國(guó)務(wù)院“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的推出旨在推動(dòng)生產(chǎn)制造模式的變革,產(chǎn)業(yè)的組織創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在得到信息技術(shù)的融合和滲透后,取得巨大提升的同時(shí),工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全也已成為非常值得關(guān)注的問(wèn)題。
隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)滲透到各個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè),使得整個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施就像有了神經(jīng)系統(tǒng)一樣,能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程的智能化控制和操作。傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合就形成了物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)、智慧城市等一些新的概念,但是他們的核心還是網(wǎng)絡(luò)互連。
工業(yè)控制系統(tǒng)安全問(wèn)題緊迫
在網(wǎng)絡(luò)互連的大背景下,工業(yè)控制系統(tǒng)的互連已經(jīng)成為不可避免的趨勢(shì)。互連一方面可以提高生產(chǎn)力,提升創(chuàng)新能力,減少工業(yè)能源及資源消耗,助力產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)型升級(jí),另一方面也會(huì)因?yàn)榛ヂ?lián)而誘發(fā)一系列網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題,工業(yè)控制系統(tǒng)一直面臨著來(lái)自?xún)?nèi)部和外部的各種惡意病毒的攻擊。目前,工業(yè)控制系統(tǒng)遭受的網(wǎng)絡(luò)攻擊已經(jīng)成為我們所面臨的最嚴(yán)重的國(guó)家安全挑戰(zhàn)之一。
工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初是為了完成各種實(shí)時(shí)控制功能,并沒(méi)有考慮到安全防護(hù)方面的問(wèn)題。現(xiàn)在他們都暴露在互聯(lián)網(wǎng)上,這給他們所控制的比如像關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,重要系統(tǒng)等都帶來(lái)了眾多的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。
工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所從2012年開(kāi)始,持續(xù)跟蹤、監(jiān)測(cè)工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn),也發(fā)現(xiàn)了大量的工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)漏洞,并且向主管部門(mén)通報(bào)了多個(gè)地區(qū)的多起關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施高危網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn),涉及的行業(yè)包括能源、市政供水、供氣和供熱等。根據(jù)我們對(duì)整個(gè)漏洞的分析可以發(fā)現(xiàn),有87%的漏洞是可以被黑客來(lái)遠(yuǎn)程利用的。從漏洞的類(lèi)型來(lái)看,身份驗(yàn)證的漏洞數(shù)量最多,只要具有初步水平的網(wǎng)絡(luò)攻擊者就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)獲得訪問(wèn)工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)的一些管理員權(quán)限,并且這些漏洞的潛在威脅正在不斷加大。
近幾年,工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全事件頻發(fā),由于工業(yè)控制系統(tǒng)安全涉及國(guó)計(jì)民生,一旦遭到破壞,危害將十分嚴(yán)重。例如,澳大利亞馬盧奇污水處理廠非法入侵事件,造成了100萬(wàn)公升的污水未經(jīng)處理就直接經(jīng)引水渠排入了自然水系,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。德國(guó)境內(nèi)的鋼鐵廠在去年底遭遇一次網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊,惡意軟件攻擊了工廠的鋼鐵熔爐控制系統(tǒng),造成了鋼鐵熔爐控制系統(tǒng)停機(jī)24小時(shí),據(jù)測(cè)算,每一小時(shí)造成的損失高達(dá)630萬(wàn)美元。震網(wǎng)病毒的攻擊致使伊朗布什爾核電站1/5的離心機(jī)報(bào)廢,放射性物質(zhì)泄露,危害絕不亞于切爾諾貝利核電站的事故,導(dǎo)致了伊朗的戰(zhàn)略核計(jì)劃倒退了兩年。中東能源行業(yè)遭遇“Flame”病毒攻擊,導(dǎo)致大量的敏感信息泄露,為爆發(fā)大規(guī)模的攻擊埋下隱患。
監(jiān)測(cè)平臺(tái)搜索引擎搜索界面
眾所周知,當(dāng)前各國(guó)都把網(wǎng)絡(luò)空間安全作為國(guó)家安全的重要組成部分,而網(wǎng)絡(luò)空間的工業(yè)控制系統(tǒng)安全又是重中之重。一方面,在國(guó)與國(guó)的博弈中,掌握了對(duì)方的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施工業(yè)控制系統(tǒng)的基本情況和風(fēng)險(xiǎn)信息,是各國(guó)在網(wǎng)絡(luò)空間談判的一種重要戰(zhàn)略資源。另一方面,全球越來(lái)越多的非國(guó)家行為體,比如像恐怖勢(shì)力、極端組織等,正在通過(guò)不斷發(fā)展自身的網(wǎng)絡(luò)攻擊能力來(lái)實(shí)現(xiàn)其政治目的。隨著攻擊難度和攻擊成本的降低,工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)部隊(duì)、黑客、極端勢(shì)力等網(wǎng)絡(luò)精確打擊的重要目標(biāo),而這些對(duì)我們國(guó)家的安全已造成了巨大的威脅。
根據(jù)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)前絕大部分的工業(yè)控制系統(tǒng)所使用的工業(yè)控制協(xié)議是沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何的加密、認(rèn)證等安全機(jī)制。大部分暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的工業(yè)控制系統(tǒng)是可以被黑客來(lái)直接遠(yuǎn)程讀取并修改敏感數(shù)據(jù),控制其生產(chǎn)過(guò)程的。例如,我們?cè)诠ぷ髦邪l(fā)現(xiàn),某縣的農(nóng)村飲用水安全監(jiān)測(cè)平臺(tái),盡管在其主界面上有個(gè)登錄按鈕,但是系統(tǒng)并不要求必須通過(guò)這個(gè)登錄按鈕來(lái)輸入用戶(hù)名和密碼,而是直接通過(guò)打開(kāi)菜單的選項(xiàng)選擇就可以到達(dá)要進(jìn)入的畫(huà)面,整個(gè)系統(tǒng)的訪問(wèn)控制形同虛設(shè)。另外,我們?cè)趯?duì)通訊報(bào)文進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn),報(bào)文整個(gè)是以明文的形式在進(jìn)行傳輸,從報(bào)文中可以直接讀取協(xié)議的名稱(chēng),設(shè)備的類(lèi)型,用戶(hù)名、密碼等敏感信息。此外,目前工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中大量存在一種公網(wǎng)映射現(xiàn)象。許多工業(yè)控制系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)單位認(rèn)為,將設(shè)備接入內(nèi)網(wǎng)就已經(jīng)與外網(wǎng)隔離了,就是安全的。然而在他們對(duì)路由器設(shè)置的時(shí)候,又把內(nèi)網(wǎng)的設(shè)備在公網(wǎng)中做了一個(gè)映射,直接導(dǎo)致內(nèi)網(wǎng)設(shè)備暴露在互聯(lián)網(wǎng)上,整個(gè)過(guò)程如同掩耳盜鈴。
工業(yè)控制系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)
面對(duì)如此嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì),以及工業(yè)控制系統(tǒng)自身的脆弱性,我們急需了解到底有多少數(shù)量的工業(yè)控制系統(tǒng)暴露在互聯(lián)網(wǎng)中,有哪些行業(yè)、哪些地區(qū)的工業(yè)控制系統(tǒng)暴露在互聯(lián)網(wǎng)中,并且這些暴露在互聯(lián)網(wǎng)中的工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)到底有多大?因此對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)能力的建設(shè)也就迫在眉睫。
為了解決前面提到的這些問(wèn)題,許多國(guó)家都非常重視工業(yè)控制系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)能力。自2008年起,美國(guó)國(guó)土安全部通過(guò)ProjectShine項(xiàng)目,搜索連接在互聯(lián)網(wǎng)上的工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備及關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施,截止2012年,已經(jīng)收集了全球范圍內(nèi)超過(guò)220萬(wàn)條數(shù)據(jù),并確定其中7200個(gè)為美國(guó)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施。除了美國(guó),其他一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家,如英國(guó)等,也都開(kāi)發(fā)了自己的工業(yè)控制系統(tǒng)搜索引擎來(lái)掌握和監(jiān)測(cè)本國(guó)和其他國(guó)家的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。
2013年初,工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所開(kāi)始開(kāi)展重要控制系統(tǒng)在線(xiàn)搜索監(jiān)測(cè)工作,逐步建設(shè)了重要控制系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)平臺(tái),對(duì)連接在互聯(lián)網(wǎng)上的重要工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)以及預(yù)警,現(xiàn)已初步形成了對(duì)重要工業(yè)控制系統(tǒng)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)能力。在總結(jié)我國(guó)重要工業(yè)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)情況的基礎(chǔ)上,工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所自主研發(fā)了重要工業(yè)控制系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái),開(kāi)發(fā)了工業(yè)控制系統(tǒng)的在線(xiàn)搜索引擎。平臺(tái)通過(guò)持續(xù)掃描互聯(lián)網(wǎng),識(shí)別出符合工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)指紋特征的IP,搜索暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的重要工業(yè)控制系統(tǒng)的基本信息。為了將來(lái)更好地部署,我們還研發(fā)了平臺(tái)的硬件化產(chǎn)品。
目前在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)監(jiān)測(cè)的對(duì)象包括:工業(yè)控制設(shè)備:PLC、DCS、RTU等;系統(tǒng)主機(jī)及服務(wù)器:工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)庫(kù);應(yīng)用軟件:SCADA軟件、HMI軟件、MES管理系統(tǒng)軟件;智能設(shè)備:如現(xiàn)在智慧城市中用到的智能儀器儀表設(shè)備、嵌入式設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備。還可以監(jiān)測(cè)一些工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:路由器、工業(yè)防火墻、工業(yè)網(wǎng)閘等。
經(jīng)過(guò)近3年的工作,監(jiān)測(cè)平臺(tái)取得了一些階段性的成果。目前平臺(tái)已經(jīng)搜集了十余種主流工控專(zhuān)有協(xié)議及工控專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)端口;掌握了國(guó)內(nèi)外工業(yè)控制系統(tǒng)及設(shè)備的基礎(chǔ)信息、分布情況和發(fā)展趨勢(shì);提高了我國(guó)重要工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的“可發(fā)現(xiàn)”能力;幫助關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)單位提高工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力;提供工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)與感知預(yù)警的支撐。
工業(yè)控制系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的硬件化產(chǎn)品
(文章整理自工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所(工信部一所)高級(jí)分析師郭嫻博士在“2015第四屆工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全峰會(huì)”第一站上的報(bào)告)
摘自《自動(dòng)化博覽》7月刊