面向感算控智一体化融合的工业互联网新型PLC安全增强：趋势与展望.pdfVIP

第48卷第3期计算机学报Vol.48No.3

2025年3月CHINESEJOURNALOFCOMPUTERSMarch2025

面向感算控智一体化融合的

工业互联网新型PLC安全增强：趋势与展望

王雅哲1冯登国）王文杰

任磊

张一凡·2)王斐”孔宇升吕金虎

1（中关村实验室北京100094）

2)（北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191)

3）（中国科学院软件研究所北京100190）

摘要可编程逻辑控制器(PLC)作为工业控制领域的关键基础设施，由于其设计初期缺乏内生安全架构，多年

来一直是针对工业互联网及控制系统展开攻击的主要目标。随着工业4.0及智能制造技术的迅猛发展，传统PLC

正在向智能可编程工业控制器（IPIC)演进，集成了感知采集、数据计算、实时控制、智能决策和网络通信等功能，以

满足自动化、网络化和智能化的工业互联网技术需求。然而，信息技术（IT)与操作技术（OT)的融合以及异构功能

载荷的一体化集成进一步加剧了IPIC面临的安全挑战。本文旨在对工业互联网新型PLC(即IPIC)的安全增强展

开研究，尤其揭示了嵌入式虚拟化隔离技术在构建IPIC内生安全架构中的应用前景和未来发展方向。文章首先

系统性分析了PLC所面临的安全威胁及现有的安全防护技术；随后重点介绍了具备实时性特征的嵌入式虚拟化

隔离技术，并提出了从内生安全角度重新构建IPIC基础安全体系架构的解决思路；接着延承虚拟化隔离思路，通

过异构安全载荷的虚拟化集成为IPIC设计了一种异常检测与响应的安全增强架构，并讨论了该架构在实际工业

系统部署中面临的技术挑战；最后对IPIC安全增强的未来发展趋势进行了前瞻性展望。

关键词PLC;IPIC；嵌入式虚拟化；工业互联网；异构载荷融合部署；异常检测；安全增强

中图法分类号TP309D0I号10.11897/SP.J.1016.2025.00738

SecurityEnhancementsforNew-GenerationPLCoftheIndustrialInternet

IntegratingSensing,Computing,ControlandIntelligence:TrendsandPerspectives

WANGYa-Zhel)RENLei).2)FENGDeng-Guol).3)WANGWen-Jiel)

ZHANGYi-Fan),2)91),2)LUJin-Hul),2)

WANGFeil)KONGYu-Sheng

1)(ZhongguancunLaboratory,Beijing100094)

2)(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191)

3)(InstituteofSoftware,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190)

AbstractProgrammableLogicControllers(PLCs),akeyinfrastructureintheindustrialcontrol

domain,havelongbeenaprimarytargetforattacksonIndustrialIn