工業(yè)世界處理過程管理和控制的方式正在發(fā)生變化。消費世界中智能設(shè)備互聯(lián)的概念正在滲透到工業(yè)領(lǐng)域。由此產(chǎn)生的相互關(guān)聯(lián)的工業(yè)環(huán)境帶來了一系列好處 - 其中效率，安全性和盈利能力。然而，雖然物聯(lián)網(wǎng)（IoT）概念可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備，資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施，但工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）在質(zhì)量，安全性，可靠性，同步等方面有更嚴(yán)格的要求。因此，這些系統(tǒng)更加復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性。

將智能更接近關(guān)鍵流程的需求推動了物聯(lián)網(wǎng)概念在行業(yè)中的采用，從而能夠及時響應(yīng)關(guān)鍵事件，有效減少數(shù)據(jù)并安全傳播信息。低成本智能系統(tǒng)的日益普及，具有用于控制和數(shù)據(jù)聚合操作的異構(gòu)計算架構(gòu)，使這一目標(biāo)成為可能。這些系統(tǒng)不是在孤島中運行的，而是系統(tǒng)系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)生成用于預(yù)測情況并做出更明智，更明智的決策的數(shù)據(jù)。

從架構(gòu)的角度來看，IIoT嵌入式設(shè)備必須具有引人注目的處理能力才能提供顯著的結(jié)果。異構(gòu)計算架構(gòu)包含通用處理器和大規(guī)模并行元件的組合（圖 2），適用于高級 IIoT 應(yīng)用。通用處理器提供強(qiáng)大的獨立浮點運算、數(shù)據(jù)記錄和連接執(zhí)行。FPGA和圖形處理單元等大規(guī)模并行元件用于減少數(shù)據(jù)，定制算法并快速響應(yīng)關(guān)鍵事件。

［圖2 |異構(gòu)計算架構(gòu)示例］

從安全角度來看，由于IIoT嵌入式設(shè)備在邊緣運行，因此它們也代表了抵御攻擊者的最后一道防線。在此類設(shè)備的設(shè)計周期中，這一點經(jīng)常被忽視，因為諸如缺乏領(lǐng)域?qū)I(yè)知識、實施成本和上市時間限制等更直接的問題將安全性降級為重要的次要層面。因此，2010年的Stuxnet攻擊暴露了這些系統(tǒng)的真正脆弱性，展示了工業(yè)漏洞可能造成的損害，并公開將工業(yè)應(yīng)用程序定位為潛在目標(biāo)。

風(fēng)力渦輪機(jī)、核電站、石油和天然氣管道以及類似的工業(yè)資產(chǎn)現(xiàn)在是利用工業(yè)設(shè)備漏洞的政府和黑客組織的目標(biāo)。美國國土安全部工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急響應(yīng)小組（ICS-CERT）估計，對美國工業(yè)目標(biāo)的攻擊從2010年的41起攀升至2011年的198起和2014年的245起。隨著這一趨勢的持續(xù)，至關(guān)重要的是考慮一種不同的方法，從嵌入式設(shè)備設(shè)計的早期階段引入網(wǎng)絡(luò)安全概念，以防止、減輕和預(yù)測針對高度敏感工業(yè)運營的攻擊。

所描述的問題既敦促改變嵌入式設(shè)備的開發(fā)方式，也要求重新評估適用于此類設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)。需要集成開發(fā)平臺和標(biāo)準(zhǔn)化來保證安全要求的無縫實施，同時保持與其他IIoT實體的互操作性。IIoT和工業(yè)4.0等舉措為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)提供了最佳實踐和建議。然而，將這些建議整合到一個開放的開發(fā)平臺中，仍然是該行業(yè)必須克服的一大挑戰(zhàn)。

支持標(biāo)準(zhǔn)化、開放安全技術(shù)的靈活平臺將大大減少開發(fā)IIoT應(yīng)用所需的專業(yè)知識，同時提高工業(yè)系統(tǒng)的安全性。使該平臺對IIoT有用的關(guān)鍵是集成正確的安全功能，以便應(yīng)用程序可以自動從中受益。不幸的是，廣泛適用的IIoT安全標(biāo)準(zhǔn)仍然不完整和不成熟（圖3）。在該標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備就緒之前，設(shè)計人員必須在現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間尋找通用性，并填補集成解決方案的任何空白。今天，通過Linux等開放技術(shù)，一組廣泛認(rèn)可的安全功能是可能的。

［圖3|IIoT 嵌入式設(shè)備的核心安全要求集建議］

實現(xiàn)IIoT作為提高工業(yè)流程效率的可行方法需要使用平臺和標(biāo)準(zhǔn)?；谄脚_的方法對于為嵌入式設(shè)計人員提供足夠靈活的開發(fā)框架以滿足多個應(yīng)用領(lǐng)域的要求至關(guān)重要。不應(yīng)區(qū)別對待這些應(yīng)用程序的安全方面。一個能夠?qū)崿F(xiàn)跨多個應(yīng)用領(lǐng)域通用的核心安全要求的平臺是實現(xiàn)IIoT安全最佳實踐標(biāo)準(zhǔn)化的第一步。安全功能必須完全集成到開發(fā)框架中，才能對不熟悉安全概念的領(lǐng)域?qū)＜液颓度胧焦こ處熡杏?。商用異?gòu)計算架構(gòu)與開放、靈活的操作系統(tǒng)（如 Linux）配對（圖 4）可以為開發(fā)平臺提供滿足 IIoT 安全需求的元素。

［圖4|基于 IIoT Linux 的嵌入式平臺示例］

審核編輯：郭婷