一根网线引发工厂停产！专家告诉你常规网络布局中隐藏的巨大风险

摘要：在现代工业生产中，车间网络的稳定运行至关重要。一个看似微小的网络连接问题，可能引发一系列严重后果。今天，我们通过一个真实案例，深入剖析生产车间中 IT 网络与现场设备网络直接相连带来的隐患。

在现代工业生产中，车间网络的稳定运行至关重要。一个看似微小的网络连接问题，可能引发一系列严重后果。今天，我们通过一个真实案例，深入剖析生产车间中 IT 网络与现场设备网络直接相连带来的隐患。

冯学卫

西门子工业领域高级专家西门子工业网络、自动化信息安全权威和领军人物自动化信息安全天花板

【专家视角】栏目由多位西门子全球高级核心专家供稿，从行业大拿的视角看待工业里的各种应用问题。

常规网络布局中隐藏的巨大风险

某企业专注于汽车配件生产，大量采用国外进口机器装置。其生产现场的 PN 设备和 IT 网线均连接至知名第三方交换机，采用星型拓扑连接方式。看似常规的网络布局，却隐藏着巨大的风险。

用户描述现场网络总会莫名其妙出现网络中断，为排查网络状况，我们使用 Bany 工具检测 IT 网线上的数据。由于连接 IT 侧的端口是千兆口，无法使用 Bany 的 T1/T2 口抓包，只能改用 T3/T4 口并更换网线进行测试。

令人意想不到的是，每当插入 IT 网线到交换机时，生产装置就会急停，PN IO 通信随即中断。这一异常现象，犹如一颗投入平静湖面的石子，打破了生产网络的稳定。

揪出产线停机的元凶——

网络流量变化与 STP 协议

为验证推测，我们利用 Bany 捕捉网线插入前后 PN 网络中 IO 控制器的所有出入报文，并用 Wireshark 分析。通过 IO 图表可见，网络流量在网线插入瞬间突然消失，约 30 秒后恢复。这关键的 30 秒，正是典型的生成树协议 STP 收敛时间。当 STP 检测到链路变化，网络重构，交换机地址表复位并重新学习，构建无环路树型网络拓扑。进一步使用 “_ws.col.protocol == "PNIO - CM" or pn_dcp or pn_io or stp or arp” 过滤条件查看报文，发现 PN IO 通信中断到恢复过程均由 STP 协议主导。这表明，插入网线导致生成树协议拓扑变化重新收敛，交换机刷新地址表，最终引发 PN 网络通信中断。

除了 STP 协议问题，该交换机支持的 VLAN 功能也带来麻烦。IO 设备的 PN 报文在出 VLAN 接口时优先级丢失，使得 PN 通信实时性无法保障。在对实时性要求极高的生产场景中，这无疑是雪上加霜，严重影响生产效率与产品质量。

解决方案：

西门子工厂自动化网络推荐

针对上述复杂问题，我们建议用户采用西门子工厂自动化典型网络架构。Cell 层对应全部机器装置，通过环网连接至汇聚层，在与 IT 连接的中间，利用带有数据中心和 DMZ 的骨干层网络进行连接。此方案有效隔离 IT 与 OT 网络，避免类似问题再次发生，同时提升网络整体性能与安全性。用户对该方案十分满意，已积极推动现场网络改造。