工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本2.0）
當前，以新一代信息技術(shù)為驅動(dòng)的數字浪潮正深刻重塑經(jīng)濟社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域，移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、人工智能等技術(shù)與各個(gè)產(chǎn)業(yè)深度融合，推動(dòng)著(zhù)生產(chǎn)方式、產(chǎn)品形態(tài)、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)組織和國際格局的深刻變革，并加快了第四次工業(yè)革命的孕育與發(fā)展。而越來(lái)越清晰的是，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現這一數字化轉型的關(guān)鍵路徑，構筑了第四次工業(yè)革命的發(fā)展基石。
2016 年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本1.0）》，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)各界認識層面達成共識，為開(kāi)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐提供了參考依據。通過(guò)幾年來(lái)的理論和實(shí)踐探索，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已從概念形成普及進(jìn)入到應用實(shí)踐推廣的新階段，業(yè)界對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向已有高度的共識。在這一過(guò)程中，國內外均形成了大量的探索實(shí)踐，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幾乎涵蓋了工業(yè)的各個(gè)行業(yè)、大中小各類(lèi)企業(yè)乃至實(shí)體經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域，新一代信息技術(shù)與制造、能源、交通、醫療、服務(wù)等技術(shù)的融合集成初步顯現了其巨大的生命力和創(chuàng )造力，為進(jìn)一步創(chuàng )造新的生產(chǎn)力和發(fā)展動(dòng)能奠定了基礎。
也因如此，豐富和多樣化的企業(yè)實(shí)踐和各類(lèi)新技術(shù)的應用也對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構提出了新的需求：如何定義一個(gè)更加通用化的架構體系以指引各個(gè)領(lǐng)域的系統性布局，如何打通數字化轉型、業(yè)務(wù)體系、商業(yè)變革和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構的關(guān)系以更好指導企業(yè)的發(fā)展實(shí)踐，如何充分考慮技術(shù)發(fā)展演進(jìn)和落地實(shí)施部署需求以更好定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的層次架構、功能劃分和接口關(guān)系，從而為產(chǎn)業(yè)界提供科學(xué)、清晰和可操作的指南?；诖?，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在工業(yè)和信息化部的指導下，凝聚產(chǎn)業(yè)界共識，研究制定了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本2.0）》，在繼承版本1.0 核心理念、要素和功能體系的基礎上，從業(yè)務(wù)、功能、實(shí)施等三個(gè)視圖重新定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參考體系架構，并逐一進(jìn)行了展開(kāi)，希望作為當前階段的一個(gè)認識，為政府、企業(yè)、科研機構、投資者等利益相關(guān)方提供引導和參考，共同推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )新發(fā)展。
本報告主要分為八個(gè)部分。第一部分介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內涵與意義。第二部分回顧了體系架構1.0 版本，并介紹2.0 版本的定位與作用。第三部分明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的設計方法論，剖析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的整體視圖。第四部分深入分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的業(yè)務(wù)視圖，并給出產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、工廠(chǎng)等不同層面業(yè)務(wù)目標與應用方向。第五部分剖析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的功能架構，探究網(wǎng)絡(luò )、平臺、安全三大體系的功能視圖、現狀分析、存在的問(wèn)題，并指出未來(lái)的發(fā)展趨勢。第六部分著(zhù)重分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的實(shí)施框架，描述網(wǎng)絡(luò )、標識、平臺、安全部分實(shí)施部署方式和關(guān)鍵要素。第七部分對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系進(jìn)行梳理。第八部分分析企業(yè)結合體系架構2.0 在垂直行業(yè)的應用實(shí)踐。
當前，工業(yè)系統安全保障體系建設已較為完備，伴隨新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟的深度融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)步入深耕落地階段，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系建設的重要性越發(fā)凸顯。世界各主要發(fā)達國家均高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，并將安全放在了突出位置，發(fā)布了一系列指導文件和規范指南，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)部署安全防護提供了可借鑒的模式，從一定程度上保障了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的健康有序發(fā)展，但隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全攻擊日益呈現出的新型化、多樣化、復雜化，現有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系還不夠完善，暴露出一些問(wèn)題：一是隱私和數據保護形勢依舊嚴峻。二是安全防護能力仍需進(jìn)一步提升。三是安全可靠性難以得到充分保證。
伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)的深耕落地，安全作為其發(fā)展的重要前提和保障，將會(huì )得到越來(lái)越多的重視，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，傳統的安全防御技術(shù)已無(wú)法抗衡新的安全威脅，防護理念將從被動(dòng)防護轉向主動(dòng)防御。一是態(tài)勢感知將成為重要技術(shù)手段。借助人工智能、大數據分析以及邊緣計算等技術(shù)，基于協(xié)議深度解析及事件關(guān)聯(lián)分析機制，分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當前運行狀態(tài)并預判未來(lái)安全走勢，實(shí)現對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全的全局掌控，并在出現安全威脅時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )中各類(lèi)設備的協(xié)同聯(lián)動(dòng)機制及時(shí)進(jìn)行抑制，阻止安全威脅的繼續蔓延。二是內生安全防御成為未來(lái)防護的大勢所趨。在設備層面可通過(guò)對設備芯片與操作系統進(jìn)行安全加固，并對設備配置進(jìn)行優(yōu)化的方式實(shí)現應用程序脆弱性分析可通過(guò)引入漏洞挖掘技術(shù)，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用及控制系統采取靜態(tài)挖掘、動(dòng)態(tài)挖掘實(shí)現對自身隱患的常態(tài)化排查；各類(lèi)通信協(xié)議安全保障機制可在新版本協(xié)議中加入數據加密、身份驗證、訪(fǎng)問(wèn)控制等機制提升其安全性。三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護智能化將不斷發(fā)展。未來(lái)對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護的思維模式將從傳統的事件響應式向持續智能響應式轉變，旨在構建全面的預測、基礎防護、響應和恢復能力，抵御不斷演變的高級威脅。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全架構的重心也將從被動(dòng)防護向持續普遍性的監測響應及自動(dòng)化、智能化的安全防護轉移。四是平臺在防護中的地位將日益凸顯。平臺作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，匯聚了各類(lèi)工業(yè)資源，因而在未來(lái)的防護中，對于平臺的安全防護將備受重視。平臺使用者與提供商之間的安全認證、設備和行為的識別、敏感數據共享等安全技術(shù)將成為剛需。五是對大數據的保護將成為防護熱點(diǎn)。工業(yè)大數據的不斷發(fā)展，對數據分類(lèi)分級保護、審計和流動(dòng)追溯、大數據分析價(jià)值保護、用戶(hù)隱私保護等提出了更高的要求。未來(lái)對于數據的分類(lèi)分級保護以及審計和流動(dòng)追溯將成為防護熱點(diǎn)。
在上述幾方面因素的驅動(dòng)下，面對不斷變化的網(wǎng)絡(luò )安全威脅，企業(yè)僅僅依靠自身力量遠遠不夠，未來(lái)構建具備可靠性、保密性、完整性、可用性和隱私和數據保護的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全功能框架，需要政府和企業(yè)、產(chǎn)業(yè)界統一認識、密切配合，安全將成為未來(lái)保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)健康有序發(fā)展的重要基石和防護中心。通過(guò)建立健全運轉靈活、反應靈敏的信息共享與聯(lián)動(dòng)處置機制，打造多方聯(lián)動(dòng)的防御體系，充分處理好信息安全與物理安全，保障生產(chǎn)管理等環(huán)節的可靠性、保密性、完整性、可用性、隱私和數據保護，進(jìn)而確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的健康有序發(fā)展。
2016 年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本1.0）》，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)各界認識層面達成共識，為開(kāi)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐提供了參考依據。通過(guò)幾年來(lái)的理論和實(shí)踐探索，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已從概念形成普及進(jìn)入到應用實(shí)踐推廣的新階段，業(yè)界對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向已有高度的共識。在這一過(guò)程中，國內外均形成了大量的探索實(shí)踐，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幾乎涵蓋了工業(yè)的各個(gè)行業(yè)、大中小各類(lèi)企業(yè)乃至實(shí)體經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域，新一代信息技術(shù)與制造、能源、交通、醫療、服務(wù)等技術(shù)的融合集成初步顯現了其巨大的生命力和創(chuàng )造力，為進(jìn)一步創(chuàng )造新的生產(chǎn)力和發(fā)展動(dòng)能奠定了基礎。
也因如此，豐富和多樣化的企業(yè)實(shí)踐和各類(lèi)新技術(shù)的應用也對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構提出了新的需求：如何定義一個(gè)更加通用化的架構體系以指引各個(gè)領(lǐng)域的系統性布局，如何打通數字化轉型、業(yè)務(wù)體系、商業(yè)變革和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構的關(guān)系以更好指導企業(yè)的發(fā)展實(shí)踐，如何充分考慮技術(shù)發(fā)展演進(jìn)和落地實(shí)施部署需求以更好定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的層次架構、功能劃分和接口關(guān)系，從而為產(chǎn)業(yè)界提供科學(xué)、清晰和可操作的指南?；诖?，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在工業(yè)和信息化部的指導下，凝聚產(chǎn)業(yè)界共識，研究制定了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（版本2.0）》，在繼承版本1.0 核心理念、要素和功能體系的基礎上，從業(yè)務(wù)、功能、實(shí)施等三個(gè)視圖重新定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的參考體系架構，并逐一進(jìn)行了展開(kāi)，希望作為當前階段的一個(gè)認識，為政府、企業(yè)、科研機構、投資者等利益相關(guān)方提供引導和參考，共同推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )新發(fā)展。
本報告主要分為八個(gè)部分。第一部分介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內涵與意義。第二部分回顧了體系架構1.0 版本，并介紹2.0 版本的定位與作用。第三部分明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的設計方法論，剖析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的整體視圖。第四部分深入分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的業(yè)務(wù)視圖，并給出產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、工廠(chǎng)等不同層面業(yè)務(wù)目標與應用方向。第五部分剖析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的功能架構，探究網(wǎng)絡(luò )、平臺、安全三大體系的功能視圖、現狀分析、存在的問(wèn)題，并指出未來(lái)的發(fā)展趨勢。第六部分著(zhù)重分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2.0 的實(shí)施框架，描述網(wǎng)絡(luò )、標識、平臺、安全部分實(shí)施部署方式和關(guān)鍵要素。第七部分對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系進(jìn)行梳理。第八部分分析企業(yè)結合體系架構2.0 在垂直行業(yè)的應用實(shí)踐。
當前，工業(yè)系統安全保障體系建設已較為完備，伴隨新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟的深度融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)步入深耕落地階段，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系建設的重要性越發(fā)凸顯。世界各主要發(fā)達國家均高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，并將安全放在了突出位置，發(fā)布了一系列指導文件和規范指南，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)部署安全防護提供了可借鑒的模式，從一定程度上保障了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的健康有序發(fā)展，但隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全攻擊日益呈現出的新型化、多樣化、復雜化，現有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系還不夠完善，暴露出一些問(wèn)題：一是隱私和數據保護形勢依舊嚴峻。二是安全防護能力仍需進(jìn)一步提升。三是安全可靠性難以得到充分保證。
伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)的深耕落地，安全作為其發(fā)展的重要前提和保障，將會(huì )得到越來(lái)越多的重視，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，傳統的安全防御技術(shù)已無(wú)法抗衡新的安全威脅，防護理念將從被動(dòng)防護轉向主動(dòng)防御。一是態(tài)勢感知將成為重要技術(shù)手段。借助人工智能、大數據分析以及邊緣計算等技術(shù)，基于協(xié)議深度解析及事件關(guān)聯(lián)分析機制，分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當前運行狀態(tài)并預判未來(lái)安全走勢，實(shí)現對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全的全局掌控，并在出現安全威脅時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )中各類(lèi)設備的協(xié)同聯(lián)動(dòng)機制及時(shí)進(jìn)行抑制，阻止安全威脅的繼續蔓延。二是內生安全防御成為未來(lái)防護的大勢所趨。在設備層面可通過(guò)對設備芯片與操作系統進(jìn)行安全加固，并對設備配置進(jìn)行優(yōu)化的方式實(shí)現應用程序脆弱性分析可通過(guò)引入漏洞挖掘技術(shù)，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用及控制系統采取靜態(tài)挖掘、動(dòng)態(tài)挖掘實(shí)現對自身隱患的常態(tài)化排查；各類(lèi)通信協(xié)議安全保障機制可在新版本協(xié)議中加入數據加密、身份驗證、訪(fǎng)問(wèn)控制等機制提升其安全性。三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護智能化將不斷發(fā)展。未來(lái)對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護的思維模式將從傳統的事件響應式向持續智能響應式轉變，旨在構建全面的預測、基礎防護、響應和恢復能力，抵御不斷演變的高級威脅。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全架構的重心也將從被動(dòng)防護向持續普遍性的監測響應及自動(dòng)化、智能化的安全防護轉移。四是平臺在防護中的地位將日益凸顯。平臺作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，匯聚了各類(lèi)工業(yè)資源，因而在未來(lái)的防護中，對于平臺的安全防護將備受重視。平臺使用者與提供商之間的安全認證、設備和行為的識別、敏感數據共享等安全技術(shù)將成為剛需。五是對大數據的保護將成為防護熱點(diǎn)。工業(yè)大數據的不斷發(fā)展，對數據分類(lèi)分級保護、審計和流動(dòng)追溯、大數據分析價(jià)值保護、用戶(hù)隱私保護等提出了更高的要求。未來(lái)對于數據的分類(lèi)分級保護以及審計和流動(dòng)追溯將成為防護熱點(diǎn)。
在上述幾方面因素的驅動(dòng)下，面對不斷變化的網(wǎng)絡(luò )安全威脅，企業(yè)僅僅依靠自身力量遠遠不夠，未來(lái)構建具備可靠性、保密性、完整性、可用性和隱私和數據保護的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全功能框架，需要政府和企業(yè)、產(chǎn)業(yè)界統一認識、密切配合，安全將成為未來(lái)保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)健康有序發(fā)展的重要基石和防護中心。通過(guò)建立健全運轉靈活、反應靈敏的信息共享與聯(lián)動(dòng)處置機制，打造多方聯(lián)動(dòng)的防御體系，充分處理好信息安全與物理安全，保障生產(chǎn)管理等環(huán)節的可靠性、保密性、完整性、可用性、隱私和數據保護，進(jìn)而確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的健康有序發(fā)展。
