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實施開放標準數據安全

作者:錢道寧(Chip Downing) RTI公司航空與國防業務總監時間:2019-09-16來源:電子產品世界收藏

隨著全自動飛行器的出現,工業正進入第四次浪潮。相互獨立的嵌入式設備、聯邦系統、集成模塊化電子設備(IMA)分別是前三次浪潮的特征。如今迎來的是遍布航天領域的系統之系統(Systems-of-Systems)。

本文引用地址:http://www.tsejo.com.cn/article/201909/404851.htm

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為了使這些系統實現更高級別的自治性,必須提高其實時性能、可靠性、彈性、功能安全性、信息安全性、可擴展性和易集成性。只有基于開放標準并擁有最高質量保證和認證證書的系統,才能在自主飛行市場上獲得成功并生存下去。作為另一項挑戰,這些系統必須是可維護的,其中的重點則是總運營成本(TCO)。

標準驅動式創新

傳統歷史上那種系統設計方法,也就是針對特定目標、高度專用化、基于單一供應鏈的平臺,是不能用于開發新一代自治系統的,因為無法支持自主與智能創造所要求的高水平創新。為了快速組裝和部署具有競爭力的新一代自治系統,就必須建立在開放的標準之上,并且能夠適應和吸收最佳的技術,從而實現標準驅動式創新。

成熟的開放標準,如ARINC 653、POSIX、Kronos OpenGL、對象管理組織(OMG)的數據分發服務(DDS)和開放組織未來機載能力標準(FACE),為設計人員提供了豐富的生態系統和研究性解決方案,并使開發人員能夠對其平臺進行快速的設計、構建、配置和測試。而且,這些標準中許多都支持具有商用現貨(COTS)認證證據的信息安全和功能安全解決方案。

安全的數據才有價

隨著第四次工業浪潮的演進,人們的專注點從由制造業所驅動的硬件,轉向由創新所驅動的軟件定義系統。數據和由此衍生的智能,這才是真正在下一代工業物聯網()系統中創造價值的關鍵所在。因此,數據必須得到妥善的保護。

我們已經不再能夠確信硬件平臺和網絡渠道的安全性!今天,我們應當謹慎地假設,這些數據和系統都受到各種惡意行為的危害,必須使用適當的方法來保護流入和流出計算機以及交付平臺的數據。而且,這種安全性措施必須是開放的,并且對驅動系統的所有數據都普遍可用。

我們面臨的挑戰是,系統之系統((Systems-of-Systems))不斷增加、相互連接,這需要一個經過嚴格驗證的通信基礎,而航空與國防系統是很好的驗證環境。

OMG DDS是一個基于軟件的松耦合互連框架,具備可發現性、低延遲、高可靠性、高可擴展性和高安全性,這對航空航天系統至關重要。松耦合機制允許系統進行增長、擴展、更新以及故障恢復,從而提升了系統和數據的可用性。發現性允許系統添加新功能,提高更新的可靠性,降低風險和停機時間。歸根結底,安全是信任的支柱。

開放數據的安全性

為了保證工業物聯網數據流安全,應該實施OMG DDS Security 6規范,從而使如同機載系統那樣具備分布式細粒度數據中心安全性。這個規范采用DDS通信基礎框架來提供基礎平臺,基于數據中心安全策略和控制技術,配備了增強型安全機制。其中的關鍵是針對每個數據模型主題來控制誰可以訪問什么信息以及誰可以控制數據的擴散,而不是控制整個數據流。DDS 安全特性——身份驗證、訪問控制、域分區——直接適用于解決標準航空航天數據的安全問題。

對于實時航空電子設備環境,DDS安全特性被集成到DDS網絡協議中,并允許使用各種數據源,這些數據源安全、實時地呈現給經過身份驗證的航空電子設備用戶。這些特性還使不同的DDS安全域和分區能夠共享通信信道。然而,在傳統航空電子系統中實現安全策略就沒有這么容易了,往往導致高風險和高成本,牽涉到系統的開發、維護和認證等多個環節。

降低總體擁有成本

在傳統航空電子系統中創建新的安全功能,往往會導致設計、運營和維護的全盤重來。OMG DDS安全規范解決通信安全問題的方法是以一對多、以數據為中心。它不是保護數據傳輸管道,而是讓應用能夠根據每個主題共享數據的性質來定義其安全策略。DDS安全插件通過XML進行配置,以實現每個數據主題的安全性,還可以提供自定義插件、加密模塊和對自定義硬件(如加密加速器或受信任的平臺模塊(TPMS))的支持。

從歷史上看,部署多級安全與降低TCO總是如影隨形。一次性地設計、構建、測試和保護一個新平臺相對容易。挑戰來自于你必須在幾年甚至幾十年的時間跨竹內確保系統能夠實現快速、可靠地擴展、更新和保護。

一個DDS通信基礎,再加上具備機載平臺等級的DDS安全性,使系統工程師能夠基于標準來做出設計決策,從而運用安全策略來部署具備競爭力的技術,將運營風險和成本置于嚴格的管理控制之下。

DDS通信基礎保證了數據傳輸,降低了網絡管理和系統資源消耗,保證了所有網絡數據的完整性和安全性。憑借先進的服務質量(QoS)能力和安全性,DDS為可靠的電子系統設計、數據傳輸、數據安全和安全證據提供了平臺,因而掃除了工業物聯網系統和設備中COTS RTCA DO-178C軟件認證中的疑慮。

RTI公司是基于對象管理組織(OMG)數據分發服務?(DDS)標準的最大提供商。RTI Connext? Databus(數據總線)是一個實時數據共享軟件框架,支持眾多的應用軟件以單一集成化的系統協同工作,從而將現場、霧計算和云計算連為一體,所具備的可靠性、安全性、性能以及可伸縮性已經在要求嚴苛的航空航天工業系統中得到了廣泛驗證。如今,RTI Connext? Databus(數據總線)所部署的系統包括醫療設備和成像、風力、水力和太陽能系統、自主運行的飛機、列車和汽車和交通管理系統、石油和天然氣、機器人、船舶以及國防。 




關鍵詞: IIoT 航空

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