農業4.0的網絡安全挑戰
責編：gltian ｜2021-03-08 16:13:57
智慧農業已經成為互聯網和科技巨頭們的下一個風口，但如果應對不當，過去三十年肆虐科技行業的網絡安全“病蟲害”，將給現代農業甚至人類糧食安全帶來巨大的網絡安全威脅。
根據最新數據，到2050年，全球農業需要養活大約100億人，這意味著在農業用地不擴張的前提下（符合環境和氣候目標），農業生產需要增長近56％，才能確保全球糧食安全。
這項前所未有的挑戰開啟了“智能農業”時代，即通過將農業技術與信息技術、自動化和人工智能相結合來徹底改變食品生產。
這個被冠以“農業4.0”的新時代可以確保全球糧食生產的可持續性。但是，隨著傳統農業開始逐漸接受智能技術，懂得如何管理集成到農業中的信息技術相關安全與隱私風險非常重要。
為此，來自中國、阿爾及利亞和英國的研究人員對智能農業當前使用的技術所涉及的風險進行了全面分析，并制定了潛在對策，發表了題為《智慧農業調查：發展模式，技術以及安全和隱私挑戰》的論文（鏈接在文末）。
該論文的主要作者，中國南京農業大學和英國林肯大學教授舒磊，以及該論文的第一作者，中國南京農業大學的楊星表示：“智能農業為農業情報與自動化提供了解決方案，智能化和無人操作都是智能農業的發展目標?！?/p>
研究人員還指出，智能農業領域的網絡攻擊和信息泄漏風險已經“成熟”。為了防止這些風險危及全球糧食供應，楊教授和他的團隊根據農業生產的背景（或“模式”）確定并提出了風險應對策略。
智慧農業三大模式面臨不同風險
楊教授解釋說：“基于城市場景的網絡安全策略可能并不適用于農村環境?！?/strong>他們將農業系統分為三種模式：精準農業、設施農業和訂單農業（下圖）。
以上三種智慧模式中的每一種都有其獨特的特征（規模、氣候、基礎設施、設備和技術），每種模式都面臨不同風險，需要不同的對策。
在確立了基礎風險模型后，研究人員著手分析三種農業模式所涉及的各種安全挑戰。首先，他們確定了每種模式及其應用中涉及的關鍵技術。
其中，物聯網（IOT）是智慧農業廣泛采用的最重要的技術，但其應用場景和需求各不相同。例如，物聯網在田間農業中用于記錄環境變量并分析趨勢，以預測最佳施肥肥料方式，同時可用于溫室和水產養殖中的環境條件自動化。
在不同場景中，技術架構的設置方式都會使其面臨各種各樣的安全挑戰。例如，極端的環境條件可能會損壞外部的傳感設備，而未經授權的訪問和惡意的網絡攻擊可能會損害數據完整性和站點安全性，篡改自動化設備，并導致嚴重的財務和生產損失。
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為了更好地評估每種場景中所需的網絡安全解決方案，研究人員對他們確定的農業生產或信息技術的挑戰進行了分類。
研究人員調查了每種技術及其當前的應用，提出了六種安全和隱私技術解決方案：
- 入侵檢測系統
- 身份驗證和訪問控制
- 加密和密鑰管理解決方案
- 隱私保護
- 基于區塊鏈的數據完整性解決方案
- 物理安全對策
該研究非常詳細地介紹了每種解決方案如何應用于不同的環境，以及它們如何應對智能農業的每項網絡安全挑戰。
人們對農業潛在安全風險知之甚少
經過全面的分析研究后，科學家們進一步指出：人們對農業設備（例如傳感器和拖拉機）無處不在的潛在安全風險知之甚少。他們用一個簡單的設備案例——基于IoT架構（SIL-IoT）的太陽能殺蟲燈，來證明這一觀點。
實驗表明，這種太陽能殺蟲燈會引起電磁干擾，甚至可能導致無線傳感器網絡發生故障。解決該問題的方法很簡單，只需要設置（安全）物理距離就足以消除安全風險。但是，研究人員建議對更復雜的網絡安全風險提高警惕。
隨著農業技術日趨復雜，農業網絡安全面臨的挑戰也日趨嚴峻。研究人員還討論了其他新興技術（例如5G網絡和VR / AR模擬），在不久的將來，這些技術必定會集成到智能農業中，因此（在這些技術普及之前）很有必要對其安全性影響進行進一步研究。
科學家們警告說，在我們通過智能農業邁向可持續發展的未來時，需要時不時退后一步，以檢查我們如何才能真正（安全地）實現這一目標。
參考資料：
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9269526