實(shí)施開(kāi)放標準數據安全

隨著(zhù)全自動(dòng)飛行器的出現，航空工業(yè)正進(jìn)入第四次浪潮。相互獨立的嵌入式設備、聯(lián)邦系統、集成模塊化航空電子設備（IMA）分別是前三次浪潮的特征。如今迎來(lái)的是遍布航空航天領(lǐng)域的系統之系統（Systems-of-Systems）。

為了使這些系統實(shí)現更高級別的自治性，必須提高其實(shí)時(shí)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(kāi)放標準并擁有最高質(zhì)量保證和認證證書(shū)的系統，才能在自主飛行市場(chǎng)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(diǎn)則是總運營(yíng)成本（TCO）。

標準驅動(dòng)式創(chuàng )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(zhuān)用化、基于單一供應鏈的平臺，是不能用于開(kāi)發(fā)新一代自治系統的，因為無(wú)法支持自主與智能創(chuàng )造所要求的高水平創(chuàng )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(kāi)放的標準之上，并且能夠適應和吸收最佳的技術(shù)，從而實(shí)現標準驅動(dòng)式創(chuàng )新。

成熟的開(kāi)放標準，如ARINC 653、POSIX、Kronos OpenGL、對象管理組織（OMG）的數據分發(fā)服務(wù)（DDS）和開(kāi)放組織未來(lái)機載能力標準（FACE），為設計人員提供了豐富的生態(tài)系統和研究性解決方案，并使開(kāi)發(fā)人員能夠對其平臺進(jìn)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(jià)值

隨著(zhù)第四次工業(yè)浪潮的演進(jìn)，人們的專(zhuān)注點(diǎn)從由制造業(yè)所驅動(dòng)的硬件，轉向由創(chuàng )新所驅動(dòng)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(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）系統中創(chuàng )造價(jià)值的關(guān)鍵所在。因此，數據必須得到妥善的保護。

我們已經(jīng)不再能夠確信硬件平臺和網(wǎng)絡(luò )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(lái)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(kāi)放的，并且對驅動(dòng)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(gè)經(jīng)過(guò)嚴格驗證的通信基礎，而航空與國防系統是很好的驗證環(huán)境。

OMG DDS是一個(gè)基于軟件的松耦合互連框架，具備可發(fā)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(guān)重要。松耦合機制允許系統進(jìn)行增長(cháng)、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(fā)現性允許系統添加新功能，提高更新的可靠性，降低風(fēng)險和停機時(shí)間。歸根結底，安全是信任的支柱。

開(kāi)放數據的安全性

為了保證工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數據流安全，應該實(shí)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(gè)規范采用DDS通信基礎框架來(lái)提供基礎平臺，基于數據中心安全策略和控制技術(shù)，配備了增強型安全機制。其中的關(guān)鍵是針對每個(gè)數據模型主題來(lái)控制誰(shuí)可以訪(fǎng)問(wèn)什么信息以及誰(shuí)可以控制數據的擴散，而不是控制整個(gè)數據流。DDS 安全特性——身份驗證、訪(fǎng)問(wèn)控制、域分區——直接適用于解決標準航空航天數據的安全問(wèn)題。

對于實(shí)時(shí)航空電子設備環(huán)境，DDS安全特性被集成到DDS網(wǎng)絡(luò )協(xié)議中，并允許使用各種數據源，這些數據源安全、實(shí)時(shí)地呈現給經(jīng)過(guò)身份驗證的航空電子設備用戶(hù)。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(shí)現安全策略就沒(méi)有這么容易了，往往導致高風(fēng)險和高成本，牽涉到系統的開(kāi)發(fā)、維護和認證等多個(gè)環(huán)節。

降低總體擁有成本

在傳統航空電子系統中創(chuàng )建新的安全功能，往往會(huì )導致設計、運營(yíng)和維護的全盤(pán)重來(lái)。OMG DDS安全規范解決通信安全問(wèn)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?xiě)媚軌蚋鶕總€(gè)主題共享數據的性質(zhì)來(lái)定義其安全策略。DDS安全插件通過(guò)XML進(jìn)行配置，以實(shí)現每個(gè)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(gè)新平臺相對容易。挑戰來(lái)自于你必須在幾年甚至幾十年的時(shí)間跨竹內確保系統能夠實(shí)現快速、可靠地擴展、更新和保護。

一個(gè)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(lái)做出設計決策，從而運用安全策略來(lái)部署具備競爭力的技術(shù)，將運營(yíng)風(fēng)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(wǎng)絡(luò )管理和系統資源消耗，保證了所有網(wǎng)絡(luò )數據的完整性和安全性。憑借先進(jìn)的服務(wù)質(zhì)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(yè)物聯(lián)網(wǎng)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(fā)服務(wù)?(DDS)標準的最大提供商。RTI Connext^? Databus（數據總線(xiàn)）是一個(gè)實(shí)時(shí)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(xié)同工作，從而將現場(chǎng)、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(jīng)在要求嚴苛的航空航天工業(yè)系統中得到了廣泛驗證。如今，RTI Connext^? Databus（數據總線(xiàn)）所部署的系統包括醫療設備和成像、風(fēng)力、水力和太陽(yáng)能系統、自主運行的飛機、列車(chē)和汽車(chē)和交通管理系統、石油和天然氣、機器人、船舶以及國防。