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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

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-11-29     來源:機(jī)器人百科     瀏覽次數(shù):1666
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
 
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(簡稱“工控安全”)是確保國家網(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、社會穩(wěn)定,更是國家安全的基礎(chǔ)保障。近年來,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)、從封閉走向開放、從自動化走向智能化,這為生產(chǎn)力帶來了顯著提高,但同時也使工業(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》(以下簡稱《指南》)!吨改稀分荚谝(guī)范工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)能力評估工作,提升工業(yè)企業(yè)的工控安全防護(hù)水平。此外,根據(jù)《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》和《國務(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》(國發(fā)〔2016〕28號),還建立了工業(yè)控制系統(tǒng)安全測評檢查和漏洞發(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)的計算機(jī)化系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)對國家安全、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。以下是一些建議來保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)的信息安全:
 
1.風(fēng)險評估:評估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)訪問和破壞,例如設(shè)置訪問控制、視頻監(jiān)控和警報系統(tǒng)。
3.網(wǎng)絡(luò)安全:部署防火墻、入侵檢測系統(tǒng)(IDS)、虛擬專用網(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。
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),限制對數(shù)據(jù)的訪問,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,以確保他們能夠識別和應(yīng)對潛在威脅。
8.應(yīng)急響應(yīng)計劃:制定和實(shí)施應(yīng)急響應(yīng)計劃,以便在發(fā)生安全事件時迅速采取行動。
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
 
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。
 
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)面臨著來自內(nèi)部和外部的安全威脅。內(nèi)部威脅可能來自員工的不當(dāng)操作、惡意軟件感染等;外部威脅可能來自網(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,還可能對國家安全和社會穩(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,提高安全意識和應(yīng)對能力,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)都是計算機(jī)化的系統(tǒng),但它們在結(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)議可能沒有足夠的安全特性。
4.設(shè)備類型不同:ICS系統(tǒng)通常包含各種類型的實(shí)時設(shè)備和控制器,如PLC、RTU等,這些設(shè)備通常具有有限的計算能力和安全性。相比之下,IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)包含各種類型的計算設(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)的計算能力和安全性。
5.安全要求不同:由于ICS系統(tǒng)對工業(yè)過程的控制和監(jiān)控至關(guān)重要,因此對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,需要針對其獨(dú)特的特點(diǎn)和需求采取專門的安全措施。
 
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.訪問控制技術(shù):通過使用訪問控制技術(shù),可以限制對工業(yè)控制系統(tǒng)的訪問權(quán)限,防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。訪問控制技術(shù)可以包括物理訪問控制、網(wǎng)絡(luò)訪問控制和系統(tǒng)訪問控制等。
2.數(shù)據(jù)加密技術(shù):通過使用數(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)存儲加密和數(shù)據(jù)完整性保護(hù)等。
3.防火墻技術(shù):通過使用防火墻技術(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,以及不同安全級別的系統(tǒng)之間。
4.入侵檢測與防御技術(shù):通過使用入侵檢測與防御技術(shù),可以實(shí)時監(jiān)測工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)活動,發(fā)現(xiàn)并阻止?jié)撛诘墓艉蛺阂庑袨椤?/div>
5.安全審計與日志管理技術(shù):通過使用安全審計與日志管理技術(shù),可以對工業(yè)控制系統(tǒng)的操作和事件進(jìn)行記錄和分析,發(fā)現(xiàn)潛在的安全問題和異常行為。
6.病毒防護(hù)技術(shù):通過使用病毒防護(hù)技術(shù),可以檢測和清除工業(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、入侵檢測系統(tǒng)等。
7.工業(yè)控制系統(tǒng)專用安全防護(hù)產(chǎn)品:針對工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊性,可以開發(fā)專門的安全防護(hù)產(chǎn)品來保護(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)級入侵檢測系統(tǒng)、工業(yè)級安全審計產(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)對工業(yè)控制系統(tǒng)的全面保護(hù)。同時,需要定期對工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全評估和審查,及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全風(fēng)險和問題。
 
五、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全發(fā)展趨勢
 
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。以下是一些主要的ICS信息安全發(fā)展趨勢:
 
1.物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和邊緣計算:隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及,越來越多的設(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,同時也增加了潛在的安全威脅。邊緣計算技術(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、異常檢測和威脅預(yù)測能力。通過自動分析和學(xué)習(xí)歷史數(shù)據(jù),AI和ML可以幫助ICS系統(tǒng)更好地識別和應(yīng)對未知的安全威脅。
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。通過將系統(tǒng)數(shù)據(jù)和操作記錄存儲在區(qū)塊鏈上,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全共享和審計,同時防止數(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,要求在訪問ICS系統(tǒng)前驗(yàn)證所有設(shè)備和用戶的身份。零信任網(wǎng)絡(luò)可以有效防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和內(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。通過使用加密技術(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)在國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的重要地位日益凸顯,各國政府和國際組織將出臺更多關(guān)于ICS信息安全的法規(guī)和政策。這將對ICS系統(tǒng)的設(shè)計和實(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)展趨勢表明,未來的ICS系統(tǒng)將更加依賴于先進(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,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。
 
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