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智能工厂工业控制网络安全需求解读

—— 访北京匡恩网络科技有限责任公司技术总监 井柯

2016/6/19    来源:e-works    作者:e-works  王慧敏      
关键字:工控网络安全  匡恩网络  井柯  
随着工业信息化进程的快速推进,信息、网络技术在工业控制领域得到了广泛的应用。工业控制系统逐渐打破了以往的封闭性,这使得工业控制系统也必将面临黑客入侵等传统的信息安全威胁。为此,e-works记者专访了北京匡恩网络科技有限责任公司技术总监井柯先生。
    北京匡恩网络科技有限责任公司技术总监 井柯

北京匡恩网络科技有限责任公司技术总监 井柯
 
    专家简介:井柯,北京匡恩网络科技有限责任公司技术总监,国家计算机网络与安全技术研究专项评审专家,信息技术标准库(ITSS)起草成员,专业从事信息安全工作逾10年。2009年开始研究工业控制系统网络安全,针对石油石化、轨道交通、钢铁、水利、燃气等涉及国家基础设施的工业控制系统进行风险评估,并提出切实可行的安全整改建议,具有较强的工业控制信息安全实践经验。先后担任信息安全等级保护能力建设专家,北京“护城河计划”专家,中国核学会:核安全分会核设施信息安全委员会,中国核电行业协会信息化专业委员等。 

    记者:随着智能工厂的实施,企业工业控制网络会面临哪些新的安全需求?
 
    井柯:随着“中国制造2025”战略的加速推进,我国智能工厂建设和使用方兴未艾。可以说,智能工厂是“中国制造2025”标志性趋势之一。
 
    智能工厂,将先进而成熟的信息技术、互联网技术、物联网技术以及传感器技术等信息化技术手段聚合融合,实现工厂制造流程的网络化管理,以及工艺设计、工艺分解与加工任务执行的自动化。
 
    要实现真正的智能工厂,必然要打通“筋脉”,开放自身的网络,开放工业控制网络,使其与设计网互联互通,最大程度满足产品设计与生产的自动化需求。同时,高度开放的工业控制网络将面临更为严峻的安全挑战,也向我们提出了更多更新的非常具体的安全防护需求,具体主要表现为以下几个方面:
 
    1)工控网络边界防护需求更为突出。在智能工厂建设和应用中,如何做好企业设计网与智能工厂工业控制网络间的网络隔离与数据交换,最大程度的防范来自设计网对工业控制网络的非法侵入与破坏,保护工业控制网络的安全显得尤为重要。
 
    2)智能工厂核心控制器的防护有待加强。不论是产线上核心控制器,还是物流配送的控制器,一但被攻击或被劫持,都将导致生产环节出现故障,甚至生产瘫痪。因此,对核心控制器的安全防护迫切需要加强。
 
    3)存储核心加工数据的工控主机、数据服务器的安全防护需求更加突出,它们的抗攻击、抗非法访问能力有待提高。
 
    4)“三建设”构筑立体化工控网络安全防御体系。所谓“三建设”,即加强安全防护系统的建设;加强安全风险的发现、管理与动态处置能力的建设;加强深度防御,及安全事件的关联分析与安全预警机制的建设,形成安全事件的快速反应、快速处置,进而保护工业生产控制网络的安全。
 
    记者:您认为保障工业控制网络安全的核心环节是什么?
 
    井柯:保障工业控制网络安全的核心,即实现工业控制系统内在安全和体系防护的有机统一。基于此,匡恩网络创新性的提出面向智能工业体系的“4+1”安全防护体系,即结构安全、本体安全、行为安全、基因安全,以及时间持续性防护。
 
    具体而言,“四个安全性”严格意义上可以称为“免疫性安全”。结构安全和行为安全是工控安全体系的主体,是实现工控系统体系防护的关键因素,也是我们对工业控制系统进行安全改造和加固的切入点;基因安全和本体安全关系到工控安全体系的本质安全,其根本的解决之道是自主可控,由于我国工业控制在装系统80%以上是国外设备,因此针对本体安全性的检测和补偿性防护措施尤为重要。
 
    此外,工控网络安全防护还需建立长效的安全防护机制,在持续对抗中从技术、设备、人员、管理等多个维度,保障工业控制系统及关键基础设施全生命周期的安全性。
 
    记者:智能制造时代,企业应该如何选择符合要求的工控网络安全产品?
 
    井柯:企业对于工控网络安全产品的选择,首先要明确从工业网络与传统信息网络的区别,两者存在本质差异,主要表现为:
 
    1)工控系统以“可靠性”、“稳定性”为首要需求,工控网络安全误报等同于攻击;而传统的信息安全系统则以“保密性”为首要需求。
 
    2)网络通讯协议不同,工控系统采用大量的私有协议。
 
    3)工业控制网络运行环境相对单一,网络数据也相对单一;传统信息网络是一个基础的网络与计算资源的综合构成体,其网络中存在非常复杂的组网结构与系统运行环境,它们为多样化的应用服务提供支撑。
 
    4)工控系统更新代价高,常见于传统信息安全领域通过补丁来解决安全问题,在工控领域行不通。
 
    因此对工控安全产品也提出更为明确的要求,主要体现为以下几个方面:
 
    1)工控网络安全产品要具有高稳定低时延的品质。工业控制网络对稳定性与低时延性要求非常高,不稳定的系统或高时延极有可能导致工业企业生产混沌,使其蒙受经济损失。相比之下,传统信息网络对网络的稳定性与时延性要求反而不那么高,比如web服务宕机或重启只会造成信息的不连续性。
 
    2)工控网络安全产品需要具有工业协议的深度解决能力。传统信息网络所使用的通信协议大部分都是标准而开放的协议,而工业控制网络使用的大部分都是私有协议,协议的私密性对安全产品提出较高的要求,只有安全产品能够针对工业控制协议进行细粒度的解析,才能实现细粒度的安全防护能力与功能。
 
    3)工业控制网络安全产品要基于白名单机制实现安全防护。目前,工控厂商的产品漏洞升级意识薄弱。在工业漏洞被发现后,工控厂商不得不面对漏洞无法及时升级的尴尬局面。这就要求,对于工控安全产品的选择,要考虑产品安全防护的细粒度与精准性,不仅要从协议层做访问控制,还要基于行为与工控指令级的合规性检查与访问控制,建立白名单机制,对违规或异常数据进行精确阻断,有效控制漏洞无法及时升级所带来的风险,这也是选择工业控制安全产品的重要指标。
 
    4)工控网络安全产品要具有基于行为的合规性检查与控制功能。在传统信息网络中,部署安全系统、设备更多采用黑名单机制的安全产品进行安全防护。这样的产品需要强大的硬件计算资源,并不适用于工业控制网络。工控网络安全产品需要基于私有协议的深度解析,基于白名单的机制,实现对工业数据单一行为进行细粒度的行为合规性检查、审计与控制,这样既可以实现安全防护的精准控制,又可实现安全系统的稳定性要求。
 
    记者:随着去IOE化及国家智能制造的要求,国内工控安全系统厂商将面临哪些机会和挑战?
 
    井柯:随着以网络化、智能化、数字化为主要特征的新一轮工业变革的推进,上至国产数控机床和工业控制器,下至广泛应用于智慧终端的芯片的受制于人,也让我们看到中国工控系统网络安全之路任重而道远。
 
    目前,我国工业控制系统80%采用国外技术和产品。这些工控设备中存在的高危漏洞、设备后门等风险犹如高悬于传统工业企业之上的利剑。因此,在去IOE化和国家“智能制造”的浪潮中,工业控制系统安全将成为国产化安全、自主、可控的重要杠杆,它将有力撬动传统工业格局,打破其技术壁垒,推动、促进本土工控产品的创新与技术升级,进而替代国外技术和产品。
 
    从2010年至今,短短6年间工控系统网络安全成为众所关注的焦点,工控网络安全产业快速成长。从产业规模而言,不容忽视的是我国现代工业规模为世界之最,具备完整的现代工业体系,因此在工业化、智能化建设中,中国工业更具后发优势。从需求而言,当网络化已成为企业转型升级的重要平台与助推器,保障工业生产安全,加强工控网络安全防范迫切性的日趋凸显,工控系统网络安全正在成为企业刚需。
 
    从现实挑战来看,我国工控网络安全面临前所未有的严峻挑战:工业控制基础硬件安全问题长期存在,工控系统运行环境存在大量漏洞和隐患,工控网络安全感知、防护体系有待建立健全,工控网络安全标准有待完善。综合上述因素,我国工控网络安全产业发展挑战与机遇并存,我国工控网络安全产业前景广阔,工控网络安全产业与工控企业成长空间巨大。
 
责任编辑:李欢
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