在當今互聯的世界中，連接到互聯網的設備數量每天都在攀升。根據研究公司麥肯錫的數據，每秒有127臺新設備連接到互聯網，全球有數十億臺設備連接。當我們考慮局域網 (LAN) 時，這些數字會增加，這些局域網由鐵路、軍事和國防、工業和海上等行業中的連接的關鍵嵌入式系統組成。

　　交換機是網絡架構性能的核心，允許數據在連接的計算機和設備之間中繼，并通過以太網等協議傳輸到更大的網絡。保護這些開關對于在惡劣環境、車載網絡、離散和過程制造等應用中使用的關鍵應用尤其重要。

　　確保在苛刻環境中保護以太網交換機需要對交換機進行加固。但是，在考慮將以太網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絡要求。Recab UK在開發具有以太網功能的堅固型嵌入式系統方面的經驗告訴我們，首先設計網絡，然后對其和組件進行加固，可確保獲得最佳解決方案。

　　網絡技術特點

　　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絡的能力、監控流量的鏡像端口、用于本地網絡擴展的菊花鏈交換機、保護網絡流量和加固網絡組件。

　　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。網絡安全有兩種類型：虛擬安全，主要來自軟件系統和數據加密;以及物理安全，其中組件在維護數據完整性方面發揮作用。

　　網絡虛擬安全的一個例子是入侵者檢測系統，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出警報。這是由網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據傳輸更遠距離、信號損失更少的優勢。

　　常見的混合媒體應用程序使用銅線網絡進行本地通信，并與光纖網絡接口用于更高速的應用、網絡到網絡連接和長途通信。因此，一些小型以太網交換機制造商在其產品上包含端口組合。在Recab UK，與領先的以太網交換機制造商的合作意味著我們可以開發一種解決方案， 來提供靈活性和更高的網絡安全性。

　　例如，在空間非常寶貴的定制嵌入式系統中，Diamond Systems的EPSM-10GX4以太網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的新型 VX6940 6U VPX 以太網交換機。它具有兩個前置 QSFP28 收發器，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據路徑的數據密集型應用，例如高清傳感器或雷達系統。

　　Recab UK 在開發包括開關設計的系統方面擁有豐富的經驗，無論是通過我們自己的開發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境設計的開關。例如，D510 是一款可配置的六端口以太網交換機，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

　　在許多聯網應用中，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，我們必須考慮環境條件。系統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成的以太網交換機產品需要清楚地了解環境需求并評估每個產品的規格。為了在惡劣的環境中茁壯成長，網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 布局和零件規格到嚴格的環境測試以驗證性能的所有內容。

　　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，對于大多數系統設計人員來說，它比指定端口數量或所需的數據速度要復雜得多。這就是與 Recab UK 等嵌入式系統設計專家合作的好處所在。

　　隨著連接在非商業應用中發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、持久的嵌入式系統性能。選擇錯誤的開關或未能針對運營和環境要求進行全面規劃是一個代價高昂的錯誤——但可以通過規劃和深謀遠慮來避免。