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安全運行對于IT基礎設施至關重要。西門子俄羅斯的研究人員正在為此開發(fā)新技術。

天然氣輸送管道配備了用于監(jiān)測壓力異常的檢測器。要不是有了這些檢測器的幫助，當出現(xiàn)壓力下降時，維護團隊將不得不對綿延數(shù)百公里的管道進行泄漏排查。然而，通過網(wǎng)絡布線將這些檢測器連接起來是一項復雜的工作。正因如此，未來將采用無線技術在檢測器之間傳遞這些數(shù)據(jù)。但是，基于無線局域網(wǎng)的傳統(tǒng)無線傳輸標準，如家庭互聯(lián)網(wǎng)所使用的標準，雖然已經(jīng)被西門子改良用于工業(yè)設施，卻并不適用于此處，因為管道監(jiān)測檢測器的耗電量必需特別低。

未來，采用無線技術的節(jié)能型管道檢測器將能相互通信并報告泄漏。

位于俄羅斯圣彼得堡的西門子俄羅斯研究院的Alexander Smirnov說：“節(jié)能是工業(yè)無線數(shù)據(jù)傳輸領域的關鍵趨勢之一，這不止是影響天然氣輸送管道的問題。”Smirnov是一位無線數(shù)據(jù)傳輸技術專家，他所倚重的是IEEE 802.15.4標準，這種經(jīng)專門開發(fā)的標準旨在簡化細密的檢測器網(wǎng)狀網(wǎng)絡的搭建。這種網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸率很低，不過其耗電量同樣也很低。其原因是：每一個檢測器節(jié)點都兼具發(fā)送和接收功能，可以將信息傳遞給相鄰節(jié)點。

針對這種檢測器，西門子的“可靠嵌入系統(tǒng)研究小組”的13位研究人員開發(fā)了適用于電池供電的節(jié)能型小型計算機的軟件，以支持這些基于Linux操作系統(tǒng)的計算機通過該IEEE標準發(fā)送檢測器數(shù)據(jù)?？梢园?00米的間距將這些檢測器安裝到管道上，并在壓縮機站安裝有關計算機。無需進行復雜的布線。在這種應用中，安全是重中之重。正因如此，需要對數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議加以保護，防止操縱控制事關安危的系統(tǒng)。Smirnov指出，“這也是IEEE 802.15.4標準的特性之一。”

Smirnov的工作側重于降低已經(jīng)具備防御能力的標準的能耗，而他的同事Maxim Nikolaev則面臨著不同的挑戰(zhàn)。Nikolaev的目標是使其系統(tǒng)符合IEC 61508標準安全完整性等級3的嚴格要求。問題是，計算機硬件的日新月異催生了新的潛在錯誤源——譬如，當計算機更新?lián)Q代或安裝新版本軟件的時候。

在這一點上，尤為重要的是嵌入式系統(tǒng)——隱藏在諸如機車或X光機等機器內部的計算機。由于軟件與硬件往往聯(lián)系緊密，因此，可以侵入一個子系統(tǒng)并以此為跳板，攻擊其他系統(tǒng)。更換缺陷計算機也隱含著風險，因為老機器的硬件通常早已停產(chǎn)。對于安全專家而言，從具備一顆處理器（被稱為“內核”）的單片機，遷移至速度更快的多核處理器是一個重大問題。在這種情況下，研究人員不得不開發(fā)并驗證新的軟件——這是一個勞民傷財?shù)倪^程。

對于這個問題，Nikolaev提出的解決辦法是使用被稱為管理程序的軟件，在應用程序與實物硬件之間筑起一道隔離層。這樣一來，這些應用程序就被蒙在鼓里，自以為是在適當?shù)挠布线\行，從而正常發(fā)揮作用，但其實這些所謂“適當?shù)挠布?rdquo;并不存在。應用程序再也看不到實際存在的是哪種單片機，這種單片機具備多少顆內核或者有多少存儲容量可供使用。得益于此，要求僅具備一顆內核的處理器的較早版本的應用程序就能在多核處理器上運行。專家將這種方法稱為虛擬化。這種方法其實并無新意，但由于這個問題對于西門子推出的與安全有關的產(chǎn)品而言至關重要，因此西門子決定自行開發(fā)虛擬程序。

盡管管理程序能夠減輕維護和IT支持人員的工作量，但這并非其初衷。研究小組負責人Sergey Sobolev表示，“相比于其他系統(tǒng)，我們平臺的容錯能力高得多。”由于管理程序將應用程序與有關硬件相分隔，因此，開發(fā)人員可以定義受到*保護的計算機系統(tǒng)區(qū)域，以防止如攻擊的外部訪問。這樣的區(qū)域可能包括X光機射線管功率控制區(qū)或者機械臂的緊急停止功能控制區(qū)?？蛻羧钥稍L問系統(tǒng)的其他區(qū)域——譬如，進行遠程維護。這兩種區(qū)域都在同一臺計算機上運行，但應用程序互不相擾。

西門子新的管理程序尚處于基礎研究階段。Nikolaev說，計劃于2013年秋季推出原型。“我們將證明，管理程序能夠滿足面向安全產(chǎn)品的IEC認證要求。”