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“新基建”背景下基于视联网技术建设工业互联网的战略考量(一)


2020年3月4日,中央政治局常务委员会会议强调,加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设,加快新型基础设施建设进度。4月20日,国家发改委召开4月份例行新闻发布会,会上国家发改委创新和高技术发展司司长伍浩明确,包含工业互联网在内的通信网络基础设施是“新基建”的主要内容之一。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,发挥着促进制造业高质量发展、赋能传统行业数字化转型的作用。

近年来,我国密集出台了一批促进工业互联网发展的政策,工业互联网也成为了推动数字经济发展的“新基建”落地的关键角色。随着工业互联网和工业的融合,传统的物理安全隔离手段已难以为工业全产业链抵御外部攻击,网络安全问题成为阻碍工业企业发展的瓶颈之一。

工业互联网构建的网络环境越来越复杂,当所有的生产制造设备、控制器、车间被连接起来的时候,如何有效保障工业网络的底层安全和实时传输就显得十分重要,面对工业指令、数据、定位等重要信息有可能被非法控制、遭受干扰、破坏,关键信息资源无法实时调度影响生产制造效率的问题,重构工业互联网,逐步增加国产化要素,对降低国家安全风险、提高工业制造效率都有着非常重要的战略意义。

1 基于IP技术建设的工业互联网存在的不足

以前通过“县道”“乡道”就能跑起来的“创新之车”,现在受“路面”所限,难以再行驶,这也是传统IP技术的固有缺陷,而依托视联网技术(V2V)建设工业互联网,就是有针对性地将“普通火车”变成了“高速列车”。

1.1 我国工业互联网发展存在安全互联互通和高效传输痛点

当前,为抢抓新一轮科技革命和产业变革的重大历史机遇,世界主要国家和地区加强制造业数字化转型和工业互联网战略布局。我国与美、德几乎同步发展工业互联网,具有自己独特的优势,但也存在着网络安全难以保障、工业数据互联互通难以实现、生产协同难以开展等痛点。中国工程院邬贺铨院士指出,“多数企业数字化水平较低,网络化、智能化演进基础薄弱;工业网络标准、技术、产业基本被外商掌控,且标准众多、互通性差”是制约我国IP工业互联网平台发展的重要因素。

具体来看,IP工业互联网强调全要素、全产业链和全价值链的连接,越来越多的人、机、物会暴露在IP工业互联网上,工业设备运行体系将从封闭走向开放。然而,大多数 IP 工业互联网设备制造商往往追求平台新功能而忽略平台安全性,IP工业互联网设备有硬件接口暴露、弱口令、信息泄露、未授权访问等潜在隐患,亟待在IP工业互联网平台和相关运营主体间构建一个涵盖设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和工业数据安全的全方位安全保障和应用网络,避免某个IP工业互联网设备存在安全隐患带来的整个IP工业互联网系统的系统性安全风险。

1.2 我国传统网络协议难以解决工业互联网发展的痛点

我国现有的网络技术装备和条件,无论从体系结构设计,还是从技术装备使用实践上看,都没有实际控制权。核心网络设备、地址分配、域名解析服务的非国产化导致我国网络空间主权缺失、始终受制于人。面对根域名解析服务被突然停止,骨干路由器和光传输设备无法运行,网络被分割、断开与外界联系等潜在的风险,我国传统网络协议尚未能进行很好应对。

在工业互联网领域,随着工业互联网的逐步开放和全面互联,除了网络安全外,实时传输大规模信息等新的难题也逐渐出现,工业环境对工业网络安全、信息传递时效、大规模接入、高并发承载、跨域通信、跨系统兼容等各个方面都有着非常高的要求。现有基于TCP/IP协议的互联网通信体系,在传输效率和传输安全等方面都存在较强的局限性,不适合承载国家、政府核心数据,我国建设电子政务专网、公安信息专网等一系列“专网”就是为了突破这些局限。

而随着“新基建”的提出,工业互联网等新型基础设施的有效落地成为了“新基建”能否落地的重要前提,当前工业互联网发展遇到的安全、应用瓶颈是制约工业互联网发展的最大瓶颈,探索全国产的安全可控通信机制有效替代传统网络通信机制,从网络连接和传输角度突破IP固有缺陷,是有效解决工业互联网发展瓶颈的重要选择。

1.3 我国新型视联网技术(V2V)能有效突破工业互联网发展瓶颈

视联网通信协议技术(V2V)是一套具备专线和包交换技术融合优点的新技术,它具备专线的稳定、安全、品质保障,又具备包交换的组播和灵活,具备IP互联网无法实现的安全、实时、高清、大规模视频交换能力。

相对于IP互联网为数据通信而生,视联网是为实时视频业务而设计的,它摒弃IP互联网上不适合视频传输的路由机制,发明支持信道资源管理的新编码和寻址协议,实现全网信道资源统一管理和全网可控,从而实现业务所需全部资源的动态预留,保障业务连接的服务品质。视联网系统总体设计思想是要能支持大规模、视频, 实时、通信和视频设备联网,它要解决寻址、路径规划、信道管理、利旧系统对接、接入资源管理、全网资源运维等问题。视联网技术是在以太网基础上,借鉴电路交换原理,利用分组包交换技术实现的一套面向连接的支持组播的实时交换技术。

跟IP互联网协议簇一样,视联网协议簇也是架构在标准的802.3 以太网基础上,视联网可以在所有的以太宽带网上快速部署,配合视联网有序的编码号码体系、可信认证管理、信道资源预留和业务服务功能,基于视联技术构建的工业互联网能够有效避免某个工业互联网设备存在安全隐患带来的整个工业互联网系统的系统性安全风险,特殊的通信机制有效地避免因局部链路带宽不够或被抢占导致工业通信质量差的问题。


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