1工業(yè)4.0與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

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

⊙工業(yè)2.0 以電為動力進行的大規(guī)模生產(chǎn)

?⊙工業(yè)3.0以工業(yè)控制器為標志，實現(xiàn)工業(yè)自動化生產(chǎn)

⊙工業(yè)4.0生產(chǎn)和控制智能化

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

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，強調(diào)整個工業(yè)的互聯(lián)化。現(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，整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)為核心，包括數(shù)據(jù)交互、計算、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和德勤提出對工業(yè)數(shù)據(jù)的展示，整個工業(yè)生產(chǎn)中首先會通過傳感器獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是沒有經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)。其次，通過這些數(shù)據(jù)傳輸以后實現(xiàn)標準化的交互，這些通過標準化的數(shù)據(jù)稱之為信息。通過不同的數(shù)據(jù)來源進行聚合，分析數(shù)據(jù)解釋原因?qū)崿F(xiàn)預測，即信息編程的知識。最后通過這些數(shù)據(jù)幫助指導工業(yè)設(shè)備觸發(fā)特定行為，實現(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：整個物理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)稱之為離散元素，進行關(guān)聯(lián)以后稱之為信息。組織化的信息就變成知識，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)，這個挑戰(zhàn)伴隨著整個全生命周期的。

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)域當中很明顯看到其都是OT技術(shù)，隨著OT技術(shù)發(fā)展會發(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)要進行優(yōu)化，就要和IT技術(shù)進行融合。

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)層面希望通過工業(yè)PASS來解決這個挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)三：知識

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

挑戰(zhàn)四：

在全產(chǎn)業(yè)周期當中如何進行端到端協(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（來自中國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的白皮書）：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有各種領(lǐng)域，包括用戶對象、服務(wù)對象、感知控制、物理世界。在資源配置域中，包含了各種物流、金融機構(gòu)的參與；在管理的運維域中，政府需要做工業(yè)安全的監(jiān)管，故產(chǎn)生了各種管理平臺和運行維護平臺。

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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，對數(shù)據(jù)進行加工，有各種分析模型，這需要我用智能化技術(shù)對各種模型進行因果分析，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型進行相關(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、實時分析、后續(xù)決策、精準執(zhí)行。

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工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)趨勢

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)趨勢是終端智能化，現(xiàn)在提出的各種邊緣計算，即希望計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)當中開始應(yīng)用。計算的邊界化、網(wǎng)絡(luò)扁平化和服務(wù)平臺化。

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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)趨勢發(fā)展過程中要考慮安全。整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)要考慮兩個：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外部的不可接受的風險

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

信息安全

所考慮的物理單元沒有來自外部的不可接受的風險

例：前面幾年伊朗的震網(wǎng)病毒，導致核電廠的癱瘓。對于伊朗而言，這就是來自外部不可接受的風險。

功能安全VS信息安全

功能安全和信息安全實際上在融合，在汽車領(lǐng)域認為功能安全是信息安全的一個范疇，最終實現(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)境難以有效預測

在這種趨勢下，有兩個原則不能違背：

·?? 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理

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

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所以整個信息安全回歸到最終還是功能安全，這是因為在設(shè)計功能安全的時候邊界很難確定，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)計階段需要對功能可驗證，在使用階段需要對異常故障可處理，認證階段需要通過一些國際標準來保障，在信息安全階段需要對整個事前防危包（括危險態(tài)勢可感知），在受到攻擊的時候可防范，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：測試驗證工具鏈

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信息安全：控制+網(wǎng)絡(luò)+應(yīng)用

信息安全是整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的框架，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是國家戰(zhàn)略，整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有四個層面組成：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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信息安全實踐案例

如果工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)范疇擴大，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)

蒲戈光教授團隊調(diào)研了很多電梯廠商，可以看到目前整個電梯行業(yè)需要做一個技術(shù)革新。電梯廠商內(nèi)部都在做電梯互聯(lián)，包括整個電梯設(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，整個整車廠商領(lǐng)域都在推進汽車的信息安全，信息安全未來兩三年會形成一個產(chǎn)業(yè)標準，并慢慢形成國際標準。車端就是各種車內(nèi)安全如何防護，管道端由運營端介入，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)未來趨勢

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

數(shù)字孿生

安全技術(shù)發(fā)展趨勢

數(shù)字孿生

以數(shù)字化的形式對物理實體過去和目前的行為或流程進行動態(tài)呈現(xiàn)，實現(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)一個復雜系統(tǒng)之間可以用全數(shù)字化仿真，可以仿真設(shè)計之前和設(shè)計之后產(chǎn)品運營過程當中出現(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)，然后對整個現(xiàn)實的系統(tǒng)起指導性作用。

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)造蜜罐過程中，一些虛假的網(wǎng)絡(luò)上的場景，讓攻擊方認為是一個真正的設(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)實生活當中各種安全策略，現(xiàn)在很多人用軟件定義安全的技術(shù)自動化地構(gòu)建各種防護技術(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機制及數(shù)據(jù)治理，對于工業(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)來構(gòu)建整個工業(yè)大數(shù)據(jù)的重構(gòu)信任體系。

整個工業(yè)控制、功能性平臺所要做的就是下一代技術(shù)的關(guān)注和研發(fā)，通過技術(shù)的驅(qū)動對產(chǎn)業(yè)生態(tài)產(chǎn)生推進。

編輯：黃飛

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