1工業(yè)4.0與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

⊙工業(yè)1.0 蒸氣為動(dòng)力的機(jī)械化生產(chǎn)稱之為工業(yè)化的開始

⊙工業(yè)2.0 以電為動(dòng)力進(jìn)行的大規(guī)模生產(chǎn)

?⊙工業(yè)3.0以工業(yè)控制器為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)

⊙工業(yè)4.0生產(chǎn)和控制智能化

?整個(gè)工業(yè)的發(fā)展，伴隨著系統(tǒng)復(fù)雜性增加與網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅增加，但帶來(lái)的好處是各種成本降低，各種單一供應(yīng)商的依賴性降低，這是整個(gè)工業(yè)革命的進(jìn)展。

物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域包含了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包含了人、物甚至更加廣義的空間，工業(yè)4.0橫向來(lái)看也包含工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，但是工業(yè)4.0覆蓋的是生態(tài)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)整個(gè)工業(yè)的互聯(lián)化?，F(xiàn)在智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是以工業(yè)4.0為切入，整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)為核心，包括數(shù)據(jù)交互、計(jì)算、處理。

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?2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息鏈

IBM和德勤提出對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)的展示，整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中首先會(huì)通過(guò)傳感器獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是沒有經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)。其次，通過(guò)這些數(shù)據(jù)傳輸以后實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的交互，這些通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)稱之為信息。通過(guò)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行聚合，分析數(shù)據(jù)解釋原因?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)，即信息編程的知識(shí)。最后通過(guò)這些數(shù)據(jù)幫助指導(dǎo)工業(yè)設(shè)備觸發(fā)特定行為，實(shí)現(xiàn)功能調(diào)整和優(yōu)化，稱之為“智慧”。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息鏈引發(fā)的挑戰(zhàn)

IBM在2014年就提出框架圖：整個(gè)物理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)稱之為離散元素，進(jìn)行關(guān)聯(lián)以后稱之為信息。組織化的信息就變成知識(shí)，智能化就稱為智慧。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息鏈上引發(fā)的挑戰(zhàn)，這個(gè)挑戰(zhàn)伴隨著整個(gè)全生命周期的。

引發(fā)的挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)一：OT和IT的跨界

IT就是信息技術(shù)，OT是生產(chǎn)制造技術(shù)，在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中很明顯看到其都是OT技術(shù)，隨著OT技術(shù)發(fā)展會(huì)發(fā)現(xiàn)這些汽車如果要互聯(lián)，汽車生產(chǎn)的公司、工廠數(shù)據(jù)要進(jìn)行優(yōu)化，就要和IT技術(shù)進(jìn)行融合。

挑戰(zhàn)二：信息和數(shù)據(jù)?

工業(yè)總線有很多，如何進(jìn)行搜集、互通是有難度的，目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)層面希望通過(guò)工業(yè)PASS來(lái)解決這個(gè)挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)三：知識(shí)

信息不準(zhǔn)確、非完整，希望用智能的技術(shù)解決這些信息的不準(zhǔn)確、非完善帶來(lái)的構(gòu)造梳理知識(shí)的困難。

挑戰(zhàn)四：

在全產(chǎn)業(yè)周期當(dāng)中如何進(jìn)行端到端協(xié)作的處理。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的參考體系

工業(yè)物的聯(lián)網(wǎng)參考體系（來(lái)自中國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的白皮書）：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有各種領(lǐng)域，包括用戶對(duì)象、服務(wù)對(duì)象、感知控制、物理世界。在資源配置域中，包含了各種物流、金融機(jī)構(gòu)的參與；在管理的運(yùn)維域中，政府需要做工業(yè)安全的監(jiān)管，故產(chǎn)生了各種管理平臺(tái)和運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，可以分為感知層（數(shù)據(jù)采集）、網(wǎng)絡(luò)層（各種通信協(xié)議，包括工業(yè)以太網(wǎng)、OPC、4G甚至5G技術(shù)的應(yīng)用）、應(yīng)用層（各種服務(wù)支撐）。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用模型

從工業(yè)數(shù)據(jù)開始誕生了各種各樣的研發(fā)工具、生產(chǎn)工藝，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，有各種分析模型，這需要我用智能化技術(shù)對(duì)各種模型進(jìn)行因果分析，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型進(jìn)行相關(guān)性分析。并結(jié)合應(yīng)用服務(wù)（整體構(gòu)架、微服務(wù)）解決狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、后續(xù)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)趨勢(shì)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)趨勢(shì)是終端智能化，現(xiàn)在提出的各種邊緣計(jì)算，即希望計(jì)算在終端上就可以完成。網(wǎng)絡(luò)的泛在化，各種以太網(wǎng)，工業(yè)協(xié)議，5G技術(shù)也在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中開始應(yīng)用。計(jì)算的邊界化、網(wǎng)絡(luò)扁平化和服務(wù)平臺(tái)化。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全范疇

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)趨勢(shì)發(fā)展過(guò)程中要考慮安全。整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)要考慮兩個(gè)：功能安全和信息技術(shù)。

功能安全

所考慮的物理單元沒有對(duì)外部的不可接受的風(fēng)險(xiǎn)

例：汽車的剎車系統(tǒng)，如果踩剎車失靈，這就是對(duì)外部不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，一定要避免的。

信息安全

所考慮的物理單元沒有來(lái)自外部的不可接受的風(fēng)險(xiǎn)

例：前面幾年伊朗的震網(wǎng)病毒，導(dǎo)致核電廠的癱瘓。對(duì)于伊朗而言，這就是來(lái)自外部不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。

功能安全VS信息安全

功能安全和信息安全實(shí)際上在融合，在汽車領(lǐng)域認(rèn)為功能安全是信息安全的一個(gè)范疇，最終實(shí)現(xiàn)信息安全落地功能安全。

功能安全和信息安全融合有很多因素:

·?? 系統(tǒng)邊界難以有效界定

·?? 交互環(huán)境難以有效預(yù)測(cè)

在這種趨勢(shì)下，有兩個(gè)原則不能違背：

·?? 信息安全不能違背工業(yè)安全的有效性

·?? 功能安全要兼顧信息安全的致效機(jī)理

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通過(guò)這些分析會(huì)發(fā)現(xiàn)所有的信息安全的因素都是由于系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)的不完備。心臟滴血漏洞，處理一個(gè)函數(shù)的時(shí)候沒有要求字符串內(nèi)容和長(zhǎng)度是匹配的，所以用戶就可以攻擊它，指定一個(gè)字符串，長(zhǎng)度很長(zhǎng)，可以把后續(xù)長(zhǎng)度的內(nèi)容都獲取，這就是心臟滴血漏洞最本身的因素。從軟件工程角度來(lái)看，這是一個(gè)功能安全的漏洞。

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所以整個(gè)信息安全回歸到最終還是功能安全，這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)功能安全的時(shí)候邊界很難確定，外部環(huán)境不可知，不可能把所有環(huán)境因素都考慮到。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全需求

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全需求是要做融合，在設(shè)計(jì)階段需要對(duì)功能可驗(yàn)證，在使用階段需要對(duì)異常故障可處理，認(rèn)證階段需要通過(guò)一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保障，在信息安全階段需要對(duì)整個(gè)事前防危包（括危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)可感知），在受到攻擊的時(shí)候可防范，在攻擊之后可處理，這就是安全事件的可控制。

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功能安全：測(cè)試驗(yàn)證工具鏈

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信息安全：控制+網(wǎng)絡(luò)+應(yīng)用

信息安全是整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的框架，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家戰(zhàn)略，整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有四個(gè)層面組成：網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、安全層、應(yīng)用層。

安全層有各種各樣的安全，包括數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全、網(wǎng)絡(luò)安全、控制安全、設(shè)備安全。

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信息安全實(shí)踐案例

如果工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)范疇擴(kuò)大，甚至可以把工業(yè)生產(chǎn)的制品安全也作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的范疇。

安全梯聯(lián)網(wǎng)

蒲戈光教授團(tuán)隊(duì)調(diào)研了很多電梯廠商，可以看到目前整個(gè)電梯行業(yè)需要做一個(gè)技術(shù)革新。電梯廠商內(nèi)部都在做電梯互聯(lián)，包括整個(gè)電梯設(shè)備的診斷、設(shè)備接入。

?安全車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)的成功與安全是必不可分的，整個(gè)整車廠商領(lǐng)域都在推進(jìn)汽車的信息安全，信息安全未來(lái)兩三年會(huì)形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并慢慢形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。車端就是各種車內(nèi)安全如何防護(hù)，管道端由運(yùn)營(yíng)端介入，云端則是一些像阿里、華為這樣的企業(yè)介入。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)APP

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)而言有各種App，這些App安全如何保障，也是需要探索的。

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3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)趨勢(shì)

從Gartner新興技術(shù)曲線中看工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)趨勢(shì)

數(shù)字孿生

安全技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)字孿生

以數(shù)字化的形式對(duì)物理實(shí)體過(guò)去和目前的行為或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)物理空間和數(shù)字空間的安全一致性建模?

數(shù)字孿生即開發(fā)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)之間可以用全數(shù)字化仿真，可以仿真設(shè)計(jì)之前和設(shè)計(jì)之后產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的情況。因此我們可以看到，數(shù)字孿生更加安全，在數(shù)字孿生中可以將安全因素考慮在內(nèi)，然后對(duì)整個(gè)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)起指導(dǎo)性作用。

人工智能

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人工智能在安全領(lǐng)域也可以做深度應(yīng)用。比如在構(gòu)造蜜罐過(guò)程中，一些虛假的網(wǎng)絡(luò)上的場(chǎng)景，讓攻擊方認(rèn)為是一個(gè)真正的設(shè)備，蜜罐的構(gòu)建需要用人工智能攻防協(xié)同訓(xùn)練，可以制造更加智能化的蜜罐。

軟件定義

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軟件定義中也需要安全結(jié)合的技術(shù)，現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中各種安全策略，現(xiàn)在很多人用軟件定義安全的技術(shù)自動(dòng)化地構(gòu)建各種防護(hù)技術(shù)智能化組合。

區(qū)塊鏈技術(shù)

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區(qū)塊鏈主要應(yīng)用在金融上。但是區(qū)塊鏈最重要的概念就是分布式共識(shí)機(jī)制及數(shù)據(jù)治理，對(duì)于工業(yè)大數(shù)據(jù)而言，有些數(shù)據(jù)是十分敏感的，受到攻擊以后有沒有辦法知道數(shù)據(jù)有沒有被篡改，因此可以基于區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)構(gòu)建整個(gè)工業(yè)大數(shù)據(jù)的重構(gòu)信任體系。

整個(gè)工業(yè)控制、功能性平臺(tái)所要做的就是下一代技術(shù)的關(guān)注和研發(fā)，通過(guò)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)對(duì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)產(chǎn)生推進(jìn)。

編輯：黃飛

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