工控安全：尋找信息安全與工控契合點(diǎn)

2015年02月12日 15:47:20人氣：1314來源：北京亞控科技有限公司

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全技術(shù)的發(fā)展隨著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展而不斷演化。目前自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢就是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和人機(jī)交互人性化，同時(shí)將更多的IT技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的邏輯控制和數(shù)字控制中。工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全技術(shù)未來也將進(jìn)一步借助傳統(tǒng)IT技術(shù)，使其更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化，成為控制系統(tǒng)*的一部分。與傳統(tǒng)IP互聯(lián)網(wǎng)的信息安全產(chǎn)品研發(fā)路線類似，工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)品將在信息安全與工業(yè)生產(chǎn)控制之間找到契合點(diǎn)，形成工業(yè)控制系統(tǒng)特色鮮明的安全輸入、安全控制、安全輸出類產(chǎn)品體系。

　　工控安全兼顧功能、物理和信息安全

　　通常情況下，工業(yè)控制系統(tǒng)安全可以分成三個(gè)方面，即功能安全、物理安全和信息安全。

　　功能安全是為了達(dá)到設(shè)備和工廠安全功能，受保護(hù)的、和控制設(shè)備的安全相關(guān)部分必須正確執(zhí)行其功能，而且當(dāng)失效或故障發(fā)生時(shí)，設(shè)備或系統(tǒng)必須仍能保持安全條件或進(jìn)入到安全狀態(tài)。

　　物理安全是減少由于電擊、火災(zāi)、輻射、機(jī)械危險(xiǎn)、化學(xué)危險(xiǎn)等因素造成的危害。

　　在IEC62443中針對工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的定義是：“保護(hù)系統(tǒng)所采取的措施;由建立和維護(hù)保護(hù)系統(tǒng)的措施所得到的系統(tǒng)狀態(tài);能夠免于對系統(tǒng)資源的非*訪問和非*或意外的變更、破壞或者損失;基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力，能夠保證非*人員和系統(tǒng)既無法修改軟件及其數(shù)據(jù)，也無法訪問系統(tǒng)功能，卻保證*人員和系統(tǒng)不被阻止;防止對工業(yè)控制系統(tǒng)的非法或有害入侵，或者干擾其正確和計(jì)劃的操作。”

　　三種安全在定義和內(nèi)涵上有很大的差別。

　　功能安全，使用安全完整性等級的概念已有近20年。功能安全規(guī)范要求通常將一個(gè)部件或系統(tǒng)的安全表示為單個(gè)數(shù)字，而這個(gè)數(shù)字是為了保障人員健康、生產(chǎn)安全和環(huán)境安全而提出的基于該部件或系統(tǒng)失效率的保護(hù)因子。

　　物理安全，保護(hù)要素主要由一系列安全生產(chǎn)操作規(guī)范定義。政府、企業(yè)及行業(yè)組織等一般通過完備的安全生產(chǎn)操作流程約束工業(yè)系統(tǒng)現(xiàn)場操作的標(biāo)準(zhǔn)性，確保事故的可追溯性，并可以明確有關(guān)人員的責(zé)任，管理和制度因素是保護(hù)物理安全的主要方式。

　　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的評估方法與功能安全的評估有所不同。雖然都是保障人員健康、生產(chǎn)安全或環(huán)境安全，但是功能安全使用安全完整性等級是基于隨機(jī)硬件失效的一個(gè)部件或系統(tǒng)失效的可能性計(jì)算得出的，而信息安全系統(tǒng)有著更為廣闊的應(yīng)用，以及更多可能的誘因和后果。影響信息安全的因數(shù)非常復(fù)雜，很難用一個(gè)簡單的數(shù)字描述出來。然而，功能安全的全生命周期安全理念同樣適用于信息安全，信息安全的管理和維護(hù)也必須是周而復(fù)始不斷進(jìn)行的。

　　工控安全與網(wǎng)絡(luò)信息安全有別

　　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全與傳統(tǒng)的IP信息網(wǎng)絡(luò)安全的區(qū)別在于：1.安全需求不同，2.安全補(bǔ)丁與升級機(jī)制存在的區(qū)別，3.實(shí)時(shí)性方面的差異，4.安全保護(hù)優(yōu)先級方面的差異，5.安全防護(hù)技術(shù)適應(yīng)性方面的差異。

　　總體來說，傳統(tǒng)IP信息網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)發(fā)展到較為成熟的技術(shù)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(認(rèn)證、訪問控制、信息完整性、特權(quán)分離等)，這些能夠幫助我們阻止和響應(yīng)針對工業(yè)控制系統(tǒng)的攻擊。然而，傳統(tǒng)意義上講，計(jì)算機(jī)信息安全研究關(guān)注于信息的保護(hù)，研究人員是不會(huì)考慮攻擊如何影響評估和控制算法以及zui終攻擊是如何影響物理世界的。

　　當(dāng)前已有的各種信息安全工具，能夠?qū)刂葡到y(tǒng)安全給予必要機(jī)制，這些單獨(dú)的機(jī)制對于深度防護(hù)控制并不夠，通過深入理解控制系統(tǒng)與真實(shí)物理世界的交互過程，研究人員在未來需要開展的工作可能是：

　　1.更好地理解攻擊的后果：到目前為止，還沒有深入研究攻擊者獲得非*訪問一些控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備后將造成的危害。

　　2.設(shè)計(jì)全新的攻擊檢測算法：通過理解物理過程應(yīng)有的控制行為，并基于過程控制命令和傳感器測量，能夠識別攻擊者是否試圖干擾控制或傳感器的數(shù)據(jù)。

　　3.設(shè)計(jì)新的抗攻擊彈性算法和架構(gòu)：檢測到一個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)攻擊行為，能夠適時(shí)改變控制命令，用于增加控制系統(tǒng)的彈性，減少損失。

　　4.設(shè)計(jì)適合工業(yè)SCADA系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備的身份認(rèn)證與密碼技術(shù)：目前一些成熟的、復(fù)雜的、健壯的密碼技術(shù)通常不能在工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備中完成訪問控制功能，主要原因在于過于復(fù)雜的密碼機(jī)制可能存在著在緊急情況下妨礙應(yīng)急處理程序快速響應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專家一般認(rèn)為相對較弱的密碼機(jī)制(如缺省密碼、固定密碼，甚至空口令等)，比較容易在緊急情況下進(jìn)行猜測、傳送等，進(jìn)而不會(huì)對應(yīng)急處理程序本身產(chǎn)生額外影響。

　　5.開發(fā)硬件兼容能力更強(qiáng)的工業(yè)SCADA系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)：傳統(tǒng)IT數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中安全防護(hù)能力較強(qiáng)的技術(shù)如身份認(rèn)證、鑒別、加密、入侵檢測和訪問控制技術(shù)等普遍強(qiáng)調(diào)占用更多的網(wǎng)絡(luò)帶寬、處理器性能和內(nèi)存資源，而這些資源在工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備中十分有限，工業(yè)控制設(shè)備zui初的設(shè)計(jì)目標(biāo)是完成特定現(xiàn)場作業(yè)任務(wù)，它們一般是低成本、低處理器效能的設(shè)備。而且，在石油、供水等能源工業(yè)系統(tǒng)控制裝置中仍然在使用一些很陳舊的處理器(如1978年出廠的In8088處理器)。因此，在這類裝置中部署主流的信息安全防護(hù)技術(shù)而又不顯著降低工業(yè)現(xiàn)場控制裝置的性能具有一定難度。

　　6.研制兼容多種操作系統(tǒng)或軟件平臺(tái)的安全防護(hù)技術(shù)：傳統(tǒng)IT數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的信息安全技術(shù)機(jī)制，主要解決Windows、Linux、Unix等通用型操作系統(tǒng)平臺(tái)上的信息安全問題。而在工業(yè)SCADA系統(tǒng)領(lǐng)域，現(xiàn)場工業(yè)SCADA系統(tǒng)裝置一般使用設(shè)備供應(yīng)商(ABB、西門子、霍尼韋爾等)獨(dú)立研發(fā)的、非公開的操作系統(tǒng)(有時(shí)稱為固件)、軟件平臺(tái)(如GE的iFix等)完成特定的工業(yè)過程控制功能。因此，如何在非通用操作系統(tǒng)及軟件平臺(tái)上開發(fā)、部署甚至升級信息安全防護(hù)技術(shù)，是工業(yè)SCADA系統(tǒng)信息安全未來需要重點(diǎn)解決的問題。

關(guān)鍵詞：工業(yè)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)過程控制 SCADA 處理器

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