变革工业：连接设备的未来

随着数字技术力量增强，能感知、分析、响应的连接制造系统愿景——“智能边缘”——即将成真。该愿景融合算力、数据分析和先进连接，使响应更贴近数据采集点。它将新兴物联网（IoT）和工业4.0能力推向新高度。

网络安全在愿景中扮演复杂角色。一方面，技术进步可提升网络安全能力；另一方面，若未考虑隐私、数据完整性、网络韧性构建，反而可能大幅增加网络风险。

赋能智能边缘的能力包括人工智能（AI）、计算硬件、网络能力和标准协议。这些能力进步汇聚，帮助串联加速工业4.0实现的组件。实现新工作方式、新产品服务、新价值创造的关键组件：

• AI已驱动广泛应用。云端AI结合实时数据处理，使AI能处理高需求任务。例如，AI可在边缘自主响应流程低效、质量缺陷、疑似网络攻击，核心层持续学习。
• 计算硬件和固件变得更小、更坚固、更节能，算力提升支持虚拟化、自动化及针对用户运营目标的定制功能。边缘端数据可捕获、加密、集成、处理、存储，速度响应安全性日益增强。
• 5G无线和Wi-Fi 6采用部署增长，可推动日益复杂连接设备系统的安全部署。无线技术进步解决多项当前网络限制：
  • 更灵活可扩展部署
  • 提升可靠性、数据容量、速度、延迟、设备密度
  • 支持WPA3加密和密钥管理
  • 连接设备精准定位感知
  • 降低功耗比（进而减小连接设备尺寸需求）
• 早期计算机网络成就今日互联网的关键概念之一，是采用通用通信协议，使网络设备不论具体构造均能通信。改进标准协议同样将刺激物联网、特别是工业物联网增长。这些标准协议包括：
  • IO-Link（IEC 61131-9）——定义智能传感器执行器标准线缆、连接器、通信协议。IO-Link还允许访问传感器健康状况附加信息。
  • OPC UA——OPC互操作标准延伸，自1990年代中期用于运营技术设备数据交换。新统一架构提供平台无关设备通信，增加加密认证安全，具未来扩展性。
  • MQTT——为设备到云、云到设备通信开发的双向消息协议。该协议允许最小处理器尺寸、优化网络，内置物联网网络所需可靠性、安全性、可扩展性。
  • 轻量级密码学——适用于物联网等受限环境通信加密的新兴标准加密算法。

鉴于这些及其他新兴进步技术，想象力似乎是连接设备应用广度和规模的唯一限制。以下几个有望利用突破的例子：

• 自动驾驶：核心是车联万物（V2X）连接概念。将利用通用通信协议、先进实时处理、高速数据消费，专注保护数据完整性隐私。
• 无线感知与位置追踪：实时追踪集装箱、包裹、车队、配送无人机或任何资产，提供效率数据，防盗防伪及其他安全风险。
• 网络现实：扩展增强/虚拟/扩展现实（AR/VR/XR）概念，连接设备实现远程机器维护、视觉威胁监控、新员工沉浸式培训模拟。
• 关键基础设施监测与控制：智能边缘计算将实现智能监测设备在道路、铁路、电力线、智能电网、建筑、桥梁、公用设施等关键基础设施更广泛部署。智能系统检测故障、威胁、网络攻击、潜在失效，能预测性主动定位漏洞、启动纠正措施。
• 智能工厂：更小、更智能、无线设备可在工厂供应链大规模部署，提供车间现场和现场作业安全实时状态。预测方法、基于模型设计、数字孪生架构将允许实时识别监控任何流程或安全弱点。

展望边缘计算、连接设备、物联网未来，网络安全扮演关键核心角色。每项技术每个应用成败，取决于网络安全如何内嵌框架。这有时称为可信物联网（TNoT）。NIST牵头与业界合作的TNoT目标是“保护物联网设备免受互联网侵害，保护互联网免受物联网设备侵害”，通过提升大规模物联网部署安全性和鲁棒性实现。

去中心化未来——含远程连接设备、智能边缘网关、远程服务器、分布式用户——需审慎规划考虑数据如何收集、处理、使用。包括开发可信技术合作伙伴生态系统原则、设备协议安全、维护数据完整性准确性。也将涉及网络安全意识、教育、培训显著提升，确保新技术安全部署、使用、监控、维护。

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本博客为国家网络安全意识月（NCSAM）系列之一。系列其他博客包括Celia Paulsen《建立安全文化》、Zane Patalive《连接即保护》、Pat Toth《可疑之心：您的企业可能被黑客入侵的非技术迹象》及Jennifer Kurtz《保障互联医疗设备安全》。