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★ 蔡一鳴，夏冀，韓瀟哲中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院

摘要：近年來，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊日漸增多，如何保障網(wǎng)絡(luò)安全已成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的重要問題。本文基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)滲透測試技術(shù)展開探究，分析了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)及現(xiàn)狀，系統(tǒng)整理了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)滲透測試?yán)碚摗㈥P(guān)鍵技術(shù)及常用工具，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開展?jié)B透測試以及提升企業(yè)安全防護(hù)能力提供了參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)安全；滲透測試

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)綜述

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及工業(yè)技術(shù)，是現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化經(jīng)營管理模式的重要信息化支撐載體。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)在物理上并不隔離，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)面臨的安全漏洞等風(fēng)險(xiǎn)已逐漸蔓延至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，并對工業(yè)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)生了威脅。近年來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題頻發(fā)。如2021年4月，伊朗納坦茲核設(shè)施的工業(yè)配電系統(tǒng)遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊，導(dǎo)致該核設(shè)施斷電；2022年1月，德國石油儲(chǔ)存公司Oiltanking Gmb HGroup遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊，導(dǎo)致Oiltanking以及礦物油貿(mào)易公司Mabanaft的IT系統(tǒng)癱瘓；2022年3月，美國羅克韋爾自動(dòng)化公司的PLC和工程工作站軟件中曝出了2個(gè)0day漏洞，利用這些漏洞攻擊者可以向工控系統(tǒng)注入惡意代碼并秘密修改自動(dòng)化流程，導(dǎo)致生產(chǎn)安全遭到嚴(yán)重威脅。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀分析

2.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包括視覺傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、紅外傳感器等一系列傳感器，以及智能信標(biāo)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，在能源、制造、軌道交通、智慧醫(yī)療等重要行業(yè)具有廣泛應(yīng)用。由于其所處位置和所承擔(dān)功能的特殊性，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所面臨的危險(xiǎn)和受到攻擊后所造成的損失相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更為嚴(yán)重，不僅會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失甚至?xí)绊懙絿野踩腿嗣裆睢?/p>

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中，面臨安全威脅最大的是制造業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，Common Vulnerabilities & Exposures（CVE）、National Vulnerability Database（NVD）、中國國家信息安全漏洞共享平臺(tái)（CNVD）及國家信息安全漏洞庫（CNNVD）四大安全漏洞共享平臺(tái)收錄了新增工控系統(tǒng)安全漏洞636個(gè)，主要分布在制造業(yè)、水務(wù)、能源、商業(yè)設(shè)施、醫(yī)療、軌道交通、航空等關(guān)鍵基礎(chǔ)行業(yè)。其中，涉及制造業(yè)的漏洞有564個(gè)，占比達(dá)88.7%^[1]。

2.2 工業(yè)主機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)

隨著工業(yè)行業(yè)企業(yè)區(qū)與工業(yè)區(qū)互聯(lián)互通的日臻完善，依賴工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場操作、控制已成為必然趨勢。企業(yè)為提高生產(chǎn)、經(jīng)營和管理效率，都在積極開發(fā)建立企業(yè)信息管理系統(tǒng)，旨在通過該系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，快速準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場生產(chǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，促使企業(yè)管理科學(xué)化、決策精確化，使企業(yè)產(chǎn)、管有機(jī)統(tǒng)一。在此趨勢下，越來越多的工業(yè)主機(jī)應(yīng)用到了工業(yè)環(huán)境中。工業(yè)主機(jī)普遍使用Windows或Linux系統(tǒng)，其中Windows操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于企業(yè)服務(wù)器與內(nèi)網(wǎng)主機(jī)中。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)日益開放使大量工業(yè)主機(jī)暴露在互聯(lián)網(wǎng)上，隨著黑客水平的不斷提高，以及攻擊工具的泛濫，通用操作系統(tǒng)的漏洞將會(huì)對工業(yè)企業(yè)造成巨大風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)對工業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營造成無法估量的威脅。據(jù)360公司的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，勒索軟件現(xiàn)已成為工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的主要威脅。各種惡意攻擊組織將數(shù)據(jù)盜竊與勒索作為常用攻擊手段，與盜竊、泄露知識(shí)產(chǎn)權(quán)及關(guān)鍵數(shù)據(jù)相比，勒索軟件造成的影響和危害可能更大。

2.3 數(shù)控設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)

目前，國內(nèi)主流數(shù)控設(shè)備核心系統(tǒng)主要依靠進(jìn)口，特別是高端數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)和數(shù)控整體聯(lián)網(wǎng)解決方案，由于其包含巨大的軟件代碼量級，其中存在的系統(tǒng)設(shè)計(jì)漏洞及后門等不易被發(fā)現(xiàn)，形成安全隱患，從而導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的安全性難以保證^[2]。在數(shù)控設(shè)備運(yùn)維升級方面，國外品牌的數(shù)控設(shè)備在現(xiàn)場維修或遠(yuǎn)程運(yùn)維大多依靠國外專業(yè)技術(shù)人員，極大地增加了重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)或NC文件的泄露風(fēng)險(xiǎn)。一方面，由于數(shù)控設(shè)備的升級維護(hù)嚴(yán)重依賴生產(chǎn)和供應(yīng)廠商，很多設(shè)備允許通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)缺少用戶身份認(rèn)證和訪問控制等安全機(jī)制^[2]，國外技術(shù)人員身份未知，設(shè)備的升級維護(hù)過程行為不可控，存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，當(dāng)前多數(shù)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)大多使用明文傳輸和管理加工代碼，一旦攻擊者惡意獲取加工代碼，并通過非法手段還原加工物品，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全滲透測試技術(shù)研究

3.1 滲透測試的相關(guān)理論

（1）滲透測試概念

滲透測試是指由專業(yè)人員以多種技術(shù)手段對被測試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行授權(quán)模擬攻擊并形成測試報(bào)告的過程，旨在通過利用模擬攻擊者的攻擊行為，檢測信息系統(tǒng)中安全的防御機(jī)制是否根據(jù)既定規(guī)劃正常工作，從而評價(jià)信息系統(tǒng)的安全保護(hù)能力水平。與黑客行為不同，滲透檢測主要具備如下一些特征：滲透檢測是一個(gè)商業(yè)行為，必須由被檢測方自主提供，并給與授權(quán)或許可才能夠?qū)嵤粷B透測試的主要目的是完善目標(biāo)用戶的安全機(jī)制，而不是對系統(tǒng)進(jìn)行攻擊；同時(shí)滲透測試還需要對目標(biāo)做出整體評價(jià)，并做出盡可能全面的分析。

根據(jù)測試之前對被測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中相關(guān)信息的掌握程度，滲透測試可分為三類，即白盒測試、黑盒測試以及灰盒測試。

·白盒測試：測試人員了解測試目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)信息，測試者依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作流程，結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)測試目標(biāo)的安全隱患。

·黑盒測試：測試人員只了解測試目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的大致情況，系統(tǒng)內(nèi)部細(xì)節(jié)無從知曉。在這種情況下，測試人員如同在一個(gè)黑盒內(nèi)，需要通過不斷摸索來發(fā)現(xiàn)漏洞。黑盒測試最為接近現(xiàn)實(shí)情況，也是最有效的滲透測試方式。

·灰盒測試：灰盒測試應(yīng)用于測試人員對測試目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)有初步了解的情況下，介于黑盒測試與白盒測試之間。測試人員憑借已知信息，深入挖掘，發(fā)現(xiàn)漏洞。

（2）滲透測試目標(biāo)分類

根據(jù)測試目標(biāo)的不同，滲透測試通常可分為4類：主機(jī)操作系統(tǒng)滲透、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)滲透、應(yīng)用系統(tǒng)滲透和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備滲透^[3]。其中，主機(jī)操作系統(tǒng)滲透主要是對Windows、Solaris、AIX、Linux、SCO、SGI等操作系統(tǒng)進(jìn)行滲透測試；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)滲透主要是對MS-SQL、Oracle、MySQL、Informix、Sybase、DB2、Access等數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行滲透測試；應(yīng)用系統(tǒng)滲透主要是對滲透目標(biāo)提供的各種應(yīng)用，如ASP、CGI、JSP、PHP等組成的WWW應(yīng)用進(jìn)行滲透測試；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備滲透主要是對防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行滲透測試^[4]。

（3）滲透測試的流程

開展?jié)B透測試通常包括6個(gè)環(huán)節(jié)：一是明確目標(biāo)，確定需要測試的資產(chǎn)范圍，以及確定滲透規(guī)則及客戶需求；二是信息收集，收集包括系統(tǒng)拓?fù)洹⒉僮飨到y(tǒng)信息、軟件版本、人員信息和安全設(shè)備情況等信息；三是漏洞挖掘，尋找被測系統(tǒng)存在的漏洞，包括操作系統(tǒng)漏洞、服務(wù)器漏洞、應(yīng)用漏洞以及其他相關(guān)漏洞；四是漏洞驗(yàn)證，利用挖掘到的漏洞進(jìn)行權(quán)限提取、修改數(shù)據(jù)等攻擊；五是復(fù)原系統(tǒng)，清除滲透過程中的操作痕跡，如新增的賬號、修改的數(shù)據(jù)等；六是分析總結(jié)，對滲透過程中發(fā)現(xiàn)的安全問題進(jìn)行梳理和匯總，提出相關(guān)改進(jìn)建議，編制滲透測試報(bào)告^[5]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全滲透測試常用方法

由于測試目標(biāo)所處位置不同，測試需要采用的技術(shù)也會(huì)有一定差異，其中內(nèi)網(wǎng)滲透主要是模仿內(nèi)部人員不當(dāng)行為，繞過防火墻，從內(nèi)網(wǎng)發(fā)起滲透，常用滲透方式包括遠(yuǎn)程緩沖區(qū)溢出、口令猜測、B/S或C/S應(yīng)用程序測試^[4]；外網(wǎng)滲透主要是模仿外部攻擊行為，完全處于外網(wǎng)（例如撥號、ADSL或外部光纖）對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)起遠(yuǎn)程攻擊，包括口令管理安全性測試、防火墻規(guī)則試探或規(guī)避、Web及其他開放應(yīng)用服務(wù)的安全性測試^[6]。

（1）信息收集：通過主機(jī)網(wǎng)絡(luò)掃描、操作類型判別、應(yīng)用判別、賬號掃描、配置判別等方法收集測試目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)信息，繼而有針對性地制定入侵計(jì)劃，可以提高入侵成功率，是滲透測試的前提。模擬攻擊常用工具包括Nmap、Nessus、X-Scan等，操作系統(tǒng)中內(nèi)置的許多工具（例如telnet）也可以成為非常有效的模擬攻擊入侵武器^[5]。

（2）端口掃描：通過對目標(biāo)地址的TCP/UDP端口掃描，確定其所開放的服務(wù)的數(shù)量和類型，旨在確定目標(biāo)系統(tǒng)的基本信息，結(jié)合測試人員的經(jīng)驗(yàn)確定潛藏的安全隱患，為深層滲透提供參考。

（3）權(quán)限提升：在信息收集分析及端口掃描之后，測試人員根據(jù)以下兩種情況行動(dòng)：若測試目標(biāo)存在遠(yuǎn)程重大弱點(diǎn)，測試人員直接控制目標(biāo)系統(tǒng)，挖掘測試目標(biāo)中的弱點(diǎn)，形成測試報(bào)告^[4]；若測試目標(biāo)無遠(yuǎn)程重大弱點(diǎn)，卻能獲取普通訪問權(quán)限，此時(shí)測試人員需通過遠(yuǎn)程訪問進(jìn)一步收集信息，獲取本地權(quán)限，收集本地信息，之后尋求本地權(quán)限升級，進(jìn)一步收集信息，將提權(quán)結(jié)果進(jìn)行記錄。

（4）網(wǎng)段間滲透：從某內(nèi)、外部網(wǎng)段對另一網(wǎng)段或Vlan進(jìn)行滲透。這類測試通常可能用到的技術(shù)包括對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和無線設(shè)備的遠(yuǎn)程攻擊、對防火墻的遠(yuǎn)程攻擊或規(guī)則探測、規(guī)避嘗試。信息的收集和分析伴隨著每一個(gè)滲透測試步驟，每一個(gè)步驟又有三個(gè)組成部分：操作、響應(yīng)和結(jié)果分析^[6]。

（5）溢出測試：當(dāng)測試人員無法直接利用賬戶口令登錄系統(tǒng)時(shí)，可采用系統(tǒng)溢出的方法直接獲得系統(tǒng)控制權(quán)限。此方法有時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)或重新啟動(dòng)，但不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失。如出現(xiàn)死機(jī)等故障，只要將系統(tǒng)重新啟動(dòng)并開啟原有服務(wù)即可。一般情況下，如果未授權(quán)，將不會(huì)進(jìn)行此項(xiàng)測試。

（6）SQL注入：SQL注入常見于應(yīng)用了SQL數(shù)據(jù)庫后端的網(wǎng)站服務(wù)器，入侵者通過提交某些特殊SQL語句，最終可能獲取、篡改或控制網(wǎng)站服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容。此類漏洞是入侵者最常用的入侵方式之一^[4]。

3.3 常用滲透測試工具

（1）Shadow Security Scanner：該工具是俄羅斯安全界非常專業(yè)的安全漏洞掃描軟件，具有安全掃描、口令檢查、操作系統(tǒng)檢查等強(qiáng)大功能，并且支持在線升級^[4]。

（2）ISS漏洞掃描器：ISS（國際互聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)公司）是信息安全領(lǐng)域中專門致力于反黑客攻擊的專業(yè)公司。目前它的主要產(chǎn)品包括Real Secure（實(shí)時(shí)入侵監(jiān)測器）、Internet Scanner（互聯(lián)網(wǎng)掃描器）、System Scanner（系統(tǒng)掃描器）、Database Scanner（數(shù)據(jù)庫掃描器）4個(gè)系列，其中Real Secure和Internet Scanner是其拳頭產(chǎn)品，Database Scanner是其獨(dú)有的專用數(shù)據(jù)庫防黑安全產(chǎn)品^[4]。

（3）nmap端口掃描工具：nmap是目前為止最廣為使用的國外端口掃描工具之一，它可以很方便地部署到Windows和Unix系統(tǒng)中，也可以通過configure、make、make install等命令部署到macosx系統(tǒng)中，對主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行端口掃描，以尋找目標(biāo)主機(jī)的漏洞^[6]。

（4）Acunetix Web Vulnerability Scanner：該工具是一款網(wǎng)絡(luò)漏洞掃描工具，使用爬蟲技術(shù)對系統(tǒng)安全進(jìn)行測試，如跨站點(diǎn)腳本、目錄遍歷、SQL注入等。

4 結(jié)語

隨著信息系統(tǒng)計(jì)算算力的不斷提升和網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增加，滲透測試作為評估網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力的重要手段能夠幫助企業(yè)在一定程度上提升自身防護(hù)水平，但因其在滲透時(shí)間、滲透方法上受到一定限

制，可能無法準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)面臨的所有風(fēng)險(xiǎn)。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)需要通過開展商用密碼應(yīng)用改造等方式進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，通過多維度、多角度、多層次共同提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全水平，盡可能地降低企業(yè)面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)。

作者簡介：

蔡一鳴（1990-），北京人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)信息安全。

夏  冀（1992-），河南駐馬店人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，主要研究方向?yàn)楣た匕踩?/p>

韓瀟哲（1997-），山西晉中人，碩士，現(xiàn)就職于中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)空間安全、人工智能。

參考文獻(xiàn)：

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[6]WEB滲透測試流程[R/OL].

《自動(dòng)化博覽》2023年1月刊暨《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專刊（第九輯）》