- 艾寶物聯(lián)IOBOV? ─ 工業(yè)無線測(cè)控專家
要使計(jì)算機(jī)受到完全的保護(hù)，就必須知道易受受攻擊的薄弱點(diǎn)，以便在設(shè)計(jì)安裝時(shí)采取保護(hù)措施。在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，RS-232串行數(shù)據(jù)線常常和終端、打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器相連，和被稱為“零插槽”(zeroslot)的局域網(wǎng)聯(lián)線。RS-232是破壞性噪聲和電涌侵入設(shè)備的一個(gè)通道。RS-232口常常是計(jì)算機(jī)安裝中“唯一易受攻擊的致命弱點(diǎn)”，UPS和其它電源保護(hù)設(shè)備對(duì)此無能為力。侵入RS-232口的電涌來源多種多樣，包括系統(tǒng)間地線噪聲、電話線沖擊電流和線路故障。
系統(tǒng)間地線噪聲是造成RS-232數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、RS-232驅(qū)動(dòng)器和主板損壞的主要原因。系統(tǒng)間地線噪聲是有互聯(lián)設(shè)備地線(綠線)之間的壓差造成的。當(dāng)?shù)鼐€分別接地或有一個(gè)地線從其它地方灌入了噪聲或電涌就產(chǎn)生了地線壓差。壓差小到射頻噪聲，大到高能電涌。電話線電涌能通過調(diào)制解調(diào)器侵入RS-232口，雖然調(diào)制解調(diào)器將RS-232口和電話線隔離開來，但電涌仍然能越過這個(gè)阻礙，產(chǎn)生破壞性后果。
線路故障指的是交流電源線對(duì)RS-232線的干擾，它一般是由附近的建筑工地引起的。雖然這種故障不常見，但它很可能會(huì)損壞RS-232口上的每一臺(tái)設(shè)備。
RS-232通訊標(biāo)準(zhǔn)是為了提供計(jì)算機(jī)和終端與通訊設(shè)備(調(diào)制解調(diào)器)的接口。這種情形下RS-232通訊線很短(只有1.2米)，雖然總的通訊線路(調(diào)制解調(diào)器和電話線）可能有數(shù)公里長(zhǎng)。在商業(yè)上RS-232主要用來將多用戶系統(tǒng)工作站、終端和單個(gè)主機(jī)連接起來，RS-232連線可能有70米(250英尺)長(zhǎng)。雖然現(xiàn)代的電纜能使數(shù)據(jù)在這么長(zhǎng)的線路上可靠地傳輸，但要冒硬件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
RS-232的數(shù)據(jù)的傳輸依靠四根線：發(fā)送數(shù)據(jù)線、接收數(shù)據(jù)線、握手信號(hào)線和公共線。以送和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)線與公共線之間的壓差表示的。RS-232的公共線將工作站或終端和CPU主板的公共點(diǎn)連接起來了，所以假定的公共端電壓相等。
然而雖然互聯(lián)設(shè)備的公共端被連接起來應(yīng)該迫使各個(gè)設(shè)備的公共端電壓相等，但公共線上有民阻和電感，所以公共線并非象短路那么理想。結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端壓差不一樣，數(shù)據(jù)傳送會(huì)受影響，嚴(yán)重的會(huì)損壞硬件。
所有的計(jì)算機(jī)電源線都是帶有地線的三芯線，而許多設(shè)備如燈泡電源只需兩根線就能輸送交流電。第三根線是安全接地線，它接在計(jì)算機(jī)設(shè)備裸露的金屬外殼上，接地端都在墻上，它和建筑的下水管道或金屬構(gòu)件相連，這樣能避免因裸露金屬帶電而使用戶有獨(dú)電危險(xiǎn)。為了安起見，RS-232連接口和打印機(jī)口都算暴露的金屬部件。因此任何連接器腿須接地或相對(duì)于地的電壓很小，結(jié)果實(shí)際上所有的計(jì)算機(jī)設(shè)備、CPU公共端或參考點(diǎn)都和設(shè)備的安全地線連上了。
安全地線引起了一些相沖突的地方，每一個(gè)RS-232工作站都有兩根連線充當(dāng)RS-232電壓參考公共端：1)RS-232線中工作站和主機(jī)公共端連線；2)工作站安全接地線。
這種情形有時(shí)稱為“地線環(huán)”，它的存在會(huì)導(dǎo)致工作站和主機(jī)地線的壓差，損壞硬件和干擾數(shù)據(jù)通訊。不應(yīng)將地線壓差和其它的電源問題如共模／常模噪聲，電磁干擾或射頻干擾混淆，地線壓差是系統(tǒng)間地線噪聲。
這些規(guī)則是基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的指南。ERREPI已著手研究解決象RS-232口之類的電源問題了。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)帶遠(yuǎn)距離RS-232終端的多用戶系統(tǒng)最易出現(xiàn)問題，所以規(guī)則著重闡述了多用戶主機(jī)和終端的互聯(lián)，它也適用于其它的RS-232邊接。根據(jù)對(duì)保修單的統(tǒng)計(jì)，有數(shù)萬臺(tái)ERREPIUPS在UNIX，XENIX，PICK和其它專用的多用戶系統(tǒng)上運(yùn)行。規(guī)則只起指南作用，可根據(jù)實(shí)際環(huán)境和安裝和安裝知識(shí)加以靈活應(yīng)用。
在歐洲，VDE0800標(biāo)準(zhǔn)化了下述要求，請(qǐng)參考VDE0800標(biāo)準(zhǔn)配置你的系統(tǒng)以滿足要求。如果你系統(tǒng)的終端靠近主機(jī)，那么工作站和主機(jī)應(yīng)由同一電氣線路供電。如果系統(tǒng)很小(不到10個(gè)工作站)那么工作站和主機(jī)應(yīng)由同一插頭供電。如果用一臺(tái)UPS供電且其容量足夠所有工作站和主機(jī)運(yùn)行，那么它們就都用UPS供電，即使UPS要額外引出些線。安裝分布式多用戶系統(tǒng)時(shí)，要規(guī)劃好每臺(tái)工作站由哪個(gè)電路供電，為每個(gè)電路裝上電流斷路器。記錄個(gè)信息。如果所有工作站經(jīng)由同一個(gè)電流斷路器，那么每個(gè)工作站***機(jī)的距離不應(yīng)超過20米，電流斷路器上不應(yīng)連上其它特殊的設(shè)備。除了標(biāo)準(zhǔn)的UPS保護(hù)措施外，需其它預(yù)防措施。
如果你的所有工作站經(jīng)由同一個(gè)電流斷路器，且每個(gè)工作站與主機(jī)的距離都不超過20米的話，那么你唯一的預(yù)防措施是不要將計(jì)算機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備如風(fēng)扇、空調(diào)或冰箱等設(shè)備共用同一個(gè)電流斷路器。因?yàn)檫@些設(shè)備會(huì)給系統(tǒng)帶來很大的噪聲、故障或漏電流。
假如你的工作站和馬達(dá)驅(qū)設(shè)備同一個(gè)電路供電，那么RS-232口要加電涌抑制器，建議成對(duì)使用(兩頭各一個(gè))，主機(jī)可以單獨(dú)用一個(gè)(然而這種配置沒有保護(hù)工作站。如果工作站和主機(jī)由不同的配電盤供電，那么要重新規(guī)劃你的系統(tǒng)。有時(shí)如工作站和主機(jī)較近時(shí)，可從主機(jī)配電板引出一個(gè)配電板供工作站電。如果需要一個(gè)導(dǎo)線管的話，它應(yīng)單獨(dú)接地，并且導(dǎo)線管中不要有數(shù)據(jù)線。
如果工作站和主機(jī)由不同的配電盤供電，那么它們連接應(yīng)用光纖電纜或隔離型短距離調(diào)制解調(diào)器。這是理想的解決辦法，比用特殊的電源線要便宜。如果兩個(gè)配電盤較近，那么你要確保電線質(zhì)量，為RS-232加裝電涌抑制器是個(gè)可接受的，低成本的方案。
如果工作站在另一個(gè)建筑里，一定不要用RS-232線和主機(jī)相連，數(shù)據(jù)電纜走地溝也無濟(jì)于事，一定要用光纖電纜，還可以選用RS-232光纖隔離單元，如果調(diào)制解調(diào)器確有很好的隔離效果，也可選用。
如果你的多用戶系統(tǒng)上連有調(diào)制解調(diào)器，那么它會(huì)給系統(tǒng)帶來很大危險(xiǎn)。相對(duì)于電源線，電話線對(duì)多用戶系統(tǒng)可能有巨大的電涌干擾，UPS或者僅僅交流電涌抑制器對(duì)電話線引入的電涌沒有任何效果。可靠的話在外部(不是系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)制解調(diào)器)用一個(gè)調(diào)制解調(diào)器來抑制電涌，一定要注意額定隔離電壓值，比較理想的值是6000V，另比較明智的做法是在主機(jī)和調(diào)制解調(diào)器之間加一個(gè)RS-232數(shù)據(jù)線保護(hù)器。如果系統(tǒng)處于一個(gè)高雷電區(qū)(距離小于1km)，那么調(diào)制解調(diào)器和主機(jī)應(yīng)用不到1米的光纖電纜連接起來。
如果工作站是一臺(tái)帶有調(diào)制解調(diào)器的PC機(jī)，它同帶調(diào)制解調(diào)器的主機(jī)一樣危險(xiǎn)，上述警告同樣適用。
所有這些問題均產(chǎn)生于電源保護(hù)地線導(dǎo)致的電線環(huán)。許多情況下，工作站斷開地可以解決這個(gè)問題。斷開地線是非法的，因此有時(shí)建議用隔離變壓器來解決這個(gè)問題。然而這事實(shí)上是行不通的，因?yàn)樗邪踩珜彶闄C(jī)構(gòu)都要求絕緣變壓器地線直通。
選擇UPS系統(tǒng)：UPS的選擇絲毫不能解決系統(tǒng)間地線噪聲問題，也不能保護(hù)RS-232數(shù)據(jù)口，UPS的隔離、切換時(shí)間、線性調(diào)節(jié)性能并不重要。UPS能徹底保護(hù)RS-232聯(lián)接的互聯(lián)設(shè)備的唯一途徑就是將所有的工作站和主機(jī)由同一臺(tái)UPS供電。這常常是不切實(shí)際的，因?yàn)橐?gòu)買大容量的ＵＰＳ并特別安裝電源布線。所以對(duì)RS-232口要采取保護(hù)措施。選擇ＵＰＳ要考慮到它的可靠程度、性能、特點(diǎn)以及它和被保護(hù)設(shè)備的兼容性。
選擇短距離調(diào)制解調(diào)器：短距離調(diào)制解調(diào)器：比較簡(jiǎn)單，它設(shè)計(jì)用來用廉價(jià)的雙絞線將工作站和主機(jī)連接起來。使用中在接收、發(fā)送端各用一臺(tái)調(diào)制解調(diào)器，它的連接距離可達(dá)到數(shù)公里。如果你打算用短距離調(diào)制解調(diào)器取代較長(zhǎng)的RS-232連線，要保證通訊線不包含硬件握手信號(hào)，因?yàn)槎叹嚯x調(diào)制解調(diào)器不支持這種工作模式。從電源保護(hù)的角度看，短距離調(diào)制解調(diào)器關(guān)鍵的是它的額定隔離電壓值(有些型號(hào)沒有隔離功能)，它至少要為3~6KV。
選擇RS-232數(shù)據(jù)線保護(hù)：當(dāng)前大多數(shù)RS-232數(shù)據(jù)線保護(hù)器不太勝任工作，所以一定要確保RS-232數(shù)據(jù)線保護(hù)器能保護(hù)RS-232的全部線路(不是只保護(hù)你軟件需要的線路)，有些型號(hào)只保護(hù)數(shù)據(jù)線。不要只看說明書，要把它拆開。有些保護(hù)器用到了“分流”保護(hù)設(shè)備，常常是將硅雪崩二極管(SAD)接在被保護(hù)線路和保護(hù)器外殼之間。
測(cè)試表明SAD的鉗制性能很好，但它的電涌分流能力有限。用ＭＯＶ(金屬氧化物變阻器)的設(shè)計(jì)雖然在交流保護(hù)上很卓越，但對(duì)數(shù)據(jù)線卻不太適用。現(xiàn)在有種“撬棍”式的器件，它能被數(shù)據(jù)線上很低的電涌電壓激活，把電涌泄放到地線中，提供優(yōu)越的保護(hù)性能。
選擇光纖電纜：所有RS-232地電纜有很好的抵制系統(tǒng)間地線噪聲和電涌的能力，而且傳輸波特率高。決定選哪一種光纖電纜的主要因素是看檔要硬握手信號(hào)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)光纖電纜只用軟握手信號(hào)工作。設(shè)備用RS-232線供電是最理想了，因?yàn)榭擅獬齺y糟糟的線路。光纖電纜的主要問題是它的成本較高，一個(gè)用軟握手信號(hào)的質(zhì)優(yōu)廉價(jià)系統(tǒng)的方案是在RS-232電纜的兩頭各安裝一個(gè)光纖數(shù)據(jù)隔離模塊其性能和使用光纖電纜一樣。
選擇隔離變壓器：隔離變壓器只能隔離常見手其它的電源模式噪聲，它不能消除系統(tǒng)間地線噪聲，無助于解決RS-232保護(hù)問題。
選擇RS-232電纜：理想的RS-232電纜應(yīng)迫使RS-232兩端的參考電壓相等，每一根RS-232線有兩根是為了達(dá)到這個(gè)目的，它使RS-232線兩端電壓盡可能相等。在RS-232的25角連接器的第7角外殼即是。選擇電纜時(shí)一定保證相對(duì)應(yīng)屏蔽指標(biāo)，屏蔽標(biāo)準(zhǔn)數(shù)越小(線越粗)，屏蔽層性能越好。
電源保護(hù)設(shè)備(如UPS)或交流電涌抑制器不能解決RS-232電路問題，重要的是安裝RS-232線路時(shí)要遵循一些規(guī)則。特別不要讓RS-232電纜長(zhǎng)度超過幾米，為調(diào)制解調(diào)器線路安裝高性能的電涌抑制器，為了避免風(fēng)險(xiǎn)可選用光纖電纜或隔離器，合理地使用RS-232電涌保護(hù)器和電纜防止設(shè)備損壞。