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工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專業(yè)化服務(wù)體系建設(shè)研究論文
工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)IT系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)安全性、可靠性、穩(wěn)定性和保密性等方面要求更高，同時(shí)，對系統(tǒng)安全服務(wù)也提出了新的要求。本文圍繞工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全服務(wù)的服務(wù)能力、服務(wù)平臺和支撐環(huán)境建設(shè)，設(shè)計(jì)并提出工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專業(yè)化服務(wù)體系架構(gòu)，進(jìn)一步完善安全測評與加固、技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)以及信息安全咨詢等服務(wù)質(zhì)量，提高服務(wù)效率。
引言
隨著兩化融合進(jìn)程的不斷推進(jìn)及工業(yè)控制系統(tǒng)的逐漸開放，無線傳感網(wǎng)絡(luò)、移動信息互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、精準(zhǔn)定位授時(shí)等信息技術(shù)，在能源、制造、化工、水利、交通等重要領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中得到了深入的應(yīng)用，工業(yè)控制系統(tǒng)與IT系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)了協(xié)同工作和信息共享，進(jìn)一步提高了企業(yè)的運(yùn)營管理水平。但在企業(yè)綜合效益提升的同時(shí)，工業(yè)控制系統(tǒng)也開始面臨IT系統(tǒng)面臨的木馬攻擊、病毒入侵和信息竊取等安全威脅，如果被敵對勢力獲取工業(yè)控制超級用戶管理權(quán)限，對核心設(shè)施進(jìn)行惡意攻擊的話，不僅會造成經(jīng)濟(jì)損失，也將會對人民生命安全造成嚴(yán)重的威脅[1]。
目前，我國明確提出要做好重要工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施信息安全保障工作，這也對信息安全保障服務(wù)的專業(yè)化程度和服務(wù)體系的建設(shè)提出了更高的要求，加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理水平，提高抵御外來攻擊的能力，降低工業(yè)控制系統(tǒng)造成破壞的概率和可能性，以技術(shù)和管理手段改善工業(yè)控制信息安全現(xiàn)狀，保障國家安全與社會穩(wěn)定，已經(jīng)刻不容緩[2]。本文將圍繞工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估、等級保護(hù)測評、代碼驗(yàn)證等核心環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)并提出工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專業(yè)化服務(wù)體系架構(gòu)，進(jìn)一步完善安全測評與加固、技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)以及信息安全咨詢等服務(wù)質(zhì)量，提高服務(wù)效率。
1 構(gòu)建專業(yè)化服務(wù)體系
目前，我國的工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理和服務(wù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還在醞釀中，僅部分行業(yè)部門出臺了試行的安全評估、測評等相關(guān)服務(wù)規(guī)范，整體安全服務(wù)工作還缺少依據(jù)[3]。綜合工業(yè)控制系統(tǒng)的共性特點(diǎn)、安全需求，其需要的核心服務(wù)主要包括系統(tǒng)安全測評、代碼檢測與環(huán)境驗(yàn)證、系統(tǒng)建設(shè)與加固、人才培養(yǎng)、滲透測試和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測預(yù)警等服務(wù)，以及能提供技術(shù)支撐的功能平臺[4]。對工業(yè)控制系統(tǒng)的安全服務(wù)需求進(jìn)行梳理，提出如下服務(wù)體系架構(gòu)，該架構(gòu)圍繞專業(yè)化服務(wù)項(xiàng)目、服務(wù)平臺和支撐環(huán)境建設(shè)展開，將為工控信息安全服務(wù)工作的開展提供組態(tài)化的解決方案。其中，服務(wù)項(xiàng)目是指服務(wù)機(jī)構(gòu)或部門要具備的必須的技術(shù)能力和評估水平，服務(wù)平臺是為相關(guān)服務(wù)開展提供技術(shù)支持的功能性平臺，支撐環(huán)境是為服務(wù)的有效性提供驗(yàn)證和基礎(chǔ)運(yùn)行的必要條件。
2 服務(wù)能力建設(shè)
2.1 內(nèi)網(wǎng)監(jiān)測與預(yù)警服務(wù)能力建設(shè)
根據(jù)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成情況，實(shí)現(xiàn)能夠?qū)?nèi)網(wǎng)非法入侵、惡意攻擊、內(nèi)常規(guī)網(wǎng)絡(luò)木馬、后門事件、常規(guī)蠕蟲事件、僵尸網(wǎng)絡(luò)事件、異常流量(端口流量、協(xié)議流量、IP流量等)事件進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警的服務(wù)能力。
2.2 安全咨詢與培訓(xùn)能力建設(shè)
信息安全咨詢與培訓(xùn)能力建設(shè)包括對安全體系建設(shè)咨詢、研究項(xiàng)目合作咨詢、測評技術(shù)培訓(xùn)、系統(tǒng)安全體系培訓(xùn)等。通過信息咨詢服務(wù)體系定期發(fā)布重要工業(yè)控制系統(tǒng)最新漏洞、脆弱性、病毒等信息，為提高工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全提供技術(shù)參考。同時(shí)，針對工業(yè)企業(yè)的現(xiàn)場管理流程和規(guī)范，對相關(guān)人員提供培訓(xùn)服務(wù)，主要從培訓(xùn)課程與實(shí)驗(yàn)環(huán)境兩個(gè)方面進(jìn)行人才培養(yǎng)，提升工業(yè)現(xiàn)場人員的安全管理能力和技術(shù)能力，構(gòu)建信息安全知識體系。
2.3 系統(tǒng)建設(shè)與加固服務(wù)能力建設(shè)
以工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況為基礎(chǔ)，參照國際和國內(nèi)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，充分利用成熟的信息安全理論成果，為工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出兼顧整體性、可操作性，并且融策略、組織、運(yùn)作和技術(shù)為一體的安全解決方案。安全技術(shù)建設(shè)的總體目標(biāo)是：根據(jù)工控信息系統(tǒng)等級對應(yīng)的信息安全要求，建立一套可以滿足和實(shí)現(xiàn)這些安全要求的安全管理措施。安全管理措施包括適用的安全組織建設(shè)、安全策略建設(shè)和安全運(yùn)行建設(shè)。安全管理措施與具體的安全要求相對應(yīng)，在進(jìn)行安全管理建設(shè)時(shí)，針對各系統(tǒng)現(xiàn)狀和安全要求的差距選擇安全管理措施中對應(yīng)的安全管理手段。信息系統(tǒng)安全建設(shè)與加固的總體目標(biāo)是：采用等級化和體系化的設(shè)計(jì)方法，為工業(yè)企業(yè)訂制一整套的工控系統(tǒng)信息安全保障體系。根據(jù)安全體系的要求進(jìn)行安全規(guī)劃，將安全體系中的各類安全措施進(jìn)行打包，形成多個(gè)系列的解決方案，并落實(shí)安全實(shí)施項(xiàng)目規(guī)劃和工作規(guī)劃。
2.4 系統(tǒng)滲透測試服務(wù)能力建設(shè)
根據(jù)工業(yè)控制領(lǐng)域安全性需要，組織工業(yè)控制系統(tǒng)滲透性測試能力建設(shè)，以保障工業(yè)控制系統(tǒng)配置、系統(tǒng)漏洞、網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)信息定位等方面的安全。所涉及到的技術(shù)不僅僅包括傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全滲透測試技術(shù)還有工業(yè)控制系統(tǒng)滲透測試技術(shù)，這些技術(shù)通過對傳統(tǒng)技術(shù)框架的改進(jìn)方式，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)控制系統(tǒng)硬件、軟件和協(xié)議的支持。
2.5 代碼檢測與環(huán)境驗(yàn)證服務(wù)能力建設(shè)
針對工業(yè)控制系統(tǒng)的主要功能、性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否在連續(xù)性、實(shí)時(shí)性等方面滿足工業(yè)要求，并提供穩(wěn)定性驗(yàn)證服務(wù)以及實(shí)時(shí)性驗(yàn)證服務(wù)。
(1)穩(wěn)定性驗(yàn)證服務(wù)。通過并發(fā)訪問、單人多線登錄、壓力測試等方法對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)，驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性是否符合工業(yè)生產(chǎn)要求。
(2)實(shí)時(shí)性驗(yàn)證服務(wù)。通過數(shù)據(jù)完整性、保密性、可用性檢測，對工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間數(shù)量級進(jìn)行記錄和評估，根據(jù)本行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性是否能夠滿足生產(chǎn)要求。
2.6 人才培養(yǎng)能力建設(shè)
從工控安全理論研究、技術(shù)研發(fā)等實(shí)驗(yàn)方面以及工控系統(tǒng)安全服務(wù)兩方面培養(yǎng)高層次信息安全專業(yè)人才，力爭將實(shí)驗(yàn)室建成一流信息安全人才培養(yǎng)基地。利用實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)厚技術(shù)條件，進(jìn)行實(shí)際演練，掌握工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，成為精通信息安全理論與技術(shù)的尖端人才。同時(shí)與各工控安全權(quán)威機(jī)構(gòu)聯(lián)合，通過共同開發(fā)與研究項(xiàng)目的形式，利用工業(yè)控制系統(tǒng)模擬環(huán)境，提供項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)與開發(fā)環(huán)境，保證技術(shù)領(lǐng)先性，培養(yǎng)可以從事信息安全研究的專業(yè)隊(duì)伍，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的信息安全保障輸送高質(zhì)量人才。
2.7 系統(tǒng)安全測評服務(wù)能力建設(shè)
測評服務(wù)能力是指為工業(yè)控制信息系統(tǒng)提供安全測評服務(wù)，集風(fēng)險(xiǎn)評估、等級保護(hù)測評等功能于一體。通過安全測評服務(wù)能力的建設(shè)，完善工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)品測評能力與手段，充實(shí)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全相關(guān)資源庫，在工控系統(tǒng)物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全和管理安全等方面，為系統(tǒng)應(yīng)用和控制過程提供最優(yōu)的安全尺度、安全層面、安全平臺。
3 服務(wù)平臺建設(shè)
服務(wù)平臺是服務(wù)開展的重要技術(shù)環(huán)境，平臺的建設(shè)將進(jìn)一步完善工業(yè)控制領(lǐng)域信息安全服務(wù)體制，提升工業(yè)控制領(lǐng)域信息安全服務(wù)效能，信息安全測評驗(yàn)證服務(wù)體系，逐步形成工業(yè)控制安全領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)多層次、多渠道、多元化的綜合服務(wù)體系。平臺架構(gòu)如圖2所示。
代碼檢測與環(huán)境驗(yàn)證子平臺：通過為工業(yè)控制系統(tǒng)提供代碼檢測和環(huán)境驗(yàn)證等服務(wù)，將對工業(yè)控制嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件進(jìn)行代碼安全性驗(yàn)證，找出軟件代碼的潛在威脅所在，加以防護(hù)，提高軟件應(yīng)用的安全性。將代碼檢測和環(huán)境驗(yàn)證平臺作為技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)PLC系統(tǒng)安全檢測和嵌入式系統(tǒng)測試服務(wù)。
內(nèi)網(wǎng)監(jiān)控與預(yù)警子平臺：對工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的安全事件包括：惡意攻擊、非法入侵、內(nèi)網(wǎng)病毒、端口流量異常等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)安全事件發(fā)生時(shí)發(fā)出預(yù)警信息。
工控系統(tǒng)業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)平臺：對測評、評估等服務(wù)項(xiàng)目提供全生命周期的過程管理，包括服務(wù)隊(duì)伍建立、需求分析、資產(chǎn)識別、威脅分析和脆弱性識別等過程的管理，并可以通過內(nèi)建的知識庫為服務(wù)人員提供技術(shù)支持和信息查詢。
工控系統(tǒng)安全測評服務(wù)子平臺：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)和發(fā)展的實(shí)際情況，綜合漏洞挖掘、安全評估、掃描分析和管理體系評估等多種手段，建設(shè)對于工業(yè)控制系統(tǒng)提供專項(xiàng)安全測評、檢測服務(wù)、風(fēng)險(xiǎn)評估等服務(wù)。
4 支撐環(huán)境建設(shè)
4.1 工控模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境建設(shè)
工業(yè)控制系統(tǒng)模擬環(huán)境是根據(jù)工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)際情況搭建的仿真模擬測試環(huán)境，是開展安全技術(shù)理論研究、漏洞驗(yàn)證、滲透測試、代碼測試環(huán)境驗(yàn)證以等研究的基礎(chǔ)，同時(shí)也是工具集研發(fā)的技術(shù)環(huán)境依托。模擬環(huán)境將以SCADA、DCS等為核心，結(jié)合無線、微波等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，針對工業(yè)控制系統(tǒng)安全現(xiàn)狀，將搭建電力、水利、燃?xì)獾戎匾I(yè)控制領(lǐng)域的模擬環(huán)境，為開展攻防實(shí)驗(yàn)、技術(shù)研究等奠定基礎(chǔ)。
4.2 軟硬件支撐環(huán)境
軟硬件支撐環(huán)境是整個(gè)服務(wù)體系的基礎(chǔ)支撐環(huán)境，能夠?yàn)槟M環(huán)境建設(shè)、服務(wù)平臺建設(shè)以及服務(wù)能力建設(shè)提供必要的基礎(chǔ)環(huán)境。軟硬件基礎(chǔ)環(huán)境主要包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)平臺自身安全的防病毒、防入侵等安全措施。
5 結(jié)語
工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的需求和目標(biāo)特性，決定了安全服務(wù)提供方式要區(qū)別于傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)，非體系化的服務(wù)不僅收效甚微，還很有可能會對工業(yè)現(xiàn)場帶來安全威脅。本文構(gòu)建的服務(wù)體系圍繞服務(wù)能力、服務(wù)平臺和技術(shù)支撐建設(shè)，面向工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專業(yè)化服務(wù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工控系統(tǒng)信息安全服務(wù)的過程和類別進(jìn)行體系化，為工業(yè)信息全測評、產(chǎn)品測試、工具研發(fā)和攻防實(shí)驗(yàn)等工作提供思路和依據(jù)，為工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全保障工作的實(shí)施提供了參考思路。
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