Глава 9. Архитектура программного обеспечения Индустрии 4.0
«Программная архитектура обеспечивает гармоничное взаимодействие интеллекта и автоматизации, дополняя цифровым совершенством человеческую изобретательность».
Автор
Концепции и принципы программного обеспечения
В этой главе рассматриваются основные концепции и принципы, лежащие в основе архитектуры программного обеспечения (ПО), которые определяют общую структуру и организацию информационной системы (IT-системы). Они включают в себя концепции разделения ответственности (Separation of Concerns), модульности (Modularity) и компонентности (Componentization).
Принципы архитектуры программного обеспечения описывают основные правила и рекомендации для создания качественных архитектурных решений. Основополагающими принципами ПО являются:
1. Принцип единственной ответственности (Single Responsibility Principle), предполагающий, что каждый компонент системы должен иметь только одну ответственность.
2. Принцип открытости/закрытости (Open/Closed Principle), позволяющий IT-системе быть открытой для расширения новыми возможностями, но закрытой для изменения существующей функциональности.
3. Принцип подстановки Барбары Лисков (Liskov Substitution Principle), предусматривающий возможность замены объектов в программе без нарушения корректности её выполнения (объекты должны содержать экземпляры супертипа программы).
4. Принцип инверсии зависимостей (Dependency Inversion Principle) или принцип объектно-ориентированного программирования, суть которого состоит в том, что модули IT-системы не должны содержать ссылки на конкретные реализации, а все зависимости и взаимодействия между ними должны строиться исключительно на основе абстракций (то есть интерфейсов).
5. Принцип разделения интерфейсов (Interface Segregation Principle), согласно которому клиенты не должны зависеть от интерфейсов, которые они не используют.
Разработчиками программного обеспечения обсуждается использование популярных архитектурных паттернов MVP (Model-View-Presenter) и MVVM (Model-View-ViewModel).
Классическая модель разработки программного обеспечения содержит семь строго определённых этапов:
1. Постановка задачи.
2. Проектирование.
3. Написание кода.
4. Сборка всего кода в единое целое.
5. Тестирование.
6. Передача заказчику.
7. Сопровождение.
В рамках этой модели переход к каждому следующему этапу может произойти только по завершении предыдущего. Такой подход к разработке ПО называют «водопадным», потому что рабочий процесс последовательно переходит с этапа на этап подобно потоку в водопаде. «Водопадная» модель обладает преимуществами в виде ясного планирования и контроля рабочего процесса, но не предусматривает гибкость и быструю адаптацию к изменению требований.
Сегодня рассматриваются гибкие методологии разработки программного обеспечения, такие как Scrum, Kanban и Lean. Гибкие методологии предлагают итеративную модель разработки, где рабочий процесс построен на коротких циклах разработки (итерациях), основанных на отзывах клиентов и изменениях требований, а также инкрементальную модель сборки, при которой продукт внедряется и тестируется поэтапно, с непрерывным анализом полученных результатов и корректировкой последующих этапов работы. Гибкие методологии позволяют быстро реагировать на изменения во время работы над проектом и применять «агилевские» практики, такие как непрерывная интеграция и поставка, чтобы обеспечить устойчивость и качество программного обеспечения.
Преимущества гибких методологий заключаются в более эффективном управлении процессом при изменении требований, улучшенном взаимодействии с заказчиком и увеличении скорости итераций разработки. Существенными ограничениями гибких методологий являются сложность управления большими проектами и необходимость высокой коммуникации и сотрудничества в команде разработки.
Следует подчеркнуть важность выбора правильной модели разработки программного обеспечения в контексте Индустрии 4.0, где требуется быстрое внедрение инноваций и адаптация к изменениям. Оптимальное сочетание «водопадной» модели и гибких методологий может способствовать успешной разработке ПО и достижению бизнес-целей в Индустрии 4.0.
Программное обеспечение в Индустрии 4.0
Релиз является окончательной стадией разработки и тестирования программного обеспечения. Чтобы приложение или веб-сервис не потеряли своей актуальности ещё до релиза, IT-компаниям приходится по мере возможности ускорять рабочий процесс, стараясь при этом не навредить качеству продукта и деловой репутации. Появление микросервисной архитектуры и технологий контейнеризации изменило мир разработки программного обеспечения.
Микросервисная архитектура – это подход к разработке ПО, при котором большие приложения разбиваются на более мелкие, независимые и обособленно развёртываемые сервисы. Каждый сервис выполняет конкретную функцию и может быть разработан, модифицирован и масштабирован отдельно от других. Микросервисная архитектура позволяет повысить гибкость и масштабируемость системы, ускорить разработку и внедрение новых функций, а также обеспечить лёгкую поддержку и обновление программного обеспечения. Микросервисы отличаются небольшим размером, легко изменяются, комбинируются и взаимозаменяются.
Контейнеризация – это технология, которая позволяет упаковывать программный код вместе с библиотеками и зависимостями в легковесные, изолированные файлы, называемые контейнерами. Контейнеры обеспечивают однородное окружение и обеспечивают корректный запуск приложений на любой платформе, независимо от конфигурации и операционной системы. Контейнеризация упрощает разработку, тестирование и развёртывание приложений, а также улучшает масштабируемость и надежность системы.
Основными принципами микросервисной архитектуры являются разделение ответственности, независимость и масштабируемость сервисов, а также разнообразие способов коммуникации между сервисами, к примеру, с использованием программного интерфейса API (Application Programming Interface).
В контексте микросервисной архитектуры для разработки, развёртывания и управления сервисами используются различные инструменты, такие как платформа Docker (инструмент для создания и запуска контейнеров) и платформа Kubernetes (инструмент для управления контейнерами).
При использовании микросервисной архитектуры и контейнеризации могут возникнуть некоторые затруднения, состоящие в управлении множеством сервисов, обеспечении безопасности и мониторинга системы, а также масштабируемости и производительности программной системы.
Разработка программного обеспечения для Индустрии 4.0 невозможна без использования концепции Интернета вещей (IoT) и распределённой архитектуры информационных систем.
Интернет вещей представляет собой сеть устройств (вещей), оборудованных датчиками, программным обеспечением и сетевым подключением, которые могут взаимодействовать между собой и с людьми. Эти устройства собирают и передают данные, а также выполняют определённые действия на основе полученной информации. Применение IoT в Индустрии 4.0 предполагает накопление большого количества данных о производственных процессах, оборудовании и продукции, что позволяет осуществлять мониторинг, анализ и оптимизацию производства.
Распределённая архитектура информационных систем включает в себя набор компонентов, представленных на разных платформах, которые работают и взаимодействуют между собой по сети связи для достижения общих целей. Эти компоненты могут быть совершенно разнородными, распределяться по нескольким независимым компьютерам и находиться в различных локациях. Распределённая архитектура информационных систем используется для организации работы IoT устройств, сбора и обработки данных, а также управления производственными процессами.
Применение IoT и распределённой архитектуры информационных систем в Индустрии 4.0 позволяет значительно улучшить эффективность производства. С помощью IoT устройств можно собирать данные о работе оборудования и производственных процессах в режиме реального времени, что позволяет оперативно реагировать на возникающие проблемы и избегать возникновения опасных состояний в технических системах. Распределённая архитектура информационных систем обеспечивает надёжную и масштабируемую работу IoT устройств и обработку больших объёмов данных.
Применение IoT и распределённой архитектуры информационных систем напрямую связано с обеспечением безопасности передачи и хранения данных, а также с защитой от кибератак. Кроме того, требуется разработка подходящих алгоритмов и систем для обработки и анализа больших объёмов данных, а также решение вопросов интеграции разнородных систем и устройств.
Облачные вычисления
Ключевую роль в Индустрии 4.0 играют облачные вычисления, которые оказывают влияние на масштабируемость предприятий, а также дают им конкурентные преимущества за счёт сокращения времени реализации проектов и экономии финансовых ресурсов.
Облачные вычисления – это технология, которая обеспечивает доступ к информационным ресурсам через интернет. Пользователю не нужно иметь дорогостоящее оборудование, покупать или разрабатывать программное обеспечение, хранить данные на собственных серверах, так как он через облачного провайдера получает доступ к виртуальным серверам с необходимыми ему характеристиками. Объём информационных ресурсов практически неограничен, а оплата услуг производится по факту потребления.
Облачные вычисления помогают компаниям разрабатывать, внедрять и использовать новые технологии, не вкладывая огромные средства в создание физической инфраструктуры. Они открывают эпоху прорывных технологий, когда компании могут использовать вычислительные ресурсы, не привязываясь к конкретным серверам или сетям. Сегодня самыми востребованными на рынке моделями облачных вычислительных услуг являются IaaS, PaaS и SaaS.
IaaS (Infrastructure as a Service) – одна из моделей обслуживания в облачных вычислениях, которая по подписке даёт пользователям доступ к фундаментальным информационно-технологическим ресурсам. Использование IaaS можно сравнить с арендой строительной бригады, оснащённой широким набором виртуальных строительных блоков, таких как серверы, сети и хранилища данных, которая предоставляет арендатору цифровые инструменты для разработки и реализации собственных проектов.
PaaS (Platform as a Service) – это модель обслуживания в облачных вычислениях, предоставляющая пользователю уже готовый сервис или платформу для запуска своего кода и хранения данных. При помощи PaaS удобно автоматизировать бизнес-процессы, анализировать данные и воплощать собственные идеи в реальность. Это универсальная виртуальная платформа для создания приложений, помогающая формировать функциональные решения.
SaaS (Software as a Service) – это облачный сервис, предоставляющий готовое программное обеспечение напрямую, без необходимости устанавливать его на устройства. SaaS не предусматривает вариативности и возможности тонкой настройки, провайдер предоставляет пользователю цифровой инструмент для решения какой-то определённой задачи. Представьте себе это, как поток инноваций, который можно использовать, не заботясь о сложностях установки.
В контексте Индустрии 4.0 следует выделить ряд преимуществ для предприятий, использующих облачные вычисления:
масштабируемость. Облачные вычисления дают компаниям возможность легко увеличивать или уменьшать свои вычислительные мощности в зависимости от потребностей бизнеса. Это снижает затраты на аппаратное обеспечение и уменьшает риски, связанные с недостатком ресурсов или перегрузкой системы;
доступность. В облачном мире Индустрии 4.0 компании получают доступ к вычислительным ресурсам в любое время и в любом месте через глобальную сеть интернет. Это даёт возможность удалённой работы сотрудников вне зависимости от их местоположения;
экономическая эффективность. Облачные вычисления освобождают компании от необходимости делать огромные инвестиции в создание и поддержку инфраструктуры. Теперь они могут избирательно использовать вычислительные ресурсы и оплачивать провайдерам обслуживание в облачных вычислениях по факту оказанных услуг;
сотрудничество. Облачные вычисления создают пространство для совместной работы, где различные команды могут плодотворно сотрудничать вне зависимости от их местонахождения. Это цифровая площадка, на которой сходятся умы, способствующая обмену идеями и совместному творчеству;
новаторство. Использование облачных вычислений способствуют быстрой разработке и развёртыванию приложений, позволяя производству и бизнесу быстро адаптироваться к переменам. Это как взлётная полоса для инноваций;
безопасность. Защита облачных систем и данных обеспечивается специальными технологиями, процедурами и средствами управления. Благодаря шифрованию и стандартам соответствия, пользователи могут двигаться в «облачном» цифровом мире, не беспокоясь об угрозах безопасности.
Облачные вычисления в Индустрии 4.0 не просто предлагают решения, они формируют экосистему, в которой учёные, разработчики и предприниматели генерируют идеи и формируют будущее беспрецедентных возможностей. Вместе с тем, есть некоторые ограничения применения облачных вычислений, связанные с задержкой в передаче данных, проблемами перемещения и совместимости данных, а также зависимостью от облачных сервисов.
Несмотря на высокую скорость передачи цифровых данных, существует временная задержка, связанная с пропускной способностью сети. В облачных вычислениях, особенно при работе с большими объёмами данных, это может замедлить взаимодействие в реальном времени, что особенно важно в некоторых интерактивных приложениях.
Хотя облачные вычисления обещают быстрое перемещение данных, возникают проблемы с перемещением больших объёмов данных, описываемые концепцией «гравитации данных», суть которой заключается в том, что чем больше пакет данных, тем сложнее его перемещение, что похоже на гравитационное взаимодействие крупных космических объектов.
Проблемы совместимости данных связаны с тем, что разные облачные провайдеры используют различные протоколы и стандарты, что создает сложности в совместимости. Навигация между разными облачными услугами может потребовать индивидуальных настроек и решений.
Чем больше компании привязываются к облачным вычислениям, тем выше риск зависимости от облачных сервисов. Излишняя зависимость от внешних облачных инфраструктур может сделать пользователей уязвимыми, например, при проблемах с провайдером или временном отключении интернета.
Дальнейшее инновационное развитие облачных вычислений позволит снять ограничения передачи данных и, наряду с квантовыми вычислениями, откроет человечеству новые возможности на пути технологического прогресса. В рамках Индустрии 4.0 облачные вычисления позволят предприятиям легко оптимизировать производство и повышать эффективность технологических операций, улучшать доступность и надёжность систем, а также улучшать процессы анализа данных и принятия решений.
Помимо несомненных преимуществ облачных вычислений существуют потенциальные риски, связанные с потерей контроля над данными, проблемами юрисдикции и кибератаками. Облачные вычисления предполагают, что мы передаём управление данными тем, кто обеспечивает их хранение в облаке. При перемещении данных по облачным сетям существует риск потери контроля данных, так как хранители данных могут их нечаянно изменить или допустить сбой в информации.
Так как облачные ресурсы могут находиться в разной юрисдикции, а сами данные иметь различную принадлежность и степень закрытости, порой возникают сложности с действующим законодательством. Различия в правилах конфиденциальности и регулирования облачных вычислений, действующих в разных юрисдикциях, могут привести к юридическим противоречиям, особенно в случае частого изменения правил. Очень многое в этой области зависит от провайдеров, которые обязаны избегать любых нарушений законодательства или небрежного отношения к данным.
В последнее время облачные системы хранения данных сталкиваются с угрозами кибератак, которые требуют от облачных провайдеров поддержания кибербезопасности на должном уровне. Для защиты облака от кибератак ведётся постоянное изучение уязвимостей системы и разрабатываются специальные средства поддержки информационной безопасности.
Снижение потенциальных рисков в облачных вычислениях требует не только технической стойкости, но и разумного подхода. По мере того, как мы вглядываемся в облако, управление рисками становится мощным двигателем, который ведёт нас в будущее, где выгоды облачных технологий намного превосходят гипотетические потери.
В постиндустриальном мире, основанном на искусственном интеллекте, облачные вычисления становятся яркими звёздами, освещающими путь технологического прогресса. Облачные технологии в Индустрии 4.0 являются не просто техническими терминами, а предоставляют нам новые способы улучшения бизнес-процессов и повышения эффективности в различных областях.
Облачные вычисления играют ключевую роль в управлении информационными потоками, они представляют собой жизненную среду продукта от создания прототипа до производства, обеспечивают взаимодействие в реальном времени, повышают эффективность и технологичность производства и бизнеса.
В «умных» фабриках облачные вычисления являются основой предиктивного обслуживания технических устройств и оборудования, они сочетаются с данными от датчиков Интернета вещей, предсказывая возможные неполадки и обеспечивая бесперебойную техническую поддержку.
В производственных линиях облачные вычисления используются в алгоритмах искусственного интеллекта, чтобы повысить качество продукции, выявляя закономерности и уменьшая количество брака.
Облачные вычисления становятся навигатором для глобальных цепей поставок, создавая взаимосвязанные логистические узлы и обеспечивая оперативную информационную сеть для эффективного потока материалов.
При формировании дополненной реальности облачные вычисления в режиме реального времени оперативно предоставляют данные, улучшая информативность и снижая количество ошибок.
В производственном пространстве постоянно изменяющихся вычислительных потребностей облачные вычисления динамично подстраивают информационные ресурсы, обеспечивая оптимальную производительность.
Облачные вычисления и блокчейн создают систему бухгалтерии, гарантирующую прозрачность и достоверность операций от цепей поставок до сохранности учётных данных.
Облачные вычисления используются для хранения и обработки больших объёмов данных, развертывания и масштабирования приложений, а также интеграции между различными системами в рамках цифровой трансформации предприятий.
Киберфизические системы и архитектура реального времени
Этот раздел посвящён системам реального времени, а также рассмотрению киберфизических систем (CPS) и архитектуры реального времени, которые также играют ключевую роль в Индустрии 4.0.
Системы реального времени – это системы, задача которых реагировать на события во внешней среде или воздействовать на эту среду в рамках заданных временных ограничений. Они представляют собой динамичных исполнителей, обеспечивающих корректное и своевременное выполнение задач в определённые периоды времени, что крайне важно в современном технологическом пространстве.
К отличительным особенностям систем реального времени следует отнести:
предсказуемость (они действуют предсказуемо, по заранее определённому алгоритму, в установленное время);
надёжность (они устойчивы к сбоям, обеспечивая непрерывную работу оборудования даже при возникновении проблем);
параллелизм (они могут выполнять несколько задач одновременно, обеспечивая высокую эффективность).
Системы реального времени разделяют на «жёсткие» и «мягкие» системы. В «жёстких» системах временные рамки исполнения задач строго ограничены и выход за эти рамки критичен, как, например, в системах космической навигации. В «мягких» системах небольшие задержки сроков исполнения задач допустимы, как, например, при доставке контента в мультимедийных потоках.
В информационных операционных системах реального времени используются алгоритмы назначения приоритетов (планирования), которые определяются в соответствии со сложностью решаемых задач, поставленными целями, длительностью цикла задания и т.д.
Существуют различные по типу алгоритмы планирования процессов в операционных системах реального времени, к примеру:
Rate-Monotonic Scheduling, в которых более короткие периоды решения задач имеют приоритет, обеспечивая тем самым высокую эффективность;
Earliest Deadline First (EDF), в которых задачи с самыми близкими сроками исполнения получают приоритет, позволяя оптимально использовать вычислительные ресурсы;
Round Robin Scheduling, в которых задачи выполняются поочерёдно, обеспечивая распределение нагрузки вычислительной системы сразу на несколько задач, что не всегда эффективно при выполнении задач с жестко установленными сроками.
Выбор между алгоритмами планирования зависит от требований, предъявляемых к системе реального времени. Например, алгоритм Rate-Monotonic Scheduling эффективен, но может пропускать долгосрочные задачи, в то время как EDF оптимален для использования операционных ресурсов системы, но сложнее в реализации.
В процессе перехода к Индустрии 4.0, понимание систем реального времени становится тем компасом, который указывает нам направление в постоянно меняющемся технологическом пространстве. Для лучшего представления о киберфизических системах и архитектуре реального времени, а также их роли и применении в Индустрии 4.0 следует подробнее остановиться на отдельных аспектах этих технологий.
Киберфизическая система (CPS) – это интегрированная система, состоящая из физических компонентов, представляющих собой сенсоры или актуаторы (реле, клапаны, автоматические выключатели и т.д.), и вычислительной системы, которая управляет и контролирует физическую систему (техническое устройство или оборудование) в реальном времени.
В постиндустриальном мире, где вычислительный интеллект сливается с мощью машин, киберфизические системы становятся ключевыми элементами Индустрии 4.0, в которой данные и физические объекты слаженно взаимодействуют, создавая новый уровень синергии. Это умное сочетание делает киберфизические системы незаменимыми при выполнении самого широкого спектра задач, таких как:
оптимизация производства. В производстве CPS являются своего рода дирижёрами, улучшая и оптимизируя производственные процессы с помощью цифровой точности;
повышение эффективности. CPS обеспечивает потрясающую эффективность технических устройств и оборудования, предсказывая неисправности машин, реагируя на изменения технического состояния в реальном времени и повышая общую производительность предприятий;
обеспечение безопасности. CPS стоят на страже промышленной безопасности, сложно взаимодействуют с сенсорами и механизмами, своевременно обнаруживает любые аномалии и мгновенно на них реагирует, обеспечивая безопасность как объектов производства, так и людей.
Организация взаимодействия цифровых и физических технологий в киберфизических системах создаёт свои трудности, связанные с необходимостью тщательного проектирования и согласования, создания универсальных языков операционной совместимости, а также надёжных систем защиты от киберугроз.
Архитектура реального времени отвечает за обработку и передачу данных в реальном времени между различными компонентами CPS и другими системами. Она обеспечивает высокую отказоустойчивость, а также гарантированный отклик (время, которое требуется системе или функциональной единице на то, чтобы отреагировать на входные данные) и надёжность в системах Индустрии 4.0.
В Индустрии 4.0, где время играет главенствующую роль, использование архитектуры реального времени в киберфизических системах становится реальной необходимостью. Для того, чтобы понять, как эти системы адаптируются к изменяющимся временным условиям рассмотрим основные принципы и компоненты архитектуры реального времени в CPS:
темпоральная синхронизация. Архитектура реального времени в CPS основана на принципе темпоральной (временной) синхронизации, чтобы без потерь восстанавливать необходимые настройки и данные в режиме реального времени, гармонизируя между собой цифровое и физическое измерения;
динамическое равновесие. Компоненты архитектуры реального времени в виде разнообразных датчиков и исполнительных устройств, оперативно реагируют на ритмы физического мира и поддерживают в CPS динамическое равновесие;
точная настройка. Точность является главным достоинством архитектуры реального времени, где требуется слаженная организация вычислительных алгоритмов с минимальными задержками во времени.
Построение архитектуры реального времени в киберфизических системах, возможно с использованием централизованного и децентрализованного подхода. Централизованный подход предполагает, что центр управления CPS координирует технологические процессы, обеспечивая в режиме реального времени контроль над всеми операциями. При децентрализации вычислительные мощности распределяются по всей сети, где каждый узел становится автономной системой, вносящей свой вклад в общую конструкцию системы реального времени.
При разработке и управлении архитектурой реального времени в CPS сегодня используются следующие технологии:
ChronoCrafters Suite (представляет собой инструментарий для создания временных архитектур высокой точности);
QuantumSync Engines (основывается на квантовых принципах для мгновенной временной синхронизации CPS);
NeuralPulse (предусматривает интеграцию в CPS нейронных сетей для быстрой и интеллектуальной реакции в режиме реального времени).
Слияние киберфизических систем с архитектурой реального времени направляет нас в высокотехнологичный мир Индустрии 4.0, который открывает для человечества новую эру интеграции цифрового и физического измерения.
Угрозы информационной безопасности в Индустрии 4.0
В информационной среде Индустрии 4.0, где данные являются ценным ресурсом, а системы и процессы становятся всё более автоматизированными и связанными между собой, повышается риск осуществления кибератак, вследствие которых может произойти кража конфиденциальной информации, нарушение целостности данных, потеря доступа к системам и сервисам или нарушение работы критической инфраструктуры.
Угрозу информационной безопасности могут представлять разные виды кибератак, такие как:
вредоносное программное обеспечение, распространяемое киберпреступниками в виде приложения или кода (вируса), препятствующего нормальному использованию конечных устройств;
фишинговые сообщения, целью которых является получение доступа к конфиденциальной информации пользователей (данные карты, логины, пароли и т.д.);
DDoS-атаки на интернет-системы, осуществляемые с целью вывести их из строя или перегрузить для затруднения доступа к ним пользователей;
SQL-инъекции, направленные на взлом сайтов и программ, работающих с базами данных, за счёт внедрения в запрос произвольного SQL-кода;
межсайтовый скриптинг (XSS), использующий вредоносный код для получения в веб-системе авторизационных данных пользователя;
«человек посередине» (MitM), создающий тайные дыры в цифровом пространстве для перехвата данных путём вмешательства в протокол передачи между контрагентами, при этом искажая или удаляя информацию.
Одним из действенных способов обеспечения информационной безопасности в Индустрии 4.0 является применение проактивной защиты данных и систем в архитектуре программного обеспечения. Проактивная защита данных и систем предполагает предотвращение возможных угроз информационной безопасности путём внедрения соответствующих механизмов и процедур и предусматривает самые различные методы обеспечения безопасности, которые рассмотрены ниже:
1. Антивирусные программы.
Для борьбы с компьютерными вирусами, эти программы используют различные принципы для поиска и нейтрализации вредоносного ПО, а также «лечения» заражённых файлов.
2. Брандмауэры.
Это программы или устройства, предназначенные для защиты компьютеров и сетей от внешних угроз. Брандмауэры представляют собой защитные экраны, разрешающие или блокирующие запрошенное сетевое подключение, при этом доступ к сайту, почте или передаче файлов осуществляется на основе правил, которые задаются администратором.
3. Контроль доступа.
Для защиты от несанкционированного доступа к данным и системам требуется применение механизмов идентификации и аутентификации пользователей, включая использование паролей, двухфакторной аутентификации, биометрических методов и других технологий.
4. Шифрование данных.
Важной мерой защиты информации при передаче или хранении является применение алгоритмов кодирования данных с целью сокрытия их от неавторизованных лиц, в этом случае данные могут быть раскодированы в исходную форму только с помощью специального ключа. К наиболее известным алгоритмам шифрования относятся, такие как AES (Advanced Encryption Standard) и RSA (Rivest-Shamir-Adleman).
5. Резервное копирование и восстановление данных.
Регулярное создание резервных копий данных и разработка механизмов восстановления данных позволяют минимизировать потерю информации в случае сбоя или атаки на систему. Эти меры могут включать использование копирования данных в облачное хранилище или на локальные носители.
6. Системы обнаружения вторжений (IDS).
Эти системы контроля представляют собой программное обеспечение, оборудование или системы, способные обнаруживать аномальное или вредоносное поведение в сети или на компьютере. IDS используют заранее определенные сигнатуры или алгоритмы для обнаружения аномалий и работают, анализируя сетевой трафик или активность на устройствах, чтобы выявлять подозрительные паттерны или отклонения от обычного поведения.
7. Системы предотвращения вторжений (IPS).
Эти программные или аппаратные системы используются для защиты от сетевых атак и несанкционированного доступа в корпоративную сеть. Они не только обнаруживают необычное поведение системы, попытки несанкционированного доступа или хакерские атаки, но и автоматически реагируют на инциденты.
8. Обновление программного обеспечения.
Регулярное обновление программного обеспечения помогает исправлять уязвимости и ошибки, которые могут быть использованы киберпреступниками для атаки на систему.
9. Обучение пользователей.
Обучение и переподготовка пользователей в области информационной безопасности, а также их осведомленность о возможных угрозах помогут предотвратить разрушительные кибератаки, связанные с социальной инженерией или фишингом.
10. Квантовая защита.
Системы квантовой криптографии решают задачу безопасного распределения секретного ключа между участниками криптографической системы, они шифруют информацию таким образом, чтобы её никто не мог прочитать кроме предполагаемого получателя.
Проактивная защита данных и систем является важным аспектом архитектуры программного обеспечения в Индустрии 4.0, поскольку помогает уменьшить риски безопасности и предотвращает потенциальные атаки на систему. Она должна быть внедрена на каждом этапе разработки и эксплуатации программного обеспечения, чтобы обеспечить непрерывную гарантированную защиту данных.
Безопасность и управление рисками в архитектуре программного обеспечения могут быть обеспечены риск-ориентированным управлением и анализом уязвимостей. Архитектура программного обеспечения должна быть спроектирована с учётом угроз информационной безопасности, чтобы обеспечить защиту данных и систем от возможных атак и утечек информации. Однако, даже с хорошей архитектурой ПО, всегда существует некоторый уровень риска, связанный с возможными уязвимостями в программном обеспечении.
Риск-ориентированное управление в архитектуре программного обеспечения подразумевает определение и оценку потенциальных рисков, связанных с уязвимостями, и принятие мер по их устранению или минимизации. Для этого необходимо проводить анализ уязвимостей путём идентификации потенциальных слабых мест и угроз безопасности в архитектуре ПО.
В анализе уязвимостей используются различные методы и инструменты, такие как сканирование уязвимостей, пентестинг и аудиты безопасности. Они помогают выявить проблемные области в архитектуре ПО и оценить риски, связанные с уязвимостями. После проведения анализа уязвимостей разрабатываются меры по устранению или снижению рисков. Они могут включать в себя применение патчей (дополнений) и обновлений программного обеспечения, усиление механизмов аутентификации и авторизации, обеспечение шифрования данных и другие технические и организационные меры.
Риск-ориентированное управление должно также учитывать бизнес-потребности и корпоративные ограничения. Устранение некоторых уязвимостей может быть технически сложным или финансово затратным, и возможно потребовать принятия решений по обеспечению безопасности на основе баланса между риском и затратами. Осуществление постоянного мониторинга и обновление анализа уязвимостей связано с тем, что новые цифровые угрозы появляются постоянно, и существующие риски могут изменяться со временем.
Риск-ориентированное управление и анализ уязвимостей в архитектуре программного обеспечения являются важными компонентами в обеспечении безопасности и управлении рисками в Индустрии 4.0. Они позволяют оценить риски и предпринять соответствующие меры по обеспечению надёжности и безопасности систем и данных.
В новом информационном мире производству и бизнесу необходимо принимать все необходимые меры для защиты цифровых данных и систем от кибератак. Для того, чтобы обеспечить безопасность и изучаемость цифрового пространства системы киберзащиты необходимо постоянно усовершенствовать, руководствуясь при этом главным правилом – инновационностью защиты и постоянной концентрацией внимания на этой проблеме.