ICS 35.110 CCS M 13 中华人民共和国国家标准 GB/T42021—2022 工业互联网 总体网络架构 Industrial InternetGeneral network architecture 2023-05-01实施 2022-10-12发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 42021—2022 目 次 前言 III 引言 IV 范围 1 2 规范性引用文件 3术语和定义 缩略语 4 工业互联网总体网络架构 5 5.1工业互联网总体网络需求 5.1.1三类企业主体 5.1.2七类互联主体 5.1.3 八种互联类型 5.2 工业互联网网络目标框架 5.3 工业互联网网络连接框架 6工业互联网工厂内网络架构 6.1 目标架构 6.2 功能要求 7 工业互联网工厂外网络架构 7.1 目标架构 7.2 功能要求 8工业互联网网络实施架构 8.1工业互联网网络实施框架 8.2生产控制网络 8.2.1 网络实体组成 8.2.2建设模式 8.3企业与园区网络 8.3.1网络实体组成 8.3.2部署要求 8.4国家骨干网络 8.5 数据互通互操作体系 9工业互联网网络安全要求 9.1 设备安全防护要求 9.2网络安全防护要求 参考文献 GB/T42021—2022 前言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任， 本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。 本文件由全国通信标准化技术委员会（SAC/TC485）归口。 本文件起草单位：中国信息通信研究院、中国科学院沈阳自动化研究所、华为技术有限公司、中国电 信集团有限公司、昆山睿翔讯通通信技术有限公司、博智安全科技股份有限公司、工业互联网创新中心 （上海）有限公司、北京东土科技股份有限公司、四川长虹电子控股集团有限公司、杭州优稳自动化系统 有限公司、歌尔股份有限公司、上海锦合瀚科技有限公司、网络通信与安全紫金山实验室 本文件主要起草人：张恒升、赵锋、刘东坡、高巍、袁涛、李栋、周亚灵、陈洁、朱瑾瑜、郭文双、傅涛、 程远、李林光、潘晓勇、郑忠斌、黄锦、孙芳、王文海、徐斌、尹春雷、徐东、慧、杨红梅、孙静晗、马磊、 张旭东、汪硕、李新昊、黄韬。 GB/T42021—2022 引言 工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态，是 工业智能化发展的关键综合信息基础设施。先进工业国家纷纷通过推动工业互联网相关标准研制等手 段加快工业互联网的发展，力图占据第四次工业革命的先机。加快标准研制也是推动我国工业互联网 发展的重要举措。2019年1月工业和信息化部与国家标准化管理委员会联合印发了《工业互联网综合 标准化体系建设指南》，为工业互联网产业生态体系构建提供顶层设计和引领规范。 网络作为工业互联网发展的基础，是构建工业全流程下人、机、物全面互联的关键基础设施。工业 互联网网络实现工业研发、设计、生产、销售、管理、服务等产业全要素的泛在互联，支撑各类工业数据的 开放流动和深度融合，推动各类工业资源的优化集成和高效配置。本文件将从顶层设计角度，规范我国 工业互联网网络体系建设，指导基础网络运营单位、工业企业、网络服务企业等构建工业互联网网络 TV GB/T42021—2022 工业互联网 总体网络架构 1范围 本文件规定了包括工业互联网总体网络架构，以及工厂内网络架构和功能要求、工厂外网架构和功 能要求、网络实施架构和网络框架组成等。 本文件适用于工业互联网网络规划、设计、建设和升级改造。 2规范性引用文件 2 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 YD/T3804一2020工业互联网安全防护总体要求 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 industrialInternet 工业互联网 新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、 物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系 3.2 工业互联网网络 industrialInternetnetwork 连接工业企业内人员、机器、材料、环境、系统，以及企业各地机构、上下游企业、用户、产品等工业全 流程全要素的信息网络基础设施。 3.3 工厂内网络 enterprise internal network 用于工厂内人、机、物等生产要素互联以及企业IT管理系统之间连接的网络。 3.4 工厂外网络 enterpriseexternalnetwork 以支撑工业全流程各项活动为目的，用于连接企业上下游之间、企业与智能产品、企业与用户之间 的网络。 3.5 OT网络 operationtechnologynetwork 用于连接生产现场设备与系统，实现自动控制及信息采集的工业通信网络。 3.6 IT网络 finformationtechnologynetwork 用于连接信息系统与终端的数据通信网络 1 GB/T42021—2022 3.7 现场总线 fieldbus 连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络 3.8 softwaredefinednetworking 软件定义网络 一种网络虚拟化的实现方式，通过将网络控制面与数据面分离开来，并提供开放编程接口，从而实 现网络的灵活控制。 3.9 network virtualization 网络虚拟化 能够实现网络资源动态调配、动态管理的技术 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 IPv4 互联网协议第四版（InternetProtocolVersion4） IPv6 互联网协议第六版（InternetProtocolVersion6） IT 信息技术（InformationTechnology） MQTT 消息队列遥测传输（MessageQueuingTelemetryTransport） NB-IoT 窄带物联网（NarrowBandInternetofThings) OT 操作技术（OperationTechnology） OPC UA OPC统一架构（OPCUnifiedArchitecture) SDN 软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork） TSN 时间敏感网络（Time-SensitiveNetworking） 工业互联网总体网络架构 5.1 工业互联网总体网络需求 5.1.1 三类企业主体 三类企业主体包括： a）工业制造企业； b）工业服务企业，围绕设计、制造、供应、服务等环节提供服务的各类企业； c) 网络服务企业，主要包括基础电信运营商、网络服务供应商、互联网企业等。 5.1.2 七类互联主体 a） 在制品； b) 智能机器； c) 工厂控制系统； (P 工业信息系统/管理软件； e) 在用智能产品； 2 GB/T42021—2022 f) 工业互联网应用； g）用户。 七类互联主体如图1所示。 工业互联网应用 智能化生产 网络化协同 个性化定制 服务化延伸 工业互联网平台 工厂外网络 上下游 智能产品 企业 工厂内网络 工业信息系统/管理软件 工厂控制系统 用户 () 智能 智能 智能 机器 机器 机器 N(2) N 在制品 图 1 工业互联网互联图 5.1.3八种互联类型 八种互联类型包括了七类互联主体之间复杂多样的互联关系，成为连接设计能力、生产能力、商业 能力以及用户服务的复杂网络系统，包括： 智能机器与工厂控制系统； a) 在制品与智能机器； 在制品与管理软件； c) d) 智能机器与智能机器； e) 工厂控制系统与工业信息系统/管理软件； f) 工业信息系统/管理软件与用户； 工业信息系统/管理软件与协作平台； g) h) 智能产品与工厂。 八种互联类型关系如图1所示。 5.2 工业互联网网络目标框架 根据工业互联网互联需求的发展，形成工业互联网整体网络体系目标框架，如图2所示。 3 GB/T42021—2022 工业互联网应用 智能化生产 网络化协同 个性化定制 服务化延伸 2数据互通 ）标识解析 工业互联网平台 工厂外网络 标识解析 /网络互联 系统 ·工厂内网络 智能产品 工厂外网络 上下游 企业 工广内网络 工业信息系统/管理软件 T网络 工厂控制系统 用户 OT网络 智能 智能 智能 机器门机器 在制品 图2工业互联网整体网络体系目标框架 网络体系由网络互联、数据互通和标识解析三部分组成。 5.3工业互联网网络连接框架 工业互联网网络连接框架包括工厂内网络和工厂外网络，又可分为网络互联和数据互通两个层次， 如图3所示。网络互联实现要素之间的数据传输，数据互通实现要素之间传输信息的相互“理解” 网络互联·即通过有线、无线方式·将工业互联网体系相关的人员、机器、材料、环境、系统以及企业 上下游、智能产品、用户等全要素连接，支撑业务发展的多要求数据转发，实现端到端数据传输。 数据互通，实现数据和信息在各要素间、各系统间的无缝传递：使得异构系统在数据层面能相互理 解，从而实现数据互操作与信息集成，可采用的协议包括但不限于OPCUA、MQTT等。 工业云平台 工业软件 工业APP 工业网站 ...... 数 据 互 连接层 OPC-UA MQTT oneM2M 通 OT-IT融合网络 骨干网 网 高性能高可靠 在制品、设备、环境、人员等监控管理 普遍连接 络 连接 实时控制 办公应用 联 运动控制 生产