[发明专利]一种使能边缘控制器安全可信的装置和方法

权利要求书

1.一种使能边缘控制器安全可信的装置，其特征在于，包括：

外部接口模块：包含时钟信号子模块与I/O接口，所述时钟信号子模块与边缘控制器的时钟信号模块直接连接，保持与所述边缘控制器的时钟同步，所述I/O接口与所述边缘控制器的I/O接口相连接，获取所述边缘控制器的反馈信息和控制结果；

数据处理模块：包括AD转换器和周期同步子模块，所述AD转换器将现场输入和实际控制输出的模拟信号转换为数字信号，所述周期同步子模块与所述边缘控制器的工作周期同步；

虚拟控制器：虚拟控制器是所述边缘控制器的软件实现，响应于所述外部接口模块中所述I/O接口读入的所述边缘控制器的输入，执行用户程序，得到期望的控制结果；所述虚拟控制器中可以集成已有的软件，也可以基于仿真软件进行扩展，或是使用FPGA进行所述边缘控制器的软件重构；所述虚拟控制器通过I/O接口连接一台或多台不同厂家的边缘控制器进行监控；

用户配置模块：配置相关参数信息；

可信度量模块：对所述边缘控制器进行动态信任度量；所述可信度量模块包括组态度量子模块、行为度量子模块和期望度量子模块，分别从逻辑组态、行为信息和实际控制结果三个角度判别所述边缘控制器动态运行时的可信度，所述动态信任度量包括组态度量、行为度量和期望度量，所述组态度量对用户程序、逻辑组态进行信任分析，规避恶意指令；所述行为度量对边缘控制器的行为建模，根据实际执行状态计算行为信任度；所述期望度量通过分析所述边缘控制器输出的关键控制节点的输出情况和所述虚拟控制器的期望输出结果计算期望信任度；

报警模块：连接操作员站PC机，当检测到所述边缘控制器运行异常时，所述报警模块启动，发送报警信息；

所述外部接口模块与所述边缘控制器连接，在所述用户配置模块设置相关参数信息，并在所述虚拟控制器中输入所述用户程序；所述边缘控制器开始运行后，现场数据通过所述I/O接口送入所述数据处理模块，经所述AD转换器转换后送入所述虚拟控制器，经所述虚拟控制器执行后将期望输出送至所述可信度量模块，综合多方面数据进行决策。

2.如权利要求1所述的使能边缘控制器安全可信的装置，其特征在于，所述虚拟控制器的运行速度比所述边缘控制器的速度快。

3.如权利要求1所述的使能边缘控制器安全可信的装置，其特征在于，所述虚拟控制器模块内部具有多个运行区，在逻辑上隔离，可与多台不同厂家、型号的边缘控制器设备连接。

4.如权利要求1所述的使能边缘控制器安全可信的装置，其特征在于，所述装置可以部署在云服务器中，也可以部署在边缘网关中。

5.一种使用如权利要求1-4任一所述装置进行的使能边缘控制器安全可信的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、连接边缘控制器，更新所述用户配置模块，根据边缘控制器的信息和所述I/O接口接线图，选择对应的虚拟控制器；

S200、录入所述虚拟控制器，把不同边缘控制器的用户程序录入所述虚拟控制器对应的逻辑上隔离的运行区；

S300、组态度量，所述可信度量模块中的所述组态度量子模块对所述用户程序进行组态度量，得到组态信任值；

S400、期望度量，当所述组态信任值满足安全阈值时，所述边缘控制器开始运行，同时所述虚拟控制器同步运行，监督所述边缘控制器的输出结果，所述期望度量子模块对所述虚拟控制器和所述边缘控制器的运行结果进行期望度量，得到期望信任值；

S500、行为度量，所述可信度量模块中的所述行为度量子模块根据所述边缘控制器运行状态和历史行为信息，计算得到行为信任值；

S600、计算综合信任值，当综合信任值满足安全要求时，执行S400；若不满足，执行S700；

S700、激活报警模块，报告所述边缘控制器状态异常。

6.如权利要求5所述的使能边缘控制器安全可信的方法，其特征在于，所述步骤S300中所述组态度量还包括代码审计。

7.如权利要求6所述的使能边缘控制器安全可信的方法，其特征在于，所述步骤S600还包括：

S610、所述可信度量模块聚合所述组态度量值、所述行为度量值和所述期望度量值；

S620、通过信任聚合方法计算得到所述综合信任值。