農(nóng)業(yè)4.0的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)
智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)和科技巨頭們的下一個風(fēng)口，但如果應(yīng)對不當(dāng)，過去三十年肆虐科技行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全“病蟲害”，將給現(xiàn)代農(nóng)業(yè)甚至人類糧食安全帶來巨大的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。
根據(jù)最新數(shù)據(jù)，到2050年，全球農(nóng)業(yè)需要養(yǎng)活大約100億人，這意味著在農(nóng)業(yè)用地不擴張的前提下(符合環(huán)境和氣候目標(biāo))，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(zhàn)開啟了“智能農(nóng)業(yè)”時代，即通過將農(nóng)業(yè)技術(shù)與信息技術(shù)、自動化和人工智能相結(jié)合來徹底改變食品生產(chǎn)。
這個被冠以“農(nóng)業(yè)4.0”的新時代可以確保全球糧食生產(chǎn)的可持續(xù)性。但是，隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)開始逐漸接受智能技術(shù)，懂得如何管理集成到農(nóng)業(yè)中的信息技術(shù)相關(guān)安全與隱私風(fēng)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(nóng)業(yè)當(dāng)前使用的技術(shù)所涉及的風(fēng)險進行了全面分析，并制定了潛在對策，發(fā)表了題為《智慧農(nóng)業(yè)調(diào)查：發(fā)展模式，技術(shù)以及安全和隱私挑戰(zhàn)》的論文(鏈接在文末)。
該論文的主要作者，中國南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和英國林肯大學(xué)教授舒磊，以及該論文的第一作者，中國南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的楊星表示：“智能農(nóng)業(yè)為農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。”
研究人員還指出，智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)攻擊和信息泄漏風(fēng)險已經(jīng)“成熟”。為了防止這些風(fēng)險危及全球糧食供應(yīng)，楊教授和他的團隊根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的背景(或“模式”)確定并提出了風(fēng)險應(yīng)對策略。
智慧農(nóng)業(yè)三大模式面臨不同風(fēng)險
楊教授解釋說：“基于城市場景的網(wǎng)絡(luò)安全策略可能并不適用于農(nóng)村環(huán)境。”他們將農(nóng)業(yè)系統(tǒng)分為三種模式：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)和訂單農(nóng)業(yè)(下圖)。
以上三種智慧模式中的每一種都有其獨特的特征(規(guī)模、氣候、基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和技術(shù))，每種模式都面臨不同風(fēng)險，需要不同的對策。
在確立了基礎(chǔ)風(fēng)險模型后，研究人員著手分析三種農(nóng)業(yè)模式所涉及的各種安全挑戰(zhàn)。首先，他們確定了每種模式及其應(yīng)用中涉及的關(guān)鍵技術(shù)。
其中，物聯(lián)網(wǎng)(IOT)是智慧農(nóng)業(yè)廣泛采用的最重要的技術(shù)，但其應(yīng)用場景和需求各不相同。例如，物聯(lián)網(wǎng)在田間農(nóng)業(yè)中用于記錄環(huán)境變量并分析趨勢，以預(yù)測最佳施肥方式，同時可用于溫室和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的環(huán)境條件自動化。
在不同場景中，技術(shù)架構(gòu)的設(shè)置方式都會使其面臨各種各樣的安全挑戰(zhàn)。例如，極端的環(huán)境條件可能會損壞外部的傳感設(shè)備，而未經(jīng)授權(quán)的訪問和惡意的網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會損害數(shù)據(jù)完整性和站點安全性，篡改自動化設(shè)備，并導(dǎo)致嚴重的財務(wù)和生產(chǎn)損失。
參考閱讀：以色列智能灌溉系統(tǒng)遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊
為了更好地評估每種場景中所需的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，研究人員對他們確定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或信息技術(shù)的挑戰(zhàn)進行了分類。
研究人員調(diào)查了每種技術(shù)及其當(dāng)前的應(yīng)用，提出了六種安全和隱私技術(shù)解決方案：
- 入侵檢測系統(tǒng)
- 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(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)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(yīng)用于不同的環(huán)境，以及它們?nèi)绾螒?yīng)對智能農(nóng)業(yè)的每項網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。
人們對農(nóng)業(yè)潛在安全風(fēng)險知之甚少
經(jīng)過全面的分析研究后，科學(xué)家們進一步指出：人們對農(nóng)業(yè)設(shè)備(例如傳感器和拖拉機)無處不在的潛在安全風(fēng)險知之甚少。他們用一個簡單的設(shè)備案例——基于IoT架構(gòu)(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(dǎo)致無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障。解決該問題的方法很簡單，只需要設(shè)置(安全)物理距離就足以消除安全風(fēng)險。但是，研究人員建議對更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險提高警惕。
隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)日趨復(fù)雜，農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全面臨的挑戰(zhàn)也日趨嚴峻。研究人員還討論了其他新興技術(shù)(例如5G網(wǎng)絡(luò)和VR/AR模擬)，在不久的將來，這些技術(shù)必定會集成到智能農(nóng)業(yè)中，因此(在這些技術(shù)普及之前)很有必要對其安全性影響進行進一步研究。
科學(xué)家們警告說，在我們通過智能農(nóng)業(yè)邁向可持續(xù)發(fā)展的未來時，需要時不時退后一步，以檢查我們?nèi)绾尾拍苷嬲?安全地)實現(xiàn)這一目標(biāo)。
參考資料：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9269526
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