在當今互聯(lián)的世界中，連接到互聯(lián)網(wǎng)的設備數(shù)量每天都在攀升。根據(jù)研究公司麥肯錫的數(shù)據(jù)，每秒有127臺新設備連接到互聯(lián)網(wǎng)，全球有數(shù)十億臺設備連接。當我們考慮局域網(wǎng) (LAN) 時，這些數(shù)字會增加，這些局域網(wǎng)由鐵路、軍事和國防、工業(yè)和海上等行業(yè)中的連接的關鍵嵌入式系統(tǒng)組成。

　　交換機是網(wǎng)絡架構性能的核心，允許數(shù)據(jù)在連接的計算機和設備之間中繼，并通過以太網(wǎng)等協(xié)議傳輸?shù)礁蟮木W(wǎng)絡。保護這些開關對于在惡劣環(huán)境、車載網(wǎng)絡、離散和過程制造等應用中使用的關鍵應用尤其重要。

　　確保在苛刻環(huán)境中保護以太網(wǎng)交換機需要對交換機進行加固。但是，在考慮將以太網(wǎng)交換機作為加固解決方案的一部分之前，有必要了解交換機的作用和網(wǎng)絡要求。Recab UK在開發(fā)具有以太網(wǎng)功能的堅固型嵌入式系統(tǒng)方面的經(jīng)驗告訴我們，首先設計網(wǎng)絡，然后對其和組件進行加固，可確保獲得最佳解決方案。

　　網(wǎng)絡技術特點

　　在有關該主題的白皮書中，我們值得信賴的合作伙伴Diamond Systems概述了網(wǎng)絡應用的幾個關鍵要求。其中包括使用單個物理設備建立和管理多個網(wǎng)絡的能力、監(jiān)控流量的鏡像端口、用于本地網(wǎng)絡擴展的菊花鏈交換機、保護網(wǎng)絡流量和加固網(wǎng)絡組件。

　　安全是一個相當復雜的領域，但對于關鍵應用來說卻是至關重要的領域。網(wǎng)絡安全有兩種類型：虛擬安全，主要來自軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密;以及物理安全，其中組件在維護數(shù)據(jù)完整性方面發(fā)揮作用。

　　網(wǎng)絡虛擬安全的一個例子是入侵者檢測系統(tǒng)，它檢測潛在的安全漏洞，記錄有關可能的漏洞的信息，并在控制臺上或通過串行端口發(fā)出警報。這是由網(wǎng)絡的加密標準補充的。

　　物理安全來自特定交換機的端口，這就是為什么在關鍵的嵌入式網(wǎng)絡項目中與嵌入式專家合作是非常寶貴的。小型可插拔 (SFP) 端口可以將網(wǎng)絡的銅介質轉換為光纖通道。由于光纖技術是電介質，因此可以保護介質免受電磁 (EM) 窺探和其他惡意攻擊。光纖通道還具有能夠將數(shù)據(jù)傳輸更遠距離、信號損失更少的優(yōu)勢。

　　常見的混合媒體應用程序使用銅線網(wǎng)絡進行本地通信，并與光纖網(wǎng)絡接口用于更高速的應用、網(wǎng)絡到網(wǎng)絡連接和長途通信。因此，一些小型以太網(wǎng)交換機制造商在其產(chǎn)品上包含端口組合。在Recab UK，與領先的以太網(wǎng)交換機制造商的合作意味著我們可以開發(fā)一種解決方案， 來提供靈活性和更高的網(wǎng)絡安全性。

　　例如，在空間非常寶貴的定制嵌入式系統(tǒng)中，Diamond Systems的EPSM-10GX4以太網(wǎng)交換機模塊是理想的選擇。EPSM-10GX4基于模塊上計算機 (COM) Express Mini 標準外形(84x55 mm)，具有超緊湊的封裝和幾乎完全封裝的開關技術。它提供24個10/100/1000 Mbps 銅纜端口和四個10 Gbps SFI端口。還有EPS-24G4X全功能載板，它將1 Gbps端口引出到鎖存連接器，將10 Gbps端口引出到SFP+插槽。

　　或者，對于使用VPX平臺的具有更多可用空間的高功率應用，可以選擇使用來自控創(chuàng)的新型 VX6940 6U VPX 以太網(wǎng)交換機。它具有兩個前置 QSFP28 收發(fā)器，支持高速(高達 100G)光纖或無源銅纜連接，每個都允許四個10GB或SFP+ 端口。這些開關最適合需要許多數(shù)據(jù)路徑的數(shù)據(jù)密集型應用，例如高清傳感器或雷達系統(tǒng)。

　　Recab UK 在開發(fā)包括開關設計的系統(tǒng)方面擁有豐富的經(jīng)驗，無論是通過我們自己的開發(fā)還是使用我們合作伙伴Aitech、Kontron、duagon 或 Diamond Systems的開關。解決方案取決于項目的需求以及應用的使用位置。

　　例如，鐵路應用可能需要使用duagon專為惡劣的機車車輛操作環(huán)境設計的開關。例如，D510 是一款可配置的六端口以太網(wǎng)交換機，符合EN50155、IEC61375和IEEE802.3。該開關安裝在堅固、緊湊的外殼中，并具有集成的 DC/DC 轉換功能，無需外部電源。

　　加固

　　在許多聯(lián)網(wǎng)應用中，加固是一個關鍵的考慮因素。這適用于戶外應用、車載網(wǎng)絡、離散和流程制造中的工廠車間應用等。

　　對于這些類型的應用，我們必須考慮環(huán)境條件。系統(tǒng)設計人員尤其應注意工作溫度范圍、工作期間的沖擊和振動水平以及電源質量等因素。對于許多關鍵應用，網(wǎng)絡設備的尺寸、重量、功率和成本 (SWaP-C) 也將是一個關鍵考慮因素。

　　為要求嚴苛的應用選擇現(xiàn)成的以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品需要清楚地了解環(huán)境需求并評估每個產(chǎn)品的規(guī)格。為了在惡劣的環(huán)境中茁壯成長，網(wǎng)絡的設計必須考慮到這些需求。對于擴展溫度操作，這包括從 PCB 布局和零件規(guī)格到嚴格的環(huán)境測試以驗證性能的所有內(nèi)容。

　　確切的要求因應用而異，因此沒有一種適合所有方法的開關選擇或加固方法。不幸的是，對于大多數(shù)系統(tǒng)設計人員來說，它比指定端口數(shù)量或所需的數(shù)據(jù)速度要復雜得多。這就是與 Recab UK 等嵌入式系統(tǒng)設計專家合作的好處所在。

　　隨著連接在非商業(yè)應用中發(fā)揮越來越重要的作用，重要的是要考慮這些因素以確保有效、持久的嵌入式系統(tǒng)性能。選擇錯誤的開關或未能針對運營和環(huán)境要求進行全面規(guī)劃是一個代價高昂的錯誤——但可以通過規(guī)劃和深謀遠慮來避免。