工業(yè)4.0進(jìn)程中的工控系統(tǒng)信息安全

  辨清功能安全與信息安全

一提到工業(yè)控制系統(tǒng)(Industry Control System，以下簡(jiǎn)稱為ICS)的信息安全，人們首先想到的就是2010年伊朗*爾核電站遭到的“震網(wǎng)病毒”攻擊。

工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中相關(guān)安全事件層出不窮，不僅影響到企業(yè)生產(chǎn)，而且直接影響到企業(yè)財(cái)產(chǎn)、人身安全等國(guó)計(jì)民生問(wèn)題。如：

· 2012年4月10日，深圳遭遇十年來(lái)zui大范圍停電事故，福田、羅湖、龍崗三個(gè)區(qū)停電兩個(gè)小時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8個(gè)億;

· 2013年11月22日，中石化輸油儲(chǔ)運(yùn)公司濰坊分公司輸油管線破裂，直接經(jīng)濟(jì)損失7.5億元。

而這些事件在自動(dòng)化人的眼中不屬于信息安全問(wèn)題，而是功能安全問(wèn)題。在標(biāo)準(zhǔn)IEC62443中描述，一個(gè)完整的安全工控系統(tǒng)是由功能安全、物理安全和信息安全三部分組成，上述事故以及企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中90%的事故都屬于功能安全問(wèn)題。

在傳統(tǒng)的信息安全定義中，主要強(qiáng)調(diào)保密性、完整性和可用性，在IEC62443中對(duì)工控信息安全主要強(qiáng)調(diào)了五點(diǎn)，zui重要的思想是強(qiáng)調(diào)保護(hù)一個(gè)系統(tǒng)所采用的額外措施，以防止對(duì)系統(tǒng)的非*訪問(wèn)及惡意攻擊。

功能安全與信息安全兩者邊界清晰，但互相關(guān)聯(lián)、相互影響、互相促進(jìn)。功能安全的不完善會(huì)很容易被利用，進(jìn)而導(dǎo)致信息安全問(wèn)題。信息安全問(wèn)題的暴露會(huì)促進(jìn)功能安全的完善。IEC62443中非常清楚的闡述了傳統(tǒng)的信息安全與ICS信息安全的區(qū)別，只有把這個(gè)本質(zhì)看清楚了，才知道如何建設(shè)工控系統(tǒng)的信息安全工作，否則就容易偏離方向、班門(mén)弄斧。

工業(yè)4.0悄然啟動(dòng)

說(shuō)起工控系統(tǒng)的信息安全，必須看到工控系統(tǒng)的發(fā)展，以德國(guó)的Industrie 4.0為代表的第四次工業(yè)革命已經(jīng)悄然而起。

德國(guó)人認(rèn)為第四次工業(yè)革命是指：機(jī)械化+電氣化+IT技術(shù)+Internet技術(shù)。第四次工業(yè)革命就是第三次工業(yè)革命的成果上再加上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。必須說(shuō)明這里所要求的互聯(lián)網(wǎng)是“Things and Services”的互聯(lián)網(wǎng)，Things可理解為物和事情;Services泛指一切服務(wù)。所以，第四次工業(yè)革命首先要建設(shè)“物事互聯(lián)網(wǎng)”與“服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)”。這意味著有史以來(lái)*次將資源、信息、物事、人和對(duì)這一切的服務(wù)進(jìn)行互聯(lián)。在the Internet of Things and Services的支持下革新、改造整個(gè)工業(yè)及制造業(yè)。制造業(yè)中的智能機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施將融入the Internet of Things and Services中，成為信息-物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)。

中國(guó)應(yīng)該盡快地構(gòu)建自己的第四次工業(yè)革命綱領(lǐng)——中國(guó)工業(yè)4.0，盡快地在工業(yè)領(lǐng)域特別是制造業(yè)中構(gòu)建起自己的CPS，在系統(tǒng)各層面實(shí)現(xiàn)信息與物理實(shí)體的融合，應(yīng)該用中國(guó)的智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)流程主導(dǎo)中國(guó)的市場(chǎng)。

找準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)落實(shí)防護(hù)定位

由工業(yè)4.0可以看出，工控系統(tǒng)必將與信息化融合。

普度大學(xué)很早就提出了自動(dòng)化的經(jīng)典五層普度模型(如下圖所示)，這個(gè)模型其實(shí)把自動(dòng)化與信息化已經(jīng)關(guān)聯(lián)在了一起。

   普度模型

工控系統(tǒng)的信息安全問(wèn)題，在各層上都面臨著來(lái)自不同方面的威脅，詳細(xì)如下圖所示。企業(yè)網(wǎng)的管理信息層面臨來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的攻擊，也有企業(yè)內(nèi)部惡意的攻擊通過(guò)企業(yè)網(wǎng)進(jìn)入工控網(wǎng)，一直到現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò);在控制層有系統(tǒng)管理人員非法操作，zui嚴(yán)重的要屬第三方運(yùn)維人員的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作;還有遠(yuǎn)程撥號(hào)的攻擊，有部分現(xiàn)場(chǎng)還有野外搭線的威脅。

NIST SP800-82《工業(yè)控制系統(tǒng)安全指南》中已經(jīng)詳細(xì)描述了各種威脅來(lái)源，也從策略程序、平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)等方面講述了可能的風(fēng)險(xiǎn)和脆弱性。

當(dāng)然不同行業(yè)面臨的威脅和風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)不同，比如行業(yè)主要強(qiáng)調(diào)工控網(wǎng)和涉密網(wǎng)連接時(shí)的信息保密;石化強(qiáng)調(diào)DCS系統(tǒng)生產(chǎn)的連續(xù)和非異常;電力強(qiáng)調(diào)SCADA調(diào)度系統(tǒng)的不中斷等等。

總體上，明晰面臨的風(fēng)險(xiǎn)才能進(jìn)行有針對(duì)性的防護(hù)。信息安全防護(hù)的整體架構(gòu)性必須要跟工業(yè)自動(dòng)化體系保持一致，方可成為同一體系，因此在GT/T 26335-2010工業(yè)企業(yè)信息化集成系統(tǒng)規(guī)范中提到了工業(yè)企業(yè)信息化集成總體架構(gòu)。

無(wú)論是從普度模型還是工業(yè)企業(yè)信息化集成架構(gòu)圖中都可以看出，防護(hù)必須考慮。例如，早在2005年，電力系統(tǒng)的二次防護(hù)方案中就提出了“縱向隔離、橫向分區(qū)”的概念。