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工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全研究：技術(shù)體系與發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)布日期：2023-11-29 來(lái)源：機(jī)器人百科瀏覽次數(shù)：6437

核心提示：工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全是保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)免受潛在威脅和攻擊的重要措施。工業(yè)控制系統(tǒng)涉及各種設(shè)備和系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)（SCADA）、工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）、分布式/集散式控制系統(tǒng)（DCS）、過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）等，這些系統(tǒng)在制造、能源、水利、交通、航空等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全：防護(hù)措施與技術(shù)體系的發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全是保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)免受潛在威脅和攻擊的重要措施。工業(yè)控制系統(tǒng)涉及各種設(shè)備和系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)（SCADA）、工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）、分布式/集散式控制系統(tǒng)（DCS）、過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）等，這些系統(tǒng)在制造、能源、水利、交通、航空等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

一、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全（簡(jiǎn)稱(chēng)“工控安全”）是確保國(guó)家網(wǎng)絡(luò)和信息安全的重要組成部分，它不僅關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定，更是國(guó)家安全的基礎(chǔ)保障。近年來(lái)，隨著信息化與工業(yè)化的深度融合，工業(yè)控制系統(tǒng)從單機(jī)走向互聯(lián)、從封閉走向開(kāi)放、從自動(dòng)化走向智能化，這為生產(chǎn)力帶來(lái)了顯著提高，但同時(shí)也使工業(yè)控制系統(tǒng)面臨著前所未有的信息安全威脅。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，工業(yè)和信息化部于2016年10月印發(fā)了《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)指南》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》）。《指南》旨在規(guī)范工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)能力評(píng)估工作，提升工業(yè)企業(yè)的工控安全防護(hù)水平。此外，根據(jù)《中華人民共和國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全法》和《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2016〕28號(hào)），還建立了工業(yè)控制系統(tǒng)安全測(cè)評(píng)檢查和漏洞發(fā)布制度，以確保工業(yè)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）是用于監(jiān)控和操作關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備（如發(fā)電站、水處理廠、化工廠等）的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)對(duì)國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定和公共福祉至關(guān)重要，因此確保其信息安全至關(guān)重要。以下是一些建議來(lái)保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)的信息安全：

1.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：評(píng)估ICS系統(tǒng)的潛在威脅和漏洞，以確定需要保護(hù)的資產(chǎn)和資源。

2.物理安全：確保ICS設(shè)備免受未經(jīng)授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)和破壞，例如設(shè)置訪(fǎng)問(wèn)控制、視頻監(jiān)控和警報(bào)系統(tǒng)。

3.網(wǎng)絡(luò)安全：部署防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（VPN）和其他網(wǎng)絡(luò)安全措施，以保護(hù)ICS網(wǎng)絡(luò)免受外部攻擊。

4.隔離網(wǎng)絡(luò)：將ICS網(wǎng)絡(luò)與其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)隔離，以降低潛在攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

5.設(shè)備安全：為ICS設(shè)備配置強(qiáng)密碼、固件更新和安全設(shè)置，并定期審計(jì)設(shè)備安全性。

6.數(shù)據(jù)保護(hù)：加密敏感數(shù)據(jù)，限制對(duì)數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)，并定期備份數(shù)據(jù)以防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。

7.員工培訓(xùn)：為員工提供關(guān)于ICS安全的培訓(xùn)和意識(shí)，以確保他們能夠識(shí)別和應(yīng)對(duì)潛在威脅。

8.應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃：制定和實(shí)施應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，以便在發(fā)生安全事件時(shí)迅速采取行動(dòng)。

9.合規(guī)性：遵循適用的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，如NIST 800-82、IEC 62443等，以確保ICS系統(tǒng)的信息安全。

10.持續(xù)監(jiān)控和改進(jìn)：定期檢查ICS系統(tǒng)的安全性，并根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)和更新。

二、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全概述

隨著工業(yè)信息化的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)逐漸與互聯(lián)網(wǎng)和公共網(wǎng)絡(luò)相連，這使得工業(yè)控制系統(tǒng)面臨著來(lái)自?xún)?nèi)部和外部的安全威脅。內(nèi)部威脅可能來(lái)自員工的不當(dāng)操作、惡意軟件感染等；外部威脅可能來(lái)自網(wǎng)絡(luò)攻擊、黑客入侵等。

為了保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全，需要采取一系列防護(hù)措施，包括物理安全防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、主機(jī)安全防護(hù)、數(shù)據(jù)安全防護(hù)、備份與恢復(fù)策略、安全意識(shí)培訓(xùn)、定期安全審查和使用安全工具等。這些措施旨在確保工業(yè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全，防止數(shù)據(jù)泄露、系統(tǒng)損壞和生產(chǎn)故障等不良后果。

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全不僅對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，還可能對(duì)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定產(chǎn)生重大影響。因此，政府和企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理和維護(hù)，建立完善的安全管理體系和技術(shù)防護(hù)體系，提高安全意識(shí)和應(yīng)對(duì)能力，以保障工業(yè)控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

三、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全與IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息安全的區(qū)別

工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）和IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)都是計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，但它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、功能和安全性方面存在一些顯著的差異。以下是ICS系統(tǒng)和IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在信息安全方面的主要區(qū)別：

1.目標(biāo)不同：ICS系統(tǒng)主要用于監(jiān)控和控制工業(yè)過(guò)程，而IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要用于傳輸和共享數(shù)據(jù)。因此，ICS系統(tǒng)的信息安全目標(biāo)是確保過(guò)程的安全、可靠和穩(wěn)定，而IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的信息安全目標(biāo)是保護(hù)數(shù)據(jù)的安全和完整性。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同：ICS系統(tǒng)通常采用分布式、分層和專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則采用集中式、基于標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種差異導(dǎo)致了在保護(hù)ICS系統(tǒng)時(shí)需要采用不同的安全策略和技術(shù)。

3.通信協(xié)議不同：ICS系統(tǒng)通常使用專(zhuān)用的、封閉的通信協(xié)議，如Modbus、Profibus等，而IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則使用開(kāi)放的、基于TCP/IP的通信協(xié)議，如HTTP、FTP等。這使得ICS系統(tǒng)更容易受到特定攻擊的影響，因?yàn)樗鼈兊耐ㄐ艆f(xié)議可能沒(méi)有足夠的安全特性。

4.設(shè)備類(lèi)型不同：ICS系統(tǒng)通常包含各種類(lèi)型的實(shí)時(shí)設(shè)備和控制器，如PLC、RTU等，這些設(shè)備通常具有有限的計(jì)算能力和安全性。相比之下，IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)包含各種類(lèi)型的計(jì)算設(shè)備，如服務(wù)器、工作站、路由器等，這些設(shè)備通常具有更強(qiáng)的計(jì)算能力和安全性。

5.安全要求不同：由于ICS系統(tǒng)對(duì)工業(yè)過(guò)程的控制和監(jiān)控至關(guān)重要，因此對(duì)ICS系統(tǒng)的安全要求通常比IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更高。例如，ICS系統(tǒng)可能需要更高的可用性和可靠性，以及對(duì)異常行為的更嚴(yán)格的監(jiān)控和響應(yīng)。

綜上所述，ICS系統(tǒng)和IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)在信息安全方面存在顯著的區(qū)別。為了保護(hù)ICS系統(tǒng)的信息安全，需要針對(duì)其獨(dú)特的特點(diǎn)和需求采取專(zhuān)門(mén)的安全措施。

四、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù)體系

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù)體系是確保工業(yè)控制系統(tǒng)免受潛在威脅和攻擊的重要措施。以下是一些建議的防護(hù)技術(shù)體系：

1.訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)：通過(guò)使用訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)，可以限制對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)可以包括物理訪(fǎng)問(wèn)控制、網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)控制和系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)控制等。

2.數(shù)據(jù)加密技術(shù)：通過(guò)使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，可以保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全。數(shù)據(jù)加密技術(shù)可以包括數(shù)據(jù)傳輸加密、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密和數(shù)據(jù)完整性保護(hù)等。

3.防火墻技術(shù)：通過(guò)使用防火墻技術(shù)，可以防止未經(jīng)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)入工業(yè)控制系統(tǒng)。防火墻可以部署在工業(yè)控制系統(tǒng)和外部網(wǎng)絡(luò)之間，以及不同安全級(jí)別的系統(tǒng)之間。

4.入侵檢測(cè)與防御技術(shù)：通過(guò)使用入侵檢測(cè)與防御技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)并阻止?jié)撛诘墓艉蛺阂庑袨椤?/div>

5.安全審計(jì)與日志管理技術(shù)：通過(guò)使用安全審計(jì)與日志管理技術(shù)，可以對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的操作和事件進(jìn)行記錄和分析，發(fā)現(xiàn)潛在的安全問(wèn)題和異常行為。

6.病毒防護(hù)技術(shù)：通過(guò)使用病毒防護(hù)技術(shù)，可以檢測(cè)和清除工業(yè)控制系統(tǒng)中的病毒和惡意軟件。病毒防護(hù)技術(shù)可以包括反病毒軟件、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等。

7.工業(yè)控制系統(tǒng)專(zhuān)用安全防護(hù)產(chǎn)品：針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊性，可以開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的安全防護(hù)產(chǎn)品來(lái)保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)的信息安全。這些產(chǎn)品可以包括工業(yè)防火墻、工業(yè)級(jí)入侵檢測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)級(jí)安全審計(jì)產(chǎn)品等。

總之，工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù)體系需要綜合運(yùn)用多種防護(hù)技術(shù)手段，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的全面保護(hù)。同時(shí)，需要定期對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)估和審查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。

五、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全發(fā)展趨勢(shì)

隨著工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的快速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）信息安全正面臨著新的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)。以下是一些主要的ICS信息安全發(fā)展趨勢(shì)：

1.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和邊緣計(jì)算：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，越來(lái)越多的設(shè)備和傳感器將被連接到ICS系統(tǒng)中。這將導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)交換和通信，同時(shí)也增加了潛在的安全威脅。邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展將使得數(shù)據(jù)處理和分析更加接近數(shù)據(jù)源，從而提高ICS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和安全性。

2.人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）：人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在ICS信息安全中的應(yīng)用將有助于提高系統(tǒng)的自愈能力、異常檢測(cè)和威脅預(yù)測(cè)能力。通過(guò)自動(dòng)分析和學(xué)習(xí)歷史數(shù)據(jù)，AI和ML可以幫助ICS系統(tǒng)更好地識(shí)別和應(yīng)對(duì)未知的安全威脅。

3.區(qū)塊鏈技術(shù)：區(qū)塊鏈技術(shù)以其去中心化、不可篡改、可追溯等特點(diǎn)，有望成為ICS信息安全領(lǐng)域的一種重要解決方案。通過(guò)將系統(tǒng)數(shù)據(jù)和操作記錄存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全共享和審計(jì)，同時(shí)防止數(shù)據(jù)被篡改或刪除。

4.零信任網(wǎng)絡(luò)：零信任網(wǎng)絡(luò)是一種基于最小權(quán)限原則的網(wǎng)絡(luò)安全模型，要求在訪(fǎng)問(wèn)ICS系統(tǒng)前驗(yàn)證所有設(shè)備和用戶(hù)的身份。零信任網(wǎng)絡(luò)可以有效防止未經(jīng)授權(quán)的訪(fǎng)問(wèn)和內(nèi)部威脅，提高ICS系統(tǒng)的安全性。

5.隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)加密：隨著對(duì)數(shù)據(jù)隱私和保護(hù)的重視不斷提高，ICS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)加密和隱私保護(hù)將成為一種趨勢(shì)。通過(guò)使用加密技術(shù)和數(shù)據(jù)脫敏等手段，可以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)不被泄露或?yàn)E用。

6.法規(guī)和政策：隨著ICS系統(tǒng)在國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的重要地位日益凸顯，各國(guó)政府和國(guó)際組織將出臺(tái)更多關(guān)于ICS信息安全的法規(guī)和政策。這將對(duì)ICS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施提出更高的安全要求和標(biāo)準(zhǔn)。

總之，工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的發(fā)展趨勢(shì)表明，未來(lái)的ICS系統(tǒng)將更加依賴(lài)于先進(jìn)的技術(shù)手段和管理措施，以實(shí)現(xiàn)更高的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，也需要關(guān)注法規(guī)和政策的變化，確保ICS系統(tǒng)的合規(guī)性和可持續(xù)性。

關(guān)鍵詞：工業(yè)控制工業(yè)控制系統(tǒng) 信息安全 SCADA ICS DCS PCS

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