[發明專利]一種擬態工業控制器主控單元之間的數據分級同步方法

有效

• 申請號: 202010954924.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN111813070B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 吳立其;楊汶佼;李紹勇;林會肖;張汝云;張興明
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明公開了一種擬態工業控制器主控單元之間的數據分級同步方法，涉及工業控制領域和信息安全領域，采用裁決調度器下行FPGA對主控單元之間的數據進行擇多裁決，然后把擇多裁決后的數據進行同步，將同步的數據分為小規模的實時數據、中規模的關鍵數據和大規模的總體數據，裁決調度器下行FPGA根據不同的數據類型采用數據分級同步方法。本發明將同步的數據進行分類，然后根據數據特征進行數據分級同步的方法，既滿足了主控單元的關鍵數據實時同步需求，又把數據同步帶來的性能開銷控制在可接受范圍內。同時采用下行FPGA對數據進行擇多裁決，然后把裁決后的數據進行同步，保證了同步數據的安全性。

技術領域

本發明涉及工業控制領域和信息安全領域，尤其涉及一種擬態工業控制器主控單元之間的數據同步方法。

背景技術

現在工業控制系統逐步從傳統的一個個信息孤島的內網走向互聯互通的外網，而傳統工業控制系統主要注重功能安全的考慮，對信息安全的防御比較弱，這就對工業控制系統的信息安全能力帶來嚴峻的考驗。在信息安全防御方面，網絡空間擬態防御是國內研究團隊首創的主動防御理論，為應對網絡空間中不同領域相關應用層次上基于未知漏洞、后門、病毒或木馬等未知威脅，提供具有普適創新意義的防御理論和方法。

在這背景下，將網絡空間擬態防御技術應用到傳統工業控制器上而產生的擬態工業控制器，能使工業控制器在功能安全的基礎上，增加信息安全的功能。雖然擬態防御技術應用到工業控制器上能增加控制器的信息安全功能，但是同時也增加了工業控制器的復雜度，尤其在擬態工業控制器主控單元之間的數據同步方面，各個主控單元之間的數據是同步的，才能為裁決調度器的擇多裁決提供基礎。如何保證多個異構的主控單元之間的數據是同步的，特別是當某個主控單元清洗恢復之后，如何使它能與其他主控單元之間的數據達到同步是亟需要解決的關鍵問題。

發明內容

針對擬態工業控制器中多個異構的主控單元之間的數據同步問題，本發明的目的是提供一種擬態工業控制器主控單元之間的數據分級同步方法，該方法將同步的數據分為小規模的實時數據、中規模的關鍵數據和大規模的總體數據，然后裁決調度器下行FPGA根據不同的數據類型選取相應的同步策略。該方法有效解決了擬態工業控制器多個主控單元之間的數據同步問題，尤其是即滿足了對實時數據的實時同步，同時又在總體數據同步性能開銷方面控制在可接受范圍內。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種擬態工業控制器主控單元之間的數據分級同步方法，所述擬態工業控制器包括多個主控單元，多個主控單元分別通過控制信號線和快速總線與裁決調度器下行FPGA連接，所述裁決調度器下行FPGA對主控單元之間的數據進行擇多裁決，然后把擇多裁決后的數據進行同步，同步的數據類型分為小規模的實時數據、中規模的關鍵數據和大規模的總體數據，裁決調度器下行FPGA根據不同的數據類型采用數據分級同步方法。

進一步的，所述的擇多裁決指選擇多數相同的數據作為最終輸出的數據。

進一步的，所述的實時數據指工業現場的實時采樣值和實時輸出值；

所述的關鍵數據指擬態工業控制器主控單元運行過程中產生的狀態值和累計值，這些值參與主控單元的控制運算。

所述的總體數據指主控單元正常運行所需的所有數據，包括實時數據、關鍵數據以及所有組態數據。

進一步的，（1）根據數據類型及同步需求，將主控單元的同步數據分為實時數據、關鍵數據和總體數據；

（2）根據數據類型，數據分級同步方法包含三個數據同步策略，分別為實時數據同步、關鍵數據同步和總體數據同步。

進一步的，所述實時數據同步具體如下：

所有主控單元在每個控制周期發送實時數據給裁決調度器下行FPGA，裁決調度器下行FPGA隨機選取3個主控單元的實時數據進行擇多裁決，然后把擇多裁決后的實時數據同步給所有主控單元。