工业互联网安全结构与数据传输关键技术研究

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随着第四次工业革命浪潮的兴起,工业互联网作为第四次工业革命引起了工业界和学术界的极大兴趣。尽管工业互联网具有潜在的愿景,但在工业互联网广泛部署之前的当下,仍有许多重大的研究挑战有待解决,如当下工业互联网的可扩展性较低、故障检测较难、以及数据传输效率低、数据传输安全性低。在本文中,我们针对这些工业互联网的实际需要解决的挑战,提出了不同的解决方案,其具体的主要工作如下:(1)提出了一种基于SRv6的工业互联网多域集成架构(SRv6 Based Multi-domain Integrated Architecture for Industrial Internet,SMA),以弥补当前的工业互联网的诸多弊端,尤其是在网络系统方面,如网络扩展性低、故障排除不便、和数据传输效率低的问题。该架构不仅提高了工业互联网的可扩展性和数据传输效率,且能快速准确地识别工业互联网中的故障节点。其路径生成算法有效避免了长路径转发,提高了网络资源利用率。通过理论分析,充分验证了SMA的安全性和可扩展性。且SMA在实验平台上的仿真结果表明,SMA在故障节点排查效率、网络吞吐量、数据通信开销等方面均优于现有的工业互联网网络结构。(2)提出了一种基于工业互联网双云结构的匿名信息传输方法。针对工业互联网中数据传输安全性低,本文对最成功的匿名通信系统Tor进行了深入研究和分析,分析了Tor网络协议、现状和面临的挑战,并基于此改进,针对Tor存在的问题,设计了一种基于工业互联网双云结构的匿名信息传输方法,并对系统进行了性能分析和测试。(3)基于Cloudstack平台设计并实现了工业互联网中基于SRv6技术的匿名信息传输系统。该系统按照具体的工业互联网场景设计网络结构,结合实验室网络设备搭建实验环境。其中SMA节点依照SRv6版本的linux内核实现,Tor节点设备也是在云平台上节点模拟实现的,结合本文所提的SMA网络结构和双云的匿名信息传输系统成功构建了工业互联网中基于SRv6技术的匿名信息传输系统。
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