DAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT - WHEN IT MATTERS, IT RUNS ON WIND RIVER
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™ AN INTEL COMPANY DAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT WHEN IT MATTERS, IT RUNS ON WIND RIVER
DAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT
ZUSAMMENFASSUNG
Die digitale Transformation verspricht durch die Verwendung von Daten-Analytics und hoch-
entwickelten Steuerungssystemen geschäftliche Vorteile und Effizienzen für Hersteller
in der Industrie. Um ihre Marktposition zu behaupten und sich gegenüber agilen Wett-
bewerbern einen Vorsprung zu erarbeiten, setzen Unternehmen auf Industrial IoT und
investieren in neue Fähigkeiten. Aber die Umsetzung dieser Vision der digitalen Transfor-
mation in die Realität ist ein komplexer Vorgang mit zahlreichen Herausforderungen auf
dem steinigen Weg zum Erfolg. Werden Ihre vorhandenen Systeme mit zusätzlicher Netz-
werkkonnektivität ausgestattet, so sind sie angreifbarer durch Sicherheitsbedrohungen
aus dem Internet. Eine Möglichkeit zum Schutz der Systeme besteht in ihrer Isolierung.
Das kann allerdings dazu führen, dass Ihnen einige wichtige Vorteile von IoT entgehen.
In diesem Whitepaper wird untersucht, wie Unternehmen eine Strategie der digitalen
Transformation erarbeiten können. Dabei werden Geschäftswerte durch die Erstellung
von datenfähigen, intelligenten Systemen generiert, die vor Sicherheitsbedrohungen aus
dem Internet geschützt sind. Gleichzeitig werden die Gesamtkosten für die Lebenszyklen
und Risiken von kritischer Infrastruktur, die IoT nutzt, gesenkt. Werfen wir einen Blick
auf die Virtualisierung. Damit können Sie wichtige sicherheitszertifizierte Anwendungen
und unsichere Anwendungen erkennen, die IoT-Kommunikation von Altanwendungen
trennen und enorme Vorteile in der Nutzung hochentwickelter Technologien zur Imple-
mentierung von IoT-Fähigkeiten erzielen. Schließlich untersuchen wir, wie die Virtualisie-
rung die Produktsicherheit maximieren und die Verwendung von Java und Analytics am
Rand des Netzwerks (Edge) ermöglichen kann. Dazu werden unterschiedliche Partitionie-
rungsarten im IoT-Design durchgespielt, die zu verringerten Designkosten und Risiken
insgesamt führen.
Erfahren Sie, wie sich VxWorks® zum wichtigsten RTOS (Real-time Operating System,
Echtzeit-Betriebssystem) für IoT entwickelt hat. VxWorks stellt die Zuverlässigkeit, sowie
Safety- und Security-Fähigkeiten bereit, um kritische Infrastruktursysteme, die IoT nutzen
wollen, auch in Zukunft erfolgreich zu betreiben.
INHALT
Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Die Chancen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Treibende Kräfte für das Geschäft. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Lösungen für die Implementierung von IoT Systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Hochentwickelte RTOS-Fähigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Abschließende Bemerkungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Quellenangaben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Quellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
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2 | White Paper
AN INTEL COMPANYDAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT
Neue Ansätze für die geschäftliche Strategie
Die ARC Advisory Group erklärt dazu :„Das Risiko, Bei der Erkundung neuer und verbesserter Einnahmequellen spielt
als ‚Late Adopter‘ zu spät auf den IoT-Zug aufzu- ein Gedanke eine wichtige Rolle: Sie wollen erreichen, dass Ihre
Kunden möglichst positive Erfahrungen machen. Dazu können
springen, ist jetzt erheblich größer, als das Risiko,
Sie Ihre Strategie von einem produktzentrierten Ansatz auf einen
die Technologie bereits frühzeitig einzusetzen, d. h dienstleistungsorientierten Ansatz umstellen. Schließlich wollen
zu den ‚Early Adopters‘ gehören”. Sie sicherstellen, dass Sie es gut mit dem digitalen Wettbewerb
und disruptiven neuen Wettbewerbern aufnehmen können und
gleichzeitig wertvolle Dienstleistungen für Ihre Kunden erbringen.
DIE CHANCEN
Erhöhte Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit der Ressourcen
In vielen verschiedenen Branchen geht es um ein gemeinsames
Thema: die digitale Transformation im Geschäft. Die Unternehmen Die Ziele, „grüner zu werden,“, also umweltfreundlicher, sowie die
versprechen sich von der Implementierung der digitalen Effizienz zu erhöhen, verlangen, dass Sie genauere Untersuchungen
Transformation, dass sie damit verbessertes operatives Geschäft, vornehmen: Wie können Sie kontinuierlich Fertigungsprozesse
Gewinne und Wettbewerbsfähigkeit erreichen. Ein Bericht von verbessern und den Energieverbrauch sowie die Nutzung anderer
Tata Consultancy Services (TCS) aus dem Jahr 2015 untersuchte Ressourcen senken, wobei gleichzeitig die Fertigungsprozesse
die Auswirkungen von IoT-Technologien mit Hilfe einer Umfrage sicher sein müssen?
unter 795 Führungskräften großer, multinationaler Unternehmen, Beachtung von Produktlebenszyklen
die bereits IoT-Technologien oder -Lösungen implementiert Das dienstleistungsbasierte Modell ist abhängig davon, dass
hatten. Das Ergebnis: 19% der Befragten aus der industriellen Produkte im Feld ohne Unterbrechung in Betrieb bleiben. Wenn ein
Fertigung nannten bereits mehr als 30% Umsatzgewinn. Andere System ausfällt, reduziert das nicht nur den eingehenden Umsatz
wichtige Ergebnisse: aus Dienstleistungen, sondern es ist zur Lösung des Problems
• 2014 betrug das durchschnittliche Umsatzwachstum aufgrund eventuell auch ein Techniker vor Ort erforderlich. Vorausschauende
ihrer IoT-Investition 15,6%. und vorbeugende Wartung mit Hilfe von Machine Learning kann
• Fast jeder Zehnte (9%) gab ein Umsatzwachstum von min- die Wartungskosten im Feld und ungeplante Ausfallzeiten redu-
destens 30% an. zieren und gleichzeitig die Assets optimieren.
• Die obersten 8% der Befragten nannten hinsichtlich ROI auf-
grund von IoT ein durchschnittliches Umsatzwachstum von
unglaublichen 64% im Jahr 2014 als direktes Ergebnis aus die- Analytics am Rand des Netzwerks (Edge) schließt die
sen Investitionen. Lücke zwischen Erkenntnis und Aktion (Maßnahmen).
Dadurch können Ihre kritischen Infrastruktursysteme,
In der TCS-Umfrage von 2015 zu den Auswirkungen die IoT-Fähigkeiten nutzen, mit höherer Genauigkeit
von IoT-Technologien beschrieben Führungskräfte betrieben werden, die Wettbewerbsfähigkeit sicher-
in der industriellen Fertigungsbranche die höchste stellen sowie wirtschaftliche Vorteile erbringen.
Umsatzsteigerung aufgrund von IoT-Investitionen In manchen Fällen können sie Ihnen sogar neue
mit einem durchschnittlichen ROI von 28,5%. Geschäftschancen eröffnen.
In der TCS-Umfrage von 2015 zu den Auswirkungen von IoT-
IoT treibt die digitale Transformation voran, indem es vernetzte,
Technologien beschrieben Führungskräfte in der industriellen Fert-
intelligente Geräte zur Verfügung stellt. Damit Ihr Unternehmen
igungsbranche die höchste Umsatzsteigerung aufgrund von IoT-
erfolgreich auf den IoT-Zug aufspringen kann, reicht es nicht aus,
Investitionen mit einem durchschnittlichen ROI von 28,5%.
wenn wichtige Entscheidungsträger, wie Sie selbst, nur die allgemei-
ne Chance erkennen, die dem Trend der digitalen Transformation
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3 | White Paper
AN INTEL COMPANYDAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT
zugrunde liegt. Sie müssen darüber hinaus bestimmte Produkte, in den Bereich IoT vordringen. Um Systeme zu implementieren, die
Dienstleistungen und Geschäftsmodelle bestimmen, die profitable diese Anforderungen erfüllen, und positive Geschäftsergebnisse
Ergebnisse erwirtschaften können, beispielsweise die Verbesserung zu erzielen, benötigen Sie datenfähige, intelligente Systeme, die
Ihrer Kundenbindung und -erfahrung, Produkt- oder Technologie- vor Bedrohungen aus dem Web geschützt sind und die außerdem
Innovation oder Geschäfts- bzw. Produkt-Effizienz. Möglicherweise kostengünstig sind.
ist es auch erforderlich, Ihr Geschäft komplett zu transformieren.
50% 47%
45%
Zu diesem Prozess gehört es, die zu sammelnden Daten festzule- 40%
gen, um diese Ergebnisse zu erzielen und bessere geschäftliche 35%
31%
29%
30% 28% 27%
Entscheidungen treffen zu können. In anderen Worten: die ge- 25%
20% 18% 18%
nerierten Daten und die Ziele, die damit verfolgt werden, müssen 15% 14% 13%
10% 9%
für Sie und Ihre Kunden einen Mehrwert darstellen. Lösungen, die 5%
0%
einfach nur faszinieren, jedoch ihre Kosten gegenüber den Kunden Improving Improving Creating Reducing Maximizing Ability to Reducing Enhancing Enhancing Better
Operational Productivity New Downtime Asset Sell Asset Worker Product Under-
Efficiency Business Utilization Products Lifecycle Safety Innovation standing of
nicht rechtfertigen, werden Ihnen keine Zugkraft am Markt verleihen. Opportuni-
ties
as a
Service
Costs Process Customer
Demand
Implementierungen, die nicht profitabel sind, werden den Erfolg des Sources: Morgan Stanley – Automation World Industrial Automation Survey, AlphaWise
Geschäfts nicht untermauern. Außerdem müssen Sie sich ansehen, Abbildung 1. Vorteile von IIoT: Treibende Kräfte für Industrial Internet of Things
wie mögliche Lösungen in die IoT-Strategie Ihres Unternehmens
insgesamt passen. Beim Abstecken Ihres IoT-Kurses müssen Sie Datenfähige, intelligente Systeme
Angebote definieren, die sich in Ihr restliches Geschäft einfügen. Ihr Ziel wird letztendlich sein, alle Systeme mit der gesamten
IoT-Umgebung zu verbinden, damit Sie Entscheidungen auf
Tabelle 1. Typischer Lebenszyklus von Geräten
Grundlage der umfassenden Analyse dieser Daten treffen können.
Gerät Typischer Lebenszyklus (Jahre) Das klingt einfach, ist aber in der Regel nicht so schnell imple-
SmartphoneDAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT
Da unser Ziel darin besteht, Daten von allen Systemen zu sammeln, Günstigere Kosten
sind auch Systeme betroffen, die eine Anforderung im Hinblick auf Die Kosten bei Software-Entwicklungsprojekten im Blick zu
funktionale Sicherheit haben. Diese Systeme steuern Maschinen, behalten, war schon immer anspruchsvoll. Dies liegt hauptsächlich
die bei einem Software- oder Hardwarefehler Verletzungen oder daran, dass sich die Funktionalität und Fähigkeiten tenden-
den Tod von Menschen verursachen können. In diesen Fällen ziell im Verlauf des Entwicklungsprozesses erweitert. Für IoT-
legen behördliche Vorschriften bestimmte Auflagen fest. Ein gutes Systeme wird die Herausforderung noch komplexer, weil Geräte
Beispiel hierfür finden Sie in der Norm IEC 61508, die die funktio- zu berücksichtigen sind, die bereits viele Jahre im Feld im
nale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer/ Einsatz sind. Ihre Zielsetzung besteht darin, Umsatz über ein
programmierbarer elektronischer Systeme definiert. Werden diese dienstleistungsbasiertes Modell zu generieren. So müssen also
Systeme mit zusätzlichem Code versehen, um sie für Daten fit zu Lebenszykluskosten berücksichtigt werden sowie die Diagnose,
machen, so könnte dies kostspielig werden, weil gemäß dieser Fehlerkorrektur und Aktualisierung der Gerätesoftware.
Vorschriften Tests und Validierungen erforderlich sind.
Dies ruft neue Technologien und Änderungen an der Software-
Architektur auf den Plan, um diese Aktualisierungen zu ermögli-
Funktionale Sicherheit ist der Teil der Gesamtsicherheit, chen und den optimalen Schutz zu garantieren. Typischerweise
der davon abhängt, dass ein System oder ein Gerät werden Embedded Systeme für einen einzigen Zweck entwickelt:
beispielsweise zur Steuerung einer Maschine oder zur Bedienung
korrekt auf die Eingaben reagiert. Dazu gehört auch
eines Sicherheits-Features. Oft wird dies von einem einzigen
die Erkennung eines potenziell gefährlichen Zustands, Codeblock bewältigt, der in die Hardware des Systems voll inte-
die zur Aktivierung eines schützenden oder kor- griert ist. Es kann also schwierig sein, dies zu warten, zu aktuali-
sieren und mit neuen Fähigkeiten zu versehen, ohne die Software
rigierenden Geräts bzw. Mechanismus führt. Damit
komplett neu schreiben zu müssen.
soll verhindert werden, dass gefährliche Situationen
Angesichts der Anforderung, Effizienzgewinne zu erzielen, geht
entstehen, bzw. sollen die Folgen einer gefährlichen der Trend hin zur Konsolidierung dieser Systeme auf eine einzige,
Situation abgemildert werden. leistungsstärkere Plattform, auf der eine virtuelle Maschine läuft,
die „Anwendungen“ hostet. Diese Plattformen unterstützen die
Nutzung von Virtualisierung und Multi-Core Prozessoren, um
Schutz vor Bedrohungen aus dem Web
flexible, hochleistungsfähige Systeme bereitzustellen, die die
Angesichts der Ziele der digitalen Transformation liegt es auf der
Lebenszykluskosten senken und operative Ausgaben verbessern
Hand, dass Daten bei Entscheidungen in Ihrer Organisation eine
können. Dazu ermöglichen sie einfache Wartung, Aktualisierung
bedeutende Rolle spielen. Eine große Gefahr besteht also darin,
und Verwaltung von Software-Anwendungen.
dass die Daten in irgendeiner Weise manipuliert werden könnten.
Daten als wichtigster Teil Ihres Systems müssen daher vor Cyber- Die gesammelten und analysierten Daten können sich im Verlauf
Angriffen geschützt werden, wie andere Assets auch. Das führt zur des Geräte-Lebenszyklus ändern. Dies geschieht oft nach einer
zweiten Anforderung: Cyber-Sicherheit. Analyse der Daten des Gesamtsystems. Die Folge kann sein, dass
zusätzliche Daten erfasst werden müssen oder die Häufigkeit der
Werden Geräte mit dem Internet bzw. mit Systemen vernetzt, die
Erfassung geändert werden muss. Damit spielt es eine nicht zu
ihrerseits mit dem Internet verbunden sind, so sind sie Bedrohungen
unterschätzende Rolle, wie schnell vorhandene Anwendungen
und Anfälligkeiten ausgesetzt, die bei ihrer Konzeption noch
angepasst oder erweitert werden können, und zwar durch flexible
gar keine Rolle spielten. Cyber-Sicherheit ist nun während der
Anwendungen oder Aktualisierungsdienste. Diese hochentwick-
Lebensdauer eines Systems ausgesprochen wichtig. Daher müssen
elten Dienste und Aktualisierungen können zur Beibehaltung der
Mechanismen bereitgestellt werden, die die Cyber-Sicherheit über
Gerätesicherheit genutzt werden.
die gesamte Lebenszeit des Geräts berücksichtigen, einschließlich
Fernüberwachung und Aktualisierungen von bereits implementier- Die Virtualisierung von Safety-Funktionen sorgt dafür, dass eine
ten Geräten. Konsolidierungsstrategie sie von der Konnektivität und Steuerung
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5 | White Paper
AN INTEL COMPANYDAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT
NASA MARS EXPLORATION von IoT isoliert. Dies bedeutet, dass Sie Aspekte der funktionalen Sicherheit erfüllen können
ROVERS und gleichzeitig die Back Office Konnektivität bereitstellen können, die zur Erfüllung Ihrer IoT-
Anforderungen erforderlich ist.
LÖSUNGEN FÜR DIE IMPLEMENTIERUNG VON IOT-SYSTEMEN
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, müssen Unternehmen neue Ansätze der
Architektur auf Systemebene aufgreifen und die neueste Technologie einsetzen. Systeme müs-
sen nicht nur aus datenfähigen, intelligenten Systemen für IoT bestehen, sondern auch gesenk-
te Lebenszykluskosten bieten und gleichzeitig jederzeit sicher und geschützt sein. Fügt man
noch die vorhandenen Anforderungen Skalierbarkeit und Modularität hinzu, um das breite
Abbildung 3. Der Mars Science Labo- Spektrum an Geräten und Sensoren abzudecken, die systemübergreifend erforderlich sind, und
ratory Rover „Curiosity“ der NASA läuft berücksichtigt man die fortlaufende Anforderung der absoluten Zuverlässigkeit, so liegt es auf
unter Wind River VxWorks RTOS der Hand, dass ein neuer Ansatz notwendig ist.
Start: 2003 Die VxWorks-Produktfamilie unterstützt ein ausgesprochen breites Spektrum an 32-Bit, 64-Bit und
Ursprüngliche Mission: 90 Tage Multi-Core Prozessoren einschließlich ARM, Intel Architecture und Power Architecture. Ihr Portfolio
mit zusätzlicher Middleware und optionalen hochentwickelten Technologiekomponenten sowie
Aktueller Status:
ein großes Ökosystem von validierten komplementären Hardware- und Softwarelösungen von
• Lieferte in 2017 immer noch
Drittanbietern ermöglicht Ihnen, Ihre Plattformen differenziert mit Best-of-Breed Fähigkeiten aus-
wissenschaftliche Daten
• Hält den Rekord für die läng- zustatten und Systeme zur Verfügung zu stellen, die für das Internet of Things geeignet sind.
ste zurückgelegte Entfernung
Die Grundlage von datenfähigen, intelligenten Systemen
durch ein Fahrzeug mit Rädern,
das sich nicht auf der Erde Das Betriebssystem ist die Grundlage für intelligente Systeme und muss Leistung in Echtzeit bieten,
befindet da es teure Geräte mit langem Lebenszyklus steuert (häufig hängen sogar Menschenleben davon
ab) und keine Fristen versäumen darf. VxWorks ist ein voll deterministisches Echtzeitbetriebssystem,
Interessante Fakten:
• Dargestellt im Science Fiction das seit mehr als 30 Jahren in der Industrie zur Steuerung von Embedded Systemen eingesetzt wird.
Roman Der Marsianer, von
Um Wertschöpfung zu erzielen, muss die Konnektivität sicherstellen, dass die Daten derartiger
2011, geschrieben von
Andrew Weir Systeme zuverlässig über eine Reihe von Protokollen an die benötigte Stelle übertragen werden.
• Dargestellt in der Verfilmung Mit VxWorks erhalten Sie direkt Unterstützung für branchenweit führende Konnektivitätsstandards
des Buchs Der Marsianer vom und Netzwerkprotokolle, wie etwa CAN, Bluetooth, Continua, ZigBee, Wi-Fi und Ethernet,
Regisseur Ridley Scott und DDS, CoAP und MQTT IoT Konnektivitäts-Middleware-Protokolle und hochleistungsfähige
mit dem Schauspieler Matt
Netzwerkfähigkeiten, wie etwa PTP (Precision Time Protocol) und TSN (Time-Sensitive Networking).
Damon, zuerst veröffentlicht im
Oktober 2015 VxWorks ist modular, d. h. Sie können nachträglich Konnektivität und Netzwerkfähigkeiten hinzufü-
• Weitere Informationen über gen. Somit können Sie viele vorher nicht vernetzte Geräte online schalten, ohne den Kern Ihrer
Wind River im Weltall erhalten Embedded Software überarbeiten zu müssen.
Sie unter Celebrating 20 Years
in Space Tabelle 2. IoT-Security bei VxWorks RTOS
Features: Design Boot Data in Use Data in Transit Data at Rest
• Basiert auf VxWorks RTOS (Bearbeitung) (Übertragung) (Speicherung)
• Remote betrieben • Sichere • Sicheres Booten/Laden • Sichere • Netzwerk- • Verschlüs-
Entwicklungs- • Gemessene Boot-/ Partitionierung sicherheit selte
• Datenerfassung
prozesse Lade-Dauer • Kryptografie • SSL/SSH Speicherung
• Kommunikation • Lieferung von • Sanitization
• Authentifizierung von • Benutzerau- • IPsec/IKE
• Software-Aktualisierungen signierten Anwendungen mit thentifizierung • Firewall
Binärdaten signierten Binärdaten und -verwaltung
• IEC 62443 • Digitale Zertifikate/PKI • Audit/Protokoll
• IEC 27034 • Integritätsüberprüfung
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Kompatibles Software- und Hardware-Ökosystem VxWorks unterstützt diese Sicherheitsfeatures nicht nur zum
Neben einer grundsoliden Echtzeit-Leistung und anderen hoch- Schutz gegen Malware und unerwünschte oder betrügerische
modernen Features muss ein RTOS für IoT ein breites Ökosystem Anwendungen, sondern auch zur sicheren Datenspeicherung,
von getesteten und verifizierten komplementären Hardware- Datenübertragung und für manipulationssichere Designs.
und Softwarelösungen unterstützen. Genau das erfüllt VxWorks Die Unterstützung dieser Features auf Betriebssystemebene
mit einem breiten Feature-Set und seinem Ökosystem mit ist äußerst wichtig. Würden sie nur auf Benutzerebene oder
Anwendungen von Drittanbietern über den Online-Marketplace von Anwendungsebene unterstützt, so wäre dies ineffektiv, teuer und
VxWorks. Das ist unbedingt erforderlich, wenn Sie ein differenzier- riskant. Sicherheitsbedrohungen und -schwachstellen entwickeln
tes Produktangebot und einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil sich weiter und werden mit der Zeit komplexer. Security Profile for
schaffen wollen. VxWorks bietet die umfassendste Bibliothek mit VxWorks ist an dieses komplexe Bedrohungsszenario angepasst
serienmäßigen Board Support Packages. Sie können dadurch und unterstützt die sichere Aktualisierung, den sicheren Download
sofort mit der Entwicklung loslegen, wobei Ihr Projekt kommer- und die sichere Authentifizierung von Anwendungen, damit ihre
zielle, seriengefertigte Technologie maßgeblich ausnutzt. Daher Geräte im gesamten Lebenszyklus sicher bleiben.
können Sie sich also auf die Differenzierung Ihres Produktangebots
Erstellung kostengünstiger Systeme
mit modernen Features und Fähigkeiten konzentrieren, Ihre
Im Lauf der Jahre sind bereits viele Systeme mit langem Lebens-
Markteinführungszeiten durch schnelle Integration mit weniger
zyklus auf Basis von VxWorks gelaufen, normalerweise in festen
Risiko beschleunigen, wobei Spitzentechnologie von Drittanbietern
statischen Rollen, wie bei einem Motor-Antriebssteuerungssystem,
eingesetzt wird. Außerdem können Sie Kosten dadurch senken,
wobei einzelne Funktionen abgearbeitet oder einzelne Geräte an-
dass Sie Systeme implementieren, die serienmäßig bereits inte-
getrieben werden. In einer IoT-Umgebung müssen Sie in der Lage
griert und validiert sind.
sein, diese Systeme zu aktualisieren und verwalten sowie Ihre be-
Die Geräte am Netzwerkrand in IoT sind wegen Einschränkungen reits implementierten Altsysteme zu unterstützen. Ein Gateway
hinsichtlich Kosten und Energie eher sehr klein. Dennoch benöti- kann als Schnittstelle zwischen Altsystemen und IoT-Systemen
gen diese Geräte die von VxWorks bereitgestellte Sicherheit und dienen. Damit ist der Investitionsschutz garantiert. Sie können aber
Konnektivität, um die IoT-Anforderungen zu erfüllen. auch eine partielle Migration in Betracht ziehen durch Verwendung
von Virtualisierungstechnologie und neuen Multi-Core Prozessoren.
Cyber-Sicherheit
VxWorks hat die Fähigkeit zur Nutzung virtualisierter Container auf
Wie beschrieben, müssen datenfähige, intelligente Systeme
einer Multi-Core Plattform als Schnittstelle von Altsystemen mit IoT-
besonders mit Blick auf Security konzipiert, gebaut und imple-
Systemen hinzugefügt.
mentiert werden. Die zunehmend genutzte IoT-Konnektivität setzt
sie immer zahlreicheren und komplexeren Bedrohungen aus. Virtualisierung ermöglicht die Erstellung virtueller Maschinen,
Die Software-Plattform für IoT bietet die Flexibilität, Embedded die die Rechenleistungsanforderungen von Altsystemen und
Systeme mit dem erforderlichen Sicherheitsniveau zu konzipieren, neuen Anwendungen effizient isolieren und duplizieren können.
indem zahlreiche integrierte Features ausgenutzt werden, die alle Das kann die Migration von Altanwendungen unterstützen und
Bereiche abdecken, in denen IoT-Daten betroffen sind: Ihre Plattform auch zukunftssicher machen, denn ein Upgrade
von Anwendungen ist damit möglich. Diese Fähigkeit bietet eine
• Design
Methode für die Isolierung von Anwendungen mit den folgenden
• Boot
Möglichkeiten:
• Data in Use (Bearbeitung)
• Data in Transit (Übertragung) • Unterstützung von Altanwendungen
• Data at Rest (Speicherung) • Isolierung von Code für die funktionale Sicherheit
• Isolierung von Daten für Security
• Anwendungs-Sandbox für zukünftige Fähigkeiten
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Safety Controller Safety Controller
Für Hersteller von industriellen Steuerungs- und Automatisie-
VxWorks Functional
& Apps Safety Apps rungssystemen, die die Zertifizierung der funktionalen Sicherheit
Hardware Hardware VxWorks & Functional Linux & Windows &
Apps Safety Apps Apps Apps nach IEC 61508 bis zu Safety Integrity Level (SIL) 3 benötigen,
Virtualization Profile forHypervisor
VxWorks
bieten VxWorks und Safety Profile for VxWorks eine reichhaltige
Wind River Windows & Multi-core Hardware
Linux & Apps Apps Betriebsumgebung in Echtzeit. Mit ihr erhalten Sie flexible
Hardware Hardware
Optionen für das Systemdesign und erreichen Sie niedrigere
Communication User Interface
Kosten, Risiken und Vorlaufzeiten für die Zertifizierung des kom-
Abbildung 4. Sichere Migration Ihres Altsystems auf IoT mit Hilfe von
pletten Systems.
Virtualisierung
Multi-Core
Wird diese Fähigkeit mit modernen Multi-Core Prozessoren kom-
Mit der Entwicklung von Embedded Systemen hin zu mehr
biniert, so bietet sie auch die erforderliche Leistung, um sowohl
Komplexität und mehr Fähigkeiten und der zunehmenden
neue Fähigkeiten als auch alte Anwendungen ohne Performance-
Forderung nach kostensenkender Konsolidierung werden Multi-
Einbußen auszuführen.
Core Prozessoren zur bevorzugten Plattform. VxWorks bietet
umfassende Unterstützung von Multi-Core Prozessoren, ein-
HOCHENTWICKELTE RTOS-FÄHIGKEITEN
schließlich Betriebssystemkonfigurationen mit AMP (Asymmetric
Im vorigen Abschnitt wurde erläutert, wie VxWorks dabei hilft,
Multiprocessing) und SMP (Symmetric Multiprocessing) sowie
den grundlegenden Anforderungen von IoT-Systemen gerecht zu
Hardware-optimierter Multi-Core Beschleunigung. Das optio-
werden, wobei die Anforderungen der digitalen Transformation
nale Safety Profile und Virtualization Profile for VxWorks ermög-
erfüllt werden und damit ein geschäftlicher Mehrwert entsteht.
licht noch größere Flexibilität, die Leistung von Multi-Core
Aber reicht dies aus? Sie müssen bedenken, dass diese Geräte
Prozessoren nutzbar zu machen. Des weiteren sorgen zusätzliche
jahrelang im Feld implementiert sein werden und sich die
Konsolidierungsoptionen dafür, die Größe, das Gewicht und den
Anforderungen mit der Zeit ändern könnten. Um Sie bei Ihren IoT-
Energieverbrauch zu senken (SWaP).
Anforderungen für die Zukunft zu unterstützen, bietet VxWorks
hochentwickelte RTOS-Fähigkeiten, die einen großen Beitrag zur 64-Bit Verarbeitung
Zukunftssicherheit Ihrer Designs leisten. Viele Embedded Systeme haben heute bereits die Beschrän-
kung von 32-Bit Prozessoren erreicht, besonders bei der
Safety und gleichzeitig Konnektivität zum IoT
Implementierung einer Konsolidierungsstrategie mit Hilfe von
Die Sicherheit im Sinne von Safety ist bei vielen Embedded
Virtualisierung. Die Ära des 64-Bit Prozessors ist also angebro-
Betriebssystemen von zentraler Bedeutung. Safety-Standards sind
chen. VxWorks unterstützt ein ausgesprochen breites Spektrum an
bereits in der Luft- und Raumfahrt, im medizinischen Bereich und
64-Bit und Multi-Core Silizium-Architekturen, einschließlich ARM®,
in industriellen Märkten etabliert. Regulierungsbehörden wen-
Power Architecture® und Intel®-Architecture.
den sie nun aber auch auf neue Märkte, wie die Automobil- und
Energiebranche an. Darüber hinaus wird die bessere Umsetzung Analytics am Netzwerkrand
bereits vorhandener Standards für derartige Systeme angestrebt, Mit zunehmendem Datenvolumen durch die Vernetzung zahl-
beispielsweise für Messeinrichtungen in intelligenten Stromnetzen reicher Sensoren und Datenquellen wird es zu aufwändig, alle
und für medizinische Geräte. Mit der Entwicklung von Standards diese Daten in die Cloud zu senden. Außerdem erhöht dies die
wenden sich Hersteller zunehmend an Wind River, um die entspre- Latenzzeiten zwischen der Datenquelle und dem Ergreifen einer
chenden Fähigkeiten zu erhalten, damit sie die erforderlichen Safety- Maßnahme. Lokale Analytics, die auf dem RTOS läuft, ermög-
und Securityzertifizierungen für ihre Endprodukte einfacher erlangen. licht die lokale Verarbeitung von Daten. Das hebt Maschinen
und Sensoren in jedem Teil des Netzwerks auf ein neues
Natürlich müssen diese Sicherheitsfeatures und -anforderungen
Intelligenzniveau. Damit sind Maßnahmen in Echtzeit an der
hinsichtlich der erforderlichen Vorteile von IoT sowie erhöhten
Datenquelle (oder am Netzwerkrand) sowie aussagekräftigere
Security-Bedrohungen evaluiert werden. Safety muss erste Priorität
Erkenntnisse und schnellere Reaktionszeiten für Geräte möglich.
haben, denn diese Systeme könnten Menschenleben gefährden.
8 | White PaperDAS RTOS ALS WIRKSAME TRIEBKRAFT FÜR KRITISCHE INFRASTRUKTUR IM IOT
Mit AXON Predict™ Analytics for VxWorks kann ein VxWorks- Portfolio mit zusätzlicher Middleware und optionalen hochent-
Entwickler kritische Daten am Netzwerkrand mit visueller Edge wickelten Technologiekomponenten sowie ein großes Ökosystem
Analytics Software und hochentwickeltem Datenmanagement ver- von validierten komplementären Hardware- und Softwarelösungen
walten. Damit sind autonome Reaktionen in Echtzeit auf dem Gerät von Drittanbietern ermöglichen Ihnen, Ihre Plattformen differen-
ohne Verzögerungen realisierbar. AXON Predict Analytics ist so ziert mit Best-of-Breed Fähigkeiten auszustatten und Systeme
konzipiert, dass es hochvolumige Streaming-Daten in Echtzeit analy- zur Verfügung zu stellen, die die Anforderungen des Internet of
siert und gleichzeitig ermöglicht, dass Geräte Prozesseffizienzen Things erfüllen.
vorantreiben und Einblick in die Daten gewähren. AXON Predict
Das RTOS der Zukunft ist schon da: VxWorks verschafft Ihnen als
Analytics verarbeitet Daten, ohne dass Cloud-Konnektivität
Hersteller von Embedded Systemen einen Wettbewerbsvorteil in
erforderlich wäre, und benachrichtigt VxWorks-Anwendungen
der Welt des IoT. Sie sind damit in der Lage, branchenführende
über erkannte Ereignisse, so dass Warnungen und autonome
Geräte schneller auf den Markt zu bringen, während gleichzeitig
Maßnahmen angestoßen werden können
die Entwicklungs- und Wartungskosten sowie die Projektrisiken
Unterstützung für Java-Anwendungen reduziert werden.
Die Implementierung von Java-basierten Anwendungen auf
QUELLENANGABEN
Embedded Geräten ermöglicht erhöhte Entwicklungseffizienz und
Code-Portabilität zusammen mit einfacheren Aktualisierungen, 1. www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/
wobei trotzdem geringe Abmessungen beibehalten werden kön- whats-new-with-the-internet-of-things
nen und das deterministische Verhalten des RTOS erreicht wird. QUELLEN
Wind River Micro Runtime bietet eine optimierte Embedded Java 1. ARC Advisory Group, www.arcweb.com/advisory-services/ind
Runtime-Engine für VxWorks, um Java-Anwendungen speziell für ustrial-iot-and-digital-transformation.
Embedded Geräte zu implementieren, die eine kleinere Grundfläche 2. Tata Consultancy Services (TCS), www.tcs.com/iot-tcs-global
benötigen, was bei Geräten mit eingeschränkten Ressourcen vor- trend-study-2015.
teilhaft ist. Sie können mit Micro Runtime Anwendungen konzi- 3. Wind River Going Green, www.windriver.com/announces/green
pieren und die Embedded Entwicklung mit den Vorteilen von er-with-wind-river/.
Java verknüpfen, beispielsweise erhöhter Entwicklungseffizienz, 4. McKinsey, Benefits of IIoT—The Industrial Internet of Things
Code-Portabilität und Bug Fixes Over-the-Air. Das spart Kosten und Drivers, www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-in
schafft neue Umsatzchancen. sights/whats-new-with-the-internet-of-things.
5. Unlocking the Potential of the Internet of Things, www.mckin
ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN
sey.com/business-functions/digital-mckinsey/our-insights/the-
Durch die digitale Transformation und das Internet of Things stehen
internet-of-things-the-value-of-digitizing-the-physical-world.
Sie vor der Aufgabe, datenfähige, intelligente Systeme zu bauen,
6. EMC Digital Universe with Research and Analysis by IDC, The
jedoch gleichzeitig gesenkte Lebenszykluskosten und -risiken zu
Digital Universe of Opportunities: Rich Data and the Increasing
erreichen sowie Safety und Security zu garantieren. Zuverlässigkeit,
Value of the Internet of Things, April 2014, www.emc.com/
Skalierbarkeit und Modularität sind ebenso wichtig, damit ein IoT
leadership/digital-universe/2014iview/index.htm.
RTOS das breite Spektrum an Geräten und Sensoren abdecken
7. Wind River Celebrating 20 Years in Space, www.windriver.com/
kann, die in all Ihren IoT-Systemen vorkommen.
inspace/.
Die VxWorks RTOS-Produktfamilie unterstützt ein ausgesprochen
breites Spektrum an 32-Bit, 64-Bit und Multi-Core Prozessoren
einschließlich ARM, Intel Architecture und Power Architecture. Ihr
™
AN INTEL COMPANY
Wind River is a global leader in delivering software for the Internet of Things. The company’s technology is found in more than 2 billion devices, backed by world-class professional services and
customer support. Wind River delivers the software and expertise that enable the innovation and deployment of safe, secure, and reliable intelligent systems.
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