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工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全解決方案

文檔作者：于立業(yè) 薛向榮張云貴趙永麗趙華蘆永明張秀明文檔來源： 1．冶金自動化研究設(shè)計院混合流程工業(yè)自動化系統(tǒng)及裝備技術(shù)國家重點實驗室 2．北京鼎越工程技術(shù)有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月06日
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第37卷第1期
2013年1月
冶金自動化
Metallurgical Industry Automation
Vol_37 No．1
Jan．2013
工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專欄- doi：10．3969／j．issn．1000-7059．2013．01．002
工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全解決方案
于立業(yè) ，薛向榮 ，張云貴 ，趙永麗 ，趙 華 ，蘆永明 ，張秀明
(1．冶金自動化研究設(shè)計院混合流程工業(yè)自動化系統(tǒng)及裝備技術(shù)國家重點實驗室，北京100071；
2．北京鼎越工程技術(shù)有限責(zé)任公司)
摘要：工控系統(tǒng)信息安全研究的是3級以下工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的信息安全性，與IT系統(tǒng)相比有若干不同的特點。面對13
益嚴(yán)重的工控系統(tǒng)信息安全威脅，目前國際上主要有主動隔離式和被動檢測式兩種比較成熟的解決方案，而國
內(nèi)該領(lǐng)域尚處于起步階段。本文從我國冶金行業(yè)應(yīng)用的實際要求出發(fā)，提出了一種工控系統(tǒng)信息安全綜合解
決方案，該方案建立了邊界隔離、通信管理和主機防御3個層次的縱深防護體系，確保只有絕對必要的人員和系
統(tǒng)才能訪問關(guān)鍵控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：工業(yè)控制系統(tǒng)；信息安全；邊界隔離；通信管理；主機防御
中圖分類號：TP273 ．5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1000-7059(2013)01-0005-07
Solutions of industrial control systems security
YU Li—ye ，XUE Xiang．rong ，ZHANG run．gui ，ZHAO Yong．1．i．，ZHAO Hua ，
LU Yong—ming ．ZHANG Xiu．ming
(1．State Key Laboratory of Hybrid Process Industry Automation System and Equipment Technology，
Automation Research and Design Institute of Metallurgical Industry，Beijing 100071，China；
2．Beijing Splendor Surpass Engineering Technology Co．，Ltd．)
Abstract：The objective of Industrial Control Systems(ICS)security researches is to gain the cyber SCcurity
of industrial networks below level 3，it has some distinctions from IT systems．Two types of main
ICS security solutions have been employed to get rid of such increasing threats，active isolation and
passive detection，however，limited contributions have been made in China．The paper proposes an integrated
ICS security solution based on the actual requirements from Chinese metallurgical industry ，
which ensures that only the personnel and systems with absolute necessity are allowed to access the
critical control systems by establishing a three-tier protection system：boundary isolation，communica—
tion management and host defense．
Key words：Industrial Control Systems(ICS)；security；boundary isolation；communication manage—
ment；host defense
0 引言
兩化融合的趨勢和市場競爭的需求，將越來
越多的工業(yè)控制系統(tǒng)(以下簡稱工控系統(tǒng))連接到
信息網(wǎng)絡(luò)，從而使得工控系統(tǒng)的信息安全成為日
益突出的問題。2010年的Stuxnet和2011年的
Night Dragon，Duqu，Nitro，以及2012年的Flame
標(biāo)志性事件 引，將這一嚴(yán)峻形勢進(jìn)一步推向
歷史舞臺的中央。據(jù)權(quán)威工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全事件信
庫(RISI)的最新統(tǒng)計，2001年到2011年之間，全
球針對工控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊事件多達(dá)220起 ]
收稿日期：2012-09-18；修改稿收到13期：2012．10-22
基金項目：國家工程技術(shù)研究中心再建項目(2011FU125Z21)
作者簡介：于立業(yè)(1972一)，男，遼寧沈陽人，高級工程師，博士，主要從事智能控制、電力電子及電氣傳動研究。

第1期 于立業(yè)，等：工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全解決方案 7
可能來自政府部門，以獲取情報為目的；可能來自
黑客組織，為了創(chuàng)建肉機網(wǎng)絡(luò)；還可能來自企業(yè)內(nèi)
部員工的不滿情緒。這些攻擊動機可能使核機
組、冶金高爐、化工吸收塔、天然氣管道等工業(yè)設(shè)
施成為攻擊目標(biāo)。
(2)入侵途徑的多元化。工控系統(tǒng)的一大特
點是結(jié)構(gòu)固定、形式多樣。有固定的拓?fù)湫问?、?
戶群體、通信模式和相對簡單的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)，但網(wǎng)絡(luò)
組成元素比較繁多。因此，工控系統(tǒng)的入侵途徑
比IT系統(tǒng)更多，可能來自因特網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)
場總線、無線網(wǎng)、移動介質(zhì)、維修接入，甚至誤操
作。
(3)工業(yè)攻擊的專業(yè)化。從幾種主要病毒的
行為特點可以看出，Stuxnet病毒專注于伊朗核設(shè)
施的破壞；Night Dragon，Duqu和Nitro 3種病毒只
負(fù)責(zé)多種行業(yè)領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集；
Flame則集眾家之長，智能化程度堪稱完美。這充
分表明，其背后的發(fā)起者已經(jīng)是專業(yè)化的組織團
隊，他們有著科學(xué)的分工、詳盡的計劃和明確的目
標(biāo)。而且一些針對控制系統(tǒng)的攻擊，只有在特定
的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中才發(fā)揮作用，因此需要引起足
夠的重視。
(4)攻擊后果的嚴(yán)重性。與物理世界的互動
性是工控系統(tǒng)與IT系統(tǒng)的主要區(qū)別之一，因此，
工控系統(tǒng)受到威脅可能直接導(dǎo)致現(xiàn)實世界中的重
大災(zāi)難。工業(yè)文明的持續(xù)發(fā)展使得各行業(yè)的產(chǎn)能
和規(guī)模均有大幅度提高，生產(chǎn)流程高度集成化、數(shù)
字化、網(wǎng)絡(luò)化，一旦發(fā)生安全事故，系統(tǒng)恢復(fù)十分
困難。這也是國內(nèi)外高度重視工控系統(tǒng)信息安全
的原因之一。
(5)應(yīng)用行業(yè)的特殊性。與國計民生關(guān)系比
較密切的能源、電力等行業(yè)，控制系統(tǒng)的信息安全
防護要求相對比較高，一般采用獨有的協(xié)議和多
層次深度防御策略。石化行業(yè)是典型的連續(xù)生產(chǎn)
流程，其控制系統(tǒng)以DCS為主，信息安全防護要求
相對集中。冶金行業(yè)是典型的混合生產(chǎn)流程，其
控制系統(tǒng)以PLC為主，而且我國冶金領(lǐng)域多種高
級應(yīng)用系統(tǒng)分而自治，信息安全防護點多面廣，相
對比較分散。
(6)安全管理的復(fù)雜性。多數(shù)大型工業(yè)企業(yè)
的控制網(wǎng)絡(luò)中，新舊系統(tǒng)并存，而且舊系統(tǒng)在設(shè)計
時基本沒考慮信息安全的問題；不同品牌系統(tǒng)并
存，其對信息安全防護的能力不同；分散的遠(yuǎn)程訪
問也對系統(tǒng)造成安全威脅；嚴(yán)格的生產(chǎn)要求使得
信息安全實踐無法隨意嘗試。所以，對于高度網(wǎng)
絡(luò)化的大型工控系統(tǒng)，信息安全管理因其復(fù)雜性
而成為一項巨大的挑戰(zhàn)。
綜上所述，IT系統(tǒng)存在的信息安全問題同樣
存在于工控系統(tǒng)，而工控系統(tǒng)又有自己獨特的要
求，不能完全照搬IT系統(tǒng)的信息安全解決方案。
因此，需要研究專門應(yīng)用于工控系統(tǒng)的信息安全
解決方案。
3 工控系統(tǒng)信息安全防護的必要性
通常，工控系統(tǒng)運行在一個相對有限的空間
內(nèi)，遭受攻擊的可能性很小，所以它們的信息安全
防護并不引人注目。然而，在網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展
的大背景下，不少企業(yè)都對原系統(tǒng)進(jìn)行開放、互聯(lián)
的升級。這種技術(shù)的發(fā)展在帶來效率提高和實力
增強的同時，也伴隨著越來越嚴(yán)重的信息安全威
脅。
對比工控系統(tǒng)和IT系統(tǒng)的安全性，就可以發(fā)
現(xiàn)工控系統(tǒng)明顯的漏洞，例如 J：因生產(chǎn)需要而不
能及時更新操作系統(tǒng)；由于某些控制軟件不兼容
而不能安裝殺毒軟件；使用未經(jīng)安全驗證的通信
協(xié)議；使用供應(yīng)商的默認(rèn)密碼以便于應(yīng)急。事實
上，傳統(tǒng)控制設(shè)備在設(shè)計時主要考慮的是其功能
需求，而現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)連接比較脆弱，甚至一般的網(wǎng)絡(luò)
故障，比如廣播和多點發(fā)送信息就會使一些設(shè)備
過載。正如北美電力可靠性協(xié)會(NERC)所做調(diào)
查顯示的那樣，工控系統(tǒng)的信息安全存在著以下
十大威脅_1 ：(I)沒有足夠的政策、制度和文化來
監(jiān)管；(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計不完善，深度保護不夠；(3)
無適當(dāng)準(zhǔn)人控制的遠(yuǎn)程接人；(4)缺少分散、可追
查的管理機制；(5)無線通信安全性不足；(6)在
非專用通道上傳輸命令和控制信號；(7)缺乏簡
易設(shè)備監(jiān)控和異常行為報告；(8)主機上安裝不
適當(dāng)?shù)某绦颍?9)不夠精細(xì)的控制系統(tǒng)軟件；(10)
命令和控制數(shù)據(jù)的授權(quán)。在如今這樣一個充斥著
病毒、黑客、罪犯和恐怖分子的世界里，這些脆弱
的漏洞將赤裸裸地暴露給潛在攻擊者。
研究發(fā)現(xiàn)，常見的專門針對工控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)
攻擊主要有如表1所示的幾種方式。其中，一部
分采用rr系統(tǒng)的攻擊方法，有的則是專為工控系
統(tǒng)而開發(fā)。Stuxnet病毒是一個典型的例子，它通
過操控伊朗布什爾核電站應(yīng)用于鈾濃縮離心機和
發(fā)電汽輪機上的西門子控制系統(tǒng)，將離心機線速
冶金自動化 第37卷
度從1225km／h提高到1620km／h，導(dǎo)致約20％ 的
離心機(2000多臺)失控，直至報廢，并使該電站
一再推遲發(fā)電計劃¨ 。Stuxnet正是利用IT病毒
的傳播方式和工控系統(tǒng)的漏洞實現(xiàn)惡意操控，從
而對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行破壞，其攻擊非常精準(zhǔn)，且針對
特定的操作系統(tǒng)出現(xiàn)過幾個版本。更讓人震驚的
是，Duqu和Flame病毒被認(rèn)為是同一幕后團隊推
出的不同攻擊序列I s]，其中，F(xiàn)lame病毒具有后門
運行、自動升級、分散控制、定點攻擊、自行毀滅等
高智能的特征，被稱為目前世界上最復(fù)雜、最危險
的病毒。
表1 攻擊工控系統(tǒng)的常見方式
Table 1 Common modes of attacking ICS
除特殊背景的“戰(zhàn)爭級”網(wǎng)絡(luò)空間行動之外，
黑客們也表現(xiàn)出對工控系統(tǒng)的濃厚興趣。201 1年
8月在美國拉斯維加斯舉行的Black Hat和Defcon
兩場黑客大會上公布的一些驚人的研究，揭示了
發(fā)電站、化工廠、配水系統(tǒng)和全世界其他工業(yè)設(shè)施
所使用的老舊電腦系統(tǒng)中存在的弱點¨ 。Byres
Security公司首席執(zhí)行官Eric Byres對2012年的
工控系統(tǒng)信息安全做出兩點預(yù)測：(1)自由職業(yè)
“研究人員”揭露的自動化產(chǎn)品漏洞將超過500
項，其中一半都包含攻擊代碼樣本；(2)工業(yè)惡意
軟件的隱蔽性趨勢將繼續(xù)，直到造成重大損失才
為人所知 。
我國工業(yè)領(lǐng)域目前尚未發(fā)現(xiàn)由網(wǎng)絡(luò)攻擊造成
的重大安全事故，但面臨的信息安全形勢不容樂
觀。以冶金行業(yè)為例，一部分鋼鐵企業(yè)3級以下
網(wǎng)絡(luò)直接連接在同一網(wǎng)段中，未采取任何信息安
全措施，這些脆弱的系統(tǒng)漏洞如果被利用進(jìn)行攻
擊，后果不堪設(shè)想。例如：2010年1O月，國內(nèi)某鋼
廠CSP生產(chǎn)線一個Oracle數(shù)據(jù)庫站感染病毒并傳
播到整個生產(chǎn)線的服務(wù)器和操作站，造成生產(chǎn)線
停車；某鋼廠高爐系統(tǒng)一臺PLC控制器曾出現(xiàn)過
程序無故丟失的事故，疑因未授權(quán)的程序下裝引
起。實施信息化項目以后，這些類似的情形是鋼
鐵企業(yè)面臨的常見問題，因此信息安全已經(jīng)變成
了工控系統(tǒng)的根本性挑戰(zhàn)之一。
4 工控系統(tǒng)信息安全解決方案
4．1 國外工控系統(tǒng)信息安全解決方案
國際上工控系統(tǒng)信息安全的研究已有10多
年的歷史，逐步形成了比較成熟的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)
準(zhǔn)體系。例如，北美電力安全公司(NERC)2009
年開始為除核電外的發(fā)電廠制定了控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
安全標(biāo)準(zhǔn)CIP_】 ；美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所
(NIST)2010年發(fā)布了智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)NI—
STIR 7628 ，2011年發(fā)布了工控系統(tǒng)安全指南
NIST SP 800．82l16 J；美國核管理委員會(NRC)
2010年發(fā)布了核設(shè)施網(wǎng)絡(luò)安全指南5．7l 。此
外，國際自動化學(xué)會(ISA)2004年開始制定了一·
項用于制造業(yè)和控制系統(tǒng)安全的標(biāo)準(zhǔn)ISA．99 ；
國際電工委員會IEC／TC65／WG10工作組結(jié)合工
控界已有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，于2007年開始制定IEC
62443系列標(biāo)準(zhǔn)：工業(yè)過程{=914量、控制和自動化一
網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)信息安全，該系列標(biāo)準(zhǔn)從通用基礎(chǔ)標(biāo)
準(zhǔn)、信息安全程序、系統(tǒng)技術(shù)要求和組件技術(shù)要求
4個方面做出了規(guī)范 。
為了滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和用戶的實際要求，
各大工控系統(tǒng)生產(chǎn)商對部分產(chǎn)品進(jìn)行了必要的信
息安全設(shè)計，或者提出針對已有系統(tǒng)的改造方案。
因為大型工業(yè)企業(yè)一般都存在不同時期、不同品
牌的控制系統(tǒng)，所以較好地解決信息安全問題，客
觀上需要統(tǒng)一的第3方解決方案。國際上有兩種
不同的工控系統(tǒng)信息安全解決方案：主動隔離式
解決方案和被動檢測式解決方案。
4．1．1 主動隔離式解決方案
主動隔離式解決方案的設(shè)計思想來源于IEC
62443標(biāo)準(zhǔn)中“區(qū)域”和“管道”的概念，即相同功
能和安全要求的設(shè)備放在同一區(qū)域內(nèi)，區(qū)域間通
信靠專有管道執(zhí)行，通過對管道的管理來阻擋非
法通信，保護網(wǎng)絡(luò)區(qū)域及其中的設(shè)備。其典型代
表是加拿大Byres Security公司推出的Tofino工控
系統(tǒng)信息安全解決方案。
Tofino解決方案由硬件隔離模塊、功能軟插件
和中央管理平臺組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。硬
件隔離模塊應(yīng)用于受保護區(qū)域或設(shè)備的邊界；功
能軟插件對經(jīng)過硬件模塊的通信進(jìn)行合法性過
第1期 于立業(yè)，等：工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全解決方案 9
濾；中央管理平臺實現(xiàn)對安全模塊的配置和組態(tài)，
并提供報警的顯示、存儲和分析。該方案最大的
特點是基于白名單原理，能夠深入到協(xié)議和控制
器模型的層次對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交通管制。此外，非IP
的管理模式使安全設(shè)備本身不易被攻擊，同時其
報警平臺讓管理者對控制網(wǎng)絡(luò)的信息安全狀況有
直觀的了解，這些都增加了它的市場吸引力。由
于工控系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的特殊性，該方案對安全組
件的可靠性要求比較高。
J
一? ? ? - ? ? ? ? ? ? ? ? - ? ? ? - '
數(shù)據(jù)采集 實時 MES／EMS
： 服務(wù)器 數(shù)據(jù)庫 等高級應(yīng)用
生產(chǎn)級； n
硬譬盟離 上i 過 級 模塊圜 M。dhus TCP／OPc通信協(xié) ’議
辮站 3 站 2 站辯 1 S er ver f i鐾翼 ! 一管豁 理平臺?
中，統(tǒng)一威脅管理構(gòu)成了安全防御的第1道防線，
集成了防火墻、防毒墻、入侵防御、遠(yuǎn)程訪問身份
驗證和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)技術(shù)；主機入侵防護
自動攔截所有未經(jīng)授權(quán)的應(yīng)用程序；網(wǎng)絡(luò)入侵檢
測被動檢測控制網(wǎng)絡(luò)安全邊界內(nèi)所有的網(wǎng)絡(luò)流
量，能夠檢測到來自內(nèi)部或外部的可疑活動；訪問
管理和IP網(wǎng)關(guān)保證了授權(quán)的遠(yuǎn)程訪問和設(shè)備子
站的安全接人；安全事件管理對網(wǎng)絡(luò)中的安全事
件進(jìn)行集中監(jiān)視和管理。該方案中的主機入侵防
護系統(tǒng)基于白名單技術(shù)，確保得到授權(quán)的應(yīng)用程
序才能在工作站和客戶端上運行，與耗費資源的
黑名單技術(shù)相比，這是一個適用于工控環(huán)境的重
要優(yōu)點；網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)也集成了對某些工控
協(xié)議的監(jiān)視功能。該方案的缺點是部署和應(yīng)用比
較復(fù)雜。
生產(chǎn)級
f 嘲 I PLC／DCS專有協(xié)議
刪級 j
因為所有的網(wǎng)絡(luò)威脅最后都要經(jīng)由通信來實
現(xiàn)，而工控系統(tǒng)具有物理結(jié)構(gòu)和通信模式相對固
定的特點，所以主動隔離式是一種比較有效的解
決方案，可以根據(jù)實際要求對工控系統(tǒng)進(jìn)行靈活
的信息安全防護。應(yīng)用這種方案的關(guān)鍵是防護等
級和安全區(qū)域的確定，需要尋求一個防護深度和
成本的折中。
4．1．2 被動檢測式解決方案
被動檢測式解決方案延續(xù)了IT系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)
安全防護策略。由于IT系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)、程序、通
信多變的特點，所以除了身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密等技
術(shù)以外，多采用病毒查殺、入侵檢測等黑名單匹配
的方式確定非法身份，通過多層次的部署來加強
網(wǎng)絡(luò)信息安全。其典型代表是美國Industrial Defender
公司的工控系統(tǒng)信息安全解決方案。
Industrial Defender解決方案主要面向安全要
求較高的電力行業(yè)推出，包括統(tǒng)一威脅管理
(UTM)、主機入侵防護、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測、訪問管理、
IP網(wǎng)關(guān)和安全事件管理等部分，如圖3所示。其
控
— — 實際連線；? 數(shù)據(jù)流向：?一無線傳輸
? 口功能說明。
圖3 Industrial Defender工控系統(tǒng)信息安全解決方案
Fig．3 Industrial defender solution for ICS security
被動檢測式解決方案的主要硬件設(shè)備均部署
于原有系統(tǒng)之外，且主機入侵防護功能通過代理
終端以白名單技術(shù)實現(xiàn)，這些措施大大減少了對
原有系統(tǒng)性能的影響，滿足了工控系統(tǒng)可用性的
要求。然而，由于網(wǎng)絡(luò)威脅特征庫的更新總存在
滯后，所以基于黑名單技術(shù)的安全組件對于新出
現(xiàn)的入侵行為不能及時做出響應(yīng)。因此，一些新
型病毒或黑客行為仍可能對工控系統(tǒng)造成危害。
相比較而言，主動隔離式方案主要對網(wǎng)絡(luò)交
通進(jìn)行管理，而被動檢測式方案更側(cè)重于對應(yīng)用
10 冶金自動化 第37卷
程序的監(jiān)控。二者都可以達(dá)到較好的安全防御效
果，需要根據(jù)不同的行業(yè)領(lǐng)域或應(yīng)用場景來選擇
應(yīng)用。
4．2 國內(nèi)工控系統(tǒng)信息安全解決方案
我國工控系統(tǒng)信息安全的相關(guān)工作起步較
晚。2010年國家標(biāo)準(zhǔn)委下達(dá)了《工控SCADA系統(tǒng)
安全防護管理指南》國標(biāo)制定計劃。2012年《信
息安全技術(shù)安全可控信息系統(tǒng)電力系統(tǒng)安全指
標(biāo)體系》的制定也獲批立項。Stuxnet事件發(fā)生以
后，國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)科研機構(gòu)針對控制系統(tǒng)信
息安全這一新課題開展了研究工作，例如工控系
統(tǒng)隔離裝置以及基于工業(yè)模型的入侵檢測系統(tǒng)
等。產(chǎn)品應(yīng)用方面，已有國內(nèi)廠商將傳統(tǒng)IT系統(tǒng)
的隔離網(wǎng)閘進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用改造，可以識別常見
的幾種工業(yè)協(xié)議，但是只適用于單向傳輸?shù)沫h(huán)境。
總之，工控系統(tǒng)信息安全已經(jīng)成為國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域
關(guān)注的熱點之一，但尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和成熟
的產(chǎn)品。為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的工業(yè)信息安全形
勢，各行業(yè)都在提出符合自身網(wǎng)絡(luò)特點的解決方
案。
目前，我國各大冶金企業(yè)已經(jīng)把控制系統(tǒng)的
信息安全防護作為重要工作來落實。具有典型混
合流程特點的復(fù)雜控制網(wǎng)絡(luò)中，多種通信方式、多
種生產(chǎn)工藝、多種品牌系統(tǒng)、新老系統(tǒng)并存，多種
高級應(yīng)用分而自治，使得可以被黑客利用的漏洞
大量存在?？梢姡瑢τ谶@樣的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，不能采用
單一的防護策略，需要根據(jù)實際情況，從不同角度
和層次應(yīng)用多種策略進(jìn)行綜合防護。
為此，作者提出了適合于我國冶金行業(yè)應(yīng)用
的工控系統(tǒng)信息安全綜合解決方案，如圖4所示。
該方案主要從區(qū)域隔離、入侵檢測、外設(shè)管理、安
全運維4方面出發(fā)，建立如下3個層次的縱深防
御體系：
第l層，邊界隔離。在生產(chǎn)管理網(wǎng)與企業(yè)信
息網(wǎng)的邊界部署統(tǒng)一威脅管理(UTM)系統(tǒng)。整合
多種IT系統(tǒng)信息安全技術(shù)，最大程度地阻擋來自
信息網(wǎng)絡(luò)的安全威脅。
第2層，通信管理。進(jìn)行安全區(qū)域隔離和設(shè)
備接入管理，阻斷威脅傳播途徑。在各控制單元
之間實行基于工控協(xié)議過濾和內(nèi)容深度檢查的安
全通信管理。對控制網(wǎng)絡(luò)中主機的存儲、輸入和
輸出設(shè)備，以及遠(yuǎn)程或本地接入網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)和維
護設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證和行為管理。
第3層，主機防御。部署主機入侵防御系統(tǒng)，
消除已有安全隱患。在控制系統(tǒng)工作站運行基于
白名單技術(shù)的終端應(yīng)用管理，自動攔截所有未經(jīng)
授權(quán)的應(yīng)用程序。同時，對生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行病
毒查殺和補丁加固。
最后，由統(tǒng)一的信息安全管理平臺對所述防
御體系進(jìn)行實時監(jiān)管。該平臺支持網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備
的在線配置和組態(tài)，可視化地監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)運行
狀況，能夠及時發(fā)現(xiàn)和彌補安全漏洞。同時，可以
提供詳細(xì)的信息安全審計功能，通過對安全事件
的跟蹤和預(yù)警，為網(wǎng)絡(luò)故障的及時排查和分析提
供可靠依據(jù)。
企業(yè)管理
信息安全
管理平臺
號流程
優(yōu)篪 化 il．
0EMS
0M
ES歷史 螨操作 l——
數(shù)據(jù)
：；2號流程
基礎(chǔ)：
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功能安全
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過程
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圖4 工控系統(tǒng)信息安全綜合解決方案
Fig．4 Integrated solution of ICS security
本方案通過邊界隔離、通信管理和主機防御3
個層次的深度防御，確保只有絕對必要的人員、設(shè)
備和程序才能訪問關(guān)鍵控制系統(tǒng)，符合工控系統(tǒng)
信息安全定義的描述，同時也滿足我國冶金行業(yè)
控制系統(tǒng)的特點對信息安全防護的要求，具有一
定的參考應(yīng)用價值。關(guān)于本方案的詳細(xì)內(nèi)容，后
文將專門論述。
5 結(jié)束語
本文介紹了工控系統(tǒng)信息安全的背景和國外
成熟的解決方案，提出了適合我國冶金行業(yè)應(yīng)用
的綜合解決方案。然而，要充分應(yīng)對目前面臨的
安全形勢，這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要從以下幾方面作
第1期 于立業(yè)，等：工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全解決方案 11
更多的努力：
(1)發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的安全產(chǎn)品。我
國的工業(yè)信息安全產(chǎn)業(yè)還處于起步階段，基礎(chǔ)薄
弱，水平不高，防護能力低于很多西方國家，關(guān)鍵
技術(shù)和產(chǎn)品還受制于人。
(2)加快安全規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。工控
系統(tǒng)信息安全標(biāo)準(zhǔn)將為政府和企業(yè)建立多層防御
策略架構(gòu)、進(jìn)行風(fēng)險評估提供指南和方向。
(3)加強管理。最有效的信息安全防護并非
僅僅依賴技術(shù)解決方案就能完成，其中80％要靠
滲透到工控系統(tǒng)管理者、操作員日常工作中的安
全管理制度。
總之，21世紀(jì)工業(yè)文明的特征是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)
化和信息化，網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展為各種信息安全威
脅打開了方便之門。面對越來越頻繁發(fā)生的工業(yè)
信息安全事件，當(dāng)前首要的任務(wù)是充分認(rèn)識到問
題的迫切性和后果的嚴(yán)重性。同時，更要認(rèn)識到
工控系統(tǒng)信息安全不是一個單純的技術(shù)問題，而
是涉及到多方面的動態(tài)系統(tǒng)工程，需要在整個工
業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施生命周期的各個階段中持續(xù)實施，即
所謂“安全不是一個結(jié)果，而是一個過程”。最后，
希望在政府機構(gòu)、控制系統(tǒng)供應(yīng)商、安全解決方案
提供商和企業(yè)運營管理者之問，建立一個多方協(xié)
作的長效機制，采取強有力的信息安全措施，切實
保障我國工控系統(tǒng)的安全有效運行。
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[編輯：沈黎穎]

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