在機(jī)場、酒店大堂、時尚的咖啡廳，可以看到人們很自在地用筆記本電腦享受著上網(wǎng)沖浪的便捷，同時電信運營商們也在積極推廣城市熱點的接入覆蓋訪問。但隨著無線網(wǎng)絡(luò)嗅探變得輕而易舉，你是否考慮過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是否安全？

 

工業(yè)控制系統(tǒng)的安全性真的穩(wěn)定嗎？

 

伊朗布舍爾核電站的遭遇為我們敲響警鐘，黑客攻擊正在從開放的互聯(lián)網(wǎng)向封閉的工控網(wǎng)蔓延，黑客動機(jī)從技術(shù)展示到利益獲取再到如今的高端性攻擊。因此，在關(guān)系到國計民生與國家安全的重大項目中，對國外品牌的選擇需要更加謹(jǐn)慎，并對中國自主研發(fā)的產(chǎn)品有足夠的重視。目前，許多國家對引進(jìn)國外產(chǎn)品帶來的國家安全隱患都十分重視。在同類項目中，可以分別采用不同的品牌、不同的技術(shù)，把雞蛋放在不同的籃子里，以分散風(fēng)險。應(yīng)該在一定程度上，采取多種品牌、多種技術(shù)的策略，權(quán)衡項目成本與項目安全，使二者達(dá)到最大程度的優(yōu)化與平衡。

 

據(jù)權(quán)威工業(yè)安全事件信息庫RISI統(tǒng)計，截止到2011年10 月，全球已發(fā)生200 余起針對工業(yè)控制系統(tǒng)的攻擊事件。2001年后，通用開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛使用，使針對ICS 系統(tǒng)的攻擊行為出現(xiàn)大幅度增長，ICS 系統(tǒng)對于信息安全的需求變得更加迫切。

 

近年來典型工業(yè)控制系統(tǒng)入侵事件：

 

·2005年，美國水電溢壩事件；

 

·2007年，攻擊者入侵加拿大的一個水利SCADA 控制系統(tǒng)，破壞了用于取水調(diào)度的控制計算機(jī)；

 

·2008年，攻擊者入侵波蘭某城市地鐵系統(tǒng)，通過電視遙控器改變軌道扳道器，導(dǎo)致四節(jié)車廂脫軌；

 

·2010年，“網(wǎng)絡(luò)超級武器”Stuxnet 病毒針對性的入侵ICS 系統(tǒng)，嚴(yán)重威脅到伊朗布什爾核電站核反應(yīng)堆的安全運營；

 

·2011年，黑客通過入侵?jǐn)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，使美國伊利諾伊州城市供水系統(tǒng)的供水泵遭到破壞。

 

工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）概述

 

工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）是由各種自動化控制組件以及對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)測的過程控制組件，共同構(gòu)成的確保工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施自動化運行、過程控制與監(jiān)控的業(yè)務(wù)流程管控系統(tǒng)。其核心組件包括SCADA、DCS、PLC、RTU、IED以及接口技術(shù)等。

 

對工業(yè)控制系統(tǒng)中IT基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，是工業(yè)工控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，其中核心組件就是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA），典型的SCADA系統(tǒng)由以下組件構(gòu)成：

 

目前工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于我國電力、水利、污水處理、石油天然氣、化工、交通運輸、制藥以及大型制造等行業(yè)中，據(jù)不完全統(tǒng)計，超過80%涉及國計民生的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施依靠工業(yè)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動化作業(yè)，工業(yè)控制系統(tǒng)已是國家安全戰(zhàn)略的重要組成部分。

 

一次典型的ICS 控制過程通常由控制回路、HMI、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)工具三部分組件共同完成，控制回路用以控制邏輯運算、HMI執(zhí)行信息交互、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)工具，確保出現(xiàn)異常操作時進(jìn)行診斷和恢復(fù)。

 

隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是信息化與工業(yè)化深度融合以及物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)品越來越多地采用通用協(xié)議、通用硬件和通用軟件，通過各種方式與互聯(lián)網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)連接，病毒、木馬等威脅正在向工業(yè)控制系統(tǒng)擴(kuò)散。其風(fēng)險主要來源于：

 

ICS風(fēng)險的主要根源

 

·漏洞隱蔽性和嚴(yán)重性；采用專用的硬件、軟件和通信協(xié)議。

 

·安全重視不夠、連接無序、數(shù)據(jù)保護(hù)和應(yīng)急管理不足；設(shè)計上考慮到封閉性、主要以傳統(tǒng)安全為主。

 

·默認(rèn)配置、連接、組網(wǎng)、采購升級無序；主要基于工業(yè)應(yīng)用的場景和執(zhí)行效率。

 

工控平臺的脆弱性

 

·平臺本身的安全漏洞問題；

 

·殺毒軟件安裝及升級更新問題；

 

·大量默認(rèn)配置和默認(rèn)口令；

 

·專用平臺和通用平臺漏洞。

 

工控網(wǎng)絡(luò)的脆弱性

 

TCP/IP等通用協(xié)議與開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)引入工業(yè)控制系統(tǒng)，特別是物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，使得理論上絕對的物理隔離網(wǎng)絡(luò)正因為需求和業(yè)務(wù)模式的改變而不再切實可行。傳統(tǒng)的威脅同樣會在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中重現(xiàn)。

 

·邊界安全策略缺失；

 

·系統(tǒng)安全防御機(jī)制缺失；

 

·管理制度缺失或不完善；

 

·網(wǎng)絡(luò)配置規(guī)范缺失；

 

·監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制缺失；

 

·網(wǎng)絡(luò)通信（無線接入+撥號網(wǎng)絡(luò)）保障機(jī)制缺失；

 

·基礎(chǔ)設(shè)施可用性保障機(jī)制缺失。

 

安全管理、標(biāo)準(zhǔn)和人才的脆弱性

 

缺乏完整有效安全管理、標(biāo)準(zhǔn)和資金投入是當(dāng)前我國工業(yè)控制系統(tǒng)的難題之一。其次，過多的強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)邊界的防護(hù)、內(nèi)部環(huán)境的封閉，讓內(nèi)部安全管理變得混亂。另外，既了解工控系統(tǒng)原理和業(yè)務(wù)操作又懂信息安全的人才少之又少，為混亂的工控安全管理埋下了伏筆。最后，內(nèi)網(wǎng)審計、監(jiān)控、準(zhǔn)入、認(rèn)證、終端管理等缺失也是造成工控系統(tǒng)安全威脅的重要原因。如：使用U盤、光盤導(dǎo)致的病毒傳播、筆記本電腦的隨意接入與撥號、ICS缺少監(jiān)控和審計等問題。

 

為了加強(qiáng)工控網(wǎng)防護(hù)，工信部緊急下發(fā)了工信部協(xié)【2011】451號文《關(guān)于加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理的通知》，指出我國目前工控系統(tǒng)現(xiàn)狀：對工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全問題重視不夠；管理制度不健全；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失；技術(shù)防護(hù)措施不到位；安全防護(hù)能力和應(yīng)急處置能力不高等。工信部要求工業(yè)、能源、交通、水利以及市政等加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理。

 

工控網(wǎng)安全基本安全防護(hù)原則

 

ICS網(wǎng)絡(luò)中有代表性的EPA（Ethernet for Plant Automation）網(wǎng)絡(luò)由企業(yè)信息管理層、過程監(jiān)控層和現(xiàn)場設(shè)備層三個層次組成，采用分層化的網(wǎng)絡(luò)安全管理措施。

 

EPA現(xiàn)場設(shè)備采用特定的網(wǎng)絡(luò)安全管理功能，對其接收到的任何報文進(jìn)行訪問權(quán)限、訪問密碼等的檢測，使只有合法的報文才能得到處理，其他非法報文將直接予以丟棄，避免了非法報文的干擾。

 

在過程監(jiān)控層，采用EPA網(wǎng)絡(luò)對不同微網(wǎng)段進(jìn)行邏輯隔離，以防止非法報文流量干擾EPA網(wǎng)絡(luò)的正常通信，占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。

 

對于來自于互聯(lián)網(wǎng)上的遠(yuǎn)程訪問，則采用EPA代理服務(wù)器以及各種可用的信息網(wǎng)絡(luò)安全管理措施，以防止遠(yuǎn)程非法訪問。

 

美國《工業(yè)控制系統(tǒng)安全指南》也提出了ICS系統(tǒng)如下縱深防護(hù)體系架構(gòu)（如下圖），可供我們參考。

 

電力二次系統(tǒng)防護(hù)方案是工業(yè)控制系統(tǒng)安全防護(hù)的典型案例

 

電力二次系統(tǒng)方案遵循“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的原則，涵蓋電力監(jiān)控系統(tǒng)、電力調(diào)度管理信息系統(tǒng)、電力通信及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等，該方案為電力信息安全搭建了最為基礎(chǔ)的安全框架，但由于電力二次系統(tǒng)基本原則出臺較早，基本搭建在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)安全以及安全管理方面考慮較少，目前面臨著新的安全威脅，需要更全面的解決方案應(yīng)對。