可信技术与嵌入式芯片结合在能源电力行业智能终端中的发展
近年来，随着以物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术在互联网行业的成功应用,越来越多的传统产业逐渐与互联网技术融合,全球新一轮科技革命和产业变革正蓬勃兴起。同样,电力行业作为关系到国计民生的重要基础性行业,也在逐渐发生变革。
2023
The Power Industry
Leapfive
智能电网信息化、自动化、互动化的特征，决定了传统电网需要在各个环节与先进物联网技术相融合。而电网状态全感知目标的实现必将意味着物联网技术在电网的广泛应用，随着电网终端设备数量的快速增长，也带来了愈加严峻的安全挑战。终端设备节点数量多，部署范围广，节点物理环境不可控，容易受到物理劫持、节点复制、信号截获窃取重放、中间人攻击等威胁。此外，当前基于纵深防御的网络安全防御体系存在中心化认证带来的单点失败和性能瓶颈问题，难以适应更高的管理需求，亟需设计新的认证方法，提升对电网终端设备的把控能力。
结合智能电力物联网“云管边端”的业务安全需求，制定统一安全防护方案与技术管理措施,保障在满足电力行业相关业务应用需求与安全防护要求下,全面支撑智能电力物联网建设与技术演进。
基于区块链技术去中心化的物联网终端安全认证系统，可以解决目前传统物联网中心化认证所带来的单点失败、性能瓶颈、终端管理等方面的问题，并从网络基础架构层面赋能，适应未来的物联网网络的业务发展，满足物联网各主体之间的信息交互的频度、复杂性和时效性等越来越高的要求。
随着电力物联网的深入发展，传统的集中式的网络架构已无法满足泛在物联的需要。以主站云计算为主要形态的传统物联网络，随着边端侧接入数量的增长，云端计算及存储压力、链路通信压力成指数级增长，同时还存在日益凸显的数据安全等次生问题。边缘计算（云边协同）等技术正在这一背景下应运而生。
物联网边缘计算需要边端侧物联、计算等芯片技术的支持。而嵌入式SoC（System on Chip）芯片作为边缘计算平台的核心，更是电力物联网边缘计算发展的核心基础。当前SoC芯片主要采用ARM架构，ARM架构的SoC芯片在移动和嵌入式领域应用广泛且具有完整的应用生态，然而在经历多年发展后其指令集架构都极为复杂和冗余，且存在高昂的专利费用及架构授权问题，同时复杂多变的国际政治形势使得SoC芯片应用形势严峻，适配安全可控的SoC芯片成为燃眉之急。电力物联网作为国家基础设施的命脉，SoC芯片是其建设中的关键，除了需要丰富的功能、出众的性能、低廉的成本外，还需要做到绝对的自主可控，否则将因为核心SoC芯片的“卡脖子”而受制于人。在这一背景下，采用新一代自主可控的，面向电力物联网边缘计算应用的SoC芯片成为一种必然。
面向智能配电物联网的应用场景，以基于RISC-V指令集架构的微处理器为核心，以满足泛在、安全、智能为导向集成GPU、Crypto Engine、NPU等各种形式的协处理单元，定制开发电力边缘底层软硬件平台是当前构建电力智能物联边端设备可靠高效的路径之一。
跃昉科技设计研发的NB系列SoC产品，主要应用领域为智慧能源、智慧物流、智慧工厂、智慧城市等。跃昉科技于2022年8月发布了NB2芯片产品，其具有高算力、高效能、高集成、高可靠性等特点，其中处理器搭载了四核64-bit RISC-V核心，采用12nm先进工艺，内置多种硬件加速引擎，包括3DGPU、4TOPS算力的NPU、独立的图像、音频及数据处理引擎等，能够满足边缘计算、深度学习、机器视觉及声纹处理等多种需要，可精准面向电力边缘智能应用。同时，NB系列SoC产品的安全启动、加解密引擎、可信执行环境等底层安全特性也能为安全应用形成硬件底层基础支撑。
目前，区块链和物联网之间的交集主要在云端，基于从物联网设备采集到的数据，通过软件方法实现物联网数据上链。然而如果物联网终端设备的硬件底层实现上，尚未部署可信数据上链能力，那么从终端设备源头产生的数据仍可能存在被篡改的风险。所以，从根源上解决数据可信和安全溯源等问题，必须从智能感知设备的数据源头入手，从底层软硬件构建支持可信采集及区块链上链溯源等特性的基础平台，这也是构建软硬件融合装置核心目标和关键。
可信的物联网终端设备，必须通过软硬件融合的形式，能够将硬件级数据可信与区块链共识信任机制一起有效降低安全风险，最终实现基于区块链共识信任机制的商业闭环。想要真正实现更高程度的全流程数据上链，必须通过软硬结合的方式，在终端设备硬件底层部署可信数据上链能力，打通区块链+物联网的关键一环，从数据源头实现上链。依托基于自主可控芯片的底层硬件平台，通过利用其针对安全、加解密、区块链运算等差异化定制资源或特性，可有效地从底层硬件层面确保数据源头的可信。同时，针对相关底层硬件资源和特性，适配从驱动到中间件等层次化SDK软件栈，从而平衡软件安全功能的普适性、易用性、甚至针对性，从而与基于自主可控芯片的硬件平台一同构建出面向电力智能物联边端应用的软硬件融合装置基础平台，进而助力电力行业向互联、安全、智能加速演进。