楼主: 9398_cdabigdata
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[教育经济学基本知识] 【学习笔记】可信工业数据空间的系统架构 [推广有奖]

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9398_cdabigdata 发表于 2025-12-8 17:02:40 |AI写论文

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一、概念解析

可信工业数据空间是一种面向工业领域,支持数据开放共享与可信流通的新型基础设施和技术方案。它以“可用不可见、可控可计量”为核心应用模式,为推动工业数据要素市场化提供了切实可行的技术路径。

二、核心内涵

作为实现工业数据高效、安全流通的关键载体,可信工业数据空间具备三大核心功能:

  1. 数据使用控制能力:赋予数据拥有者对数据使用对象、范围和方式的全面掌控权,满足企业在数据“可用不可见、可用不可存、可控可计量”方面的需求,有效缓解数据流通中的安全顾虑;
  2. 日志存证与合规管理:为数据处理方提供完整的数据流通操作记录,支持内外部审计与合规验证,提升数据资源的规范化管理水平;
  3. 供需对接服务:通过中间服务机制连接数据供给与需求双方,促进工业数据资源的价值转化与高效匹配。

三、系统架构 —— 业务视角

从业务需求出发,基于参与方之间的协作关系,数据共享流通模式可分为三类:点对点模式、星状网络模式、可信工业数据空间融合模式

1. 点对点模式

这是工业场景中最常见的数据共享形式。例如,在离散制造行业中,企业甲将配件图纸及相关配套数据交付给配件厂乙用于生产。在此过程中,企业甲作为数据提供方输出图纸信息,配件厂乙作为使用方接收并用于加工,双方内部的存证部门则承担监督职责,确保数据使用的合规性(如图3.1所示)。

2. 星状网络模式

当数据提供方与使用方数量增加,且对数据使用深度和形式提出更高要求时,传统的点对点模式难以满足需求,星状网络结构应运而生(如图3.2所示)。例如,多家零部件厂商利用多方安全计算技术,共享样本数据以联合训练神经网络模型。此外,数据汇聚、联邦学习和数据沙盒也是该模式中常用的数据流通方式。相比传统模式,星状网络在连接性、可信度及应用场景深度上均有显著提升。

3. 融合型可信工业数据空间模式

该模式综合前两种模式的特点,根据各方对数据使用范围、深度与可信度的不同要求进行优化设计。其定义了五类主要参与角色:数据提供方、数据使用方、存证方、中间服务方以及IT基础设施提供方。这一模式覆盖了完整的业务流程与利益相关方,构成了可信工业数据空间的完整业务视图(如图3.3所示),也为后续功能与技术架构的设计奠定了基础。

四、系统架构 —— 功能视角

依据上述业务视图中各主体的角色及其供需关系,可构建一个功能供需矩阵(如图3.4所示)。例如,纵轴“数据提供方”与横轴“数据使用方”交叉处的“数据使用控制”单元,表示前者需对后者实施使用行为的管控。

基于该矩阵,进一步形成可信工业数据空间的功能架构(如图3.5所示),整体结构自下而上分为五个层次:

  • 数据接入层
  • 传输处理层
  • 中间服务层
  • 数据控制层
  • 数据应用层

其中,蓝色三层构成数据共享流通的基础支撑体系,黄色两层则聚焦于实现流通过程的可信性与透明化,是整个架构的核心所在。

五、系统架构 —— 技术视角

为支撑功能视图中的各项能力,可信工业数据空间的建设依赖七大关键技术类别(如图3.6所示):

  • 安全技术
  • 隐私计算技术
  • 存证溯源技术
  • 数据控制技术
  • 管理技术
  • 计算处理技术
  • OT技术

这些技术共同保障数据在流转全过程中的安全性、可控性与可追溯性。

六、与可信数据空间的关系对比

可信数据空间与可信工业数据空间之间体现的是“通用框架”与“行业落地”的关系,二者在起源发展、应用领域和核心需求等方面存在明显差异。

1. 起源与发展路径

可信数据空间是国家层面推动数据要素合规高效流通的通用基础设施,起源于工业互联网理念,随着数据要素市场化改革推进,已拓展至金融、政务、医疗等多个行业。而可信工业数据空间则是其在工业领域的具体实践版本,由中国信息通信研究院于2022年初参考欧洲IDS(工业数据空间)架构提出,初期聚焦于解决工业场景下的数据安全与可信共享问题,被视为可信数据空间的“行业先行版”。

2. 应用领域与覆盖范围

可信数据空间是一个跨行业的通用框架,适用于所有需要实现数据可信流通的场景,如政务数据共享、金融协同风控、医疗信息交换等,目标是打造全行业通用的数据流通底座。相比之下,可信工业数据空间专注于工业领域,针对研发、生产、供应链等全生命周期的数据流通痛点,解决诸如3D模型传输、质检数据联合建模等行业特有问题。

3. 核心需求与技术重点

可信数据空间强调跨主体、跨行业的共性能力,核心诉求在于实现“可信管控、资源交互、价值共创”,注重通用技术如数字合约、使用控制、区块链等的应用。而可信工业数据空间更关注工业场景下的特殊约束,以“可用不可见、可控可计量”为根本目标,技术上侧重隐私计算、数据使用控制、存证溯源等,以满足工业企业对高安全性与强合规性的严苛要求。

4. 架构标准对比

(本部分原文未展开具体内容,仅列出标题,故保持原结构但不补充内容)

可信数据空间的技术体系主要依据《可信数据空间 技术架构》(由全国数据标准化技术委员会发布)作为核心指导文件,其内容涵盖多个关键维度:

功能架构采用“服务平台+接入连接器”的双层结构。其中,服务平台进一步划分为基础支撑平台与流通利用平台:前者对应国家数据基础设施中的功能节点,后者则面向具体业务场景,提供身份管理、目录管理、数字合约管理等能力;接入连接器负责实现数据源、应用系统及参与主体的标准化接入,支持跨空间的身份互认、数据共享和服务协同。

核心能力包括“可信管控、资源交互、价值共创”三个方面。可信管控是整个体系的基础保障,确保参与方行为可管可控;资源交互是实现数据高效流通的关键机制;而价值共创则是最终目标,推动多方在安全合规前提下共同挖掘数据潜力。

业务流程方面,标准对数据从登记、发现、创建空间到实际利用的全过程进行了规范,强调流程的可追溯性与使用量化的可行性,提升数据流转透明度和治理效率。

安全要求覆盖了数字合约安全、数据产品安全以及空间运行安全等多个层面,明确提出应结合隐私计算、区块链等先进技术手段,强化数据流通过程中的安全保障能力。

定位上,该架构明确指出可信数据空间是国家数据基础设施的重要组成部分,并属于促进数据要素价值释放的应用生态体系之一。

另一方面,《可信工业数据空间系统架构》(由中国信息通信研究院发布)构成了可信工业数据空间的主要架构依据,同时参考IEEE P3158《可信数据空间系统架构》(由信通院牵头立项),聚焦工业领域的特殊需求,主要内容如下:

业务模式定义了三种典型的数据流通方式:企业内部数据共享、供应链上下游之间的协同交换,以及跨行业的数据合作模式,以满足不同工业场景下的实际需要。

功能架构提出“五层架构”,即感知层、传输层、存储层、处理层和应用层,全面覆盖工业数据从采集、传输、存储、处理到最终应用的全生命周期管理。

技术架构明确了七类核心技术方向:数据采集、数据传输、数据存储、数据处理、数据安全、数据服务和数据应用。特别突出“使用控制、存证溯源、隐私计算”等适用于工业环境的关键技术,保障数据在复杂网络中的可控性和安全性。

标准体系被划分为三大类别:基础共性标准、关键技术标准和行业应用标准。基础共性标准用于统一术语定义和参考模型;关键技术标准则对数据采集、传输、安全等方面提出具体技术规范;行业应用标准则针对机械、电子、能源等工业细分领域,制定适配性强的数据流通实施细则。

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