IIoT-Geräte und Digitale Zwillinge nehmen durch das Voranschreiten der Industrie 4.0 eine immer wichtigere Rolle in der Automatisierung von Produktionsstätten ein [1] [2]. In diesem Kontext ergibt sich die Frage, wie kann die Sicherheit von Industrial Internet of Things (IIoT)-Geräten in Kombination mit Digitalen Zwillingen erhöht werden?
Um diese Frage zu beantworten, wurde eine Literaturrecherche durchgeführt und die Ergebnisse aufbereitet. Darin wurden Definitionen für Industrial Internet of Things, Digitale Zwillinge und Security
ausgearbeitet. Es folgt eine Technologieübersicht und Auswahl, die zur Erhöhung der Security beim Einsatz von IIoT-Geräten dient. Auf Basis dieser Technologien wurde eine Modell Architektur entwickelt.
Die erarbeitete Architektur besteht aus drei Ebenen. Jede Ebene führt dabei eigene, unterschiedliche Aufgaben aus. Durch diese Aufgliederung wird die Integration von IIoT-Geräten und dem Digitalen Zwilling in breitem Umfeld ermöglicht.
Es wurde ein Digitaler Zwilling, basierend auf dem Ditto Framework, entwickelt, der eine Zustandssynchronisation mit einer zu Demonstrationszwecken virtuellen Maschine und deren IIoT-Geräten ermöglicht. Zur Erhöhung der Security wurden Netzwerksegmente für Aktoren, Sensoren, Digitalem Zwilling und dem Human Machine Interface (HMI) definiert und durch eine Firewall getrennt. Es wird nur der für den Betrieb notwendige Netzwerkverkehr zwischen den Segmenten erlaubt und zusätzlich durch ein Intrusion Detection System (IDS) und ein Intrusion Prevention System (IPS) abgesichert. Die Bedienung erfolgt über das HMI oder per lokale Kommandozeile auf den IIoT-Geräten.
Der in diesem Projekt erstellte Prototyp, ist nicht voll ausimplementiert und zeigt nur einen Teil der im theoretischen Teil (Literaturrecherche) ausgearbeiteten, Security relevanten, Technologien auf. Er kann als Basis für zukünftige Forschungen verwendet werden.
[1] B. R. Barricelli, E. Casiraghi and D. Fogli, “A Survey on Digital Twin: Definitions, Characteristics,
Applications, and Design Implications,” IEEE Access, vol. 7, pp. 167653-167671, 2019.
[2] P. B. Bök, A. Noack, M. Müller and D. Behnke, Computernetze und Internet of Things, Berlin:
Springer Vieweg, 2020.
Facts:
Projekt-Betreuer: FH-Prof. DI (FH) DI Dr. Andreas Unterweger und FH-Prof. Priv.-Doz. DI Mag. Dr. Dominik Engel
Typ: R&D-Projekt
Studiengang: Master Informationstechnik & System-Management
