工业以太网在工业控制系统中得到越来越广泛的应用。在未来,工业以太网将取代各种现场总线成为唯一的工业控制网络标准。工业以太网交换机作为工业以太网的核心组网设备,也将迎来高速的发展。但是由于工业以太网的开放性和低可靠性,工业以太网交换机面临着通信故障、时间基准不一致、交换机被入侵以及数据被窃取的网络风险。如何有效地防范这些网络风险,保障工业以太网的可靠性、信息安全和实时通信,是目前亟需解决的问题。论文结合深圳市科技产业攻关项目”工业以太网交换机产业关键技术研发”对工业以太网交换机的网络风险防范进行了深入研究,取得了一些研究成果,这些成果已成功应用于项目中。目前该项目已经通过深圳市科技创新委员会的专家验收。论文的主要成果如下:1.以自主研发的TL-SG32101型工业以太网交换机为硬件平台,基于VxWorks操作系统实现了由MRP协议、PTP协议和SSL协议组成的网络风险防范机制。2.提出MRP协议实现方法的改进措施。分析了常规MRP协议实现方法可能引入的风险,提出主站选举算法、流量控制方法和互联环网冗余技术,提高MRP协议可靠性和故障恢复速度。3.提出PTP协议实现方法的改进措施。分析了PTP协议获取时间戳的方式和时间同步过程对时间同步精度的影响,提出具有高授时精度的硬件授时方法和降低事件消息失效率的方法,提高PTP协议时间同步精度。4.提出了工业以太网协议风险防范能力的评估模型。利用评估模型分别对加入改进措施前后的MRP协议和PTP协议进行评估,验证改进措施的可用性。