工业互联网园区终端接入自动化技术白皮书_47页_1mb

工业互联网园区终端接入自动化技术白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由工业互联网产业联盟（AII）组织编写，旨在分析工业互联网园区终端接入的现状、挑战和未来发展方向，提出终端接入自动化解决方案，并探讨相关技术标准和关键实现方式。白皮书强调，随着物联网和5G技术的发展，园区终端数量将快速增长，实现终端的即插即用、安全接入、可视可管是园区网络智能化、安全化发展的关键。

主要观点

1. 园区终端发展趋势与挑战

• 发展趋势：IoT设备正加速渗透至制造、交通、安防、医疗等行业，终端设备数量将呈爆发式增长。
• 挑战：
  • 设备数量庞大，导致人工管理效率低下。
  • 设备种类繁多，缺乏统一接入标准。
  • 设备识别困难，影响后续管理。
  • 接入安全复杂，需自动化处理非法终端和安全事件。

2. 园区终端接入自动化的发展路线

• 以云平台为锚点：
  • 通过预装SDK实现终端设备的自动发现和认证。
  • 例如：AWS和阿里云的解决方案，通过设备与云平台的通信，实现自动化认证和策略管理。
• 以网络基础设施为锚点：
  • 基于IETF MUD（Manufacturer Usage Description）标准，实现设备描述与网络策略的自动映射。
  • 例如：Cisco和ForeScout的解决方案，通过设备指纹库和MUD文件，实现设备的自动识别和策略下发。

3. 终端接入自动化关键技术

• 设备与链路发现：
  • 使用LLDP、DHCP、Beacon等协议实现设备自动发现和链路信息获取。
• 接入认证技术：
  • MAC认证、Web认证、802.1x认证等，保障设备身份真实性。
  • X.509证书标准与数字签名技术，实现设备与网络的双向认证。
• 策略管控技术：
  • 静态ACL策略、动态授权策略、基于MUD的策略自动化，实现终端访问权限的精细化管理。

4. 园区终端接入自动化解决方案

• 总体架构：四层架构，包括终端设备层、边缘接入层、网络层、云-数字平台层。
• 即插即用流程：
  • 首次认证（本地认证 + 证书申请）
  • 二次认证（业务网络接入 + QoS权限获取）
• 电子身份规约：
  • 包括设备版本、厂商信息、安全启动等，用于设备识别和策略配置。
• 可视可管：
  • 通过网络使能平台和智能分析平台，实现终端状态监控、故障定位、运维效率提升。

关键信息

1. 技术标准与协议

• LLDP协议：用于设备间链路发现和信息交换。
• DHCP协议：用于动态IP地址分配。
• Beacon/Probe帧：用于WIFI设备的自动配网。
• 802.1x认证：基于端口的接入控制，支持EAP协议。
• X.509证书：用于设备身份认证和数据加密。
• MUD协议：基于设备描述文件，实现网络策略的自动配置。

2. 未来发展方向

• 技术白皮书发布：引导园区终端接入安全自动化技术研究和标准制定。
• 最佳实践构建：推动园区终端接入自动化和安全生态建设。
• 产业链协同创新：联合国内外标准组织（如IETF、CCSA、NIST等），推动园区终端接入自动化标准化和国际化。

总结与展望

园区终端接入自动化是工业互联网企业数字化转型的关键环节。随着终端数量的激增，网络复杂度提升，实现自动化接入和安全管控是必然趋势。白皮书提出园区终端接入自动化应分三步走：发布技术白皮书、打造最佳实践、推动产业链协同创新。通过技术标准的统一、设备与网络的智能联动，可以实现园区网络的高效管理、安全接入和业务支撑，提升整体网络安全性与智能化水平，为园区企业提供更加稳定、安全、高效的网络服务。

参与单位与编写团队

• 牵头单位：华为技术有限公司
• 参与单位：中国信息通信研究院、广东九联科技股份有限公司、北京研华电子兴业电子科技有限公司
• 编写成员：杨杰、侯方明、张恒升、陈洁、何云华、戴林皓、耿琪之

参考文献

[1] 全国信息安全标准化技术委员会通信安全标准工作组．物联网安全标准化白皮书
[2] 中国信息通信研究院. 物联网安全白皮书
[3] 中国信息通信研究院．工业互联网园区网络白皮书
[4] 中国电子标准化研究院, 交通运输部科学研究院, 交通运输网络安全技术行业研发中心. 物联网智能终端信息安全白皮书
[5] 上海市经济和信息化委员会, 中国信息通信研究院. 5G+智能制造白皮书
[6] RFC8576. Internet of Things (IoT) Security: State of the Art and Challenges
[7] RFC8520. Manufacturer Usage Description Specification
[8] RFC8366. A Voucher Artifact for Bootstrapping Protocols
[9] RFC3748. Extensible Authentication Protocol (EAP)
[10] RFC2284. PPP Extensible Authentication Protocol (EAP)
[11] RFC4388. Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Leasequery
[12] IETF ANIMA WG. Bootstrapping Remote Secure Key Infrastructures (BRSKI)
[13] IEEE Standard for Local and metropolitan area networks
[14] Gartner Research. Hype Cycle for IoT Standards and Protocols
[15] Gartner Research. Magic Quadrant for the Wired and Wireless LAN Access Infrastructure
[16] IoT Analytics. State of the IoT 2018: Number of IoT devices now at 7B
[17] NIST SPECIAL PUBLICATION 1800-15A, Securing Small-Business and Home Internet of Things (IoT) Devices
[18] European Union Agency For Network And Information Security. Baseline Security Recommendations for IoT
[19] 物联网智库，挚物 AIoT 产业研究院．2020 中国物联网产业全景图谱报告
[20] 中商产业研究院．2019年中国工业物联网市场前景研究报告
[21] 中国产业信息网. 2019-2025年中国工业物联网行业市场评估及投资前景评估报告
[22] 沈宁国，于斌。智简网络：园区网络架构与技术
[23] 徐召杰. 物联网中基于双向认证的安全通信协议的研究与实现
[24] 李威．自治网络安全自启动通信机制研究与实现
[25] 韩琪．云环境下的身份认证与数据安全技术研究
[26] 叶墩辉. 基于可信模块视频监控系统的安全双向认证架构设计
[27] 付韬. 基于 EAP 的接入认证协议的设计与分析
[28] 林兆鹏, 邹起辰. 可信设备接入网络认证协议设计及安全分析
[29] De11 Inc. IOT SECURITY: CHALLENGES, SOLUTIONS & FUTURE PROSPECTS
[30] IEC. IoT 2020: Smart and secure IoT platform
[31] J. Kanniappan and B. Rajendiran. Privacy in the Internet of Things
[32] Shancang Li, Li Da Xu. Securing the Internet of Things
[33] Miao Yu, Jianwei Zhuge, Ming Cao, Zhiwei Shi, Lin Jiang. Survey of Security Vulnerability Analysis, Discovery, Detection, and Mitigation on IoT Devices
[34] Anca D Jurcut, Pasika S Ranaweera, Lina Xu. Introduction to IoT Security
[35] Hany F. Atlam and Gary B. Wills. IoT Security, Privacy, Safety and Ethics