全層。標(biāo)準(zhǔn)中將傳輸系統(tǒng)帶來的安全隱患總結(jié)為潛在的報(bào)文錯(cuò)誤,安全層的建立應(yīng)能有效防御報(bào)文錯(cuò)誤,為安全相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸提供保障。具體到安全層采取的安全措施則取決于傳輸系統(tǒng)的類型。用戶數(shù)據(jù)首先經(jīng)安全層處理,生成安全層數(shù)據(jù)報(bào)文后再經(jīng)由傳輸系統(tǒng)發(fā)送。從傳輸系統(tǒng)接收到的信息也先經(jīng)過安全層過濾再被采用。從邏輯角度講,安全層對(duì)應(yīng)用層、傳輸系統(tǒng)是透明的,無論傳輸系統(tǒng)釆用何種結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧,安全相關(guān)數(shù)據(jù)都能在安全層的保護(hù)下抵達(dá)目的地。7.3 通信協(xié)議中的網(wǎng)絡(luò)（1）現(xiàn)場(chǎng)總線（field bus）現(xiàn)場(chǎng)總

28、線是指現(xiàn)場(chǎng)儀表和數(shù)字控制系統(tǒng)輸入輸出之間的全數(shù)字化、雙向、多站的通訊系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)控制通訊網(wǎng)絡(luò)，遵循ISO的OSI開放系統(tǒng)互連參考模型的全部或部分通訊協(xié)議。目前已經(jīng)開發(fā)出有40多種現(xiàn)場(chǎng)總線，它們分別應(yīng)用在不同的行業(yè)領(lǐng)域。較流行的有5種，分別是FF、Profitbus、HART、CAN和LonWorks。盡管目前有多種可用的現(xiàn)場(chǎng)總線，但其并沒有被廣泛的應(yīng)用于安全關(guān)鍵系統(tǒng)中，因其開發(fā)過程中并沒有融入安全的設(shè)計(jì)理念，而是在實(shí)現(xiàn)完成后，再去推到其設(shè)計(jì)的安全性。作為一種涌現(xiàn)特征，安全性不可能在系統(tǒng)部署之后被添加進(jìn)去，它必須貫穿于系統(tǒng)的整個(gè)開發(fā)過程中

29、。因此若要將現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用于安全關(guān)鍵系統(tǒng)，應(yīng)將安全管理概念貫穿于協(xié)議設(shè)計(jì)開發(fā)和驗(yàn)證過程中，從過程中保證與安全標(biāo)準(zhǔn)的兼容性以提高系統(tǒng)的安全置信度。工業(yè)用現(xiàn)場(chǎng)總線的拓?fù)浞绞街饕锌偩€型、星型、環(huán)型、樹型等，不同的組網(wǎng)方式有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。其中星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所有的通信節(jié)點(diǎn)都連接在一個(gè)中心設(shè)備上,刪除或移動(dòng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)都比較方便,某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障,不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò),中心節(jié)點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵,要求具有很高的可靠性和安全性。（2）工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)誕生后，實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛的用于工業(yè)控制領(lǐng)域，如上面內(nèi)容所示，有40多種不同的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用在不同的行業(yè)領(lǐng)域。與此同時(shí)，工業(yè)以太網(wǎng)成為現(xiàn)場(chǎng)總線研究和應(yīng)用的新

30、熱點(diǎn)，并涌現(xiàn)了大量的工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通信協(xié)議應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。雖然相比于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),以太網(wǎng)具有普遍性,低成本,高帶寬等特性。但是同時(shí)傳統(tǒng)以太網(wǎng)是一種非確定性、非實(shí)時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟淮_定性，無法滿足安全關(guān)鍵系統(tǒng)信息傳輸對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的高實(shí)時(shí)性和確定性的要求。同時(shí)最初以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)也沒有考慮到安全關(guān)鍵系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特殊應(yīng)用環(huán)境，也無法保證通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。為了滿足實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求，同時(shí)降低成本，部分實(shí)時(shí)通信協(xié)議對(duì)OSI參考模型進(jìn)行了優(yōu)化，只剩下物理層，數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。在物理層和應(yīng)用層的制定上實(shí)時(shí)通信協(xié)議都比較靈活，而對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的制定相對(duì)嚴(yán)格，因?yàn)榻橘|(zhì)訪問控制層(MAC層)的特征直接與通信協(xié)議的實(shí)時(shí)能力相關(guān)。目前在實(shí)時(shí)通信協(xié)議中使用的MAC層協(xié)議有基于載波監(jiān)聽多路訪問(Carrier SenseMultiple Aeees,簡稱CSMA)方式,