用于控制器保护的防火墙规则的三叉树算法

傅一帆,刘小树,刘 跃,黄 玲

（杭州和利时自动化有限公司,浙江 杭州310018）

在分布控制系统DCS中曾发生过网络风暴袭击控制器的事件。控制器是分布控制系统的核心，一旦遭遇故障，将会造成重大的生命财产损失。因此如何防止网络的攻击是一个必须考虑的因素。

1 控制网络的应用特点与分析

分布控制系统中的控制器的网络环境与一般互联网有所不同：

(1)控制网络管理相对较严，但是一旦发生攻击，瞬间会造成停机等事故。一个强度仅6 000 pps(Packet Per Second)的攻击会在几百毫秒之内就使某些控制器复位。

(2)在控制应用中降低设备功耗对系统可靠性极其重要,工作温度越高，寿命越短，约每增高 10℃，寿命降低一半，低功耗和易于自然散热是设计考虑的重要因素。

(3)控制系统对可靠性设计有严格的要求。国际上的IEC 61508标准提出了安全完整性等级的概念，最高为4级，对于相对安全的第3级，要求系统每小时出现故障的可能性在10-7(h-1)以下,平均故障间隔时间在1 142年以上。对软件设计也提出了相应的规定[1]，如不能动态申请内存（非动态变量）、迭代的有限使用等，尤其对程序的确定性执行时间提出了严格的要求。其中控制系统至少要达到3级标准，安全保护系统要达到4级，这些都使一些原有防火墙应用的方法受到了限制。

在传统的防火墙规则匹配方法中,基于硬件的CAM（Content-Addressable Memory）[2]和 TCAM（Ternary Content Addressable Memory）方法[3]实现了线速处理，是防火墙规则处理中性能最好的。但该方法需要增加硬件模块，使成本增高，热功耗增加，TCAM的每比特的能量消耗，是SRAM的150倍[3]。……