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烽臺科技 魏欽志

內(nèi)容概述：隨著新漏洞的不斷出現(xiàn)或攻擊手段的提高，現(xiàn)有設(shè)備及系統(tǒng)的安全防護能力將無法抵御新的攻擊手段，因此工業(yè)用戶需要進行現(xiàn)場測評和周期性評估，以適應(yīng)變化的安全環(huán)境，通過評估結(jié)果呈現(xiàn)的風險趨勢，并根據(jù)定制KPI安全指標綜合分析風險，幫助工業(yè)用戶識別、控制、降低或消除安全風險。本文基于持續(xù)“PDCA”的工控安全運維管理是依據(jù)國家相關(guān)標準、規(guī)范和指南要求，面向企業(yè)用戶、針對工控網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)，簡要介紹所開展的全生命周期安全運維管理。通過循序漸進的評價和改進，統(tǒng)計隱患和潛在的工控安全隱患的實時趨勢，持續(xù)提供風險分析報告及安全整改建議，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)漏洞，降低工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)與信息安全風險。

關(guān)鍵詞：工控安全運維；PDCA；測試評估服務(wù)；工控安全風險

1　工控系統(tǒng)應(yīng)用與安全風險的博弈

工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的風險，除了產(chǎn)品本身存在的出廠缺陷、軟件更新速度慢、防護策略缺失等因素外，核心要素還是因為聯(lián)網(wǎng)而引發(fā)的不確定性。但是技術(shù)發(fā)展的趨勢是不可逆的，在面臨新技術(shù)、新應(yīng)用、新模式?jīng)_擊的同時，也接受著信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化所帶給我們的便利，以及因開放、共享帶來的安全問題。因此，工控網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)安全中的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，信息管理人員必須做好防護工作，以保障“兩化融合”發(fā)展過程的快速、持續(xù)和穩(wěn)定。

1.1　兩化融合、智能制造的大趨勢

兩化融合的提出背景是人類社會經(jīng)過多年發(fā)展，進入了信息文明階段。人類社會文明走過了三個階段，并與之相對應(yīng)產(chǎn)生了三種文明形態(tài)。

第一是農(nóng)業(yè)階段，大家從一萬多年前形成了農(nóng)業(yè)文明；第二從十七世紀末開始進入了工業(yè)文明，與之相對應(yīng)形成了工業(yè)文化。那么從20世紀50年代開始經(jīng)過第三次浪潮的描述，也就是說世界進入了信息化階段。在農(nóng)業(yè)階段解決了人類的生存問題，在工業(yè)階段解決了機器代替手工，快速提高人類生活品質(zhì)的問題。在信息化階段，通過信息通信技術(shù)實現(xiàn)了社會與經(jīng)濟的融合，將信息化貫穿了人類生活的方方面面。

工業(yè)化正經(jīng)歷世界經(jīng)濟的第三次革命，隨著科學與技術(shù)革命的發(fā)展，其內(nèi)涵也在不斷的發(fā)生變化。工業(yè)化經(jīng)歷了三次的工業(yè)革命的劇變，第一次工業(yè)革命以1775年，蒸汽機發(fā)明為代表的大機器生產(chǎn)取代手工業(yè)生產(chǎn)，極大提高了生產(chǎn)力。第二次工業(yè)革命，自然科學開始同技術(shù)生產(chǎn)緊密結(jié)合起來，在提高生產(chǎn)力發(fā)展方面發(fā)揮更為重要的作用。第三次工業(yè)革命，是自動化技術(shù)快速發(fā)展提高了生產(chǎn)力，帶來了全新的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造和經(jīng)營管理過程。在第三次工業(yè)革命有這樣一些代表性的事件，1952年第一臺數(shù)控機床的出現(xiàn)，1971年微處理芯片的發(fā)明，80年代初計算機輔助設(shè)計的技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。那么第三次工業(yè)革命在不同的時期又可以分為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化階段。

1.2　信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展與安全行業(yè)監(jiān)管的兩難境地

傳統(tǒng)信息安全與工業(yè)控制信息安全區(qū)別之一是對業(yè)務(wù)的整合能力。傳統(tǒng)信息安全在不同用戶之間所面臨的系統(tǒng)非常類似，而工控系統(tǒng)在不同用戶、不同行業(yè)的應(yīng)用方法存在很大差異，信息安全管理人員需要從企業(yè)生產(chǎn)和業(yè)務(wù)流程的視角，理解風險與安全。

作為工業(yè)領(lǐng)域的信息化決策者，首先要保證的一定是生產(chǎn)運行的實時性、持續(xù)性和穩(wěn)定性，也就是信息和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能性和可用性。信息化決策是由企業(yè)最高決策層負責的，俗稱信息化工程皆為“一把手”工程，從決策主體的角度，保障了信息化和企業(yè)經(jīng)營發(fā)展的高度一致。

雖然這些信息化、智能化技術(shù)提高了生產(chǎn)力并降低了成本，但它們使關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)暴露在新的風險中，例如工業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)突然停機、上位機誤操作和竊取敏感信息等，這些風險直接威脅到工業(yè)用戶的業(yè)務(wù)增長和連續(xù)性。無論是短暫還是長時間的停機，在工業(yè)制造的操作環(huán)境中是至關(guān)重要的，并且直接影響公司的收入流，造成不可估量的損失。例如，在汽車行業(yè)業(yè)務(wù)的停機時間成本高達130萬美元每小時。一旦攻擊者進入連續(xù)生產(chǎn)的制造業(yè)工控網(wǎng)絡(luò)，宕機的風險就會增加。惡意攻擊者或可能的競爭對手可以關(guān)閉生產(chǎn)線，甚至破壞昂貴的機器，造成重大損失。

可當信息化系統(tǒng)遇到安全問題的時候，最高負責人普遍無法直接做出決策。一方面改善安全狀況需要復雜的應(yīng)對策略，而安全策略幾乎沒有固定的理論模型，只有依靠官方標準、行業(yè)經(jīng)驗和政策指南等推導出的試探性的方法。另一方面，安全建設(shè)并不會直接產(chǎn)生生產(chǎn)效益，這就要求安全防護解決方案要具備有效性和及時性。

根據(jù)調(diào)查，在大多數(shù)工業(yè)企業(yè)，對于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中安全的決策者通常為CISO（首席信息安全官）或CSO（首席安全官），他們負責整個企業(yè)，包括傳統(tǒng)IT/企業(yè)網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)制造/生產(chǎn)/ SCADA網(wǎng)絡(luò)的安全。盡管CISO/CSO是決策者，但真正工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的完善防護解決方案，還是需要了解工業(yè)控制或智能制造核心技術(shù)和業(yè)務(wù)流程的工作人員。因此，既保證信息化系統(tǒng)的正常運維，又要不損害系統(tǒng)可用性的無擾式管理和維護方法至關(guān)重要，這對工業(yè)企業(yè)來說幾乎是極其困難的。因此，如何讓企業(yè)信息化的各級參與者，都能夠投入到信息安全的管理決策，是解決工業(yè)企業(yè)信息安全規(guī)則設(shè)計和管理運維的有效方法。

圖1 分級需求管理

1.3　態(tài)勢分析與預警的必要性

隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入應(yīng)用，決策者開始由發(fā)生了什么、為什么發(fā)生，過渡到將要發(fā)生什么、如何規(guī)避風險。現(xiàn)有的傳統(tǒng)IT信息安全解決方案都不適合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)IT信息安全解決方案通常是為某些特定入侵行為或活動而設(shè)計的防御集合，它可能會為工業(yè)現(xiàn)場的流程化生產(chǎn)，增加不必要的管理風險，從而危及工業(yè)業(yè)務(wù)本身的連續(xù)性。此外，這些解決方案無法覆蓋復雜而又缺少公開資料的工業(yè)協(xié)議，因此無法在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中最大限度地發(fā)揮它們的潛力。

對于工控安全的管理，除了需要引入“白名單”管理思想，還需要配合一定的態(tài)勢感知預警平臺，從而為各級決策部門提供主動風險監(jiān)測、被動威脅發(fā)現(xiàn)、威脅情報收集與整合、威脅分析溯源等全方位、一體化態(tài)勢感知服務(wù)。同時這些服務(wù)可以幫助控制工程師和工廠信息化系統(tǒng)管理者保持警覺，匹配預警等級，提前知曉風險，防范事故。

圖2 決策進化的三個階段

1.4　監(jiān)管與保障的思考

網(wǎng)絡(luò)信息安全問題不僅關(guān)乎廣大人民群眾工作生活，更與國家安全與國家發(fā)展息息相關(guān)。近些年，根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)安全事件事項涉及的領(lǐng)域，國家中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導小組（以下簡稱“網(wǎng)信辦”）、工業(yè)和信息化部、公安部等多家主要政府機構(gòu)協(xié)同擔負著互聯(lián)網(wǎng)安全管理職能。

網(wǎng)信辦著眼于國家安全和長遠發(fā)展，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)涉及經(jīng)濟、政治、文化、社會及軍事等各個領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)安全和信息化重大問題，研究制定網(wǎng)絡(luò)安全和信息化發(fā)展戰(zhàn)略、宏觀規(guī)劃和重大政策，推動國家網(wǎng)絡(luò)安全和信息化法治建設(shè)，不斷增強安全保障能力。

工信部承擔著通信網(wǎng)絡(luò)安全及其信息安全管理的責任，主要從宏觀層面負責協(xié)調(diào)、維護國家層面信息安全，承擔國家信息安全保障體系的建設(shè)，對政府部門、重點行業(yè)重要信息系統(tǒng)與基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)的安全保障工作進行指導監(jiān)督，同時負責協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)與信息安全重大事件的處理。

公安部承擔著對計算機信息系統(tǒng)安全保護工作進行監(jiān)督、檢查、指導；對計算機信息系統(tǒng)安全進行評估與審驗；對計算機違法犯罪案件依法查處等多項職責。

而針對工控安全的監(jiān)管責任還不夠清晰，存在著“九龍治水”的現(xiàn)象，規(guī)模化工業(yè)企業(yè)往往面臨著基礎(chǔ)設(shè)施安全、等保測評和定期檢查評估等同時監(jiān)管的壓力。ARC的一份市場調(diào)研顯示，工業(yè)企業(yè)的首要需求是如何提升生產(chǎn)效率、提高生產(chǎn)利潤，甚至很多工業(yè)企業(yè)才剛剛解決自動化和網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)更新，在信息化方面還處于探索階段。目前我國的工控安全領(lǐng)域發(fā)展與歐美發(fā)達國家相比尚有一定差距，但我國的市場有其特殊性和不可替代性，若有政府或相關(guān)機構(gòu)組織站出來對行業(yè)適當保障和引導，避免無序發(fā)展，最終以行業(yè)應(yīng)用推動市場發(fā)展，將催生更加龐大完善的市場。

如果政府過度參與，強制企業(yè)采取全方位的防護，成本會提到很高，對企業(yè)產(chǎn)生較大負擔。工信部發(fā)布的《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護指南》值得參考，它指出工業(yè)企業(yè)還是首先進行風險評估，根據(jù)資產(chǎn)的重要程度、安全問題出現(xiàn)的概率、影響程度來采取適當措施加以防護比較權(quán)宜。我們建議：

加強安全意識；

普及安全知識；

持續(xù)關(guān)注風險；

逐步推進防護；

推廣應(yīng)用示范。

2 “PDCA”管理與對標服務(wù)體系

為使工業(yè)企業(yè)管理人員對關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施樹立和保持安全意識，在適當?shù)臅r間采取適當?shù)拇胧约霸陂L期的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢中發(fā)現(xiàn)最新風險，需要一種持續(xù)的全生命周期管理方法來管理工控網(wǎng)絡(luò)和工控系統(tǒng)，進而循序漸進地改進防護方案。我們引入了“PDCA”方法和“對標”思想來解決以上問題，結(jié)合主動監(jiān)測、可視化交互、被動威脅感知等技術(shù)，讓用戶能夠方便進行風險管理，在紛繁復雜的防護解決方案中做出經(jīng)濟、適合、實用的決策。

2.1 “PDCA”循序漸進體系

PDCA管理循環(huán)，由美國質(zhì)量管理專家戴明提出，又稱戴明環(huán)。它是全面質(zhì)量管理所應(yīng)遵循的科學程序。PDCA循環(huán)作為全面質(zhì)量管理體系運轉(zhuǎn)的基本方法，其實施需要搜集大量數(shù)據(jù)資料，并綜合運用各種管理技術(shù)和方法。全面質(zhì)量管理活動的全部過程，就是質(zhì)量計劃的制訂和組織實現(xiàn)的過程，這個過程就是按照PDCA循環(huán)，不停頓地周而復始地運轉(zhuǎn)。

P（計劃 PLAN）：從問題的定義到行動計劃；

D（實施 DO）：實施行動計劃；

C（檢查 CHECK）：評估結(jié)果；

A（處理 ACTION）：標準化和進一步推廣。

圖3 PDCA的發(fā)展過程

（1）特點

PDCA循環(huán)，可以使我們的思想方法和工作步驟更加條理化、系統(tǒng)化、圖像化和科學化。它具有如下特點：

大環(huán)套小環(huán)，小環(huán)保大環(huán)，互相促進，推動大循環(huán)；

PDCA循環(huán)是爬樓梯上升式的循環(huán)，每轉(zhuǎn)動一周，質(zhì)量就提高一步；

PDCA循環(huán)是綜合性循環(huán)，4個階段是相對的，它們之間不是截然分開的。

（2）八個步驟

步驟一：分析現(xiàn)狀，找出題目：強調(diào)的是對現(xiàn)狀的把握和發(fā)現(xiàn)題目的意識、能力，發(fā)掘題目是解決題目的第一步，是分析題目的條件。

步驟二：分析產(chǎn)生題目的原因：找準題目后分析產(chǎn)生題目的原因至關(guān)重要，運用頭腦風暴法等多種集思廣益的科學方法，把導致題目產(chǎn)生的所有原因統(tǒng)統(tǒng)找出來。

步驟三：要因確認：區(qū)分主因和次因是最有效解決題目的關(guān)鍵。

步驟四：擬定措施、制定計劃（5W1H）即：為什么制定該措施（Why）？達到什么目標（What）？在何處執(zhí)行（Where）？由誰負責完成（Who）？什么時間完成（when）？如何完成（How）？措施和計劃是執(zhí)行力的基礎(chǔ)，盡可能使其具有可操性。

步驟五：執(zhí)行措施、執(zhí)行計劃：高效的執(zhí)行力是組織完成目標的重要一環(huán)。

步驟六：檢查驗證、評估效果：“下屬只做你檢查的工作，不做你希望的工作”IBM的前CEO郭士納的這句話將檢查驗證、評估效果的重要性一語道破。

步驟七：標準化，固定成績：標準化是維持企業(yè)治理現(xiàn)狀不下滑，積累、沉淀經(jīng)驗的最好方法，也是企業(yè)治理水平不斷提升的基礎(chǔ)。可以這樣說，標準化是企業(yè)治理系統(tǒng)的動力，沒有標準化，企業(yè)就不會進步，甚至下滑。

步驟八：處理遺留題目。所有題目不可能在一個PDCA循環(huán)中全部解決，遺留的題目會自動轉(zhuǎn)進下一個PDCA循環(huán)，如此，周而復始，螺旋上升。

2.2　標準與規(guī)范的選擇

2.2.1　工業(yè)控制系統(tǒng)安全控制應(yīng)用指南GB/T32919-2016

安全（security）及其相關(guān)概念間的關(guān)系。其中的控制是指：應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中管理、運行和技術(shù)上的保護措施和對策，以保護工業(yè)控制系統(tǒng)及其信息的保密性、完整性和可用性等。應(yīng)用這些控制的目的是，減少脆弱性或影響，抵御工業(yè)控制系統(tǒng)所面臨的安全威脅，從而緩解工業(yè)控制系統(tǒng)的安全風險，以滿足利益相關(guān)者的安全需要。

圖4 安全（SECURITY）及其相關(guān)概念

工業(yè)控制系統(tǒng)安全是一項系統(tǒng)工程，單一的產(chǎn)品和技術(shù)不能有效地保護工業(yè)控制系統(tǒng)安全，組織應(yīng)在充分挖掘工業(yè)控制系統(tǒng)安全需求的基礎(chǔ)上，制定滿足組織使命和業(yè)務(wù)功能需求的工業(yè)控制系統(tǒng)安全戰(zhàn)略。

圖5 安全控制基線完善過程

針對工業(yè)控制系統(tǒng)存在的脆弱性，分析工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的威脅和風險，評估風險發(fā)生的可能性以及風險發(fā)生可能造成的影響和危害，制定風險處置原則和處置計劃，將工業(yè)控制系統(tǒng)安全風險控制在可接受的水平。

圖6 工業(yè)控制系統(tǒng)的安全控制的三個級別

2.2.2　工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護指南

2016年10月17日《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護指南》正式印發(fā)，為工業(yè)企業(yè)如何開展工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全工作提供了可操作性的防護措施，并可進一步提升相關(guān)人員的工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護意識，推進產(chǎn)業(yè)的整體良性發(fā)展，切實提升國家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施控制系統(tǒng)的安全防護水平。

自從2011年9月《關(guān)于加強工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理的通知》（工信部協(xié)[2011]451號）文件發(fā)布之后，國內(nèi)各行各業(yè)對工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的認識都達到了一個新的高度，電力、石化、制造、煙草等多個行業(yè)，陸續(xù)制定了相應(yīng)的指導性文件，來指導相應(yīng)行業(yè)安全檢查與整改活動。451號文填補了國內(nèi)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的政策空白，由此拉開了行業(yè)發(fā)展的帷幕。

然而，隨著國家信息安全機構(gòu)職能的調(diào)整，工控安全管理工作在后續(xù)一段時間基本處于暫停狀態(tài)。直到中編辦對工信部在2015年9月16日發(fā)布的新“三定”職責中明確：“擬定工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與信息安全規(guī)劃、政策、標準并組織實施，加強工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全審查”，工控安全相關(guān)工作正式納入工信部的職責范圍之后，工信部以信息化和軟件服務(wù)司為主管司局，開始加快工控安全的保障工作。今年5月20日，《國務(wù)院關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導意見》（國發(fā)〔2016〕28號）文件明確提出:“以提升工業(yè)信息安全監(jiān)測、評估、驗證和應(yīng)急處置等能力為重點，依托現(xiàn)有科研機構(gòu)，建設(shè)國家工業(yè)信息安全保障中心，為制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展提供安全支撐。”《指南》共分為11個大項30個條目，涵蓋了安全技術(shù)體系和安全管理體系。

2.3 “對標”方法

2.3.1　分值評估法

依據(jù)《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護指南》以及本方法中的評估內(nèi)容及方法，明確了具體的評分方式，評價企業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的防護能力的情況，并給出量化的評分標準。本評分標準從11個方面設(shè)置了30個大項，61個小項，129個評分細項。

（1）評分方法。評估標準滿分為100分，評分采用扣分制，評分細項的分值作為評分的最小單元。

（2）高風險項。高風險項共25小項，其分值相對較高。高風險項是企業(yè)工控安全防護中基礎(chǔ)和關(guān)鍵的項，其不滿足要求可能造成較大信息安全風險，建議限期整改。

（3）基于證據(jù)的方法。為了保證評估結(jié)果的公正和客觀，評分的判斷須有充分的證據(jù)，證據(jù)包括負責人談話、制度文件、運行記錄、核查結(jié)果和測試報告等。

圖7 信息的跨平臺交互與共享

2.3.2　與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對應(yīng)融合

在考慮“對標”打分項設(shè)計時，針對不同決策層級、復雜異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等問題，在考慮工控安全需求時，我們需要有針對性的解決方案。根據(jù)企業(yè)信息化普遍存在的“由上至下”的決策流程和“自下至上”的數(shù)據(jù)采集流程特點，我們需要將工控安全整體進行細致化的拆分，再結(jié)合具體企業(yè)的自身特點，根據(jù)各環(huán)節(jié)對生產(chǎn)運行影響的危害程度，精準設(shè)計可實踐、可執(zhí)行的信息安全決策過程。

作者簡介：

魏欽志，烽臺科技（北京）有限公司聯(lián)合發(fā)起人、董事長，燈塔實驗室執(zhí)行合伙人。工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長，計算機病毒防御技術(shù)國家工程實驗室技術(shù)委員會委員，中國化工學會青年委員。在智能制造、工業(yè)控制信息化和自動化行業(yè)有十余年工作經(jīng)驗，六年工控安全經(jīng)驗。參與并主導過工業(yè)信息安全產(chǎn)品設(shè)計，被發(fā)改委納入信息安全專項資金的支持計劃。帶領(lǐng)團隊參與和推動國內(nèi)主要工控安全標準制訂與應(yīng)用，面向行業(yè)用戶提供評估及保障服務(wù)。

摘自《自動化博覽》2017年9月刊