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[28576] 2020-09-12_了解工业控制系统的安全性基础

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-09-12_了解工业控制系统的安全性基础 了 解 工 业 控 制 系 统 的 安 全 性 基 础 O t s 安 全   2 0 2 0 - 0 9 - 1 2 工 业 控 制 系 统 （ I C S ） 是 用 于 任 何 分 布 式 控 制 系 统 （ D C S ） ， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 （ P L C ） ， 监 控 和 数 据 采 集 （ S C A D A ） 或 工 业 环 境 中 使 用 的 任 何 自 动 化 系 统 （ 包 括 关 键 基 础 设 施 ） 的 通 用 术 语 。 I C S 安 全 性 旨 在 保 护 系 统 免 受 任 何 有 意 或 无 意 的 干 扰 ， 这 些 干 扰 可 能 导 致 意 外 的 I C S 操 作 。   工 业 控 制 系 统 安 全 工 业 控 制 系 统 安 全 I C S 安 全 可 以 大 致 分 为 网 络 安 全 。 尽 管 “ 网 络 安 全 性 ” 一 词 的 意 图 是 仅 查 看 “ 互 联 网 ” 连 接 ， 但 在 I C S 环 境 中 却 不 是 这 种 情 况 。 鉴 于 威 胁 的 数 量 已 经 增 加 ， 因 此 甚 至 更 加 需 要 I C S 安 全 性 。 法 规 正 在 执 行 ， 公 司 有 法 律 ， 道 德 和 财 务 义 务 来 限 制 风 险 。 I E C 6 1 5 1 1 ： 2 0 1 6 - 功 能 安 全 - 用 于 过 程 工 业 的 安 全 仪 表 系 统 还 要 求 对 控 制 系 统 中 的 安 全 仪 表 系 统 （ S I S ） 设 计 进 行 安 全 评 估 。 由 于 最 近 对 网 络 攻 击 的 强 烈 抗 议 ， I C S 安 全 已 受 到 越 来 越 多 的 关 注 ， 这 是 防 范 外 部 黑 客 的 必 要 手 段 。 但 是 ， 网 络 安 全 是 I C S 安 全 的 一 部 分 ； 对 现 代 控 制 系 统 的 威 胁 有 多 种 形 式 。   识 别 威 胁 识 别 威 胁 威 胁 可 以 是 外 部 的 ， 也 可 以 是 内 部 的 ， 可 以 分 为 故 意 的 ， 故 意 的 ， 偶 然 的 或 无 意 的 威 胁 。 典 型 的 外 部 威 胁 是 黑 客 （ 专 业 人 士 ， 业 余 爱 好 者 ， 脚 本 小 子 ） ， 竞 争 对 手 ， 竞 争 对 手 ， 组 织 / 州 。 典 型 的 内 部 威 胁 是 错 误 的 行 为 ， 不 适 当 的 行 为 ， 不 满 的 员 工 以 及 类 似 的 活 动 。 在 工 业 安 全 事 故 信 息 库 （ R I S I ） 由 安 全 事 故 组 织 提 供 ， 许 多 的 威 胁 被 认 定 为 非 故 意 和 意 外 事 故 的 数 据 。 工 业 安 全 事 故 信 息 库 ： h t t p s : / / w w w . r i s i d a t a . c o m / 最 近 的 勒 索 软 件 攻 击 打 破 了 大 多 数 I C S 人 员 “ 我 们 不 是 目 标 ” 的 神 话 。 其 他 典 型 的 误 解 是 ， “ 我 们 的 I C S 不 在 互 联 网 上 ” ， “ 我 们 有 防 火 墙 ” 和 “ 我 们 有 S I S ” 。 认 为 I C S 不 能 成 为 目 标 ， 这 会 导 致 问 题 ， 并 且 无 法 适 当 地 防 御 内 部 / 意 外 威 胁 。 为 了 防 御 外 部 威 胁 ， 除 了 加 强 网 络 之 外 ， 还 需 要 做 更 多 的 工 作 。 加 强 内 部 程 序 / 政 策 并 不 能 避 免 所 有 内 部 威 胁 。 最 佳 I C S 安 全 性 是 通 过 增 强 网 络 并 备 份 正 确 的 策 略 和 过 程 来 实 现 的 。   识 别 识 别 I C S 安 全 漏 洞 安 全 漏 洞 I C S 曾 经 是 独 立 系 统 ， 但 现 在 不 再 是 。 I C S 容 易 受 到 外 部 威 胁 的 威 胁 ， 主 要 是 因 为 使 用 了 现 成 的 商 业 （ C O T S ） 技 术 ， 并 且 由 于 各 种 原 因 （ 例 如 ， 为 员 工 提 供 远 程 访 问 的 业 务 ） 在 网 络 内 高 度 连 接 。 内 部 威 胁 的 发 生 主 要 是 由 于 错 误 的 行 为 。 例
如 ， R I S I 数 据 库 显 示 ， 一 名 员 工 由 于 未 与 设 置 实 际 测 试 的 工 程 顾 问 和 员 工 进 行 适 当 的 沟 通 而 意 外 地 将 程 序 上 传 到 实 时 P L C 中 ， 导 致 半 天 的 生 产 损 失 。 控 制 系 统 的 主 要 漏 洞 是 政 策 / 程 序 不 足 ， 没 有 深 入 防 御 的 设 计 ， 不 适 当 的 远 程 访 问 控 制 ， 不 适 当 的 软 件 维 护 ， 用 于 控 制 的 无 线 通 信 不 充 分 ， 出 于 控 制 目 的 使 用 控 制 带 宽 ， 无 法 观 察 到 控 制 系 统 中 的 不 当 行 为 。 系 统 中 ， 控 制 网 络 数 据 未 经 身 份 验 证 ， 不 足 以 支 持 关 键 组 件 和 系 统 。 威 胁 可 以 使 用 多 种 途 径 进 入 控 制 网 络 （ 请 参 见 图 1 ） 。 防 火 墙 可 以 帮 助 破 坏 威 胁 进 入 系 统 的 途 径 。 安 装 防 火 墙 很 容 易 ， 编 写 一 个 防 火 墙 很 困 难 ， 并 且 正 确 编 程 非 常 困 难 。 配 置 不 当 的 防 火 墙 等 于 没 有 防 火 墙 。 如 果 使 用 C O T S 技 术 ， 则 S I S 容 易 受 到 威 胁 。 尤 其 是 当 它 们 集 成 为 控 制 网 络 的 一 部 分 并 通 过 不 安 全 的 开 放 协 议 进 行 通 信 时 。 损 害 S I S 可 能 会 导 致 暂 时 的 挫 折 或 损 失 。 尽 管 信 息 技 术 （ I T ） 的 安 全 性 可 能 有 所 帮 助 ， 但 I T 和 运 营 技 术 （ O T ） 的 目 标 却 不 同 。 此 外 ， I T 人 员 可 能 对 I C S 环 境 不 了 解 。 在 许 多 组 织 中 ， 常 见 的 误 解 是 I T 人 员 正 在 照 顾 工 厂 中 的 控 制 网 络 细 节 。 系 统 可 用 性 是 主 要 目 标 ， 因 为 由 I C S 执 行 连 续 和 对 时 间 要 求 严 格 的 操 作 。 人 身 安 全 也 至 关 重 要 。 在 I T 环 境 中 ， 机 密 性 很 重 要 ， 系 统 可 用 性 不 是 主 要 优 先 事 项 。 如 果 互 联 网 失 去 连 接 数 小 时 ， 这 不 是 世 界 末 日 。 在 I C S 环 境 中 ， 由 于 响 应 时 间 至 关 重 要 ， 因 此 公 司 甚 至 无 法 承 受 几 秒 钟 的 失 控 。 想 象 一 下 ， 在 排 放 管 线 破 裂 和 液 体 溢 出 时 ， 需 要 关 闭 的 阀 门 失 去 控 制 。   像 功 能 安 全 生 命 周 期 一 样 ， 网 络 安 全 的 生 命 周 期 也 取 决 于 三 个 基 本 组 件 ： 分 析 ， 实 施 和 维 护 。 生 命 周 期 是 一 个 连 续 的 过 程 ， 反 馈 至 关 重 要 。 该 过 程 可 以 可 视 化 为 比 例 积 分 微 分 （ P I D ） 闭 环 函 数 ， 其 中 ， 根 据 反 馈 调 整 寻 址 方 式 （ 操 纵 变 量 ） ， 以 达 到 可 接 受 的 风 险 水 平 / 安 全 目 标 （ 设 定 值 ） ， 并 且 连 续 的 过 程 。 （ 请 参 见 图 2 ） 。 对 于 某 些 公 司 来 说 ， 很 难 维 持 预 算 来 实 施 和 维 护 网 络 安 全 生 命 周 期 。 没 有 公 司 领 导 层 和 其 他 高 级 管 理 人 员 的 承 诺 ， 网 络 安 全 生 命 周 期 可 能 会 失 败 。 向 管 理 层 提 出 业 务 案 例 ， 概 述 潜 在 的 威 胁 ， 后 果 （ 物 理 ， 经 济 ， 社 会 影 响 ） 以 及 对 业 务 的 好 处 。 应 进 行 适 当 的 风 险 评 估 ， 以 适 应 组 织 的 需 求 。 风 险 评 估 可 能 包 括 ：   计 划 测 试 环 境 指 标 和 文 档 。 可 以 使 用 各 种 工 具 来 评 估 风 险 评 估 。 可 以 根 据 组 织 的 要 求 选 择 定 性 或 定 量 来 评 估 安 全 周 期 的 影 响 。 在 定 量 评 估 中 ， 使 用 以 前 的 数 据 。 在 定 性 评 估 中 ， 需 要 适 当 的 定 义 结 果 参 数 。 通 常 ， 风 险 评 估 可 以 成 为 漏 洞 评 估 的 一 部 分 。 常 见 的 漏 洞 评 分 系 统 通 常 是 免 费 的 漏 洞 评 估 工 具 。 诸 如 实 现 虚 拟 专 用 网 （ V P N ） ， 入 侵 检 测 系 统 （ I D S ） 以 及 具 有 非 军 事 区 （ D M Z ） 的 配 对 防 火 墙 之 类 的 工 具 都 是 用 于 增 强 网 络 抵 抗 威 胁 的 工 具 。 防 火 墙 编 程 需 要 从 “ 拒 绝 所 有 ” 访 问 开 始 ， 并 在 以 后 允 许 访 问 特 定 I P 地 址 的 T C P   /   U D P 端 口 。
在 合 适 的 测 试 环 境 中 ， 扫 描 仪 可 以 执 行 漏 洞 评 估 。 如 图 1 所 示 ， 扫 描 仪 工 具 的 结 果 还 不 够 。 单 独 的 I C S 安 全 并 不 能 抵 御 网 络 攻 击 ， 还 涉 及 人 员 ， 物 理 和 环 境 安 全 。 物 理 安 全 要 求 可 能 包 括 控 制 对 禁 区 ， 闭 路 电 视 ， 运 动 传 感 器 ， 热 视 频 系 统 和 其 他 区 域 的 访 问 。 可 以 通 过 适 当 的 H V A C 系 统 和 适 当 的 警 报 系 统 来 实 现 对 灰 尘 ， 温 度 和 有 毒 气 体 的 环 境 保 护 ， 以 进 行 故 障 识 别 。 意 识 ， 政 策 和 程 序 对 于 应 对 意 外 和 内 部 威 胁 至 关 重 要 。 回 到 图 1 ， 例 如 ， 受 感 染 的 U S B 密 钥 会 直 接 影 响 控 制 / 工 厂 网 络 。 访 问 和 授 权 控 制 以 访 问 和 执 行 特 定 操 作 需 要 通 过 已 制 定 的 策 略 和 过 程 来 解 决 。 日 志 还 可 以 用 来 跟 踪 访 问 级 别 。 在 开 发 软 件 时 也 需 要 合 并 安 全 计 划 以 实 现 软 件 安 全 性 保 证 。 控 制 系 统 中 应 使 用 经 网 络 安 全 认 证 的 组 件 。 为 了 保 护 I C S 并 使 风 险 最 小 化 ， 深 度 防 御 技 术 是 必 需 的 。 参 见 图 3 。 由 于 网 络 威 胁 迅 速 变 化 ， 因 此 安 全 风 险 管 理 应 该 是 一 个 连 续 的 过 程 。 必 须 定 期 审 查 和 审 核 网 络 安 全 生 命 周 期 ， 以 维 持 运 营 。 这 包 括 补 丁 程 序 管 理 ， 防 病 毒 更 新 以 及 了 解 行 业 趋 势 和 风 险 。
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