【儀表網 行業科普】現代邊緣設備強調網絡安全、數據民主化和可編程性，以實現先進的云功能。
在數字化轉型決定業務創新步伐的時代，了解邊緣設備和云技術之間的協同作用是非常必要的，這也是制造企業的一項戰略要務。數據管理和處理的格局正在發生根本性的變化，其標志是復雜邊緣設備的出現以及云端無限的存儲和計算能力。
01 從邊緣到云的工業之旅
然而，當涉及到將關鍵的生產和基礎設施數據遷移到云端時會出現一系列問題，網絡安全在其中至關重要。再加上云存儲和軟件工具的日常成本，以及對網絡可靠性的擔憂，很容易理解在為關鍵運營任務選擇基于云的架構時，企業為何會有所猶豫。即使拋開這些考慮因素不談，仍然存在將云服務器所存儲的大量數據置于情境中的問題。
▲有效的防火墻可以保護生產現場、設施和組織的數字邊界。
不過，現代邊緣設備中嵌入的新技術通過實現安全無縫的數據傳輸到云，正在改變工業物聯網(IIoT)的格局。這一進步不僅允許數據收集，它確保數據安全高效地傳輸，為在基于云的系統中進行分析做好準備。這些功能在日益互聯的世界中越發重要。在當今世界，快速安全地處理數據對于各行各業及時、明智地做出決策至關重要。
02 工業網絡安全：持續改進
傳統上，輸入/輸出(I/O)系統和可編程邏輯控制器(PLC)等邊緣設備，是網絡安全中最容易受到攻擊的環節。這些設備在工業環境中至關重要，缺乏先進的網絡安全功能，使其很容易成為網絡威脅的目標。
與之形成鮮明對比的是，現代邊緣設備的設計非常重視網絡安全。它配備了一系列保護功能，如防火墻、安全套接字鏈路/傳輸層安全(SSL/TLS)加密、虛擬專用網絡(VPN)客戶端、安全身份驗證、網絡分區功能和定期更新，以防范不斷發展的威脅。這一轉變標志著在保護工業網絡安全方面取得了重大進展，將邊緣設備從薄弱環節轉變為數字生態系統中的強化網關。
▲使用雙端口對可信和不可信網絡進行安全分段。
除了邊緣設備現有的網絡安全功能外，消息隊列遙測傳輸(MQTT)等出站通信協議的實施又增加了一層安全性。這些協議促進了源自設備的通信，從而降低了對外部威脅的脆弱性。通過允許邊緣設備安全地啟動和控制數據交換，MQTT最大限度地減少了對開放入站網絡端口的需求，從而可以顯著降低網絡攻擊的風險。這種主動的數據通信方法強化了工業網絡的安全框架，進一步將邊緣設備轉變為數字基礎設施中強大、安全的網關。
03 成本對比：工業云功能與本地部署
一般來說，本地工業服務器解決方案的初始成本很高。這包括購買服務器機架、服務器、冷卻設備、軟件包和IT管理工具的費用。除了這些前期投資外，還需要大量的持續維護成本，包括硬件維修、軟件更新以及運行和冷卻系統的能耗。
相比之下，基于云的存儲和計算服務通常采用年度訂閱模式。乍一看這似乎很昂貴，但從長遠來看，它通常被證明更經濟。云服務提供商負責從服務器維護到軟件更新的大部分管理和維護。這可以降低與物理基礎設施相關的直接成本，并將持續維護的負擔從用戶身上轉移出去。這種轉變可以節省大量時間和資源，使企業能夠專注于核心活動而不是IT管理。
▲強大的安全架構有助于保護每一層數據。
基于云的存儲的另一個優勢是其可擴展性。與本地解決方案相比，以最低的成本從最小虛擬裝置開始，然后根據需要進行擴展，非常容易而且經濟高效。借助云服務，增加存儲或計算能力不需要增加物理硬件，只需對服務計劃進行簡單調整，即可在資源管理方面提供靈活性和效率。這種可擴展性特性使云解決方案不僅經濟實惠，而且能夠適應不斷變化的業務需求。
將數據從邊緣設備傳輸到云端最初可能有點混亂，但用戶定義類型(UDT)和高級數據模型等現代數據建模工具提供了一種解決方案。這些工具可以確保在數據到達云端時，已經被情境化了。這意味著數據不僅僅是原始數字；它還被處理并標記了相關的情境信息(如位置、設備類型和操作狀態)，使其立即變得有用和易于理解。這種邊緣預處理簡化了云數據管理和分析，將潛在的混亂轉化為清晰、可操作的見解。
04 云可靠性與工業邊緣設備彈性
可靠性問題，尤其是網絡中斷期間的可靠性問題，常常給云計算蒙上陰影。然而，邊緣設備的先進功能可以提供一種強大的解決方案。憑借多核處理器、多樣化的控制和編程選項以及內置的人機界面(HMI)，這些設備可以確保即使在云連接中斷時，也能確保本地操作順利進行。
▲虛擬專用網絡和端口重定向，提供了對隔離網絡區域的安全訪問。
邊緣設備的一個突出特點是自主操作。它們可以獨立處理關鍵功能和數據，包括本地數據存儲和緩沖，這在云端服務中斷時至關重要。這種自主性是保持不間斷運行的關鍵，能夠確保基本系統保持運營和高效。
邊緣設備可提供本地彈性，而云計算則通過高級分析、人工智能(AI)、機器學習(ML)、異常檢測(AD)和大型語言模型(LLM)提升功能。邊緣自主性和基于云的智能之間的協同作用，創建了一個平衡的數字基礎設施，有效地解決了云可靠性挑戰，同時還可以利用其先進的分析潛力。
05 邊緣和云技術的精細集成
在探索邊緣到云架構的過程中，邊緣設備的本地魯棒性和云計算的擴展能力之間存在著復雜的平衡。這種協同作用正在為各個行業的數據管理和處理，塑造一個更高效、更安全的未來。
邊緣設備發展迅速，現在已經包含能夠進行復雜本地處理的安全和自主單元。它們增強的網絡安全功能和獨立運行能力對于保持運營完整性至關重要，即使在沒有云連接的情況下也是如此。這種安全的本地控制在工業環境中至關重要，因為即使是短暫的停機也會產生重大影響。
▲使用安全消息隊列遙測傳輸(MQTT)架構，允許多個客戶端使用一個受信任的代理。
另一方面，云提供了先進的計算能力和存儲容量，使其成為大規模數據分析的寶貴資源。憑借AI、ML、AD和LLM等功能，云服務不局限于數據存儲，還可以提供深入的洞察和分析，從而改變制造企業的決策過程。
邊緣和云技術的融合，不僅代表了個體能力的進步，而且代表了一種協作力量。這種融合使數字基礎設施更具彈性和適應性，本地系統和云系統相輔相成，確保了即時的運營效率和長期的分析深度。
隨著工業企業的不斷發展，邊緣計算和云計算之間這種平衡的相互作用，將成為眾多行業數字化轉型的基本要素。掌握和利用這種協同作用，對于在瞬息萬變的數字世界中實現前所未有的創新、安全和運營效率至關重要。
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