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云計算在SCADA系統(tǒng)上的應用
來源: | 作者:champzon | 發(fā)布時間: 3165天前 | 6136 次瀏覽 | 分享到:
雖然云計算已經(jīng)變得越來越普及，但對于SCADA應用來說，它仍是一種新興的技術。
　　雖然云計算已經(jīng)變得越來越普及，但對于SCADA應用來說，它仍是一種新興的技術。云技術能夠?qū)崿F(xiàn)便捷的、按需而生的網(wǎng)絡準入，共享使用可配置的計算機資源，包括網(wǎng)絡、服務器、存儲器、應用和服務。僅需很少的管理支撐和服務供應商溝通，就可以快速獲取或者釋放這些資源。


　　移植到云環(huán)境之后，SCADA供應商和用戶能夠顯著地減少成本，獲得更高的可靠性和更強大的功能。除了免除IT基礎設施硬件層面上的花費和問題，基于云技術的SCADA還能使用戶在智能電話和平板電腦之類的設備上瀏覽數(shù)據(jù)，甚至通過SMS文本信息和電子郵件瀏覽數(shù)據(jù)。


　　云可以公有也可以私有。公有云基礎設施可由一個組織所有，并以公共服務的形式提供給公眾。私有云基礎設施僅針對特定客戶提供服務，它可能由客戶或者第三方管理，它可以存在于內(nèi)部，也可以存在于外部?；旌显朴伤接性坪凸性平M成，兩者分別都是獨立的實體，但是通過標準化的技術或者專利技術相互連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應用的便攜性。


　　云計算能夠以兩種方式支持SCADA應用：


　　SCADA應用在現(xiàn)場運行，直接與控制網(wǎng)絡連接，將信息發(fā)送至云，完成存儲和轉播。


　　SCADA應用完全在云中運行，與控制網(wǎng)絡遠程連接。


　　服務選擇


　　大多數(shù)專家將云計算提供的服務分為三類：基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）。


　　例如Amazon網(wǎng)絡服務之類的IaaS是最成熟和最廣泛使用的服務模型。IaaS使作為服務提供商的客戶能夠根據(jù)自身的IT基礎設施，直接使用現(xiàn)成的SCADA軟件。IaaS按需提供虛擬服務器、存儲器、網(wǎng)絡以及其他基本的計算資源。


　　用戶只需為所使用的容量付費，如果必要，可以增補更多在線資源。用戶并不需要管理或者控制云基礎設施，僅需維護管理好操作系統(tǒng)、存儲設備、應用并選擇網(wǎng)絡組件即可，例如主機防火墻。


　　Paas，例如Microsoft公司的Azure或者GoogleApp，是一種內(nèi)置于供應商基礎設施內(nèi)的軟件和產(chǎn)品開發(fā)工具集。開發(fā)人員使用這些工具在以太網(wǎng)上創(chuàng)建應用程序。客戶并不對云基礎設施進行管理和控制，僅對應用程序和應用程序所處的環(huán)境進行控制。那些開發(fā)自己的SCADA軟件并且需要通用的現(xiàn)成的開發(fā)和運行平臺的客戶會選擇PaaS。


　　SaaS，例如基于web的電子郵件，使客戶能夠使用多種客戶端設備，通過web瀏覽器之類的瘦客戶界面，將供應商的應用程序運行于云基礎設施上?？蛻舨⒉粚υ苹A設施進行管理和控制，僅僅為使用應用程序付費。


　　SCADA供應商之前在核心應用程序上對SaaS服務模型的采用較少，但是隨著云計算的不確定性問題解除，這一點可能會有所改變。目前，供應商已經(jīng)開始針對某些特殊SCADA應用組件和功能采用SaaS服務模型，例如可視化和歷史報表組件。


　　對于所有這三種服務模型，擴展性都很優(yōu)秀而且并不昂貴，因為它并不包含采購、安裝和配置新的服務器和軟件，如果需要更多的計算能力或者數(shù)據(jù)存儲空間，用戶只需為所需的容量付費即可。


　　企業(yè)無須購買那些可能永遠都不會用到的冗余硬件和軟件授權或者災難恢復站點。相反，他們可以在需要的時候并且僅在需要的時候再獲取新的資源，否則企業(yè)就需要管理IT基礎設施，增加的費用會相當可觀。如果企業(yè)將這些任務搭載在云上，那么節(jié)省將是巨大的。


　　無須使用位于不同地理位置的多臺服務器和備份設備，云具有自身的冗余性，。在面對激增的服務請求或者分布式拒絕服務攻擊時，以及在嚴重事故后要求快速回復時，面向需求的資源具有更好的彈性。云計算的可擴展性為工廠帶來了巨大的便利，企業(yè)可以為在線歷史數(shù)據(jù)庫預備大量的數(shù)據(jù)服務器，但是僅僅為真正被使用的那部分付費。


　　搭建IT基礎設施通常是一項長期工程。系統(tǒng)有可能需要花費數(shù)個月完成采購、安裝、配置和測試，而同等功能的云資源只需要幾分鐘就可以運行，而且面向需求的資源可以適應一邊試驗一邊改進。


　　云能夠輕松地恢復到以前的設置，所以你可以輕松地做出更改，一旦需要恢復時無須重頭開始，只要在更改之前備份設置即可。如果在打補丁或者升級的時候發(fā)生了錯誤，用戶可以輕松恢復到以前的設置。


　　現(xiàn)場IT工程包括巨大的成本、資源和耗時——因此也就包含了巨大的失敗風險。云計算可以在幾小時之內(nèi)完成，經(jīng)濟和資源上的投入很少或者根本沒有，因此風險也低得多。


　　易管理、安全、可靠


　　相對于大多數(shù)傳統(tǒng)的計算中心來說，云計算平臺的結構都比較統(tǒng)一。更高的一致性提升了安全管理的自動化程度，例如配置控制、漏洞測試、安全評審和平臺組件的安全補丁更新。傳統(tǒng)的IT基礎設施環(huán)境面臨著主備份服務器和單一備份服務器同時失效的風險，進而導致系統(tǒng)的全面崩潰。而對于云環(huán)境來說，一旦一個節(jié)點發(fā)生了故障，另一個節(jié)點會立即頂上，不會帶來中斷。


　　如果企業(yè)選擇搭建自己的IT基礎設施，依賴單一的以太網(wǎng)供應商存取用戶數(shù)據(jù)，那么一旦這個供應商的服務中斷，用戶就無法遠程登錄SCADA應用程序了。而云計算供應商則具有多個、冗余的以太網(wǎng)連接，只要用戶有以太網(wǎng)連接，他們就能夠登錄SCADA應用程序。


　　對于采用單一供應商的IT基礎設施來說，具有備份和恢復機制和程序的云服務更具優(yōu)勢，而且如果和大多數(shù)云供應商類似，在每個不同站點都有備份，那么系統(tǒng)可靠性則更高。云中存儲的數(shù)據(jù)很容易獲取、存儲更快速，通常來說也更加可靠，無須用戶干預就可以快速升級和打補丁。


　　挑戰(zhàn)和風險


　　云計算比傳統(tǒng)IT模型具有很多優(yōu)勢，然而，在安全性和其他一些方面，仍舊有一些要點需要考慮。存儲于云中的數(shù)據(jù)通常都存在于共享環(huán)境中，如果使用公有云，就要求將信息和系統(tǒng)組件的控制權交由云服務供應商，而這些以前都是由企業(yè)直接控制的。企業(yè)如果考慮將敏感數(shù)據(jù)存儲于云中，必須進一步考慮將來如何控制以及如何確保這些數(shù)據(jù)的安全。


　　來自于網(wǎng)絡的威脅以前能夠屏蔽于企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的外圍，而在采用了云計算之后，應用程序和數(shù)據(jù)可能會面臨更多來自于網(wǎng)絡的威脅，和那些針對開放接口的新的威脅。


　　企業(yè)數(shù)據(jù)和資源的入口有可能通過配置或者軟件商的漏洞無意間暴露給其他訪問者。攻擊者能夠在云環(huán)境上偽裝成訪問者挖掘漏洞以實現(xiàn)非授權訪問。僵尸網(wǎng)絡也被用來針對云基礎設施供應商進行拒絕服務攻擊。


　　對于某些應用來說，不得不將基礎設施與其他外部未知用戶共享是一個主要的缺點，這就要求具有較高等級的安保機制來進行邏輯劃分。


　　為了云這種概念能夠完全投入使用，用戶必須相信云供應商的長期穩(wěn)定性，而且必須相信云供應商在定價和其他合同相關條款中能夠保持公正。因為云供應商在很多具體應用中都能在某種程度上控制數(shù)據(jù)，特別是SaaS，所以如果他愿意，他就能夠?qū)蛻羰┘訅毫Α?/span>


　　就和任何新技術一樣，這些問題必須仔細落實，但是如果選擇合適的服務模型（IaaS、PaaS或者SaaS）和合適的供應商，那么回報將遠遠大于風險和挑戰(zhàn)。云具有快速的搭建速度，并且具有快速擴張和收縮的能力，這就意味著能夠?qū)Νh(huán)境的變化做出快速的響應。


　　云帶來了超高的冗余度、幾乎無限的數(shù)據(jù)存儲空間以及全世界范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)存取——所有這些以極低的成本即可實現(xiàn)，云正在為SCADA系統(tǒng)體系結構帶來一場革命。


　　具有本地HMI感官的遠程SCADA


　　位于加拿大Calgary的VipondControls公司為石油和天然氣行業(yè)提供控制系統(tǒng)和SCADA解決方案。為了滿足用戶對于更快的遠程數(shù)據(jù)存取的要求，Vipond公司開發(fā)了iSCADA，為每一個客戶帶來高性能的SCADA體驗。


　　由于協(xié)議和網(wǎng)頁瀏覽器并非針對實時數(shù)據(jù)控制而設計，所以在開發(fā)iSCADA時面臨的最大的挑戰(zhàn)之一就是以太網(wǎng)本身的狀況。對于上一代基于以太網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)的抱怨包括在提交之后需要等待，或者必須點擊升級或者刷新按鈕才能看到新的數(shù)據(jù)。


　　很多系統(tǒng)僅僅依賴于基于網(wǎng)頁的技術來傳送實時數(shù)據(jù)，由于HTTP協(xié)議并非針對實時控制應用而設計，所以在作業(yè)人員需要改變設定點或者瀏覽過程趨勢的時候，這些系統(tǒng)總是表現(xiàn)不足，令人感覺差強人意。


　　用戶一直要求基于以太網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)具有本地HMI的感官，于是Vipond公司就以此為目標，通過公司的云服務器為每個客戶提供獨立的虛擬機，這個目標最終被iSCADA所達到。


　　所有的數(shù)據(jù)都在云中獨立于其他設備數(shù)據(jù)而被安全地存儲，管理程序允許多操作系統(tǒng)或者多個來賓用戶在一臺主機上同時運行，并且對來賓用戶操作系統(tǒng)的運行進行管理。管理程序簡單便攜，所以一旦服務器失效，可以在幾分鐘之內(nèi)在另一個管理程序上運行虛擬機。


　　所有的SCADA軟件都運行于虛擬機上，用戶可以進行高度的用戶自定義設置，用戶可以直接與現(xiàn)場的控制器連接，Vipond公司也能夠?qū)刂破鬟M行更改，并對過程問題進行排障作業(yè)。


　　對比傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，這種基于云的SCADA解決方案能夠?qū)⒔K端用戶的成本降低至90%，這得益于第三方管理服務，以及IT和SCADA集成、開發(fā)、硬件和軟件成本上的降低。