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(luò)威脅卻比以往任何時候都令人擔(dān)憂，企業(yè)要如何應(yīng)對才能確保既有串口基礎(chǔ)設(shè)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(luò)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(yīng)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(chǔ)設(shè)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(dāng)前，串口通信仍是許多工業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)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(shè)備方面發(fā)揮著不可或缺的作用。串口設(shè)備廣泛應(yīng)用于工廠自動化，RS-485 網(wǎng)絡(luò)讓大型工廠車間內(nèi)大量設(shè)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(chǔ)設(shè)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(fù)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(yīng)鏈波動和組件老化，如何保障基礎(chǔ)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(luò)免遭日益精密的網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致巨大損失，現(xiàn)有串口基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)和維修服務(wù)，還需采取主動生命周期管理策略，防范和降低組件過時風(fēng)險。

單個組件停止供應(yīng)可能不會立即引發(fā)系統(tǒng)宕機，但組件供應(yīng)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(fēng)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(dǎo)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(yīng)商，他們需提供：

基于高適應(yīng)性現(xiàn)代化平臺的解決方案：確保基礎(chǔ)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(yīng)鏈、提供長生命周期組件的供應(yīng)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(yīng)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(yīng)狀態(tài)，及早識別過時風(fēng)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(yīng)，供應(yīng)商需保證平穩(wěn)過渡至替代解決方案。

半導(dǎo)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(yīng)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(chǔ)設(shè)施風(fēng)險、最大程度延長設(shè)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(shè)備與如今的系統(tǒng)和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)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(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)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(yīng)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(shè)備的價值。

3.重視增強網(wǎng)絡(luò)安全：

針對工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)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?，F(xiàn)代安全串口聯(lián)網(wǎng)解決方案需支持：

設(shè)備級安全和事件日志：與傳統(tǒng)低安全性的串口設(shè)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(chǔ)設(shè)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(luò)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(luò)安全和基礎(chǔ)設(shè)施安全局 (CISA) 指南要求，建議通過 TLS/SSL 等協(xié)議加密串口設(shè)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(shè)定為只讀訪問，可有效降低憑證泄漏風(fēng)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(fù)漏洞至關(guān)重要。現(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(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)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(zé)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(luò)安全功能，應(yīng)對與日俱增的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(shè)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(chǔ)設(shè)施的特定安全等級 (SL)。

這就需要部署安全串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)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(wù)器。該服務(wù)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(luò)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(luò)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(shè)計”邊緣互聯(lián)解決方案，才能保證設(shè)施安全，應(yīng)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(chǔ)設(shè)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(dāng)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(luò)安全的解決方案，將助力企業(yè)保持串口通信基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠運行，同時做好準備，迎接 OT 新未來。

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