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            活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專題---新時(shí)代的安全變革


                     
               中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第六研究所工業(yè)智能與仿真實(shí)驗(yàn)室  李林

   對(duì)于工業(yè)控制系統(tǒng)的安全而言，我們關(guān)注的焦點(diǎn)不應(yīng)只是在網(wǎng)絡(luò)安全（Security），保證信息本身的機(jī)密性和完整性，更為重要的是要關(guān)注工控系統(tǒng)安全問(wèn)題可能對(duì)被控設(shè)備、乃至整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的破壞(本質(zhì)安全)，關(guān)注工控系統(tǒng)自身的防危性（Safety）。

   工業(yè)控制系統(tǒng)缺乏本質(zhì)安全

   通過(guò)對(duì)相關(guān)的案例進(jìn)行分析以后，我們發(fā)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)在幾大方面都存在著弱性。一般信息系統(tǒng)的安全架構(gòu)強(qiáng)調(diào)信息的保密性、完整性和可用性，普遍采用：防火墻在網(wǎng)絡(luò)邊界提供訪問(wèn)控制，IDS提供入侵檢測(cè)，VPN提供專用通道，對(duì)于病毒、木馬等惡意軟件，則采用查殺軟件進(jìn)行檢測(cè)，給操作系統(tǒng)打補(bǔ)丁，增加密碼強(qiáng)度，加強(qiáng)日志管理等手段。但對(duì)于工控系統(tǒng)而言，由于對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，以及運(yùn)行環(huán)境的不同，造成這些防護(hù)手段在實(shí)際的使用中，都存在明顯的缺陷。傳統(tǒng)信息安全防護(hù)手段，在工控系統(tǒng)中使用，必須要進(jìn)行適應(yīng)性的改造，而且，考慮到實(shí)時(shí)性和資源受限的情況，只能使用輕量級(jí)、可裁剪的。傳統(tǒng)信息安全手段主要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全，工業(yè)控制系統(tǒng)缺乏本質(zhì)安全！ 

   工業(yè)控制系統(tǒng)方位機(jī)制

   根據(jù)對(duì)可信計(jì)算和安全計(jì)算概念的界定，衡量一個(gè)系統(tǒng)的可信程度包括以下相關(guān)特征：可用性、可靠性、防危性、安全性、可維護(hù)性。防危性是指系統(tǒng)可持續(xù)提供正常功能或不破壞其他系統(tǒng)和相關(guān)人員生命安全的方式中斷服務(wù)的概率。從系統(tǒng)論的角度來(lái)看，這些特性并不是完全孤立的，對(duì)于工業(yè)控制系統(tǒng)，安全性和防危性問(wèn)題更突出，這兩者之間也是緊密聯(lián)系的。對(duì)于整個(gè)工控系統(tǒng)的安全，應(yīng)該結(jié)合信息安全的防護(hù)手段和工控系統(tǒng)防危的防護(hù)手段來(lái)共同研究，這是我們主要的研究?jī)?nèi)容和方向。防危的基本原理是隔離應(yīng)用請(qǐng)求與關(guān)鍵設(shè)備，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的工作特點(diǎn)定制的一套防危策略，驗(yàn)證所有對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的操作請(qǐng)求，只有通過(guò)驗(yàn)證的操作請(qǐng)求才可達(dá)硬件進(jìn)行操作，拒絕所有未經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的操作。

   雖然防危技術(shù)手段是以隔離為主，但僅僅做隔離達(dá)不到對(duì)整體系統(tǒng)的防危要求。此外，我們認(rèn)為非常有必要提高系統(tǒng)安全防御的主動(dòng)性。基于此，我們提出的防危機(jī)制主要包括四個(gè)部分：主動(dòng)防危、實(shí)時(shí)防危、全局防危及自主防危。

   主動(dòng)防危，即提高系統(tǒng)的預(yù)測(cè)能力，提高系統(tǒng)主動(dòng)防御能力，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)來(lái)建立數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，從而能夠?qū)た叵到y(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)給出精確的預(yù)測(cè)，做到防危的預(yù)警、預(yù)報(bào)，防患于未然。

   實(shí)時(shí)防危，即利用預(yù)設(shè)的規(guī)則，通過(guò)高效的計(jì)算，進(jìn)行實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)異常檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的異常操作和異常節(jié)點(diǎn)，做到對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)異常檢測(cè)。

   全局防危，即對(duì)于較復(fù)雜的工控系統(tǒng)，例如電力監(jiān)控系統(tǒng)，各個(gè)設(shè)備之間互相依賴，如果其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)影響到與之相連的其他節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)陷入癱瘓，引發(fā)大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)安全問(wèn)題。要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，建立起系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)傳遞算法的運(yùn)算，預(yù)測(cè)出某一個(gè)（或多個(gè)）設(shè)備出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)后系統(tǒng)中所有相關(guān)設(shè)備受影響的情況。做到對(duì)系統(tǒng)的整體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和整體防危。

   自主防危，即對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，在系統(tǒng)處于超負(fù)荷情況下，采取合理的措施，在確保系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，通過(guò)優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化運(yùn)行，確保系統(tǒng)自身的穩(wěn)定安全。

   防危產(chǎn)品及在重點(diǎn)行業(yè)中的應(yīng)用

  我們所研究的防危機(jī)制和防危策略現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)用到相關(guān)的產(chǎn)品中，并已經(jīng)在電力、安監(jiān)等行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用。工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的特殊性和重要性，決定了它不能按照傳統(tǒng)信息安全的解決路線來(lái)走，更不能依靠現(xiàn)有的信息安全技術(shù)和產(chǎn)品。特別是在我國(guó)工控系統(tǒng)缺乏自主可控技術(shù)，主要軟硬件依賴進(jìn)口，安全問(wèn)題受制于人的情況下，只有將安全設(shè)計(jì)的理念融入系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在研究統(tǒng)一的貫穿整個(gè)系統(tǒng)的安全框架基礎(chǔ)上，研發(fā)自主安全的核心芯片、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)、工業(yè)應(yīng)用軟件等，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)控制技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)和信息安全技術(shù)融合的研究，才能在新一代的工業(yè)控制系統(tǒng)中真正做到自主可信、安全可控。

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年1期