IP Address

ความหมายของ IP Address, IPConfig และการใช้งานคำสั่ง Ping

Posted by: varietypc in Articles, Internet & Network 
30/01/2013 0 Commentsอ่านแล้ว 42,978 ครั้ง

Facebook42

Twitter

Google+

Line

หมายเลข IP Address คือ?

IP Address คือหมายเลขประจำเครื่องที่ต้องกำหนดให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องและอุปกรณ์ทุกชิ้นในเครือข่ายเน็ตเวิร์ค โดยมีข้อแม้ว่าหมายเลข IP Address ที่จะกำหนดให้กับคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องหรืออุปกรณ์ต่างๆ จะต้องไม่ซ้ำซ้อนกัน ซึ่งเมื่อกำหนดหมายเลข IP Address ได้อย่างถูกต้องจะช่วยให้คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องและอุปกรณ์ต่างๆในเครือข่ายรู้จักกันรวมถึงสามารถรับส่งข้อมูลไปมาระหว่างกันได้อย่างถูกต้อง โดย IP Address จะเป็นตัวอ้างอิงชื่อที่อยู่ของคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่อง ตัวอย่างเช่น หากคอมพิวเตอร์ A ต้องการส่งไฟล์ข้อมูลไปให้คอมพิวเตอร์ B คอมพิวเตอร์ A จะต้องรู้จักหรือมองเห็นคอมพิวเตอร์ B เสียก่อน โดยการอ้างอิงหมายเลข IP Address ของคอมพิวเตอร์ B ให้ถูกต้อง จากนั้นจึงอาศัยโปรโตคอลเป็นตัวรับส่งข้อมูลระหว่างทั้ง 2 เครื่อง

IP Address จะประกอบไปด้วยตัวเลขจำนวน 4 ชุด ระหว่างตัวเลขแต่ละชุดจะถูกคั่นด้วยจุด “.” เช่น 192.168.0.1 โดยคอมพิวเตอร์จะแปลงค่าตัวเลขทั้ง 4 ชุดให้กลายเป็นเลขฐาน 2 ก่อนจะนำค่าที่แปลงได้ไปเก็บลงเครื่องทุกครั้ง และนอกจากนี้หมายเลข IP Address ยังแบ่งออกเป็น 2 ส่วนดังนี้

1.ส่วนที่ใช้เป็นหมายเลขเครือข่าย (Network Address)

2.ส่วนที่ใช้เป็นหมายเลขเครื่อง (Host Address)

ซึ่งหมายเลขทั้ง 2 ส่วนนี้สามารถแบ่งออกตามลักษณะการใช้งานได้ 5 Class ด้วยกันได้แก่ Class A, B, C, D และ E สำหรับ Class D และ E ทางหน่วยงาน InterNIC (Internet Network Information Center: หน่วยงานที่ได้รับการจัดตั้งจากรัฐบาลสหรัฐ ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับการออกมาตรฐานและจัดสรรหมายเลข IP Address ให้กับคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายทั่วโลก) ได้มีการประกาศห้ามใช้งาน

Class A หมายเลข IP Address จะอยู่ในช่วง 0.0.0.0 ถึง 127.255.255.255 มีไว้สำหรับจัดสรรให้กับองค์กรขนาดใหญ่ที่มีคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อภายในเครือข่ายจำนวนมากๆ

Class B หมายเลข IP Address จะอยู่ในช่วง 128.0.0.0 ถึง 191.255.255.255 มีไว้สำหรับจัดสรรให้กับองค์กรขนาดกลาง ซึ่งสามารถเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายได้มากถึง 65,534 เครื่อง

Class C หมายเลข IP Address จะอยู่ในช่วง 192.0.0.0 ถึง 223.255.255.255 มีไว้สำหรับจัดสรรให้กับองค์กรขนาดเล็กและใช้กับคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ในเครือข่ายอินเตอร์เน็ตสามารถต่อเชื่อมกับคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายได้ 254 เครื่อง

Class D หมายเลข IP Address จะอยู่ในช่วง 224.0.0.0 ถึง 239.255.255.255 สำหรับหมายเลข IP Address ของ Class นี้มีไว้เพื่อใช้ในเครือข่ายแบบ Multicast เท่านั้น

Class E หมายเลข IP Address จะอยู่ในช่วง 240.0.0.0 ถึง 254.255.255.255 สำหรับหมายเลข IP Address ของ Class นี้จะเก็บสำรองไว้ใช้ในอนาคต ปัจจุบันจึงยังไม่ได้มีการนำมาใช้งาน

Public IP และ Private IP แตกต่างกัน?

บนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตเราจะได้รับการจัดสรร IP Address จากผู้ให้บริการอินเตอร์เน็ต (ISP: Internet Service Providers) ที่ใช้อยู่ ซึ่งเป็น IP Address ของจริงหรือที่เรียกว่า “Public IP” แต่สำหรับการต่อเครือข่ายเพื่อใช้งานภายในบ้านหรือออฟฟิศต่างๆ เราจะใช้ IP Address ของปลอม หรือที่เรียกว่า “Private IP” ซึ่ง Class ที่นิยมใช้กันก็คือ Class C ที่อยู่ในช่วง 192.168.0.0 ถึง 192.168.255.0 โดยผู้ใช้หรือผู้ดูแลระบบจะสามารถเป็นผู้กำหนดหมายเลข IP Address แบบ Private IP ด้วยตนเองได้

Public IP Address

Private IP Address

IPConfig คำสั่งสำหรับเรียกดูหมายเลข IP Address ภายในเครื่อง

คำสั่ง IPConfig เป็นคำสั่งที่ใช้สำหรับเรียกดูหมายเลข IP Address ของเครื่องที่ท่านใช้งานอยู่ ซึ่งถ้าหากท่านไม่ทราบว่าหมายเลข IP Address ของเครื่องที่ท่านใช้งานอยู่นั้นเป็นหมายเลขอะไรหรือมีรายละเอียดอะไรที่เกี่ยวข้องกับหมายเลข IP Address บ้าง ก็สามารถใช้คำสั่งนี้เรียกดูผ่านหน้าต่าง Command Prompt ได้เลยครับ โดยเข้าไปที่

1.คลิกปุ่ม Start > Run > พิมพ์ cmd วรรค /k วรรค ipconfig

จะได้ผลลัพธ์ออกมาดังรูป

2.ถ้าหากต้องการดูหมายเลข IP Address ซึ่งบอกรายละเอียดทั้งหมดก็สามารถดูได้โดยคลิกปุ่ม Start > Run > พิมพ์ cmd วรรค /k วรรค ipconfig วรรค /all

จะได้ผลลัพธ์ออกมาดังรูป

และนอกจากนี้ยังมีตัวเลือกเพิ่มเติมที่นิยมใช้ร่วมกับคำสั่ง IPConfig ได้แก่

ipconfig [/? | /all | /renew [adapter] | /release [adapter] | /flushdns | /displaydns | /registerdns | /showclassid adapter | /setclassid adapter [classid] ]

Options:
/? แสดง help ของคำสั่งนี้
/all แสดงรายละเอียดทั้งหมด
/release ยกเลิกหมายเลข IP ปัจจุบัน
/renew ขอหมายเลข IP ใหม่ ในกรณีที่เน็ตเวิร์คมีปัญหา เราอาจจะลองตรวจสอบได้โดยการใช้คำสั่งนี้ ซึ่งหากคำสั่งนี้ทำงานได้สำเร็จ แสดงว่าปัญหาไม่ได้มาจากระบบเครือข่าย แต่อาจจะเกิดจากซอฟท์แวร์ของเรา
/flushdns ขจัด DNS Resolver ออกจาก cache.
/registerdns ทำการ Refreshes DHCP ทั้งหมด และ registers DNS names ใหม่
/displaydns แสดง DNS Resolver ทั้งหมดที่มีในอยู่ Cache.
/showclassid แสดง class IDs ทั้งหมดที่ DHCP ยอมให้กับการ์ดแลนใบนี้
/setclassid แก้ไข dhcp class id.

การใช้คำสั่ง Ping ตรวจสอบการเชื่อมต่อเครือข่าย

คำสั่ง Ping เป็นคำสั่งที่ใช้ในการตรวจสอบการเชื่อมต่อกับเครือข่ายระหว่างคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องที่อยู่ในเครือข่าย โดยคำสั่ง Ping จะส่งข้อมูลที่เป็นแพ็คเกจ 4 ชุดๆละ 32 Byte ไปยังคอมพิวเตอร์ปลายทางที่ต้องการตรวจสอบ หากมีการตอบรับกลับมาจากคอมพิวเตอร์เป้าหมายก็แสดงว่าการเชื่อมต่อเครือข่ายยังเป็นปกติ แต่หากไม่มีการตอบรับกลับมาก็แสดงว่าคอมพิวเตอร์ปลายทางหรือเครือข่ายอยู่ในช่วงหนาแน่น ดังนั้นจะเห็นว่าคำสั่ง Ping มีประโยชน์อย่างมากในการตรวจสอบสถานะการเชื่อมต่อเครือข่ายเบื้องต้นได้เป็นอย่างดี

ขั้นตอนการเรียกใช้งานมีดังนี้

1.คลิกปุ่ม Start > Run > พิมพ์ cmd เพื่อเรียกใช้งาน Command Prompt ดังรูป

2.เมื่อปรากฏหน้าต่าง Command Prompt ให้พิมพ์คำสั่ง ping ตามด้วยหมายเลข IP Address ของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ต้องการเข้าไปตรวจสอบลงไป จากนั้นกดปุ่ม Enter

3.หากมีการตอบรับกลับมาจากคอมพิวเตอร์ปลายทาง จะปรากฏคำสั่งเหมือนในกรอบสีแดง แสดงว่าคอมพิวเตอร์ทั้ง 2 เครื่องสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ตามปกติ

4.แต่ถ้าปรากฏคำสั่ง “Request timed out” นั่นแสดงว่าคอมพิวเตอร์ทั้ง 2 เกิดปัญหาขัดข้องไม่สามารถติดต่อสื่อสารถึงกันได้ ซึ่งจะต้องทำการตรวจสอบการเชื่อมต่อเครือข่ายรวมถึงการตั้งค่าต่างๆให้ถูกต้อง แล้วลองใช้คำสั่ง Ping ตรวจสอบอีกครั้งครับ

ตัวเลือกเพิ่มเติมที่นิยมใช้ร่วมกันกับคำสั่ง Ping

Usage: ping [-t] [-a] [-n count] [-l size] [-f] [-i TTL] [-v TOS] [-r count] [-s count] [[-j host-list] | [-k host-list] | [-w timeout] target_name

Options:
-t Ping ไปยัง Host ตามที่ระบุเรื่อยๆ จนกว่าจะสั่งยกเลิกโดยกดแป้น Ctrl-C.และหากต้องการดูสถิติให้กดแป้น Ctrl-Break
-a เปลี่ยนหมายเลข IP Address ของ Host เป็นชื่อแบบตัวอักษร
-n count Ping แบบระบุจำนวน echo ที่จะส่ง
-l size กำหนดขนาด buffer
-f ตั้งค่าไม่ให้แยก flag ใน packet.
-i TTL Ping แบบกำหนด Time To Live โดยกำหนดค่าตั้งแต่ 1-255
-v TOS กำหนดประเภทของบริการ (Type of service)
-r count Ping แบบให้มีการบันทึกเส้นทางและนับจำนวนครั้งในการ hops จนกว่าจะถึงปลายทาง
-s count Ping แบบนับเวลาในการ hop แต่ละครั้ง
-j host-list Loose source route along host-list.
-k host-list Strict source route along host-list.
-w timeout Ping แบบกำหนดเวลารอคอยการตอบรับ

เรื่องที่คุณอาจสนใจ

• Ethernet doesn’t have a valid IP configuration Not fixed
• อยากก็อบปี้รูปบนหน้าเว็บไซต์ด้วย Firefox แต่ไม่สามารถทำได้
• ชี้แจงเรื่องปัญหาการใช้งานอินเตอร์เน็ตกับบทความบ่นๆเมื่อเย็นวานนี้
• เขียนแบทช์ไฟล์ลบไฟล์ขยะในโฟลเดอร์ Temp ทุกครั้งที่เปิดเครื่องใหม่
• วิธีแก้ ใช้อินเตอร์เน็ต wifi ฟ้อง The connection is limited บน Windows 8.1

ระบบการจ่ายไฟฟ้าแก่ทางรถไฟ

ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะ

ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะ[เป็นระบบการจ่ายไฟฟ้าแก่ทางรถไฟประเภทหนึ่ง ประกอบด้วยสายลวดตัวนำเปลือย แขวนไว้กับลูกถ้วยฉนวนซึ่งยึดตรึงที่เสา กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านขารับกระแสไฟฟ้าเหนือศีรษะที่เรียกว่า แหนบรับไฟ เข้าสู่ระบบขับเคลื่อนขบวนรถ เพื่อให้ครบวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านรางรถไฟหรือราวเหล็กเส้นที่สี่ซึ่งต่อสายดินไว้ ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะมักต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าแรงสูง เพื่อลดการสูญเสียจากการส่งไฟฟ้าเป็นระยะทางไกล ๆ
ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะ มีชื่อเรียกอื่นดังนี้

• ระบบจ่ายไฟฟ้าชนิดสัมผัสเหนือศีรษะ (Overhead contact system; OCS)
• อุปกรณ์ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะ (Overhead line equipment; OLE หรือ OHLE)
• อุปกรณ์เหนือศีรษะ (Overhead equipment; OHE)
• สายส่งเหนือศีรษะ (Overhead wiring; OHW หรือ overhead lines; OHL)
• แหนบรับไฟ (pantograph)
• ล้อเข็นรับไฟ (trolley wire)

หลักการทำงาน

พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้รถไฟด้วยวิธีเหนือศีรษะ จะจ่ายผ่านสาลี่ซึ่งเป็นคันเหล็กยันกับสายไฟฟ้าเปลือย ซึ่งสาลี่อาจเป็นแบบพับได้ (สาลี่พับ; pantograph) แบบบ่วงกลม (สาลี่บ่วง; bow collector) หรือแม้แต่เป็นลูกรอกติดปลายเหล็ก (สาลี่ติดรอก; trolley pole) ขบวนรถที่ใช้พลังงานไฟฟ้า จะยกสาลี่ขึ้นติดสายเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าสู่ระบบขับเคลื่อน จากนั้นจึงจะไหลลงรางกลับไปยังสถานีจ่ายไฟ หรือลงดินต่อไป การจ่ายไฟฟ้าด้วยวิธีเหนือศีรษะมีข้อดีคือ บำรุงทางได้ง่ายโดยไม่ต้องพะวงกับการไปเหยียบกับราวจ่ายไฟฟ้าที่พื้น แต่มีข้อเสียคือเป็นตัวจำกัดความสูงของขบวนรถ นอกเหนือจากอุโมงค์ ทั้งนี้ทางรถไฟที่ติดตั้งระบบจ่ายไฟฟ้าไม่ว่าด้วยวิธีใดก็ตามสามารถให้รถจักรดีเซลและรถดีเซลรางทำขบวนผ่านได้โดยไม่มีผลใด ๆ ต่อระบบจ่ายไฟ

 

รางที่สาม

รางที่สาม เป็นรางตัวนำลักษณะกึ่งแข็งที่มีกระแสไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับขบวนรถไฟอย่างต่อเนื่อง รางนี้จะถูกวางที่ด้านข้างหรือระหว่างรางวิ่งของรถไฟ โดยทั่วไปมันมักจะถูกใช้ในระบบขนส่งมวลชนหรือระบบรถไฟฟ้าขนส่งความเร็วสูง ส่วนใหญ่รางที่สามจะจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง ระบบรถไฟฟ้ามหานครกรุงเทพ ใช้ไฟ 750 VDC [1]

ระบบรางที่สามของการจ่ายไฟฟ้าโดยทั่วไปไม่มีความเกี่ยวข้องกับระบบรางที่สามที่ใช้ในการรถไฟ

ความหมาย

ระบบรางที่สามหมายถึงการจ่ายพลังงานการฉุดลากไฟฟ้าให้แก่รถไฟโดยการใช้รางเพิ่มอีกหนึ่งราง (เรียกว่า "รางตัวนำ") ในระบบส่วนใหญ่ รางตัวนำถูกวางอยู่นอกรางคู่แต่บางครั้งก็อยู่ระหว่างรางคู่ รางตัวนำถูกยึดด้วยฉนวนเซรามิกหรือฉนวนก้ามปู โดยทั่วไปแล้วทุกๆระยะ 10 ฟุต (3.0 เมตร) หรือกว่านั้น
หัวรถจักรจะมีบล็อกหน้าสัมผ้สโลหะที่เรียกว่า "รองเท้า" (หรือ "รองเท้าหน้าสัมผ้ส" หรือ "รองเท้ารับไฟ") ซึ่งแตะกับรางตัวนำ กระแสไฟฟ้าจะไหลจากรางตัวนำจ่ายให้มอเตอร์กระแสตรงที่เป็นเครื่องยนต์ขับเคลื่อนขบวนรถไฟและถูกส่งกลับให้ครบวงจรไปยังสถานีผลิตไฟฟ้าผ่านทางรางวิ่ง รางตัวนำมักจะทำจากเหล็กการนำไฟฟ้าสูงและรางวิ่งแต่ละช่วงจะต้องถูกเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยใช้การหลอมติดกันด้วยลวดหรืออุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อลดความต้านทานในวงจรไฟฟ้า
รางตัวนำจะต้องถูกขัดจังหวะช่วงรางปรับระดับและช่วงรางที่ไขว้กัน จึงต้องมีทางลาดที่ปลายของแต่ละช่วงเพื่อให้รองเท้าสัมผ้สกับรางตัวนำได้อย่างราบรื่น
มีความหลากหลายมากเกี่ยวกับตำแหน่งการสัมผัสระหว่างตัวรถไฟและรางรถไฟ บางส่วนของระบบยุคแรกๆ ใช้การสัมผัสด้านเหนือตัวรถ แต่ต่อมาพัฒนาใช้การสัมผัสด้านข้างหรือด้านล่าง ภายหลังใช้วิธีปิดคลุมรางตัวนำเพื่อป้องกันพนักงานรถไฟจากการสัมผัสโดยบังเอิญและช่วยปกป้องรางตัวนำจากหิมะและใบไม้ร่วง

ประโยชน์และข้อเสีย

ระบบไฟฟ้าลาก (ที่พลังงานไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นที่สถานีไฟฟ้าระยะไกลและส่งไปยังรถไฟ) มีการใช้ค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ดีเซลหรือไอน้ำ เนื่องจากว่าไม่ต้องมีหน่วยสร้างพลังงานแยกส่วนที่จะต้องถูกติดตั้งบนแต่ละขบวนรถไฟ ข้อได้เปรียบนี้มีความหมายมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองและระบบขนส่งมวลชนที่มีความหนาแน่นการจราจรสูง
ในปัจจุบัน ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นถูกนำมาพิจารณา ระบบรางที่สามมีราคาถูกกว่าการติดตั้งระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือหัวขบวน เนื่องจากว่าไม่ต้องมีโครงสร้างตามถนนสำหรับติดตั้งระบบดังกล่าวอีกต่อไป และไม่มีความที่จำเป็นที่จะต้องสร้างสะพานลอยหรืออุโมงค์ใหม่เพื่อให้มีระยะห่างจากตัวขบวนรถไฟพอสมควร นอกจากนี้ยังลดการเกะกะสายตาในสภาพแวดล้อมอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระบบรางที่สามทำให้เกิดอันตรายไฟฟ้าช็อค(electric chock)บริเวณที่อยู่ใกล้กับพื้นดิน แรงดันไฟฟ้าที่สูงๆ (เหนือ 1,500 V) จะถือว่าไม่ปลอดภัย เมื่อกระแสสูงมากจะต้องถูกนำมาใช้ในการสร้างพลังงานให้เพียงพอ ซึ่งเป็นผลทำให้เกิดการสูญเสียในความต้านทานของระบบสูง ดังนั้นจึงมีความต้องการจุดป้อนพลังงานที่ค่อนข้างใกล้มากๆ (สถานีไฟฟ้าย่อย) เพื่อลดการสูญเสียนี้

  

British Class 442 แสดงให้เห็นรางที่สามอยู่ด้านในระหว่างรางไปกลับเพื่อความปลอดภัยถ้ามีคนตกลงไปบนราง

การมีกระแสไฟฟ้​​าบนรางยังอันตรายมากขึ้นถ้ามีคนตกลงไปบนรางวิ่ง เรื่องนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้ชานชลาที่มีประตูฉากกั้นหรือความเสี่ยงสามารถลดลงได้โดยต้องมั่นใจว่ารางตัวนำอยู่คนละด้านกับชานชลา
นอกจากนี้ระบบรางที่สามมีความเสี่ยงของคนเดินเท้าเดินบนรางรถไฟที่ระดับข้าม(Level crossing)ของสถานี ในสหรัฐอเมริกา ศาลฎีกาของรัฐอิลลินอยส์ตัดสินใจในปี 1992 รับรองคำตัดสินของคณะลูกขุนในการจ่าย $ 1.5 ล้าน โดยการรถไฟฟ้าขนส่งชิคาโกสำหรับความล้มเหลวที่จะหยุดคนที่เมาจากการเดินบนรางที่ระดับข้ามและพยายามที่จะปัสสาวะบนรางที่สาม เมโทรปารีสมีสัญญาณเตือนแบบกราฟิกชี้ให้เห็นอันตรายของการปัสสาวะบนรางที่สามซึ่งชิคาโกไม่มี

ที่ปลายทางลาดของรางตัวนำทุกตัว (ที่ที่รางจะถูกขัดจังหวะหรือเปลี่ยนแปลงด้านข้าง) ทำให้เกิดข้อจำกัดของความเร็วในทางปฏิบัติเนื่องจากการกระแทกของรองเท้าและที่ความเร็ว 160 กม./ชม. (99 ไมล์) ถือว่าเป็นขีดจำกัดในการทำงานของรางที่สาม บันทึกความเร็วโลกสำหรับรถไฟรางที่สามคือ 174 กม./ชม. (108 ไมล์ต่อชั่วโมง) ทำได้เมื่อ 11 เมษายนปี 1988 โดย English Class 442 EMU
ระบบรางที่สามโดยใช้จุดสัมผ้สเหนือศีรษะมีแนวโน้มที่จะเป็นที่สะสมของหิมะและน้ำแข็ง ซึ่งะนี้สามารถขัดจังหวะการดำเนินงานของรถไฟได้ บางระบบมีรถจักรที่ทำงานเฉพาะงานกำจัดน้ำแข็งโดยเครือบของเหลวลื่นหรือสารป้องกันการแข็งตัว (เช่นโพรพิลีนไกลคอล) บนรางตัวนำเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำแข็งสะสม รางที่สามยังถูกให้ความร้อนเพื่อบรรเทาปัญหาของน้ำแข็ง
เพราะมีช่องว่างระหว่างรอยต่อของรางตัวนำ (เช่นที่ระดับข้ามและระดับชุมทาง) เป็นไปได้สำหรับรถไฟที่จะหยุดอยู่ในตำแหน่งที่รองเท้ารับกระแสไฟทุกตัวอยู่ในช่องว่างพอดี ทำให้ไม่มีไฟฟ้าจ่ายให้ขบวนรถไฟได้ รถไฟจะถูกเรียกว่า ถูก "gapped" ในสถานการณ์เช่นนี้ขบวนที่ตามมาจะถูกนำมาดันหลังเพื่อให้ขบวนที่ค้างอยู่ขยับเข้าหารางตัวนำ หรืออาจใช้สายพ่วงพิเศษเพื่อจ่ายไฟที่เพียงพอให้หน้าสัมผัสของรองเท้าตัวใดตัวหนึ่งขยับเข้าหารางตัวนำ เพื่อให้มีไฟฟ้าป้อนเข้าระบบขับเคลื่อนของขบวนรถไฟมากพอจะขยับทั้งขบวนเป็นระยะทางน้อยที่สุดให้เข้าระบบรางตัวนำอย่างสมบูรณ์ ตู้รถไฟอาจมีเครื่องยนต์ดีเซลสำรองบนขบวนรถไฟ (เช่น British Rail Class 73) , หรือการเชื่อมต่อกับรองเท้าบนแท่นกลิ้ง (เช่นMetropolitan Railway)
ระบบรางที่สามมีข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับระบบสายเหนือหัว เมื่อเกิดลมแรงหรือพายุหิมะ จะทำให้สายเหนือหัวพังลงมาและทุกขบวนต้องหยุดหมด พายุฝนฟ้าคะนองยังสามารถทำให้ไฟฟ้าดับ พร้อมกับฟ้าผ่าบนระบบที่มีสายไฟเหนือศีรษะจึงทำให้รถไฟหยุดถ้ามีไฟกระชาก

แรงดันไฟฟ้าสูงสุด

• ฮัมบูร์ก S-Bahn ที่: 1200 V, ตั้งแต่ 1940
• แมนเชสเตอร์ - Bury, อังกฤษ: 1200 V (หน้าสัมผัสด้านข้าง)
• Culoz-Modane, ฝรั่งเศส: 1500 V, 1925-1976
• กวางโจวเมโทรสาย 4 และสายที่ 5: 1500 V

ในประเทศเยอรมนีในช่วงต้นอาณาจักรไรช์ที่สาม ระบบรถไฟที่มีความกว้างประมาณสามเมตรอยู่ในแผน สำหรับระบบ Breitspurbahn นี้กระแสไฟฟ้าที่มีแรงดัน 100 กิโลโวลต์จะนำมาจ่ายเข้าในรางที่สาม เพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายของสายไฟเหนือศีรษะด้วยปืนต่อต้านอากาศยาน แต่อย่างไรก็ตามระบบไฟฟ้าดังกล่าวไม่ได้ถูกใช้เนื่องจากมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำฉนวนป้องกันรางที่สามที่มีแรงดันไฟฟ้าที่สูงเช่นนี้ในบริเวณใกล้เคียงกับรางอื่นของทางรถไฟ โครงการทั้งหมดยังไม่คืบหน้าใด ๆ ต่อไปเนื่องจากการโจมตีของสงครามโลกครั้งที่สอง

การใช้งานพร้อมกันกับสายไฟเหนือศีรษะ

รถไฟสามารถได้รับพลังไฟฟ้าจากสายเหนือศีรษะและจากรางที่สามในเวลาเดียวกัน นี่คือเหตุการณ์ที่ยกตัวอย่างเช่นเมื่อฮัมบูร์ก S-Bahn ที่ระหว่างปี 1940 และ 1955 ตัวอย่างในปัจจุบัน ได้แก่ สถานีรถไฟเบอร์เคนเวอร์เดใกล้เบอร์ลินซึ่งมีรางที่สามทั้งสองด้านและสายเหนือศีรษะ ที่สถานีเพนน์คอมเพ็กในมหานครนิวยอร์กก็ใช้ทั้งสองระบบ อย่างไรก็ตามระบบดังกล่าวมีปัญหาในการทำงานร่วมกันของแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ถ้าแหล่งจ่ายอันหนึ่งเป็น DC และอีกแหล่งหนึ่งเป็น AC, premagnetization ที่ไม่พึงประสงค์ของหม้อแปลง AC สามารถเกิดขึ้นได้ ด้วยเหตุนี้การใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นคู่มักต้องหลีกเลี่ยง
สถานีชายแดนของ Modane บนรางฝรั่งเศส-อิตาลี Fréjus รถไฟใช้ไฟฟ้าทั้ง 1,500 V DC จากรางที่สามสำหรับรถไฟฝรั่งเศสและจากสายไฟเหนือศีรษะ (ตอนแรกใช้ไฟสามเฟส ต่อมาเป็น 3000 V DC) สำหรับรถไฟอิตาลี เมื่อเส้นในส่วนของฝรั่งเศสถูกเปลี่ยนให้เป็นสายไฟเหนือศีรษะ, อิตาลีจึงต้องเปลี่ยนแรงดันเป็น 1,500 V DC ด้วย ซึ่งเท่ากับครึ่งหนึ่งของกำลังเดิมที่พวกเขาเคยใช้

ระบบสกาดา

ระบบสกาดา

กรกฎาคม 20, 2560

SCADA (อังกฤษ: Supervisory Control and Data Acquisition การควบคุมกำกับดูแลและเก็บข้อมูล) เป็นประเภทหนึ่งของระบบการควบคุมอุตสาหกรรม (Industrial Control System or ICS) ที่มีการควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ที่เฝ้าดูและควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีอยู่ในโลกทางกายภาพ ระบบ SCADA ในอดีตแยกตัวเองจากระบบ ICS อื่น ๆ โดยเป็นกระบวนการขนาดใหญ่ที่สามารถรวมหลายไซต์งานและระยะทางกว้างใหญ่ กระบวนการเหล่านี้รวมถึงอุตสาหกรรม, โครงสร้างพื้นฐาน, และกระบวนการที่มีพื้นฐานมาจากการให้บริการ, ตามที่ได้อธิบายไว้ด้านล่าง.

• กระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมรวมถึง การผลิต, การกลั่นและขบวนการต่อเนื่อง, เป็นชุดๆ, แบบซ้ำ ๆกัน หรือแบบไม่ต่อเนื่อง,
• กระบวนการโครงสร้างพื้นฐานอาจจะเป็นของรัฐหรือของเอกชน รวมถึงการบำบัดน้ำและการแจกจ่ายน้ำ, การเก็บรวบรวมและบำบัดน้ำเสีย, น้ำมันและท่อก๊าซ, ส่งพลังงานไฟฟ้าและการกระจาย, ฟาร์มลม, ระบบไซเรนป้องกันฝ่ายพลเรือน, และระบบการสื่อสารที่มีขนาดใหญ่
• กระบวนการบริการที่เกิดขึ้นทั้งบริการสาธารณะและของเอกชนรวมทั้งอาคาร, สนามบิน, เรือ, และสถานีอวกาศ การเฝ้าดูและการควบคุมความร้อน, การระบายอากาศ, และเครื่องปรับอากาศ (HVAC), การเข้าใช้บริการและการบริโภคพลังงาน

• ส่วนประกอบของระบบที่ใช้ทั่วไป[แก้]

  ระบบ SCADA มักจะประกอบด้วยระบบย่อยต่อไปนี้:
  • ส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร (Human-Machine Interface, HMI)เป็นเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่นำเสนอข้อมูลที่ผ่านการประมวลผลให้กับผู้ปฏิบัติการ และด้วยวิธีการนี้ผู้ที่ปฏิบัติการสามารถเฝ้าดูจากจอภาพและการควบคุมกระบวนการต่างได้
  • SCADA ถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือในการรักษาความปลอดภัยในขณะที่มีการเข้า,ออก,ใชัระบบ
  • ระบบกำกับดูแล(คอมพิวเตอร์), การเก็บรวบรวมข้อมูล (จัดหา) ในการประมวลผลและการส่งคำสั่ง (ควบคุม) ไปให้กระบวนการ
  • หน่วยทำงานระยะไกล (Remote Terminal Units, RTU) เชื่อมต่อกับ sensor ในกระบวนการ, แปลงสัญญาณเซ็นเซอร์ให้เป็นข้อมูลดิจิตอลและส่งข้อมูลดิจิตอลไปยังระบบการกำกับดูแล
  • ตัวควบคุมตรรกะที่โปรแกรมได้ (Programmable Logic Controller, PLC) ใช้เป็นอุปกรณ์สนามเพราะพวกมันประหยัดกว่า, อเนกประสงค์, ยืดหยุ่นและกำหนดค่าได้ดีกว่ากว่า RTUs ที่มีวัตถุประสงค์พิเศษเฉพาะอย่าง (special-purpose RTU)
  • โครงสร้างพื้นฐานของการสื่อสารที่เชื่อมต่อระบบการกำกับดูแลไปยังหน่วยสถานีระยะไกล
  • เครื่องมือที่ใช้ในขบวนการที่หลากหลายและเครื่องมีอในการวิเคราะห์

  แนวคิดของระบบ[แก้]

  SCADA มักจะหมายถึงระบบส่วนกลางที่ตรวจสอบและควบคุมสถานประกอบการโดยรวมทั้งหมดหรือความสลับซับซ้อนของระบบที่กระจายออกไปในพื้นที่ขนาดใหญ่ (ตั้งแต่โรงงานเล็กๆถึงระดับชาติ) ส่วนใหญ่การดำเนินการเพื่อควบคุมจะดำเนินการโดยอัตโนมัติโดย RTUs หรือ PLCs ฟังก์ชันการควบคุมของแม่ข่ายมักจะถูกจำกัดแค่การแทรกแซงในระดับพื้นฐานหรือการแทรกแซงระดับกำกับดูแล ตัวอย่างเช่น PLC อาจควบคุมการไหลของน้ำหล่อเย็นผ่านส่วนใดๆของกระบวนการอุตสาหกรรม แต่ระบบ SCADA อาจอนุญาตให้ผู้ใช้งานในการเปลี่ยน set point (อุณหภูมิที่มีนัยสำคัญของขั้นตอนการผลิตเฉพาะของผลิตภัณฑ์นั้น) สำหรับการไหลได้ และเปิดใช้งานเงื่อนไขการเตือนเช่นการขาดหายของการไหลหรืออุณหภูมิที่สูงเกินไป จะแสดงและบันทึก วงรอบของการควบคุมจะถูกกระทำผ่าน RTU หรือ PLC ในขณะที่ระบบ SCADA ตรวจสอบประสิทธิภาพโดยรวมของวงรอบนั้น

  ภาพรวมของวงจร SCADA

  การได้มาของข้อมูลเริ่มต้นที่ระดับ RTU หรือ PLC และรวมถึงการอ่านมาตรและรายงานสถานะของอุปกรณ์ที่มีการสื่อสารไปยัง SCADA ได้ตามความจำเป็น ข้อมูลจะถูกรวบรวมไว้และถูกจัดรูปแบบในลักษณะที่ผู้ประกอบงานในห้องควบคุมที่กำลังใช้ HMI สามารถตัดสินใจกำกับดูแลเพื่อปรับหรือลบล้างการควบคุมต่างๆที่เป็นปกติของRTU (PLC) ข้อมูลอาจถูกป้อนไปให้ผู้เก็บประวัติที่ถูกสร้างขึ้นบ่อยครั้งในฐานข้อมูลระบบการจัดการของสินค้าโภคภัณฑ์เพื่อหาแนวโน้มและการตรวจสอบการวิเคราะห์อื่นๆ
  
  

  ภาพรวมของระบบ SCADA
  ระบบ SCADA มักจะจัดทำฐานข้อมูลกระจายซึ่งปกติจะเรียกว่า tag database ซึ่งมีองค์ประกอบข้อมูลที่เรียกว่าแท็กหรือจุด จุดจะแสดงค่าเดี่ยวๆของข้อมูลเข้าหรือออกจากการตรวจสอบหรือการควบคุมโดยระบบ จุดที่สามารถเป็นได้ทั้ง "หนัก" หรือ "เบา" จุดหนักแทนการป้อนข้อมูลที่เกิดขึ้นจริงภายในระบบ ในขณะที่จุดเบาเป็นผลมาจากการดำเนินงานที่เป็นตรรกะและคณิตศาสตร์ประยุกต์ที่จัดให้กับจุดอื่น ๆ (การจัดทำเพื่อใช้งานส่วนใหญ่ตามหลักการคือทุกๆจุดเบาหนึ่งจุดจะเท่ากับจุดหนักหนึ่งจุด) จุดเหล่านี้จะถูกเก็บไว้คู่กับเวลาที่เกิดเพื่อเก็บเป็นประวัติเอาไว้ แทคส์จะถูกบันทึกเข้าไปด้วยเพื่อบอกรายละเอียดเพิ่มเติม เช่นเส้นทางไปที่อุปกรณ์สนามหรือที่เก็บข้อมูลชั่วคราวของ PLC ความเห็นเรื่องเวลาในการออกแบบและข้อมูลการเตือนภัย
  ระบบ SCADA เป็นระบบที่สำคัญอย่างมีนัยสำคัญที่ใช้ในโครงสร้างพื้นฐานของประเทศเช่นกริดไฟฟ้า, น้ำประปาและท่อ แต่ระบบ SCADA อาจจะมีช่องโหว่ความปลอดภัย ดังนั้นระบบควรได้รับการประเมินเพื่อระบุความเสี่ยงและการดำเนินการการแก้ปัญหาเพื่อลดความเสี่ยงเหล่านั้น.

  HMI[แก้]

  HMI เป็นอุปกรณ์ที่นำเสนอข้อมูลจากการประมวลผลให้กับผู้ปฏิบัติการที่เป็นมนุษย์และมนุษย์จะนำข้อมูลนี้ไปใช้ในการควบคุมขบวนการ
  
  HMI (Human–Machine Interface) มักจะมีการเชื่อมโยงไปยังฐานข้อมูลระบบ SCADA และโปรแกรมซอฟแวร์เพื่อหาแนวโน้ม, ข้อมูลการวินิจฉัย, และข้อมูลการจัดการเช่นขั้นตอนการบำรุงรักษาตามตารางที่กำหนด, ข้อมูลโลจิสติก, แผนงานโดยละเอียดสำหรับเครื่องตรวจจับหรือเครื่องจักรตัวใดตัวหนึ่ง, และแนวทางการแก้ปัญหาที่เกิดจากระบบผู้เชี่ยวชาญ (expert system)
  ระบบ HMI มักจะนำเสนอข้อมูลให้กับบุคลากรในการดำเนินงานในรูปกราฟิกแบบแผนภาพเลียนแบบ ซึ่งหมายความว่าผู้ปฏิบัติสามารถดูแผนผังแสดงโรงงานที่ถูกควบคุม ยกตัวอย่างเช่นภาพของเครื่องสูบน้ำที่เชื่อมต่อกับท่อสามารถแสดงการทำงานและปริมาณของน้ำที่กำลังสูบผ่านท่อในขณะนั้น ผู้ปฏิบัติงานก็สามารถปิดการทำงานของเครื่องสูบน้ำได้ ซอฟแวร์ HMI จะแสดงอัตราการไหลของของเหลวในท่อที่ลดลงในเวลาจริง แผนภาพเลียนแบบอาจประกอบด้วยกราฟิกเส้นและสัญลักษณ์วงจรเพื่อเป็นตัวแทนขององค์ประกอบของกระบวนการหรืออาจประกอบด้วยภาพถ่ายดิจิตอลของอุปกรณ์ในกระบวนถูกทับซ้อนด้วยสัญลักษณ์ภาพเคลื่อนไหว
  แพคเกจ HMI สำหรับระบบ SCADA มักจะมีโปรแกรมวาดภาพเพื่อผู้ปฏิบัติการหรือบุคลากรบำรุงรักษาระบบที่สามารถใช้ในการเปลี่ยนวิธีการที่จุดเหล่านี้จะแสดงในอินเตอร์เฟซ การแสดงเหล่านี้อาจจะเป็นสัญญาณไฟจราจรง่ายๆซึ่งแสดงสถานะของสัญญาณไฟจราจรที่เกิดขึ้นจริงในสนามหรืออาจซับซ้อนยิ่งจึ้นในการแสดงผลบนจอแบบหลายโปรเจ็กเตอร์ที่แสดงตำแหน่งทั้งหมดของลิฟท์ในตึกระฟ้าหรือแสดงรถไฟทั้งหมดของระบบการขนส่งทางราง
  ส่วนที่สำคัญของการใช้งานระบบ SCADA ส่วนใหญ่คือการจัดการเรื่องการเตือนภัย ระบบจะจับภาพตลอดไม่ว่าเงื่อนไขของสัญญาณเตือนจะเป็นอย่างไรเพื่อใช้พิจารณาเมื่อมีเหตุการณ์การเตือนภัยเกิดขึ้น เมื่อเหตุการณ์เตือนภัยได้รับการตรวจจับ มีสิ่งที่ต้องกระทำหลายอย่าง (เช่นสร้างตัวชี้วัดสัญญาณเตือนภัยเพิ่มอีกตัวหรือมากกว่าหรือส่งข้อความอีเมลหรือข้อความเพื่อแจ้งให้ผู้ปฏิบัติการหรือผู้จัดการระบบ SCADA ระยะไกลจะได้รับทราบ) ในหลายกรณีที่ผู้ปฏิบัติการ SCADA อาจจะต้องรับทราบเหตุการณ์เตือนที่เกิดขึ้นเพื่อยกเลิกสัญญาณเตือนบางตัวในขณะที่สัญญาณเตือนตัวอื่น ๆ ยังคงใช้งานจนกว่าเงื่อนไขของสัญญาณเตือนทั้งหมดจะถูกแก้ไข เงื่อนไขการเตือนปลุกต้องสามารถชี้ชัดอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่นจุดเตือนภัยเป็นจุดสถานะแบบค่าดิจิตอลที่มีทั้ง'ปกติ'หรือ 'ALARM' ที่คำนวณตามสูตรขึ้นอยู่กับค่าในอนาล็อกและดิจิตอลโดยปริยาย: ระบบ SCADA อาจจะตรวจสอบโดยอัตโนมัติว่า ค่าอนาล็อกอยู่นอกค่าต่ำสุดหรือสูงสุด หรือไม่ ตัวอย่างของสัญญาณเตือนภัยรวมถึงไซเรน, กล่องป๊อปอัพขึ้นบนหน้าจอหรือพื้นที่สีระบายหรือสีกระพริบบนหน้าจอ (ที่อาจจะกระทำในลักษณะที่คล้ายกันกับไฟ "น้ำมันหมด" ในรถยนต์); ในแต่ละกรณี บทบาทของตัวสัญญาณเตือนภัยก็เพื่อดึงความสนใจของผู้ปฏิบัติการ ในการออกแบบระบบ SCADA, จะต้องดำเนินการเมื่อมีเหตุการณ์สัญญาณเตือนภัยที่เกิดขึ้นต่อเนื่องในช่วงเวลาสั้น ๆ มิฉะนั้นสาเหตุพื้นฐาน (ซึ่งอาจจะไม่ใช่เหตุการณ์แรกที่ตรวจพบ) อาจหาไม่พบ

  ฮาร์ดแวร์โซลูชั่น

  วิธีแก้ปัญหาของ SCADA มักจะมี ระบบควบคุมแยกส่วน (Distributed Control System, DCS) มีการใช้ RTUs หรือ PLCs ที่ฉลาดเพิ่มขึ้น พวกนี้มีความสามารถในการดำเนินการด้วยตนเองในกระบวนการตรรกะง่ายๆโดยไม่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์หลัก ภาษามาตรฐานของการเขียนโปรแกรมควบคุม, IEC 61131-3 (ชุดของ 5 ภาษาของโปรแกรมรวมทั้งฟังก์ชันบล็อก, บันได, โครงสร้างข้อความ, แผนภูมิลำดับฟังก์ชันและรายการคำสั่ง) มักจะถูกใช้ในการสร้างโปรแกรมที่ทำงานบน RTUs และ PLCs เหล่านี้ ซึ่งแตกต่างจากภาษากรรมวิธีเช่นการเขียนโปรแกรมภาษา C หรือ FORTRAN, IEC 61131-3 ต้องการการฝึกอบรมน้อยที่สุดโดยอาศัยอำนาจของอาร์เรย์ที่คล้ายกับการควบคุมทางกายภาพประวัติศาสตร์ ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรระบบ SCADA สามารถดำเนินการได้ทั้งการออกแบบและการติดตั้ง โปรแกรมจะต้องถูกนำไปใช้งานบน RTU หรือ PLC ตัวควบคุมการทำงานอัตโนมัติที่สามารถโปรแกรมได้ (Programmable Automation Controller, PAC) เป็นตัวควบคุมขนาดเล็กที่รวมคุณสมบัติและความสามารถของระบบควบคุมที่ทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC-based)เหมือนกับ PLC ทั่วไป PACs จะถูกนำไปใช้ในระบบ SCADA เพื่อให้ฟังก์ชันกับ RTU และ PLC. ในหลายโปรแกรมของ SCADA ที่ใช้ในงานสถานีไฟฟ้าย่อย, "RTU แยกส่วน" ใช้ตัวประมวลผลข้อมูลหรือคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะเพื่อสื่อสารกับรีเลย์ป้องกันแบบดิจิตอล, กับ PACs และกับอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เป็น I/O และสื่อสารกับ SCADA ตัวแม่ แทนที่จะติดต่อกับ RTU แบบเดิม
  ตั้งแต่ประมาณปี 1998 เกือบทุกผู้ผลิต PLC ใหญ่ๆได้เสนอระบบ HMI / SCADA แบบบูรณาการ โดยใช้โพรโทคอลการสื่อสารที่เปิดกว้างและไม่มีกรรมสิทธิ์. มีแพคเกจ HMI / SCADA หลายรายที่เชี่ยวชาญเฉพาะของบุคคลที่สาม เสนอมาให้พร้อมการเข้ากันได้ฝังในตัวกับ PLCs หลักๆเข้ามาขายในตลาด ช่วยให้วิศวกรเครื่องกล, วิศวกรไฟฟ้าและช่างเทคนิคในการกำหนดค่า HMIs ด้วยตัวเอง, โดยไม่ต้องใช้โปรแกรมที่เขียนโดยโปรแกรมเมอร์ซอฟแวร์ ตัวเครื่องระยะไกล (RTU) เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ทางกายภาพ โดยปกติ RTU แปลงสัญญาณไฟฟ้าจากอุปกรณ์เป็นค่าดิจิตอลเช่นสถานะเปิด/ปิดจากสวิตช์หรือวาล์วหรือเครื่องวัดเช่นความดัน, การไหล, แรงดันไฟฟ้าหรือกระแส โดยการแปลงและการส่งสัญญาณไฟฟ้าเหล่านี้ออกไปยังอุปกรณ์, RTU สามารถควบคุมอุปกรณ์เช่นการเปิดหรือปิดสวิตช์หรือวาล์วหรือการตั้งค่าความเร็วของปั๊ม

  สถานีกำกับ

  สถานีกำกับหมายถึงเซิร์ฟเวอร์และซอฟต์แวร์ที่มีความรับผิดชอบในการสื่อสารกับอุปกรณ์สนาม (RTUs, PLCs, SENSORS ฯลฯ ) และซอฟแวร์ HMI ที่ทำงานบนเวิร์กสเตชันในห้องควบคุมหรือที่อื่น ๆ ในระบบ SCADA ขนาดเล็ก, สถานีแม่อาจจะประกอบด้วยคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว ในระบบ SCADA ขนาดใหญ่, สถานีแม่อาจประกอบด้วยเซิร์ฟเวอร์หลายตัว, การใช้งานซอฟต์แวร์แบบกระจายและการกู้คืนระบบ เพื่อเพิ่มความสมบูรณ์ของระบบ, เซิร์ฟเวอร์หลายตัวมักจะถูกกำหนดค่าในการสร้างแบบ dual-redundant หรือ hot standby ให้การควบคุมอย่างต่อเนื่องและการตรวจสอบในกรณีที่เกิดความล้มเหลวของเซิร์ฟเวอร์

  ปรัชญาการดำเนินงาน

  สำหรับการติดตั้งบางไซต์ ค่าใช้จ่ายที่จะเป็นผลมาจากระบบการควบคุมความล้มเหลวมีสูงมาก ฮาร์ดแวร์สำหรับบางระบบ SCADA แข็งแกร่งที่จะทนต่ออุณหภูมิ, การสั่นสะเทือนและแรงดันไฟฟ้าสูงสุดขั้ว ในการติดตั้งที่วิกฤตที่สุด, ความน่าเชื่อถือจะมีมากขึ้นโดยมีฮาร์ดแวร์และช่องทางการสื่อสารที่ซ้ำซ้อนกัน ไปถึงจุดที่มีศูนย์ควบคุม(s)ที่มีอุปกรณ์หลากหลายเพียบพร้อม ส่วนที่ล้มเหลวที่สามารถระบุได้อย่างรวดเร็วและการทำงานของมันถูกแทนที่อย่างอัตโนมัติโดยฮาร์ดแวร์สำรอง ส่วนที่ล้มเหลวต้องถูกแทนที่โดยไม่รบกวนกระบวนการ ความน่าเชื่อถือของระบบดังกล่าวสามารถถูกคำนวณทางสถิติและถูกระบุว่าหมายถึงช่วงห่างเฉลี่ยที่ล้มเหลวในแต่ละครั้ง หรือตัวแปรของเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว(s) (Mean time between failures, MTBF) ระบบที่มีความน่าเชื่อถือสูงต้องมีค่า MTBF เป็นศตวรรษ หมายถึงถ้าวันนี้ระบบล้มเหลว การล้มเหลวครั้งต่อไปคือศตวรรษหน้า

  โครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารและวิธีการ

  ระบบ SCADA เดิมใช้ผสมกันระหว่างวิทยุและการต่อสายตรง ถึงแม้ว่า SONET / SDH ถูกใชับ่อยๆสำหรับระบบขนาดใหญ่เช่นรถไฟและโรงไฟฟ้า การจัดการหรือฟังก์ชันการตรวจสอบระยะไกลของระบบ SCADA มักถูกเรียกว่า โทรมาตร (telemetry) ผู้ใช้บางคนต้องการข้อมูล SCADA ผ่านทางเครือข่ายภายในองค์กรที่มีอยู่แล้วหรือใช้ร่วมกับ application อื่น ถึงอย่างไรโพรโทคอลแบบโบราณที่ใช้ bandwidth ต่ำๆก็ยังใช้อยู่
  โพรโทคอลระบบ SCADA ถูกออกแบบมาให้มีขนาดกะทัดรัดมาก หลายตัวจะออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลเฉพาะเมื่อสถานีแม่เรียกหา RTU โพรโทคอลโบราณของ SCADA ได้แก่ Modbus RTU, RP-570, Profibus และ Conitel โพรโทคอลการสื่อสารเหล่านี้เป็นสิทธิ์ของผู้จำหน่ายโดยเฉพาะ แต่ถูกนำมาดัดแปลงและใช้กันอย่างแพร่หลาย โพรโทคอลมาตรฐานก็คือ IEC 60870-5-101 หรือ 104, IEC 61850 และ DNP3 โพรโทคอลการสื่อสารเหล่านี้มีมาตรฐานและได้รับการยอมรับจากทุกผู้ผลิตระบบ SCADA ที่สำคัญ ปัจจุบันหลายโพรโทคอลเหล่านี้มีการขยายเพื่อการใช้งานบน TCP/IP แม้ว่าการใช้ข้อกำหนดของระบบเครือข่ายแบบเดิมเช่น TCP/IP, พร่าเลือนเส้นแบ่งระหว่างเครือข่ายแบบดั้งเดิมและเครือข่ายอุตสาหกรรมพวกมันตอบสนองความต้องการพื้นฐานที่แตกต่างกัน.
  ด้วยความต้องการการรักษาความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น มีการใช้งานที่เพิ่มขึ้นของการสื่อสารผ่านดาวเทียม นี้มีข้อดีที่สำคัญของโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถดูแลตัวเองได้ (ไม่ได้ใช้วงจรจากระบบโทรศัพท์สาธารณะ) สามารถมีการเข้ารหัสฝังในตัวและสามารถออกแบบมาเพื่อความพร้อมและความน่าเชื่อถือที่กำหนดโดยผู้ประกอบการระบบ SCADA ประสบการณ์ก่อนหน้านี้ที่ใช้ VSAT ระดับผู้บริโภคเป็นที่น่าสงสาร ระบบการขนส่งที่ทันสมัย​​ระดับให้มีคุณภาพในการให้บริการที่จำเป็นสำหรับระบบ SCADA.
  RTUs และอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติอื่น ๆ ได้รับการพัฒนาก่อนการถือกำเนิดของมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการทำงานร่วมกัน (interoperability) ผลที่ได้คือนักพัฒนาและผู้บริหารสร้างความหลากหลายของโพรโทคอลการควบคุม ในบรรดาผู้ผลิตขนาดใหญ่ก็ยังมีแรงจูงใจในการสร้างโพรโทคอลของตัวเองเพื่อ "ล็อกคอ" ฐานลูกค้าของพวกเขา รายการของโพรโทคอลอัตโนมัติจะรวบรวมไว้ที่นี่
  เมื่อเร็ว ๆ นี้ OLE สำหรับการควบคุมกระบวนการ (OLE for process control, OPC) ได้กลายเป็นโซลูชั่นที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับ intercommunicating ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่แตกต่างที่ช่วยให้การสื่อสารอุปกรณ์แม้ว่าเดิมไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายอุตสาหกรรม 

  ถาปัตยกรรม SCADA[แก้]

  ระบบ SCADA มีวิวัฒนาการมาถึง 3 รุ่นดังนี้

  รุ่นแรก: "Monolithic"[แก้]

  ในรุ่นแรก การคำนวณถูกกระทำโดยคอมพิวเตอร์เมนเฟรม เครือข่ายยังไม่เกิดในเวลาที่ระบบ SCADA ได้รับการพัฒนา ดังนั้นระบบ SCADA เป็นระบบอิสระไม่มีการเชื่อมต่อกับระบบอื่น ๆ เครือข่ายบริเวณกว้างได้รับการออกแบบมาโดยผู้ขาย RTU ในการสื่อสารกับ RTU. โพรโทคอลการสื่อสารที่มักจะถูกนำมาใช้เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะของผู้ขายในเวลานั้น รุ่นแรกของระบบ SCADA เป็นของซ้ำซ้อนเนื่องจากระบบ back-up ของเมนเฟรมมีการเชื่อมต่อในระดับบัสและถูกนำมาใช้ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวของระบบเมนเฟรมหลัก บางระบบ SCADA รุ่นแรกที่ถูกพัฒนาขึ้นแบบ"turn key" ที่วิ่งบน minicomputers เช่น PDP-11 ของบริษัท Digital Equipment Corporation (DEC) ระบบเหล่านี้เป็นแบบ read only ในแง่ที่ว่าพวกมันจะสามารถแสดงข้อมูลจากระบบการควบคุมแบบอนาล็อกที่มีอยู่ที่ใช้ในการดำเนินการแต่ละเวิร์กสเตชัน แต่พวกเขามักจะไม่ได้พยายามที่จะส่งสัญญาณไปยังสถานีควบคุมระยะไกลเนื่องจากปัญหา telemetry พื้นฐานที่เป็นอนาล็อกและผู้บริหารศูนย์การควบคุมมีความกังวลกับการยอมให้ทำการควบคุมโดยตรงจากเวิร์คสเตชันคอมพิวเตอร์ พวกมันยังทำหน้าที่แจ้งเตือนและบันทึกการเตือนและทำหน้าที่บัญชีคำนวณสินค้าโภคภัณฑ์รายชั่วโมงและรายวัน

  รุ่นที่สอง: "กระจาย"

  การประมวลผลถูกกระจายไปหลายสถานีที่มีการเชื่อมต่อผ่านระบบ LAN และมีการใช้ข้อมูลร่วมกันในเวลาจริง แต่ละสถานีรับผิดชอบสำหรับงานเฉพาะจึงทำให้ขนาดและค่าใช้จ่ายของแต่ละสถานีน้อยกว่าสถานีในรุ่นแรก โพรโทคอลเครือข่ายที่ใช้ก็ยังคงเป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะซึ่งนำไปสู่​​ปัญหาด้านความปลอดภัยของระบบ SCADA ที่ได้รับความสนใจจากแฮกเกอร์ เนื่องจากโพรโทคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะจึงมีคนน้อยมากนอกจากนักพัฒนาและแฮกเกอร์ที่จะรู้มากพอที่จะกำหนดวิธีการรักษาความปลอดภัยของการติดตั้งระบบ SCADA เนื่องจากทั้งสองฝ่ายมีส่วนได้เสียจึงเก็บปัญหาด้านความปลอดภัยไว้เงียบๆ ความปลอดภัยของการติดตั้งระบบ SCADA มักจะถูกประเมินเกินกว่าความเป็นจริงอย่างมาก

  รุ่นที่สาม: "เครือข่าย"

  เนื่องจากการใช้งานของโพรโทคอลมาตรฐานและความจริงที่ว่าหลายระบบ SCADA ที่อยู่ในเครือข่ายจะสามารถเข้าถึงได้จากอินเทอร์เน็ต ระบบอาจมีความเสี่ยงการโจมตีระยะไกล ในทางตรงกันข้ามการใช้โพรโทคอลมาตรฐานและเทคนิคการรักษาความปลอดภัยมีความหมายว่าการปรับปรุงมาตรฐานความปลอดภัยสามารถใช้ได้กับระบบ SCADA, โดยสมมติว่าพวกเขาได้รับการบำรุงรักษาและการ update ทันเวลา

  ปัญหาด้านความปลอดภัย[แก้]

  ระบบ SCADA ที่ผูกกับสิ่งอำนวยความสะดวกแบบ decentralize เช่นพลังงาน, น้ำมัน, และท่อก๊าซ, การแจกจ่ายน้ำ, ระบบการจัดเก็บน้ำเสีย,จะต้องถูกออกแบบให้เป็นระบบเปิด, มีความแข็งแกร่งทนทานและมีความง่ายในการใชังานและซ่อมแซม แต่ไม่จำเป็นต้องรักษาความปลอดภัย. การย้ายจากเทคโนโลยีที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะให้เป็นระบบมาตรฐานและเปิดกว่า พร้อมด้วยการเพิ่มจำนวนการติดต่อระหว่างหลายระบบ SCADA, หลายเครือข่ายสำนักงาน, และระบบอินเทอร์เน็ตเหล่านี้ได้ทำให้พวกเขาเสี่ยงที่จะถูกโจมตีทางเครือข่าย ซึ่งเป็นเรื่องที่ค่อนข้างธรรมดาในการรักษาความปลอดภัยคอมพิวเตอร์
  โดยเฉพาะเจาะจง นักวิจัยด้านความปลอดภัยมีความกังวลเกี่ยวกับ:
  • การขาดความกังวลเกี่ยวกับการรักษาความปลอดภัยและการ authen ในการออกแบบ, การนำไปใช้งานและการทำงานของบางเครือข่าย SCADA ที่มีอยู่
  • ความเชื่อที่ว่าระบบ SCADA ได้รับประโยชน์จากการรักษาความปลอดภัยเนื่องจากไม่เป็นที่รู้จักผ่านการใช้งานของโพรโทคอลที่ทำขึ้นเป็นพิเศษและอินเตอร์เฟซที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะ
  • ความเชื่อที่ว่าระบบเครือข่าย SCADA มีความปลอดภัยเพราะเครือข่ายมีความปลอดภัยทางกายภาพ
  • ความเชื่อที่ว่าระบบเครือข่าย SCADA มีความปลอดภัยเพราะเครือข่ายตัดการเชื่อมต่อจากอินเทอร์เน็ต
  ระบบ SCADA ถูกใช้ในการควบคุมและตรวจสอบกระบวนการทางกายภาพ ตัวอย่างเช่น การส่งกำลังไฟฟ้า, การขนส่งของก๊าซและน้ำมันทางท่อ, การส่งน้ำ, ไฟจราจร, และระบบอื่น ๆ ที่ใช้เป็นพื้นฐานของสังคมสมัยใหม่ ความปลอดภัยของระบบ SCADA เหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะการประนีประนอมหรือการทำลายของระบบเหล่านี้จะส่งผลกระทบต่อหลายพื้นที่ของสังคม ตัวอย่างเช่นไฟดับที่เกิดจากการประนีประนอมในระบบ SCADA ไฟฟ้าจะทำให้เกิดความสูญเสียทางการเงินให้ลูกค้าทั้งหมด เราจะได้เห็นว่าการไม่รักษาความปลอดภัยของระบบ SCADA จะส่งผลกระทบต่อสังคมจะเป็นอย่างไร
  มีภัยคุกคามหลากหลายต่อระบบ SCADA ที่ทันสมัย ภัยหนึ่งคือการคุกคามของการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตที่ซอฟต์แวร์การควบคุมไม่ว่าจะเป็นการเข้าถึงของคนหรือการเข้าถึงการเปลี่ยนแปลงการชักนำให้เกิดโดยตั้งใจหรือไม่ตั้งใจจากการติดเชื้อไวรัสและภัยคุกคามซอฟต์แวร์อื่น ๆ ที่อยู่บนเครื่องควบคุมตัวแม่ อีกประการหนึ่งคือการคุกคามของการเข้าถึงแพ็กเก็ตไปยังกลุ่มเครือข่ายอุปกรณ์ SCADA โฮสติ้ง ในหลาย ๆ กรณีโพรโทคอลควบคุมขาดรูปแบบของการรักษาความปลอดภัยการเข้ารหัสลับใด ๆ ที่ช่วยให้ผู้โจมตีสามารถควบคุมอุปกรณ์ SCADA โดยการส่งคำสั่งผ่านทางเครือข่าย ในหลายกรณีผู้ใช้ SCADA ได้สันนิษฐานว่าการมี VPN สามารถให้การป้องกันที่เพียงพอ โดยไม่ทราบว่าการรักษาความปลอดภัยสามารถเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะถูก bypass เพื่อการเข้าถึงทางกายภาพไปที่ แจ็คและสวิทช์ ของเครือข่าย SCADA ที่เกี่ยวข้อง ผู้ขายการควบคุมอุตสาหกรรมแนะนำการรักษาความปลอดภัยด้วยวิธีการรักษาความปลอดภัยของข้อมูลที่มีการป้องกันในเชิงลึกซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่ใช้ประโยชน์ตามแนวทางปฏิบัติของระบบไอทีทั่วไป.
  ฟังก์ชันความน่าเชื่อถือของระบบ SCADA ในโครงสร้างพื้นฐานที่ทันสมัย​​ของเราอาจจะเป็นสิ่งสำคัญต่อสุขภาพและความปลอดภัยสาธารณะ เช่นการโจมตีในระบบเหล่านี้โดยตรงหรือโดยอ้อมอาจคุกคามสุขภาพและความปลอดภัยของประชาชน การโจมตีดังกล่าวได้เกิดขึ้นแล้วในระบบการควบคุมน้ำเสียของสภามารุชี ไชร์ในควีนส์แลนด์, ออสเตรเลีย. ไม่นานหลังจากที่ผู้รับเหมาติดตั้งระบบ SCADA ในเดือนมกราคม 2000 ส่วนประกอบของระบบเริ่มทำงานผิดพลาด ปั๊มไม่ทำงานเมื่อจำเป็นและสัญญาณเตือนภัยก็ไม่ได้รายงาน วิกฤตเพิ่มเติม, น้ำทิ้งก็ท่วมใกล้สวนสาธารณะและปนเปื้อนบ่อระบายน้ำแบบเปิดพื้นผิวของน้ำแล้วไหล 500 เมตรไปที่คลองน้ำขึ้นน้ำลง ระบบ SCADA ทำการเปิดวาล์วน้ำทิ้งในขณะที่โพรโทคอลสั่งให้ปิดวาล์วไว้ตลอด ในขั้นต้นนี้ก็เชื่อว่าจะเป็นปัญหาที่ระบบ การตรวจสอบของระบบที่บันทึกไว้เปิดเผยว่าการทำงานผิดปกติเป็นผลมาจากการโจมตีในโลกไซเบอร์ ผู้สืบสวยได้รายงาน 46 กรณีที่เกิดจากการแทรกแซงจากภายนอกก่อนที่ผู้กระทำผิดจะถูกระบุ การโจมตีถูกทำขึ้นโดยอดีตพนักงานที่ไม่พอใจของที่บริษัททำการติดตั้งระบบ SCADA อดีตพนักงานหวังที่จะได้รับการว่าจ้างจากหน่วยงานสาธารณูปโภคเต็มเวลาเพื่องานรักษาระบบ
  ผู้ค้าจำนวนมากของระบบ SCADA และผลิตภัณฑ์การควบคุมได้เริ่มกล่าวถึงความเสี่ยงที่เกิดโดยการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตโดยสายการพัฒนาของอุตสาหกรรมเฉพาะไฟร์วอลล์ VPN โซลูชั่นสำหรับเครือข่าย SCADA ที่เป็น TCP / IP-based เช่นเดียวกับอุปกรณ์การตรวจสอบและบันทึกระบบ SCADA ภายนอก. [16] The International Society of Automation (ISA) เริ่มการทำให้เป็นรูบแบบอย่างของความต้องการระบบรักษาความปลอดภัยของ SCADA ในปี 2007 กับกลุ่มทำงาน, WG4 จะ "ทำการตกลงเฉพาะกับข้อกำหนดทางเทคนิคที่ไม่ซ้ำกัน, การวัด, และคุณสมบัติอื่น ๆ ที่จำเป็นในการประเมินและรับรองความยืดหยุ่นการรักษาความปลอดภัยและประสิทธิภาพการทำงานของระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและอุปกรณ์ระบบควบคุม".
  ความสนใจที่เพิ่มขึ้นในความเปราะบางไม่มั่นคงของระบบ SCADA มีผลจากการวิจัยซึ่งพบว่าเกิดความไม่มั่นคงในซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์และเทคนิคการป้องกันทั่วไปที่ได้ถูกนำเสนอให้กับชุมชน ในระบบ SCADA ของสาธารณูปโภคเช่นไฟฟ้าและก๊าซ, ความไม่มั่นคงของฐานการติดตั้งขนาดใหญ่ที่ติดตั้งการเชื่อมต่อการสื่อสารแบบอนุกรมทั้งแบบใช้สายและแบบไร้สายถูกกล่าวถึงในบางกรณีโดยการใช้อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจสอบและการเข้ารหัสขั้นสูงมาตรฐานดีกว่าการเปลี่ยนโหนดที่มีอยู่ทั้งหมด.