21、工业物联网中用于网络弹性的软件定义网络

工业物联网中用于网络弹性的软件定义网络

1. 引言

工业物联网（IIoT）是一种新的通信范式，它结合信息和技术，实现工业领域的实时监控和控制。在能源输送系统（EDS）中，部署IIoT依赖于使用低功耗通信技术和标准互联网协议（IP），以实现基于IIoT的控制中心与远程访问设备之间的端到端通信。

EDS需要提高效率、可靠性和安全性。然而，现有的技术通常忽略了安全解决方案对EDS正常运行能力的影响。因此，在实施安全解决方案时，需要确保EDS的运行弹性。执行安全对策不应以牺牲服务质量（QoS）为代价，如端到端延迟、网络吞吐量和可用网络带宽（BW）。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于遗传算法（GA）的多目标优化方法，以确保在部署安全对策时维持QoS。

2. 主要贡献

• 分析和评估EDS中的安全风险级别和QoS类服务指标。
• 提出一种高效、动态的优化模型，使用精英非支配排序遗传算法（NSGA-II）确定满足SCADA通信服务各类QoS要求的最佳安全服务设置组合。
• 评估优化模型对于一组网络和优化模型参数的正确性。

3. 相关工作

传统IP网络在分析EDS弹性时，主要关注静态故障，未考虑动态行为。在运行时，传统通信网络难以对意外和恶意事件做出及时反应。

软件定义网络（SDN）范式被提出用于缓解这些挑战，可用于系统弹性、通信网络管理和安全。一些研究展示了SDN在不同方面的应用，但未提及对策选择对网络QoS的影响。

4. 系统模型

4.1 EDS和SCADA通信网络