可靠性是工業蓬勃發展的生命線。數十年來，作為操作技術 (OT) 基石的串口通信一直是確保工廠車間、電網、交通系統無縫傳輸數據的“功臣”。但如今的工業環境正發生著深刻變化：互聯程度日益深入，創新以前所未有的速度不斷涌現，網絡威脅卻比以往任何時候都令人擔憂，企業要如何應對才能確保既有串口基礎設施安全穩定并持續發揮作用？

答案在于，必須將傳統系統與創新解決方案融合，同步發揮串口系統的可靠性與最新技術及強大網絡安全功能的優勢。為此，不僅要確保多年來推動工業發展的核心功能不受影響，還要不斷適應數字化時代出現的各種需求。下文將探討如何循序漸進地改造串口通信基礎設施，提升其安全性，避免運行中斷所帶來的巨大損失，實現持久可靠運行。

串口通信發展現狀

當前，串口通信仍是許多工業應用的基礎技術。串口通信技術便捷靈活、性價比高，在連接傳感器、致動器、PLC、HMI 等各類工業設備方面發揮著不可或缺的作用。串口設備廣泛應用于工廠自動化，RS-485 網絡讓大型工廠車間內大量設備實現通信。此外，串口通信也是電網的關鍵環節，確保可遠距離穩定監控遠程終端單元 (RTU)。

然而，隨著技術加速迭代，維護、集成和保護關鍵串口通信基礎設施面臨特殊挑戰。在工業互聯網 (IIoT) 和工業 4.0 時代，串口通信需與以太網、無線網、云計算等新興技術深度融合。這有助于企業提高效率、基于數據生成洞見，但也引發了復雜的互操作和安全難題。出現的三大主要問題為：

面對供應鏈波動和組件老化，如何保障基礎性解決方案持續發揮作用？

如何確保傳統系統與新興技術始終兼容？

如何保護串口通信網絡免遭日益精密的網絡攻擊，避免運行中斷、數據完整性受損和資產損失？

彌合差距：串口通信保護三大要求

邁向 OT 新未來，需從全局規劃角度升級串口連接。選擇解決方案時，建議考慮以下三大核心要求：

1.保證持久可靠運行：

要保持系統運行效率，避免因運行中斷導致巨大損失，現有串口基礎設施能夠長期發揮作用是關鍵。這不僅意味著所有組件都要有穩定供應和維修服務，還需采取主動生命周期管理策略，防范和降低組件過時風險。

單個組件停止供應可能不會立即引發系統宕機，但組件供應短缺和停產將造成巨大的長期影響。由此造成的后果包括組件成本上漲、維修時間延長、仿冒品風險增加，以及不得不中斷生產、斥巨資升級整個系統，甚至導致喪失競爭力。

要避免這些不良后果發生，關鍵在于選擇秉持長期支持和主動生命周期管理理念的解決方案供應商，他們需提供：

基于高適應性現代化平臺的解決方案：確保基礎技術不太可能迅速過時。

現成可用組件：優先選擇具有可靠供應鏈、提供長生命周期組件的供應商。

可更新固件：定期更新固件可增強安全性，滿足最新標準要求，以及添加新功能。

透明的生命周期策略：供應商必須明示產品生命周期流程，包括生命周期終止 (EOL) 時間線、遷移策略等。

前瞻性過時管理：持續監測組件供應狀態，及早識別過時風險，提前與客戶溝通遷移事項。

替代解決方案：如果產品或組件已停止供應，供應商需保證平穩過渡至替代解決方案。

半導體行業技術迭代的速度非常快，因此尤其要關注相關組件的生命周期問題。選擇供應長期穩定、采用前瞻性過時管理方式的合作伙伴，是企業最大程度降低串口通信基礎設施風險、最大程度延長設施生命周期的關鍵所在。

2.擁抱現代化和互操作：

工業領域持續創新，變化不止，串口通信技術需緊跟發展步伐。為確保設備與如今的系統和數字基礎設施無縫通信，串口通信技術既要支持 Modbus RTU 等傳統串口協議，也需支持 Modbus TCP/IP、PROFINET、EtherCAT 等現代以太網協議。

因此，建議優先考慮支持新舊融合的解決方案。比如，先進的串口設備聯網服務器或協議網關要能提供靈活配置選項，輕松實現串口轉以太網連接，并確保數據安全傳輸至云應用。此外，工業聯網解決方案需采用生態友好型材質和節能結構，支持超長產品生命周期，符合全球環境、社會和公司治理 (ESG) 原則，為實現可持續發展目標貢獻力量。借助數據分析和數字化轉型契機，企業可提升現有串口設備的價值。

3.重視增強網絡安全：

針對工業系統的網絡攻擊，無論在頻率還是精密程度上都日益升級，包括隨機惡意軟件、定向入侵等，企圖中斷工業系統運行、竊取數據或破壞資產。

抵御攻擊不能僅依賴行業標準，還需獲得具體安全功能的幫助。現代安全串口聯網解決方案需支持：

設備級安全和事件日志：與傳統低安全性的串口設備相比，現代解決方案通過詳細的事件日志，監測未授權訪問、重啟、配置變更等可疑活動，讓針對串口基礎設施的潛在威脅無處遁形。

嚴格驗證：與往往缺乏身份驗證環節的既有系統不同，現代轉換器要求強密碼和用戶身份驗證，在網絡邊緣就能防止未授權訪問。

數據加密：為防止數據竊取、確保數據保密性，并滿足美國網絡安全和基礎設施安全局 (CISA) 指南要求，建議通過 TLS/SSL 等協議加密串口設備數據。

基于角色的訪問控制：基于角色限制用戶行為。例如，給予管理員總控制權，同時將操作員權限設定為只讀訪問，可有效降低憑證泄漏風險，這與經常缺乏訪問控制的既有系統大為不同。

安全固件更新：定期、安全的固件更新對修復漏洞至關重要。現代解決方案具備安全且經認證的固件更新機制，可抵御最新威脅，并滿足 IEC 62443 等標準的現行漏洞管理要求。

與 IT 安全基礎設施集成：現代 OT 安全功能通常需與現有 IT 安全系統集成，比如 RADIUS、LDAP 等集中認證系統。

這些符合 IEC 62443-4-2 等標準的安全功能不再是可選項，而是保障運行、確保合規的必選項。

案例分享：為關鍵基礎設施構筑安全防線

一家天然氣管道運營商受客戶委托，負責對監測系統進行現代化改造。該運營商需增強網絡安全功能，應對與日俱增的網絡威脅，同時滿足 IEC 62443-2-1 標準要求——必須為資產所有者構建全方位網絡安全管理系統。在現代化改造中，關鍵一步是將天然氣致動器、流量計等既有串口設備集成至工業以太網。這一集成工程需滿足 IEC 62443-3-3 標準定義的整體系統安全要求，達到適用于關鍵基礎設施的特定安全等級 (SL)。

這就需要部署安全串口設備聯網服務器，在現場層提供強大保護。該運營商選用了已獲 IEC 62443-4-2 SL2 標準認證的 Moxa NPort 6650 安全終端服務器。該服務器具備一系列安全功能，包括集中認證集成（簡化整個網絡身份驗證管理）、安全運行模式（加密串口轉以太網流量）和配置校驗和驗證（檢測未授權更改）。此外，Moxa 承諾提供持續漏洞管理和安全更新，有助于確保對天然氣管道的長久保護。

面對不斷演進的網絡安全威脅，該管道運營商認識到還需要增加增強型事件日志、硬件級信任根等功能，采用“安全始于設計”邊緣互聯解決方案，才能保證設施安全，應對未來挑戰。依托 Moxa 解決方案，該運營商不僅在達到 IEC 62443-3-3 標準規定的系統安全等級和滿足 IEC 62443-2-1 標準要求方面取得重大進展，而且實現了傳統串口基礎設施的持續穩定運行，同時為未來安全要求做好準備。

迎接 OT 未來

在工業領域快速發展的當下，傳統系統與創新技術實現平衡至關重要。保證持久可靠運行、擁抱現代化和互操作、重視增強網絡安全的解決方案，將助力企業保持串口通信基礎設施的安全可靠運行，同時做好準備，迎接 OT 新未來。

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