I3

Informationszentrische Netze für das Industrielle Internet

Im Forschungsprojekt I3 werden informationszentrische Netzwerke (ICN) mit einer sehr hohen Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit für den lokalen industriellen Einsatz entwickelt. Ziel ist es, die Sicherheit für Infrastruktur und Endgeräte zu verbessern sowie die autonome Selbstkonfiguration und Authentifizierung von Sensoren und Aktoren durch schlanke Sicherheitsverfahren zu erleichtern.

Motivation

Viele Prozesse in sicherheitskritischen Industrieanlagen werden heute mit Hilfe von Netzwerken aus Sensoren und Aktoren gesteuert. Umgesetzt sind meist herstellergebundene Vernetzungslösungen, die den Leistungs- und Kostenanforderungen eines Industriellen Internets nicht mehr gerecht werden und durch modernere Lösungen ersetzt werden müssen. Künftige Netze müssen flexibel und erweiterbar sein, so dass auch heterogene Technologien integriert werden können. Dies gilt insbesondere für die standort- übergreifende Steuerung und Überwachung lokaler Sensornetze. Das Internet-Protokoll stellt dafür keine überzeugende Lösung bereit, da es angreifbar ist und Sicherheitslösungen für diesen Einsatz zu aufwendig sind. Das Vorhaben I3 zielt auf Anwendungsfälle in der Öl-, Gas- und petrochemischen Industrie. Dort müssen z. B. Daten von stationären und mobilen Gas- und Flammendetektionssystemen in Echtzeit sicher und fehlertolerant ausgetauscht werden.

Ziele und Vorgehen

Ziel ist es, lokale Netze zu erforschen, die eine sehr hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit im industriellen Einsatz erlauben. I3 nutzt dafür die Potenziale von inhaltsbasiertem Routing, d. h. der Datenweiterleitung anhand des Nachrichteninhalts und nicht anhand eines expliziten Zielpunktes im Netz. Darauf aufbauend werden informationszentrische Netzwerke (ICN) für ein Industrielles Internet entwickelt. Diese Art des Routings birgt sowohl das Potenzial, die Komplexität der Netzwerkprotokolle zu verringern, als auch inhaltsbezogene Differenzierungen und Optimierungen des Datenverkehrs zu ermöglichen. Optimierungspotenzial besteht z. B. durch Datenpufferung und die Vorhersage des Datenstroms. Dadurch können Kommunikationsausfälle überbrückt und Übertragungskapazitäten geschont werden.

Innovationen und Perspektiven

Insgesamt kann durch die Projektergebnisse der Betrieb für Infrastruktur und Endgeräte verbessert werden. Die autonome Selbstkonfiguration und Authentifizierung von Sensoren und Aktoren wird durch schlanke Sicherheitsverfahren erleichtert. Die in I3 zu entwerfende Netzwerksoftware wird modular und quelloffen aufgebaut und so erheblich zur Flexibilisierung von Industrienetzen beitragen. Die inhaltsbezogene Datenverkehrsoptimierung ermöglicht eine effiziente Zusammenführung von gewonnenen Daten und deren Verarbeitung in einer verteilten Cloud-Infrastruktur. Hierdurch kann die Kalibrierung der Sensoren verbessert werden, Daten können in einem größeren Zusammenhang korreliert und Arbeiter in Echtzeit vor Gefahren gewarnt werden.