工业以太网是指应用于工业控制领域的以太网技术。随着工业控制领域向着分散化、网络化和智能化的方向发展，现场总线已不能满足工业控制领域的要求，而以太网技术由于具有低成本、高速率、兼容性好等优势，正逐渐成为工业控制网络的主流技术。但是传统的以太网技术采用CSMA/CD机制，使得通信过程中可能存在报文冲突，不能满足工业控制网络对实时性的要求；同时传统以太网技术对通信过程中由于工业现场特殊环境的干扰产生的各种故障并不能及时有效的处理，使得控制系统可能产生严重后果，不能满足工业控制网络对安全通信的要求。因此，实时性和安全通信是以太网应用到工业控制领域的主要障碍。本文首先对工业以太网的研究背景及国内外的研究现状进行了综述。其次，对以太网技术进入工业控制领域的实时性和安全通信的功能性需求进行了分析，在此基础上提出了安全实时工业以太网通信协议栈的总体设计方案。对于实时性需求，本文提出了一种基于时间触发的实时调度机制，保证在任意时刻网络上只有一个报文在传输，避免了报文冲突，提高了整个网络的实时性；对于安全通信需求，在实时调度层和应用层之间扩展了功能安全传输协议，针对通信过程中可能出现的各种故障，采取了相应的安全措施实现对故障的处理和恢复，保证了网络的安全通信。最后在实验室环境下搭建了相应的实验测试平台对安全实时工业以太网通信协议栈的实时调度和安全通信进行了测试。实验结果表明，通信协议栈的实时性和安全通信性能达到了预期的效果。