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Web3工业互联网的技术架构探讨
滕远方
2022年10月31日
工业互联网是IT与OT融合的技术架构。
从最底层设备开始，有各种传感器如温度计、质量仪器、压力传感，专用设备如阀门、传送带，智能设备如机器人手臂，乃至成套设备如自动工控机床。这些设备可能是全自动的的，可能是半自动的，总之是机电一体化的设备。这些设备在web3下依然存在和使用。它们通常是和PLC等控制系统直连和接受指令或上传数据。智能设备很可能包集成PLC。成套系统可能集成了DCS等。在这种情形下就会会有上一层的技术架构，包括这个设备系统有IPV6的网络链接。
在设备上一层就是PLC现场工控系统。这一层系统在web3网络中属于最边缘的节点，见示意图中4.1节点，通过多重网络线路（包括有线或无线的方式）链接到比特币超小网络世界里。这个PLC系统有IPV6的地址，有自己的钱包管理，并外设网络防火墙及特别安全软件。它们的操作指令程序是从区块链DHT（Distributed Hash Table）下载下来的。区块链DHT专门存有它们的操作程序。因此PLC的程序不得随意修改，且程序软件代码完全存在链上，不可篡改。为防止ddos攻击，IPV6的地址也可以经常切换。PLC也可能通过网络实时把设备的数据和状态按照协议格式传输到区块链上，即示意图中节点2，云实时数据库。这些系统属于OT技术。
在PLC上一层就是SCADA或者HMI等工控操作台系统。这些属于ADMINSTRAOR管理员工作站，见示意图中4.2节点，通过多重网络线路（包括有线或无线的方式）链接到比特币超小网络世界里。这个PLC系统有IPV6的地址，有自己的钱包管理，并外设网络防火墙及特别安全软件。当它们要自控优化，首先要把优化的指令系列写入到区块链DHT表中，然后把token分配给PLC系统钱包，从而使得PLC系统可以下载最新的新操作指令程序，实现版本升级或者补丁优化。这层操控系统读取的数据库可以是本地的缓存数据库，同时也会和区块链的实时云数据库进行同步比较。这些系统基本属于IT和OT兼顾的技术。
在工控操作台系统之上就是工厂的生产执行系统MES。这些系统就是工厂级应用，比如设备管理系统，能量管理系统等等，见示意图中3.1节点，它们极有可能就直接部署在云上了。它们的主要数据来源就是实时云数据库。当然这些应用系统都有自己的token权限管理系统，来保证数据的隐私和应用的权限管理。这些系统大部分属于IT技术，但是用了OT系统产生的数据。如要修改DHT，也需要付出一定的修改费用，如果万一出现意外的修改者就必须支付一定的金额，从而保证一定的安全性。
前面也提到了数据库，一种是在边缘计算有的数据库，比如PLC层，一种就是从边缘计算同步到云上的实时数据库，如示意图节点2，还有一种是DHT表，这个包含了设备的操作指令集及版本控制，也是存在云数据库上的，如示意图节点2。
而所有的点对点的通讯记录都会存在区块链上，见示意图节点1。
当然所有的钱包，以及各种公司钥匙配对和验证，都会直接记录在区块链一层上，即见示意图节点1。
概括web2和web3的工业互联网的区别如下：
1. 数据库是边缘端和云端相结合的数据库。
2. 钱包、通讯记录、实时数据都以一定的协议存在区块链以及overlay的网络云上。所有的数据带有时间戳，不可篡改。
3. 设备的操作指令集都存在区块链的DHT表格中。只有授予权限的钱包才能读取。任何人都可以验证这段操作指令集属于谁，每次下载和修改都有记录。
3. 每个与互联网相连的系统都会有钱包和防火墙作为保护。由于所有通讯都有可追溯的记录，很容易追查到攻击者IP地址。
4. 如果想发起DDOS攻击，都需要向被攻击的钱包支付通讯请求费，使得攻击成本大大提高，越多攻击，攻击者付出越多，让攻击经济上不可行。
web3的工业互联网，不仅有区块链不可篡改的数据库保驾护航，同时可利用经济设计，让攻击者得不偿失。因此会更加安全和可靠。
注，DHT概念来自CSW的专利 - Craig Wright - Generic Thin Operating System for Blockchain IoT Devices https://t.cn/A669vuCc
滕远方
2022年10月31日
工业互联网是IT与OT融合的技术架构。
从最底层设备开始，有各种传感器如温度计、质量仪器、压力传感，专用设备如阀门、传送带，智能设备如机器人手臂，乃至成套设备如自动工控机床。这些设备可能是全自动的的，可能是半自动的，总之是机电一体化的设备。这些设备在web3下依然存在和使用。它们通常是和PLC等控制系统直连和接受指令或上传数据。智能设备很可能包集成PLC。成套系统可能集成了DCS等。在这种情形下就会会有上一层的技术架构，包括这个设备系统有IPV6的网络链接。
在设备上一层就是PLC现场工控系统。这一层系统在web3网络中属于最边缘的节点，见示意图中4.1节点，通过多重网络线路（包括有线或无线的方式）链接到比特币超小网络世界里。这个PLC系统有IPV6的地址，有自己的钱包管理，并外设网络防火墙及特别安全软件。它们的操作指令程序是从区块链DHT（Distributed Hash Table）下载下来的。区块链DHT专门存有它们的操作程序。因此PLC的程序不得随意修改，且程序软件代码完全存在链上，不可篡改。为防止ddos攻击，IPV6的地址也可以经常切换。PLC也可能通过网络实时把设备的数据和状态按照协议格式传输到区块链上，即示意图中节点2，云实时数据库。这些系统属于OT技术。
在PLC上一层就是SCADA或者HMI等工控操作台系统。这些属于ADMINSTRAOR管理员工作站，见示意图中4.2节点，通过多重网络线路（包括有线或无线的方式）链接到比特币超小网络世界里。这个PLC系统有IPV6的地址，有自己的钱包管理，并外设网络防火墙及特别安全软件。当它们要自控优化，首先要把优化的指令系列写入到区块链DHT表中，然后把token分配给PLC系统钱包，从而使得PLC系统可以下载最新的新操作指令程序，实现版本升级或者补丁优化。这层操控系统读取的数据库可以是本地的缓存数据库，同时也会和区块链的实时云数据库进行同步比较。这些系统基本属于IT和OT兼顾的技术。
在工控操作台系统之上就是工厂的生产执行系统MES。这些系统就是工厂级应用，比如设备管理系统，能量管理系统等等，见示意图中3.1节点，它们极有可能就直接部署在云上了。它们的主要数据来源就是实时云数据库。当然这些应用系统都有自己的token权限管理系统，来保证数据的隐私和应用的权限管理。这些系统大部分属于IT技术，但是用了OT系统产生的数据。如要修改DHT，也需要付出一定的修改费用，如果万一出现意外的修改者就必须支付一定的金额，从而保证一定的安全性。
前面也提到了数据库，一种是在边缘计算有的数据库，比如PLC层，一种就是从边缘计算同步到云上的实时数据库，如示意图节点2，还有一种是DHT表，这个包含了设备的操作指令集及版本控制，也是存在云数据库上的，如示意图节点2。
而所有的点对点的通讯记录都会存在区块链上，见示意图节点1。
当然所有的钱包，以及各种公司钥匙配对和验证，都会直接记录在区块链一层上，即见示意图节点1。
概括web2和web3的工业互联网的区别如下：
1. 数据库是边缘端和云端相结合的数据库。
2. 钱包、通讯记录、实时数据都以一定的协议存在区块链以及overlay的网络云上。所有的数据带有时间戳，不可篡改。
3. 设备的操作指令集都存在区块链的DHT表格中。只有授予权限的钱包才能读取。任何人都可以验证这段操作指令集属于谁，每次下载和修改都有记录。
3. 每个与互联网相连的系统都会有钱包和防火墙作为保护。由于所有通讯都有可追溯的记录，很容易追查到攻击者IP地址。
4. 如果想发起DDOS攻击，都需要向被攻击的钱包支付通讯请求费，使得攻击成本大大提高，越多攻击，攻击者付出越多，让攻击经济上不可行。
web3的工业互联网，不仅有区块链不可篡改的数据库保驾护航，同时可利用经济设计，让攻击者得不偿失。因此会更加安全和可靠。
注，DHT概念来自CSW的专利 - Craig Wright - Generic Thin Operating System for Blockchain IoT Devices https://t.cn/A669vuCc
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