可靠性是工業(yè)蓬勃發(fā)展的生命線。數(shù)十年來，作為操作技術(shù) (OT) 基石的串口通信一直是確保工廠車間、電網(wǎng)、交通系統(tǒng)無縫傳輸數(shù)據(jù)的“功臣”。但如今的工業(yè)環(huán)境正發(fā)生著深刻變化：互聯(lián)程度日益深入，創(chuàng)新以前所未有的速度不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)絡威脅卻比以往任何時候都令人擔憂，企業(yè)要如何應對才能確保既有串口基礎設施安全穩(wěn)定并持續(xù)發(fā)揮作用？

答案在于，必須將傳統(tǒng)系統(tǒng)與創(chuàng)新解決方案融合，同步發(fā)揮串口系統(tǒng)的可靠性與最新技術(shù)及強大網(wǎng)絡安全功能的優(yōu)勢。為此，不僅要確保多年來推動工業(yè)發(fā)展的核心功能不受影響，還要不斷適應數(shù)字化時代出現(xiàn)的各種需求。下文將探討如何循序漸進地改造串口通信基礎設施，提升其安全性，避免運行中斷所帶來的巨大損失，實現(xiàn)持久可靠運行。

串口通信發(fā)展現(xiàn)狀

當前，串口通信仍是許多工業(yè)應用的基礎技術(shù)。串口通信技術(shù)便捷靈活、性價比高，在連接傳感器、致動器、PLC、HMI 等各類工業(yè)設備方面發(fā)揮著不可或缺的作用。串口設備廣泛應用于工廠自動化，RS-485 網(wǎng)絡讓大型工廠車間內(nèi)大量設備實現(xiàn)通信。此外，串口通信也是電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保可遠距離穩(wěn)定監(jiān)控遠程終端單元 (RTU)。

然而，隨著技術(shù)加速迭代，維護、集成和保護關(guān)鍵串口通信基礎設施面臨特殊挑戰(zhàn)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 和工業(yè) 4.0 時代，串口通信需與以太網(wǎng)、無線網(wǎng)、云計算等新興技術(shù)深度融合。這有助于企業(yè)提高效率、基于數(shù)據(jù)生成洞見，但也引發(fā)了復雜的互操作和安全難題。出現(xiàn)的三大主要問題為：

面對供應鏈波動和組件老化，如何保障基礎性解決方案持續(xù)發(fā)揮作用？

如何確保傳統(tǒng)系統(tǒng)與新興技術(shù)始終兼容？

如何保護串口通信網(wǎng)絡免遭日益精密的網(wǎng)絡攻擊，避免運行中斷、數(shù)據(jù)完整性受損和資產(chǎn)損失？

彌合差距：串口通信保護三大要求

邁向 OT 新未來，需從全局規(guī)劃角度升級串口連接。選擇解決方案時，建議考慮以下三大核心要求：

1.保證持久可靠運行：

要保持系統(tǒng)運行效率，避免因運行中斷導致巨大損失，現(xiàn)有串口基礎設施能夠長期發(fā)揮作用是關(guān)鍵。這不僅意味著所有組件都要有穩(wěn)定供應和維修服務，還需采取主動生命周期管理策略，防范和降低組件過時風險。

單個組件停止供應可能不會立即引發(fā)系統(tǒng)宕機，但組件供應短缺和停產(chǎn)將造成巨大的長期影響。由此造成的后果包括組件成本上漲、維修時間延長、仿冒品風險增加，以及不得不中斷生產(chǎn)、斥巨資升級整個系統(tǒng)，甚至導致喪失競爭力。

要避免這些不良后果發(fā)生，關(guān)鍵在于選擇秉持長期支持和主動生命周期管理理念的解決方案供應商，他們需提供：

基于高適應性現(xiàn)代化平臺的解決方案：確?；A技術(shù)不太可能迅速過時。

現(xiàn)成可用組件：優(yōu)先選擇具有可靠供應鏈、提供長生命周期組件的供應商。

可更新固件：定期更新固件可增強安全性，滿足最新標準要求，以及添加新功能。

透明的生命周期策略：供應商必須明示產(chǎn)品生命周期流程，包括生命周期終止 (EOL) 時間線、遷移策略等。

前瞻性過時管理：持續(xù)監(jiān)測組件供應狀態(tài)，及早識別過時風險，提前與客戶溝通遷移事項。

替代解決方案：如果產(chǎn)品或組件已停止供應，供應商需保證平穩(wěn)過渡至替代解決方案。

半導體行業(yè)技術(shù)迭代的速度非?？?，因此尤其要關(guān)注相關(guān)組件的生命周期問題。選擇供應長期穩(wěn)定、采用前瞻性過時管理方式的合作伙伴，是企業(yè)最大程度降低串口通信基礎設施風險、最大程度延長設施生命周期的關(guān)鍵所在。

2.擁抱現(xiàn)代化和互操作：

工業(yè)領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，變化不止，串口通信技術(shù)需緊跟發(fā)展步伐。為確保設備與如今的系統(tǒng)和數(shù)字基礎設施無縫通信，串口通信技術(shù)既要支持 Modbus RTU 等傳統(tǒng)串口協(xié)議，也需支持 Modbus TCP/IP、PROFINET、EtherCAT 等現(xiàn)代以太網(wǎng)協(xié)議。

因此，建議優(yōu)先考慮支持新舊融合的解決方案。比如，先進的串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器或協(xié)議網(wǎng)關(guān)要能提供靈活配置選項，輕松實現(xiàn)串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)連接，并確保數(shù)據(jù)安全傳輸至云應用。此外，工業(yè)聯(lián)網(wǎng)解決方案需采用生態(tài)友好型材質(zhì)和節(jié)能結(jié)構(gòu)，支持超長產(chǎn)品生命周期，符合全球環(huán)境、社會和公司治理 (ESG) 原則，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標貢獻力量。借助數(shù)據(jù)分析和數(shù)字化轉(zhuǎn)型契機，企業(yè)可提升現(xiàn)有串口設備的價值。

3.重視增強網(wǎng)絡安全：

針對工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡攻擊，無論在頻率還是精密程度上都日益升級，包括隨機惡意軟件、定向入侵等，企圖中斷工業(yè)系統(tǒng)運行、竊取數(shù)據(jù)或破壞資產(chǎn)。

抵御攻擊不能僅依賴行業(yè)標準，還需獲得具體安全功能的幫助。現(xiàn)代安全串口聯(lián)網(wǎng)解決方案需支持：

設備級安全和事件日志：與傳統(tǒng)低安全性的串口設備相比，現(xiàn)代解決方案通過詳細的事件日志，監(jiān)測未授權(quán)訪問、重啟、配置變更等可疑活動，讓針對串口基礎設施的潛在威脅無處遁形。

嚴格驗證：與往往缺乏身份驗證環(huán)節(jié)的既有系統(tǒng)不同，現(xiàn)代轉(zhuǎn)換器要求強密碼和用戶身份驗證，在網(wǎng)絡邊緣就能防止未授權(quán)訪問。

數(shù)據(jù)加密：為防止數(shù)據(jù)竊取、確保數(shù)據(jù)保密性，并滿足美國網(wǎng)絡安全和基礎設施安全局 (CISA) 指南要求，建議通過 TLS/SSL 等協(xié)議加密串口設備數(shù)據(jù)。

基于角色的訪問控制：基于角色限制用戶行為。例如，給予管理員總控制權(quán)，同時將操作員權(quán)限設定為只讀訪問，可有效降低憑證泄漏風險，這與經(jīng)常缺乏訪問控制的既有系統(tǒng)大為不同。

安全固件更新：定期、安全的固件更新對修復漏洞至關(guān)重要?，F(xiàn)代解決方案具備安全且經(jīng)認證的固件更新機制，可抵御最新威脅，并滿足 IEC 62443 等標準的現(xiàn)行漏洞管理要求。

與 IT 安全基礎設施集成：現(xiàn)代 OT 安全功能通常需與現(xiàn)有 IT 安全系統(tǒng)集成，比如 RADIUS、LDAP 等集中認證系統(tǒng)。

這些符合 IEC 62443-4-2 等標準的安全功能不再是可選項，而是保障運行、確保合規(guī)的必選項。

案例分享：為關(guān)鍵基礎設施構(gòu)筑安全防線

一家天然氣管道運營商受客戶委托，負責對監(jiān)測系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造。該運營商需增強網(wǎng)絡安全功能，應對與日俱增的網(wǎng)絡威脅，同時滿足 IEC 62443-2-1 標準要求——必須為資產(chǎn)所有者構(gòu)建全方位網(wǎng)絡安全管理系統(tǒng)。在現(xiàn)代化改造中，關(guān)鍵一步是將天然氣致動器、流量計等既有串口設備集成至工業(yè)以太網(wǎng)。這一集成工程需滿足 IEC 62443-3-3 標準定義的整體系統(tǒng)安全要求，達到適用于關(guān)鍵基礎設施的特定安全等級 (SL)。

這就需要部署安全串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器，在現(xiàn)場層提供強大保護。該運營商選用了已獲 IEC 62443-4-2 SL2 標準認證的 Moxa NPort 6650 安全終端服務器。該服務器具備一系列安全功能，包括集中認證集成（簡化整個網(wǎng)絡身份驗證管理）、安全運行模式（加密串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)流量）和配置校驗和驗證（檢測未授權(quán)更改）。此外，Moxa 承諾提供持續(xù)漏洞管理和安全更新，有助于確保對天然氣管道的長久保護。

面對不斷演進的網(wǎng)絡安全威脅，該管道運營商認識到還需要增加增強型事件日志、硬件級信任根等功能，采用“安全始于設計”邊緣互聯(lián)解決方案，才能保證設施安全，應對未來挑戰(zhàn)。依托 Moxa 解決方案，該運營商不僅在達到 IEC 62443-3-3 標準規(guī)定的系統(tǒng)安全等級和滿足 IEC 62443-2-1 標準要求方面取得重大進展，而且實現(xiàn)了傳統(tǒng)串口基礎設施的持續(xù)穩(wěn)定運行，同時為未來安全要求做好準備。

迎接 OT 未來

在工業(yè)領(lǐng)域快速發(fā)展的當下，傳統(tǒng)系統(tǒng)與創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)平衡至關(guān)重要。保證持久可靠運行、擁抱現(xiàn)代化和互操作、重視增強網(wǎng)絡安全的解決方案，將助力企業(yè)保持串口通信基礎設施的安全可靠運行，同時做好準備，迎接 OT 新未來。

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