工业控制系统作为国家重要基础设施的重要组成部分,关系到国计民生。近年来针对工业控制系统的攻击不断涌现,给国家和人民的生命财产带来巨大威胁。作为工业控制系统中的重要一环,传统的交换机不具有保证系统安全性的功能。因此,设计一种具有安全功能的交换机已经成为迫在眉睫的任务。为此,本文主要做了如下几方面工作。1.为了保证工业控制系统安全性,提出了一种安全交换机的系统设计方案。为了保证接入交换网络中的用户身份合法,采用802.1x认证协议对用户身份进行认证。为了保证交换网络中的数据不被窃取,采用DES算法对输入和输出交换网络的数据进行加密。分别提出了该系统的硬件设计和FPGA设计方案。2.分析了802.1x认证协议,提出了双重认证模式,既需要客户端与服务器间认证,保证接入用户的合法性,又需要安全交换机与服务器间认证,保证交换网络的安全性。设计了该算法的实现流程及具体功能模块,并通过编写Verilog代码进行FPGA实现,并通过Modelsim仿真结果验证实现该功能。3.分析了DES加密算法,并简化其FPGA实现过程,采用流水线方法设计了该算法的实现流程及具体功能模块,并通过编写Verilog代码在FPGA上对其具体实现,并通过Modelsim仿真结果验证实现该功能。4.分析了IIC接口的功能时序图,并分析了这个模块在FPGA上的实现方法。设计了这个模块的实现流程及具体功能模块,并通过编写Verilog代码在FPGA上对其具体实现,并通过Modelsim仿真结果验证实现该功能。