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1　前言

當(dāng)前，工業(yè)信息安全威脅呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展、兩化融合的不斷深入，以及工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，各行各業(yè)全面面向信息網(wǎng)絡(luò)，在享受信息網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)便利的同時(shí)，大規(guī)模、高強(qiáng)度的工業(yè)信息安全事件頻頻發(fā)生：2010年伊朗核設(shè)施遭受震網(wǎng)病毒攻擊；2015年12月，烏克蘭電廠遭受黑客攻擊，導(dǎo)致大面積居民停電；2018年4月，工業(yè)路由器摩莎EDR-810曝17個(gè)嚴(yán)重漏洞……據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)每年發(fā)生的工業(yè)信息安全事件均接近300起。

工業(yè)控制系統(tǒng)和設(shè)備大量暴露在互聯(lián)網(wǎng)上，也已成為各國(guó)工業(yè)信息安全的重要威脅和軟肋。根據(jù)國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心監(jiān)測(cè)，截至2017年12月，全球暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的工業(yè)控制設(shè)備超過(guò)10萬(wàn)個(gè)。

而國(guó)內(nèi)暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)量增幅尤其明顯，增速超過(guò)了全球平均水平，其中相當(dāng)大一部分都存在高危安全漏洞。國(guó)內(nèi)工業(yè)信息安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在明顯的不足，如產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚不健全，仍未形成良性發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈；核心技術(shù)的積累不夠，仍然處于跟跑狀態(tài)；安全服務(wù)能力亟待提升，安全服務(wù)市場(chǎng)占有率較低等。

針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工控信息安全市場(chǎng)的不足，工業(yè)和信息化部于2016年10月17日發(fā)布《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)指南》，《指南》整體思路借鑒了等級(jí)保護(hù)的思想，具體提出了十一條三十款要求，貼近實(shí)際工業(yè)企業(yè)真實(shí)情況，務(wù)實(shí)可落地；2017年底印發(fā)《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》，要求建設(shè)“一網(wǎng)一庫(kù)三平臺(tái)”的國(guó)家工業(yè)信息安全技術(shù)保障體系。

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全需要警鐘長(zhǎng)鳴，立足自主創(chuàng)新，才能擺脫核心技術(shù)產(chǎn)品受制于人的局面，立足自主創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)發(fā)展與安全的協(xié)同推進(jìn)。力控華康依托工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)信息化的多年沉淀、積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出適用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)pFieldComm系列、工業(yè)安全隔離產(chǎn)品pSafetyLink系列、工業(yè)防火墻HC-ISG系列、安全通信網(wǎng)關(guān)HC-ICG系列、工控安全管理平臺(tái)、主機(jī)安全衛(wèi)士、工業(yè)安全審計(jì)等產(chǎn)品，并在石油、石化、燃?xì)狻撹F、有色、礦山、電力、煤礦、供水等諸多行業(yè)成功應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全保駕護(hù)航。

2　護(hù)航工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全

工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是由工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，如SCADA、DCS、PLC等各種過(guò)程控制系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)，不同于IT網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：

（1）專用通信協(xié)議或規(guī)約（OPC、Modbus、DNP3等）；

（2）系統(tǒng)傳輸、處理信息的實(shí)時(shí)性要求高，盡量避免停機(jī)、重啟等操作；

（3）系統(tǒng)故障必須及時(shí)響應(yīng)處理，不可預(yù)料的中斷會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失或其他危害；

（4）為滿足特定應(yīng)用場(chǎng)景、任務(wù)單一性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性；為保障生產(chǎn)的連續(xù)性，減少可能的風(fēng)險(xiǎn)，因此系統(tǒng)或設(shè)備很少升級(jí)，甚至不升級(jí)。

工業(yè)控制系統(tǒng)的核心是工業(yè)軟件，工控系統(tǒng)的作用是其對(duì)于生產(chǎn)流程的自動(dòng)化管控，一旦可用性出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)生產(chǎn)流程將會(huì)受到極大影響，造成不可挽回的損失。在工業(yè)控制領(lǐng)域，可用性作為信息安全建設(shè)的首要目標(biāo)，工業(yè)領(lǐng)域的安全主要分為功能安全、物理安全、信息安全等。工業(yè)控制系統(tǒng)基于專用通信協(xié)議，與生產(chǎn)直接相關(guān)、數(shù)據(jù)傳輸、處理信息的實(shí)時(shí)性要求高，不能停機(jī)和重啟等特點(diǎn)，對(duì)功能安全和實(shí)時(shí)性要求較高。

傳統(tǒng)IT信息安全標(biāo)準(zhǔn)的三要素分別為：保密性、完整性和可用性，如工業(yè)領(lǐng)域中門戶網(wǎng)站、辦公系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等信息化系統(tǒng)。傳統(tǒng)IT信息安全以保密性為首，信息系統(tǒng)允許適度延遲、重啟。因此常規(guī)IT信息安全技術(shù)無(wú)法直接用來(lái)有效地解決工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)全部安全問(wèn)題。

2.1　防護(hù)體系及策略

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全護(hù)航的過(guò)程中，力控華康積累經(jīng)驗(yàn)，提出了三大工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全體系、五層防護(hù)策略。

三大安全體系包括：

（1）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

建立信息安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)、全面分析，找到整個(gè)體系的薄弱點(diǎn)根據(jù)需求進(jìn)行安全規(guī)劃設(shè)計(jì)。

（2）安全規(guī)劃設(shè)計(jì)

根據(jù)評(píng)估結(jié)果制定工業(yè)控制系統(tǒng)的安全解決方案，可借鑒傳統(tǒng)IT系統(tǒng)安全分區(qū)和縱深防御的成熟做法；也要充分考慮工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊性，堅(jiān)持功能安全和信息安全相結(jié)合的原則，保障生產(chǎn)任務(wù)的不間斷運(yùn)行。涵蓋設(shè)備安全、控制安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全等多個(gè)層級(jí)的安全防護(hù)技術(shù)，最終為用戶提供可選擇適合工業(yè)控制系統(tǒng)的安全技術(shù)和產(chǎn)品。

（3）安全管理可持續(xù)性改進(jìn)

完善安全制度和人員素質(zhì)提升，掌握整個(gè)安全防護(hù)體系為使用安全防護(hù)技術(shù)去構(gòu)建縱深防護(hù)體系，通過(guò)綜合安全管理持續(xù)改進(jìn)，保證整個(gè)體系的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

五層防護(hù)策略包括：

（1）第一層：信息網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)防護(hù)，主要側(cè)重信息系統(tǒng)及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的安全方面；

（2）第二層：生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)防護(hù)，主要是監(jiān)控系統(tǒng)及帶有控制命令的安全防護(hù)；

（3）第三層：主機(jī)防御加固強(qiáng)化，提升主機(jī)系統(tǒng)如SCADA、PLC自身的防病毒/防攻擊能力；

（4）第四層：工業(yè)軟件安全加強(qiáng)，軟件的版本管理和備份管理，密碼定時(shí)更新、軟件補(bǔ)丁更新等；

（5）第五層：制定安全管理制度加強(qiáng)人員培訓(xùn)。

2.2　安全防護(hù)產(chǎn)品

為實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的三大體系及五層策略，力控華康依托在工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)信息化方面多年沉淀的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新研發(fā)多款產(chǎn)品。其中如下幾款產(chǎn)品頗具有代表性：

（1）pSafetyLink系列工業(yè)安全隔離網(wǎng)關(guān)。此款產(chǎn)品可以對(duì)工業(yè)協(xié)議進(jìn)行解析，提取其中的數(shù)據(jù)元素，可以作到針對(duì)測(cè)點(diǎn)一級(jí)的訪問(wèn)控制。如對(duì)于OPC標(biāo)準(zhǔn)可以控制到Item（項(xiàng)）一級(jí)，對(duì)于Modbus協(xié)議可以控制到寄存器。pSafetyLink系列工業(yè)安全隔離網(wǎng)關(guān)可以對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行可見(jiàn)范圍和讀寫(xiě)權(quán)限兩方面的控制。

（2）HC-ISG系列工業(yè)防火墻不但支持傳統(tǒng)防火墻的基礎(chǔ)訪問(wèn)控制功能，還可提供針對(duì)工業(yè)協(xié)議的指令級(jí)深度檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Modbus、OPC DA、DNP3等主流工業(yè)協(xié)議和規(guī)約的細(xì)粒度檢查和過(guò)濾，幫助用戶防護(hù)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的病毒傳播、黑客攻擊等行為，避免其對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的影響和對(duì)生產(chǎn)流程的破壞，同時(shí)具備Bypass及全透明無(wú)間斷部署功能，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性；規(guī)則報(bào)警功能可以有效對(duì)異常操作進(jìn)行處理，避免因未及時(shí)處理造成損失和危害；而且它采用白名單機(jī)制，可以較少甚至不用升級(jí)，符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)。

（3）pFliedComm系列工業(yè)通訊網(wǎng)關(guān)定位于解決工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中協(xié)議、規(guī)約復(fù)雜多樣，數(shù)據(jù)通訊接口不暢的問(wèn)題。采用高性能嵌入式硬件平臺(tái)，內(nèi)嵌力控華康自主研發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，具有多種通信規(guī)約庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同軟件系統(tǒng)、控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的集中采集、預(yù)處理、協(xié)議轉(zhuǎn)換和復(fù)用轉(zhuǎn)發(fā)。

（4）工控安全管理平臺(tái)ISC采用B/S結(jié)構(gòu)，可全面監(jiān)控力控華康自研設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，采集其安全事件。平臺(tái)可對(duì)各類關(guān)鍵運(yùn)行指標(biāo)設(shè)置監(jiān)控閾值，對(duì)采集的事件進(jìn)行歸一化處理和關(guān)聯(lián)分析。安全管理平臺(tái)還可以針對(duì)第三方控制設(shè)備做現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)報(bào)警管理（基于ISA18.2標(biāo)準(zhǔn)），當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)異常或發(fā)現(xiàn)攻擊行為或違規(guī)訪問(wèn)時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行多種方式的告警，幫助管理員迅速定位故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)高危安全事件，及時(shí)采取有效措施，保障用戶生產(chǎn)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

（5）工控安全審計(jì)系統(tǒng)是專門為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)量身打造的工控網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品，它能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工控網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，檢測(cè)工控網(wǎng)絡(luò)中入侵行為，也能根據(jù)用戶定義的審計(jì)策略，追蹤工控網(wǎng)絡(luò)安全事件，對(duì)工控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行留存。

2.3　行業(yè)應(yīng)用
力控華康護(hù)航工業(yè)安全領(lǐng)域這么多年來(lái)，已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且在各行各業(yè)的產(chǎn)品應(yīng)用中取得巨大成就。
（1）煉化行業(yè)信息接入MES系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 煉化行業(yè)信息接入MES系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)

煉化行業(yè)主要使用DCS作為生產(chǎn)控制系統(tǒng)， DCS普遍使用OPC通信協(xié)議向上級(jí)系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)，所以O(shè)PC通信的安全防護(hù)是重中之重，華康根據(jù)這一特點(diǎn)，完美接入OPC通訊，在不同安全防護(hù)層次增加部署不同的安全防護(hù)產(chǎn)品，全面保護(hù)工業(yè)數(shù)據(jù)與上層MES系統(tǒng)間的互通互聯(lián)。

（2）城市燃?xì)庑袠I(yè)指揮調(diào)度系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 城市燃?xì)庑袠I(yè)指揮調(diào)度系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)

城市燃?xì)庵笓]調(diào)度系統(tǒng)可分為門站（場(chǎng)站）、調(diào)度中心（項(xiàng)目公司）、區(qū)域公司、集團(tuán)公司四個(gè)等級(jí)。城市燃?xì)庹{(diào)度中心是城市燃?xì)?SCADA 系統(tǒng)的核心部分，它監(jiān)控門站、中高壓站、中低壓站、大用戶站等設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，記錄燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為區(qū)域公司、集團(tuán)公司提供相關(guān)數(shù)據(jù)等。為保證數(shù)據(jù)在不同等級(jí)區(qū)域間的安全傳輸，力控華康依據(jù)多年安全防護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在不同等級(jí)區(qū)間部署相應(yīng)的安全設(shè)備及管理平臺(tái)，保障數(shù)據(jù)在生產(chǎn)傳輸過(guò)程中的安全性。

（3）油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一般是由油、氣井、站庫(kù)、作業(yè)區(qū)、采油廠幾個(gè)部分組成，為了保障數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性，分三個(gè)等級(jí)采取防護(hù)措施：

·在各站庫(kù)與作業(yè)區(qū)之間部署安全隔離設(shè)備，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的安全性；

·在各作業(yè)區(qū)與采油廠之間部署安全隔離設(shè)備，采用單項(xiàng)導(dǎo)入模式，保護(hù)作業(yè)區(qū)的數(shù)據(jù)安全；

·在采油廠與外網(wǎng)接入點(diǎn)部署工業(yè)防火墻，防止一些威脅通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

（4）化工行業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)，如圖4所示。

通過(guò)在不同區(qū)域部署華康安全設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)各生產(chǎn)裝置DCS/PLC控制網(wǎng)絡(luò)的高安全級(jí)別的安全防護(hù)，徹底避免辦公網(wǎng)絡(luò)對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)可能產(chǎn)生的干擾。對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生影響的前提下，保證現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集功能的實(shí)現(xiàn)。解決某一個(gè)裝置的控制網(wǎng)絡(luò)由于內(nèi)控不當(dāng)出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題后，橫向感染、傳播到其它裝置的控制網(wǎng)絡(luò)提高控制網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)控管理要求，防止由于內(nèi)控不當(dāng)，由內(nèi)部人員通過(guò)U盤、筆記本電腦等途徑直接從內(nèi)網(wǎng)造成控制網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。

圖4 化工行業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)

3　結(jié)語(yǔ)

力控華康作為國(guó)內(nèi)較早從事工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全技術(shù)研發(fā)的廠商之一，已發(fā)展成為中國(guó)領(lǐng)先的工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)品及服務(wù)提供商，參與了包括GB/T 30976在內(nèi)的多個(gè)信息安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。憑借多年來(lái)在工業(yè)控制領(lǐng)域信息安全方面的優(yōu)良表現(xiàn)，工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)品成功入選“2013年國(guó)家信息安全專項(xiàng)及下一代研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模商用專項(xiàng)”清單。

作者簡(jiǎn)介

鮑　磊（1986-），男，安徽人，本科，現(xiàn)任北京力控華康科技有限公司產(chǎn)品經(jīng)理，研究方向?yàn)楣た鼐W(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品、技術(shù)應(yīng)用及安全方案。

摘自《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專刊（第五輯）》