——本文來自微信公眾號(hào)：中國(guó)工程院院刊（ID：CAE-Engineering），作者：洪學(xué)海，蔡迪，原文標(biāo)題：《戰(zhàn)略研究丨面向“互聯(lián)網(wǎng) +”的OT與IT融合發(fā)展研究》

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算等信息技術(shù)（IT）越來越多地滲透到工業(yè)領(lǐng)域，并與工業(yè)技術(shù)進(jìn)行融合發(fā)展，產(chǎn)生了以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的工業(yè)“互聯(lián)網(wǎng) +”融合應(yīng)用，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展、由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變具有重大意義。

運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）與IT的融合成為工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。當(dāng)前，OT與IT特別是計(jì)算技術(shù)的融合成為了工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與升級(jí)的重要方向。

中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》發(fā)表《面向“互聯(lián)網(wǎng) +”的 OT 與 IT 融合發(fā)展研究》。文章開展了OT與IT融合發(fā)展的需求分析，從建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、發(fā)展跨平臺(tái)分析框架、開發(fā)開放性平臺(tái)、推行基于云端部署的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)等方面梳理了OT與IT融合的現(xiàn)狀；提出了建立OT與IT融合的全套計(jì)算棧、持續(xù)推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、加強(qiáng)OT與IT融合的安全保障等未來兩類技術(shù)體系融合的技術(shù)路徑。

文章指出，強(qiáng)化OT與IT融合的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，建立包括評(píng)估關(guān)鍵資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、關(guān)注底層數(shù)據(jù)、加強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)、分離通信功能、應(yīng)用人工智能技術(shù)在內(nèi)的OT與IT融合的安全保障體系，以此為我國(guó)“互聯(lián)網(wǎng) +”行動(dòng)在工業(yè)制造領(lǐng)域的深度發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。

一、前言

互聯(lián)網(wǎng)與消費(fèi)、服務(wù)等領(lǐng)域的結(jié)合，產(chǎn)生了諸多消費(fèi)類“互聯(lián)網(wǎng) +”應(yīng)用，促進(jìn)了我國(guó)消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）、邊緣計(jì)算、高性能計(jì)算等信息技術(shù)（IT）越來越多地滲透到工業(yè)領(lǐng)域，并與工業(yè)技術(shù)進(jìn)行融合發(fā)展，產(chǎn)生了以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的工業(yè)“互聯(lián)網(wǎng) +”融合應(yīng)用，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展、由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變具有重大意義。

OT即 Operational Technology的簡(jiǎn)寫，雖然通常翻譯為運(yùn)營(yíng)技術(shù)，究其實(shí)質(zhì)為電子、信息、軟件與控制技術(shù)的綜合運(yùn)用。OT可定義為：對(duì)企業(yè)的各類終端、流程和事件進(jìn)行監(jiān)控或控制的軟硬件技術(shù)，含數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制技術(shù)。因此，OT既包括硬件設(shè)施（如機(jī)器人、電機(jī)、閥門、數(shù)控機(jī)床等），也包括對(duì)這些設(shè)施進(jìn)行控制的各種軟件技術(shù)。

當(dāng)前，OT與IT特別是計(jì)算技術(shù)的融合成為了工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與升級(jí)的重要方向。IT與OT以及通信技術(shù)（CT）正在深度融合，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和實(shí)體的全面聯(lián)接，推動(dòng)服務(wù)與數(shù)據(jù)創(chuàng)新，促進(jìn)數(shù)據(jù)價(jià)值實(shí)現(xiàn)，也使實(shí)時(shí)決策成為可能。

本文探討IT與OT的融合發(fā)展問題，研判OT與IT技術(shù)融合的需求、現(xiàn)狀及進(jìn)展，論證未來OT與IT技術(shù)融合的途徑以及OT與IT融合的安全問題。針對(duì)性提出對(duì)策建議，以期為我國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)在工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展研究提供理論參考。

二、OT 與 IT 融合發(fā)展的需求分析

朝著數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展是世界工業(yè)大國(guó)的主要發(fā)力方向，以德國(guó)工業(yè)4.0為代表的一批工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的發(fā)布，標(biāo)志著工業(yè)數(shù)字化時(shí)代的到來。實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵在于解決IT與工業(yè)技術(shù)的融合問題，而OT成為應(yīng)用瓶頸環(huán)節(jié)。

OT與IT的融合旨在降低工業(yè)成本，優(yōu)化工業(yè)業(yè)務(wù)流程，降低工業(yè)過程風(fēng)險(xiǎn)，更快實(shí)施開發(fā)和集成，推進(jìn)通信和控制工業(yè)過程設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化。

二者融合之后，現(xiàn)有的IT軟硬件及其環(huán)境設(shè)備可以便捷地訪問OT設(shè)備及其運(yùn)行過程數(shù)據(jù)，OT設(shè)備和過程性數(shù)據(jù)可以通過IT基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行傳播，進(jìn)而在整個(gè)企業(yè)（或更大的范圍）中共享這些設(shè)備和過程數(shù)據(jù)。在運(yùn)行過程中，可以利用新的IT技術(shù)（如AI、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等）來快速精準(zhǔn)地分析應(yīng)用工業(yè)設(shè)備及工業(yè)過程數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息共享方式的全局優(yōu)化，為工業(yè)制造及其過程管理提供全面的決策支持。

OT與IT的融合能夠打通OT設(shè)備和環(huán)境設(shè)施數(shù)據(jù)、IT基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向互用。一方面，OT系統(tǒng)借助IT基礎(chǔ)設(shè)施獲取工業(yè)設(shè)備及過程的數(shù)據(jù)，利用IT領(lǐng)域的各種算法模型開展OT工業(yè)設(shè)備及過程的狀態(tài)監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)邊界預(yù)估，有效降低工業(yè)組織的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，IT領(lǐng)域的云和虛擬化等新技術(shù)，可以提高OT工業(yè)設(shè)備和過程數(shù)據(jù)的可訪問性、穩(wěn)定性和流動(dòng)性。部署通用的IT基礎(chǔ)設(shè)施，兼顧OT數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和流動(dòng)，OT端可以訪問IT端的海量數(shù)據(jù)；在不影響OT方面的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)工作的情況下，借助云和虛擬化技術(shù)，企業(yè)工廠或生產(chǎn)車間的服務(wù)器可以遷移到云上，有助于減少設(shè)備數(shù)量并易于實(shí)施更新。

三、OT與IT融合發(fā)展的現(xiàn)狀

在工業(yè)3.0時(shí)代，OT和IT具有相互獨(dú)立的界面，二者沒有融合的傾向。進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)和工業(yè)4.0時(shí)代，OT與IT的融合趨勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)，但二者的關(guān)系界面決定了融合的程度與方向。關(guān)系界面主要表現(xiàn)在功能、領(lǐng)域、訪問、資產(chǎn)和人員、變化頻率、環(huán)境、接口和網(wǎng)絡(luò)、生命周期、目標(biāo)、操作系統(tǒng)等10個(gè)方面，OT與IT融合也主要圍繞這10個(gè)方面展開。目前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、基于云的部署等方面是OT和IT融合的研究重點(diǎn)。

（一）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

建立IIoT是實(shí)現(xiàn)IT向OT融合的關(guān)鍵措施。IIoT技術(shù)蓬勃發(fā)展，工業(yè)制造企業(yè)借鑒物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來部署IIoT業(yè)務(wù)，使得傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備與過程管理朝著物聯(lián)網(wǎng)方向轉(zhuǎn)型：提出了基于IIoT的優(yōu)化作業(yè)車間調(diào)度器監(jiān)控系統(tǒng)，跟蹤機(jī)器正在執(zhí)行的任務(wù)并閉環(huán)反饋路徑，據(jù)此實(shí)現(xiàn)作業(yè)完成時(shí)間的自動(dòng)檢測(cè)以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的動(dòng)態(tài)重新調(diào)度；發(fā)展了雙微控制器（MCU）的架構(gòu)，確保對(duì)可編程控制器（PLC）等IIoT設(shè)備的彈性控制；建立了基于單一虛擬化平臺(tái)、技術(shù)高度集成的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，具備了支持物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的功能；提出了一種高級(jí)分析框架，可作為工礦企業(yè)IIoT的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。

（二）跨平臺(tái)的分析框架

針對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)制造企業(yè)的IIoT應(yīng)用需求，市場(chǎng)提供了多種技術(shù)和平臺(tái)的候選方案；但囿于兼容性，企業(yè)選擇方案通常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，跨平臺(tái)的分析框架所具有的兼容性優(yōu)勢(shì)，可以契合傳統(tǒng)制造企業(yè)的IIoT切實(shí)需求。以采礦企業(yè)應(yīng)用為背景，開發(fā)了跨平臺(tái)的分析框架，集成了IIoT和多類先進(jìn)分析技術(shù)，具備將IIoT作為分析框架數(shù)據(jù)來源的功能；通過逐層分析來評(píng)定系統(tǒng)性能優(yōu)劣，易于評(píng)估不同架構(gòu)下的服務(wù)和技術(shù)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)企業(yè)部署方案優(yōu)選。

（三）開放性平臺(tái)

云計(jì)算技術(shù)的蓬勃發(fā)展，促成企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)從私有平臺(tái)轉(zhuǎn)移到開放平臺(tái)。開發(fā)開放性平臺(tái)是應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)的務(wù)實(shí)之選。

美國(guó)通用電氣公司（GE）推出的Predix基礎(chǔ)性系統(tǒng)平臺(tái)，作為開放性平臺(tái)可以應(yīng)用到工業(yè)制造、能源、醫(yī)療等諸多工業(yè)領(lǐng)域，為各類工業(yè)設(shè)備提供了包括設(shè)備健康和故障預(yù)測(cè)、生產(chǎn)效率優(yōu)化、能耗管理、排程優(yōu)化等完備的應(yīng)用場(chǎng)景；采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和機(jī)理結(jié)合的方式，解決傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)在平衡質(zhì)量、效率、能耗等方面面臨的問題，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)快速向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

德國(guó)西門子公司（SIEMENS）推出的MindSphere平臺(tái)，采用基于云的開放物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，將傳感器、控制器和各種信息系統(tǒng)收集的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，通過安全通道實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆贫耍谠贫藶槠髽I(yè)提供大數(shù)據(jù)分析挖掘、工業(yè)應(yīng)用開發(fā)、智能應(yīng)用增值等服務(wù)。

文獻(xiàn)研究了在虛擬化平臺(tái)上創(chuàng)建技術(shù)集成的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，支持物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行，為數(shù)據(jù)中心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序提供了靈活性、可伸縮性和功能拓展能力。

（四）基于云端部署的SCADA系統(tǒng)

參照儀器、系統(tǒng)和自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）制定的企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISA-95，工業(yè)自動(dòng)化模型分為5個(gè)層次：業(yè)務(wù)和計(jì)劃、生產(chǎn)運(yùn)作管理、監(jiān)督控制、工廠控制、物理過程。其中，前兩個(gè)層次歸屬于IT層面，后3個(gè)層次歸屬于OT層面。監(jiān)督控制層（即SCADA系統(tǒng)所在的層）可視為IT與OT的分界面，也是IT與OT實(shí)現(xiàn)聯(lián)接的關(guān)鍵點(diǎn)。

如果在這一層面實(shí)現(xiàn)了基于云的部署，就可以構(gòu)建具有用戶（或操作員）遠(yuǎn)程監(jiān)視（使用傳感器）和控制（使用執(zhí)行器）功能的工業(yè)系統(tǒng)，從而大幅提高OT與IT的聯(lián)接效率及靈活性。

有研究深入分析了SCADA系統(tǒng)在云部署時(shí)涉及的部署場(chǎng)景，針對(duì)虛擬化、與云數(shù)據(jù)中心之間附加的網(wǎng)絡(luò)連接以及因安全措施而增加的計(jì)算負(fù)載，設(shè)計(jì)了基準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)，獲得了不同配置下的云部署SCADA系統(tǒng)性能；對(duì)云鏈接的SCADA系統(tǒng)建立了模型標(biāo)準(zhǔn)框架，形式化定義了SCADA系統(tǒng)的行為；基于微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的云化SCADA系統(tǒng)，顯著提升了SCADA系統(tǒng)的性能。

四、OT與IT融合發(fā)展的技術(shù)路徑預(yù)判

OT與IT融合，既能促進(jìn)IT在OT端發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化的作用，也可保障OT端更多利用IT端的使能技術(shù)。融合模式主要分為兩類：將OT端的信息與IT端打通，即建立IT端與OT端的聯(lián)接；將OT端的信息輸出到IT端，使得OT端信息在更大范圍內(nèi)共享，即OT端的信息云化。

OT與IT融合的理想局面，在于追求統(tǒng)一的融合技術(shù)框架（如電力行業(yè)應(yīng)用示范）。為了實(shí)現(xiàn)OT與IT的雙向融合，主要從建立全套的計(jì)算棧體系、持續(xù)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)路徑來推動(dòng)，同時(shí)加強(qiáng)OT與IT融合的系統(tǒng)安全措施。

（一）建立IT與OT技術(shù)融合的全套計(jì)算棧

制造業(yè)行業(yè)具有產(chǎn)品“量大面廣”的特點(diǎn)，制造業(yè)生產(chǎn)線裝備是IT與OT技術(shù)融合的主戰(zhàn)場(chǎng)、工業(yè)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。以PLC、計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）應(yīng)用為突破口，加強(qiáng)自主可控全套計(jì)算棧的研發(fā)（見圖1）。在實(shí)現(xiàn)OT端與IT端真正融合、推進(jìn)OT端信息更大范圍共享和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以自主可控的全套計(jì)算棧來撬動(dòng)低檔生產(chǎn)線裝備向中高檔的升級(jí)（改造）；在努力縮小與國(guó)際先進(jìn)水平差距的同時(shí)，提升我國(guó)制造業(yè)行業(yè)的利潤(rùn)率和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，構(gòu)建適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的智能裝備生態(tài)系統(tǒng)。

圖1 OT與IT融合的全套計(jì)算棧結(jié)構(gòu)示意圖

目前，國(guó)外企業(yè)和產(chǎn)品依然主導(dǎo)了知識(shí)庫(kù)、設(shè)計(jì)工具軟件、操作系統(tǒng)等諸多方面，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品或開源社區(qū)具有替代基礎(chǔ)；國(guó)外產(chǎn)品主導(dǎo)了處理器芯片市場(chǎng)，但國(guó)內(nèi)有替代技術(shù)基礎(chǔ)；國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主導(dǎo)了其他計(jì)算機(jī)硬件和應(yīng)用軟件。作為工業(yè)設(shè)備的計(jì)算部件，智能裝備計(jì)算棧是實(shí)現(xiàn)OT與IT融合的關(guān)鍵之處和必經(jīng)途徑，與工業(yè)設(shè)備的關(guān)系類似于安卓（Android）技術(shù)棧與智能手機(jī)。

（二）持續(xù)推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)OT與IT融合的重要載體和關(guān)鍵平臺(tái)，持續(xù)推進(jìn)相關(guān)的技術(shù)研發(fā)和行業(yè)深化應(yīng)用價(jià)值重大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程交織著IT、OT與CT這3條主線，平臺(tái)功能架構(gòu)（見圖2）與云計(jì)算架構(gòu)高度類似，但增加了邊緣層；包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）在內(nèi)的關(guān)鍵內(nèi)容也都類似于云計(jì)算。邊緣層實(shí)質(zhì)上是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，屬于OT部分。OT位于底層，實(shí)施數(shù)據(jù)采集和動(dòng)作執(zhí)行；CT連接所有節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸；IT位于上層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析。

圖2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能架構(gòu)示意圖

（三）加強(qiáng)OT與IT融合的安全保障

工業(yè)系統(tǒng)從早期的“孤立”狀態(tài)發(fā)展到如今的開放式環(huán)境，從最初使用的串行通信發(fā)展到當(dāng)前普遍采用的基于傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）的通信，不可避免地出現(xiàn)了信息安全相關(guān)的問題。在OT與IT融合發(fā)展的過程中所面臨的安全挑戰(zhàn)，主要包括兩大方面。

一是OT系統(tǒng)自身的缺陷?；仡櫾O(shè)計(jì)初衷，OT和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施是與網(wǎng)絡(luò)隔離的，因此不會(huì)受到來自外部的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。然而歷經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)型之后，這些曾經(jīng)孤立的系統(tǒng)變成了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，成為攻擊者青睞的高價(jià)值目標(biāo)。此外，SCADA、PLC等面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也趨于顯現(xiàn)。

二是OT與IT融合的安全風(fēng)險(xiǎn)。由于IT的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的OT設(shè)備不再是在孤立網(wǎng)絡(luò)與專有平臺(tái)之上獨(dú)立運(yùn)行，而是需要與其他系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通。二者融合從根本上解決了跨系統(tǒng)的互聯(lián)互通問題，但帶來了諸如外部攻擊、內(nèi)部惡意漏洞攻擊、錯(cuò)誤操作等潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，具體表現(xiàn)為以下方面。

1. PLCs安全

PLC主要面臨自主保障和信息安全的問題，且自身設(shè)計(jì)存在缺陷。PLC采用掃描式的工作方式（周期為 1~100 ms），在掃描周期結(jié)束之前無法進(jìn)行數(shù)據(jù)更新（PLC輸入信號(hào)時(shí)間若小于反應(yīng)時(shí)間，將有誤讀的可能性）；在每次程序執(zhí)行之后與下一次程序執(zhí)行之前輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新1次（“程序結(jié)束再生”），這就給攻擊者留下了足夠的時(shí)間來實(shí)施惡意攻擊。此外，內(nèi)存容量小、使用的操作系統(tǒng)存在較大安全隱患、采用的通信協(xié)議缺乏安全機(jī)制也是導(dǎo)致安全隱患的缺陷因素。

2. 遠(yuǎn)程終端單元（RTUs）安全

RTU是SCADA系統(tǒng)的基本單元，面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)主要來源于：

①RTU軟件平臺(tái)較多采用的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)存在安全漏洞甚至未提供安全監(jiān)控與防護(hù)機(jī)制；

②SCADA系統(tǒng)啟動(dòng)后將長(zhǎng)期運(yùn)行、很難及時(shí)修復(fù)安全漏洞，所在計(jì)算機(jī)遭遇病毒感染將成為RTU設(shè)備的安全威脅來源；

③RTU采用的通信協(xié)議缺少安全機(jī)制，以明文方式進(jìn)行信息傳輸，相應(yīng)通信過程易被監(jiān)聽和攻擊。重點(diǎn)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)智能化RTU和智能安全RTU，前者可以提高網(wǎng)絡(luò)的利用率并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，后者要求在數(shù)據(jù)傳輸之前加密數(shù)據(jù)并采用密文形式進(jìn)行傳輸。

3. 人機(jī)界面（HMI）安全

在工廠規(guī)模擴(kuò)大、組織復(fù)雜程度增加的情況下，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制精度和準(zhǔn)確度成為保障生產(chǎn)的主要因素，這對(duì)工業(yè)控制的HMI產(chǎn)生重大影響。傳統(tǒng)HMI經(jīng)歷了文本型向圖形界面的轉(zhuǎn)變，基本實(shí)現(xiàn)了多媒體信息的多樣化表達(dá)，保障了用戶對(duì)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息感知和處理能力要求。

然而，HMI、控制PLC通常帶有密碼設(shè)置，防止譯破密碼、偷走程序，保障系統(tǒng)安全，成為HMI設(shè)計(jì)必須面對(duì)的關(guān)鍵問題。既要防止產(chǎn)品自身的加密方法存在漏洞，也可將中央處理器與程序存儲(chǔ)芯片“二合一”并進(jìn)行硬件加密，還可取消通信線路的外部接口。

4. SCADA系統(tǒng)安全

SCADA系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)主要來自未授權(quán)非法訪問、工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和通用技術(shù)的開放性、工業(yè)控制軟硬件產(chǎn)品缺陷、從業(yè)人員等方面。此外，企業(yè)由于部署SCADA系統(tǒng)的云化，伴生了由云安全延伸而來的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

五、對(duì)策建議

（一）加強(qiáng) OT 與 IT 融合技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用

工業(yè)設(shè)備種類繁多，接口標(biāo)準(zhǔn)與通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，使得針對(duì)工業(yè)設(shè)備及過程的數(shù)據(jù)采集成為相對(duì)復(fù)雜的環(huán)節(jié)。同時(shí)，開發(fā)統(tǒng)一的融合框架來兼顧各類工業(yè)場(chǎng)景需求也較為困難。OT與IT技術(shù)融合的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有待加強(qiáng)。

正在興起的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA over TSN）協(xié)議，以其豐富的功能受到各界關(guān)注；在解決OT與IT網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一問題的同時(shí)，幾乎可以實(shí)現(xiàn)“任意的數(shù)據(jù)訪問能力”。因此，結(jié)合國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，重點(diǎn)開展OPC UA over TSN協(xié)議的推廣使用，對(duì)于OT與IT的融合發(fā)展尤為重要。

（二）建立OT與IT技術(shù)融合的安全保障體系

一是實(shí)施關(guān)鍵資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為系統(tǒng)開發(fā)提供關(guān)鍵性的參考。對(duì)于重要資產(chǎn)應(yīng)合理加大保護(hù)力度，對(duì)于常規(guī)資產(chǎn)采取一定力度的防御措施即可。通過合理劃分并重點(diǎn)保障，集中防御力量以更加準(zhǔn)確、高效地實(shí)施系統(tǒng)防護(hù)。

二是提高對(duì)底層數(shù)據(jù)的關(guān)注度。建議改變當(dāng)前較多關(guān)注源地址、源端口、目的地址、目的端口相關(guān)元數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)而關(guān)注OT系統(tǒng)底層和數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)。規(guī)避OT系統(tǒng)通信安全機(jī)制可能存在的漏洞，通過深入理解底層數(shù)據(jù)來精準(zhǔn)保障系統(tǒng)安全。

三是開發(fā)具有防入侵能力的檢測(cè)系統(tǒng)。應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)作為系統(tǒng)防護(hù)第一道門檻的入侵檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包并建立網(wǎng)絡(luò)入侵行為數(shù)據(jù)庫(kù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的及時(shí)更新，可以將較大比例的網(wǎng)絡(luò)攻擊拒之門外。

四是分離通信功能。大多數(shù)的攻擊都是在OT與IT融合系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)發(fā)生的，應(yīng)將負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信的功能部分從融合系統(tǒng)中分離出來；設(shè)計(jì)用于網(wǎng)絡(luò)通信的獨(dú)立系統(tǒng)，注重與主系統(tǒng)信息交互的安全性。通過這種方式可以很大程度上降低OT與IT融合系統(tǒng)受到攻擊時(shí)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

五是加強(qiáng)運(yùn)用AI技術(shù)。AI技術(shù)處于新的蓬勃發(fā)展階段，相關(guān)技術(shù)在OT與IT融合安全方面可以發(fā)揮更大的作用。通過AI賦予計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)、識(shí)別和處理網(wǎng)絡(luò)攻擊行為的能力，發(fā)展空間巨大、潛力凸顯。