智能電網(wǎng)已經(jīng)打破IoT的夢幻色彩，開始提供實(shí)用價值。本文將討論智能電網(wǎng)為什么擺脫了人們對IoT的普遍幻想，介紹如何實(shí)施IoT，以更好地管理有限資源，我們還將討論IoT對安全性的關(guān)鍵要求。

　　IoT——幻想與現(xiàn)實(shí)

　　IoT設(shè)想的藍(lán)圖很壯觀：地球上的一切事物智能化，彼此之間能夠通信。理想遠(yuǎn)大，但不切實(shí)際。如果汽車上的每個運(yùn)動部件都能夠監(jiān)測自身，并提供可預(yù)測性維護(hù)，這將會是什么情景?想必是一幅視覺盛宴。如果房屋的一磚一瓦都能與手機(jī)通信，它們可能會告訴我們那塊磚頭已經(jīng)脫落，但這是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際價值嗎?

　　IoT幻想數(shù)以百萬的“智能”設(shè)備有可能會連接在一起并進(jìn)行通信，據(jù)此控制我們周圍的世界。是的，脫落的磚頭會通知本地的泥瓦匠過來進(jìn)行修繕，通知HVAC增大供熱。但這種IoT應(yīng)用在我們有生之年很可能還不會實(shí)現(xiàn)。為什么?

　　只有具備兩個條件，才可能實(shí)現(xiàn)IoT：聯(lián)通無數(shù)節(jié)點(diǎn)的能力，以及高性價比的嵌入式處理器，以便安裝到眾多設(shè)備上。我們接下來討論這兩個條件。

　　IoT的第一個支撐條件是當(dāng)前眾多的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如：ZigBee、Bluetooth LE，這樣的無線技術(shù)允許傳感器遠(yuǎn)端接入網(wǎng)絡(luò)，提供相關(guān)的狀態(tài)信息。IPv6技術(shù)提供了足夠多的唯一地址(理論上講，數(shù)量達(dá)到3.4 x 1038)，地球上每個設(shè)備均可擁有一個唯一的地址。地球上的每個人可能擁有無數(shù)個具有唯一地址的傳感器，我們不會耗盡地址空間。

　　IoT的第二個支撐技術(shù)是集成技術(shù)的不斷提升。但我們需要面對現(xiàn)實(shí)：硅是有成本的。IoT涉及的電路包括：連接現(xiàn)實(shí)世界連接的測量元件和分享信息的通信元件。以智能電網(wǎng)為例，為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的全部功能，電網(wǎng)傳感器需要根據(jù)收集的數(shù)據(jù)做出決策，或者根據(jù)云端的決策采取行動。在分布式節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)如此高的智能化需要成本。

　　關(guān)于IoT的設(shè)想與現(xiàn)實(shí)的平衡點(diǎn)在于投資回報(bào)(ROI)，我們擁有實(shí)現(xiàn)智能世界的技術(shù)，但這樣做的經(jīng)濟(jì)意義在哪里?我們?yōu)槭裁匆獮橐粔K“智能磚頭”買單?在我們的有生之年，不會實(shí)現(xiàn)完全智能的世界——無處不在的IoT。但I(xiàn)oT將在經(jīng)濟(jì)回報(bào)的前提下，逐步地在特定的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)，這些領(lǐng)域的高成本附加技術(shù)有助于改善我們的現(xiàn)實(shí)世界。

　　為了開發(fā)IoT的真正潛能，監(jiān)測、控制地球資源的傳感器網(wǎng)絡(luò)需要嚴(yán)格的安全保障

　　率先成為現(xiàn)實(shí)的IoT：智能電網(wǎng)

　　智能電網(wǎng)為當(dāng)前IoT部署提供了強(qiáng)有力的例證，采用先進(jìn)的傳感器，為我們提供能量管理的先進(jìn)平臺。同時，智能電網(wǎng)也為我們展示了IoT固有的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)。

　　首先從智能電表講起。近幾年，美國電力公司已經(jīng)安裝了固態(tài)電表，能夠以近乎實(shí)時的方式報(bào)告能耗數(shù)據(jù)。其它許多國家也正在部署智能電表網(wǎng)絡(luò)，智能電表允許消費(fèi)者訪問其能耗數(shù)據(jù)，從而更好地管理用電。

　　對于電力公司，智能電表的ROI很難計(jì)算，但其所帶來的益處是顯而易見的：由于電表自動報(bào)告數(shù)據(jù)，大幅降低了數(shù)據(jù)收集(抄表)成本;根據(jù)用電情況作出快速反應(yīng)，降低停工帶來的收入損失;更好地監(jiān)測竊電行為;采用分時計(jì)價，更好地將實(shí)際發(fā)電成本與能耗掛鉤。

　　智能電網(wǎng)預(yù)期產(chǎn)生的利益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過智能電表本身的成本。智能電網(wǎng)也以監(jiān)測輸電線路、管理變電站、微電站(例如太陽能或風(fēng)能)并網(wǎng)、采用大型電池等技術(shù)為中心。這些技術(shù)將允許電力公司快速判斷導(dǎo)致電力過度消耗的原因，更好地管理電力，確保用戶的穩(wěn)定供電，從而盡可能避免或延緩建立新電廠，節(jié)省費(fèi)用。電力公司在整個過程中的ROI是顯而易見的：設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時間更長、降低開發(fā)投入、效率更高。對于電力公司而言，太陽能、風(fēng)能和儲能技術(shù)的ROI并不十分明顯，但迫于對這些技術(shù)整合的政策壓力(以及規(guī)范要求)，電力公司除了投資之外，其它選擇少之又少。

　　智能電網(wǎng)是一種嵌入式機(jī)器的IoT網(wǎng)絡(luò)，這些設(shè)備檢測、控制地球的能源利用，在很大程度上依賴于機(jī)器之間的互動，以更高的效率利用資源。

　　智能電網(wǎng)IoT的啟示

　　正在部署的智能電網(wǎng)給我們帶來許多啟示。如果沒有可接受的ROI，就不可能實(shí)施IoT。IoT應(yīng)逐步部署，應(yīng)該具備預(yù)測未來應(yīng)用的靈活性。除了效率或經(jīng)濟(jì)因素，還要考慮到如果沒有足夠的安全性，IoT將成為影響每個人的技術(shù)災(zāi)難。

　　安全性的關(guān)鍵角色

　　我們正走在通向智能電網(wǎng)的大道上。美國大約一半的家庭已經(jīng)擁有先進(jìn)、具備通信功能的電表，全球范圍的電力公司正在安裝控制分布式自動化供電管理設(shè)備。自來水、天然氣公司也開始投資上馬類似項(xiàng)目。盡管這一市場的勢頭強(qiáng)勁、發(fā)展很快，但系統(tǒng)的安全性存在根本缺陷。

　　對于不法分子，智能電網(wǎng)成為他們獲利的巨大目標(biāo)，如果這些惡意組織介入智能電網(wǎng)，將造成災(zāi)難性的后果。通過控制電力公司的通信網(wǎng)絡(luò)，他們可能發(fā)起攻擊，例如，漏報(bào)用電量，或偽造傳感器數(shù)據(jù)，誘發(fā)電力中斷。

　　安全性是當(dāng)今智能電網(wǎng)的熱門話題，技術(shù)上也取得了一定進(jìn)展?，F(xiàn)在，大多數(shù)通信采用標(biāo)準(zhǔn)加密算法，例如AES-128，以保護(hù)電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和命令傳輸。然而，令人擔(dān)憂的是，缺乏解決密匙保護(hù)或嵌入式智能電網(wǎng)設(shè)備使用期限管理的安全標(biāo)準(zhǔn)。這種局面非常危險(xiǎn)，加密算法是確保通信網(wǎng)絡(luò)安全的良好開端，但缺乏密匙和有效期的安全管理意味著這些因素很可能成為下一攻擊目標(biāo)，攻擊者可能通過對智能電表進(jìn)行物理偵測獲得通信密匙。

　　保證IoT安全

　　從智能電網(wǎng)建設(shè)，我們可以看出：任何IoT部署之初就必須考慮安全性。我們來了解一下IoT的特征以及為什么需要集成安全保護(hù)。

　　●大量的遠(yuǎn)端、分布式傳感器和控制設(shè)備部署在不受監(jiān)管的位置。與安裝攝像監(jiān)控設(shè)備的ATM機(jī)不同，智能電表沒有監(jiān)管措施，這樣就使攻擊者很容易獲得設(shè)備并進(jìn)行分析。

　　●部署IoT的目的很可能是更有效地管理重要資產(chǎn)的健康和安全性。例如，健康傳感器網(wǎng)絡(luò)可能監(jiān)測人類生活以及更好地控制衛(wèi)生保健成本，汽車網(wǎng)絡(luò)可能使交通運(yùn)輸更加安全、能源效率更高。這些例子影響到人類的健康、醫(yī)藥費(fèi)、交通運(yùn)輸安全以及能源效率。如此有價值的目標(biāo)增大了攻擊者試圖利用IoT漏洞的幾率。

　　●機(jī)器間通信存在風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)設(shè)備之間彼此通信，人類很少干涉時，可能難以發(fā)現(xiàn)篡改行為，直到發(fā)生災(zāi)難性事件。1

　　集成電路是支撐IoT的重要因素之一，也是保證IoT安全的關(guān)鍵。芯片集成經(jīng)過驗(yàn)證的算法(例如AES和橢圓曲線加密)，設(shè)計(jì)者提供了構(gòu)建安全應(yīng)用的工具箱。更先進(jìn)的集成方案還具有產(chǎn)品生命周期的安全管理，確保安全地裝載程序、確定是否有人對產(chǎn)品進(jìn)行物理攻擊。集成芯片不但保證IoT安全，也可以使產(chǎn)品設(shè)計(jì)者保證未來IoT部署的安全性。

　　IoT的未來

　　接下來的問題不是“何時實(shí)現(xiàn)IoT?”，智能電網(wǎng)IoT已經(jīng)在我們周圍。問題應(yīng)該是“下一個IoT是什么，它將帶給人類哪些好處?”。安全是IoT的核心，如果IoT具有足夠的保護(hù)措施，對社會的回報(bào)將不可估量。

　　我們可以展望下一潛在的IoT：智能交通?；仡櫛疚拈_頭所述的智能車聯(lián)網(wǎng)，初期階段，智能汽車的概念可能僅限于根據(jù)命令提供媒體內(nèi)容，也許會自動請求道路救援，并提供關(guān)于故障的具體信息。但智能交通的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。我們是否能夠構(gòu)建可以彼此溝通的傳感器網(wǎng)絡(luò)和汽車?具有足夠數(shù)據(jù)后，汽車即可自動駕駛，從而提高安全性。此外，這些汽車能否實(shí)現(xiàn)高速時自動調(diào)節(jié)氣流等類似技術(shù)，以大幅提高燃油效率?智能汽車的傳感器網(wǎng)絡(luò)能否自動指揮交通，規(guī)劃最短的時間路線，提高燃油和時間效率?我們每天都能看到有關(guān)自動駕駛汽車的新聞報(bào)道，其優(yōu)勢毫無疑問將有助于節(jié)約燃油、時間等寶貴資源，甚至挽救生命。

　　沒有人會反對我們對這些資源的管理。但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，車聯(lián)網(wǎng)必須是安全的。不可靠的智能交通系統(tǒng)毫無用處!好消息是，技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠保證智能電網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的安全?，F(xiàn)在，下一個IoT的預(yù)言家是擁抱這一技術(shù)并確保我們的未來安全的時候。

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