通過上圖可以看到，我們把工業(yè)企業(yè)信息系統(tǒng)劃分為三個層次，分別是計劃管理層、制造執(zhí)行層、工業(yè)控制層。

管理系統(tǒng)是指以ERP為代表的管理信息系統(tǒng)(MIS)，其中包含了許多子系統(tǒng)，如：生產(chǎn)管理、物質(zhì)管理、財務(wù)管理、質(zhì)量管理、車間管理、能源管理、銷售管理、人事管理、設(shè)備管理、技術(shù)管理、綜合管理等等，管理信息系統(tǒng)融信息服務(wù)、決策支持于一體。

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)處于工業(yè)控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間，主要負責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。通過MES，管理者可以及時掌握和了解生產(chǎn)工藝各流程的運行狀況和工藝參數(shù)的變化，實現(xiàn)對工藝的過程監(jiān)視與控制。

工業(yè)控制系統(tǒng)是由各種自動化控制組件和實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測的過程控制組件共同構(gòu)成。主要完成加工作業(yè)、檢測和操控作業(yè)、作業(yè)管理等功能。

2.1.2 工控系統(tǒng)的二層防護

1、管理層與MES層之間的安全防護

管理層與MES層之間的安全防護主要是為了避免管理信息系統(tǒng)域和MES(制造執(zhí)行)域之間數(shù)據(jù)交換面臨的各種威脅，具體表現(xiàn)為：避免非授權(quán)訪問和濫用(如業(yè)務(wù)操作人員越權(quán)操作其他業(yè)務(wù)系統(tǒng));對操作失誤、篡改數(shù)據(jù)，抵賴行為的可控制、可追溯;避免終端違規(guī)操作;及時發(fā)現(xiàn)非法入侵行為;過濾惡意代碼(病毒蠕蟲)。

也就是說，管理層與MES層之間的安全防護，保證只有可信、合規(guī)的終端和服務(wù)器才可以在兩個區(qū)域之間進行安全的數(shù)據(jù)交換，同時，數(shù)據(jù)交換整個過程接受監(jiān)控、審計。管理層與MES層之間的安全防護如下圖所示：

2、MES層與工業(yè)控制層之間的安全防護

通過在MES層和生產(chǎn)控制層部署工業(yè)防火墻，可以阻止來自企業(yè)信息層的病毒傳播; 阻擋來自企業(yè)信息層的非法入侵;管控OPC客戶端與服務(wù)器的通訊，實現(xiàn)以下目標：

Ø 區(qū)域隔離及通信管控：通過工業(yè)防火墻過濾MES層與生產(chǎn)控制層兩個區(qū)域網(wǎng)絡(luò)間的通信，那么網(wǎng)絡(luò)故障會被控制在最初發(fā)生的區(qū)域內(nèi)，而不會影響到其它部分。

Ø 實時報警：任何非法的訪問，通過管理平臺產(chǎn)生實時報警信息，從而使故障問題會在原始發(fā)生區(qū)域被迅速的發(fā)現(xiàn)和解決。

MES層與工業(yè)控制層之間的安全防護如下圖所示：

2.1.3 工控系統(tǒng)安全防護分域

安全域是指同一系統(tǒng)內(nèi)有相同的安全保護需求，相互信任，并具有相同的安全訪問控制和邊界控制策略的子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)，且相同的網(wǎng)絡(luò)安全域共享一樣的安全策略。

在管理層、制造執(zhí)行層、工業(yè)控制層中，進行管理系統(tǒng)安全子域的劃分，制造執(zhí)行安全子域的劃分、工業(yè)控制安全子域的劃分。 安全域的合理劃分，使用每一個安全域都要明確的邊界，便于對安全域進行安全防護。對MES、ICS的安全域劃分如下圖所示：

如上圖所示，為了保證各個生產(chǎn)線的安全，對各個生產(chǎn)線進行了安全域劃分，同時在安全域之間進行了安全隔離防護。

2.1.4 工控系統(tǒng)安全防護分等級

根據(jù)安全域在信息系統(tǒng)中的重要程度以及考慮風(fēng)險威脅、安全需求、安全成本等因素，將其劃為不同的安全保護等級并采取相應(yīng)的安全保護技術(shù)、管理措施，以保障信息的安全。

安全域的等級劃分要做到每個安全域的信息資產(chǎn)價值相近，具有相同或相近的安全等級、安全環(huán)境、安全策略等。安全域所涉及應(yīng)用和資產(chǎn)的價值越高，面臨的威脅越大，那么它的安全保護等級也就越高。

2.2 構(gòu)建工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺

工業(yè)控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)信息系統(tǒng)具有大多數(shù)相同的安全問題，但同時也存在獨特的安全需求。工業(yè)控制系統(tǒng)最大的安全需求是唯一性和排它性，在某一特定的工業(yè)控制系統(tǒng)中，工業(yè)控制系統(tǒng)只需用唯一的工業(yè)應(yīng)用程序和工業(yè)通信協(xié)議運行，其他一概不需要。

啟明星辰工業(yè)系統(tǒng)安全管理平臺為工業(yè)控制系統(tǒng)建立了一個相對可信的計算環(huán)境，對工控系統(tǒng)管理終端和網(wǎng)絡(luò)通信具有非常強的安全控制功能。工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺有兩部分組成，一部分是工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺，具有終端管理、網(wǎng)絡(luò)管理、行為監(jiān)控功能，另一部分是終端安全管理客戶端。

2.2.1 管理平臺部分

工業(yè)控制系統(tǒng)的安全運行，主要需要保障工業(yè)控制系統(tǒng)相關(guān)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的安全，包括工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、操作終端、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、操作和應(yīng)用系統(tǒng)等各類IT資源的安全，從工業(yè)控制系統(tǒng)安全的角度對工控系統(tǒng)的各類IT資源進行監(jiān)控(包括設(shè)備監(jiān)控、運行監(jiān)控與安全監(jiān)控)，實現(xiàn)對安全事件的預(yù)警與響應(yīng)，保障工業(yè)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

具體而言，工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺功能如下：

1. 能夠?qū)?yīng)用服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控，例如CPU、內(nèi)存、端口流量等等。

2. 能夠?qū)Σ僮鹘K端外設(shè)、進程、桌面進行合規(guī)性在線和離線管理。

3. 能夠?qū)Ω鲗舆吔鐢?shù)據(jù)交換情況進行監(jiān)控。

4. 能夠?qū)I(yè)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)操作行為進行審計。

5. 能夠?qū)I(yè)控制系統(tǒng)日志進行關(guān)聯(lián)分析和審計。

6. 能夠?qū)I(yè)控制系統(tǒng)中的異常事件進行預(yù)警響應(yīng)。

7. 能夠?qū)I(yè)企業(yè)信息系統(tǒng)進行虛擬安全域的劃分。

2.2.2 工業(yè)控制系統(tǒng)終端安全管理部分

由于工業(yè)控制系統(tǒng)管理終端的安全防護技術(shù)措施十分薄弱，所以病毒、木馬、黑客等攻擊行為都利用這些安全弱點，在終端上發(fā)生、發(fā)起，并通過網(wǎng)絡(luò)感染或破壞其他系統(tǒng)。

工業(yè)控制系統(tǒng)終端最大特點是應(yīng)用相對固定，終端主要安裝工業(yè)控制系統(tǒng)程序，所以，要防范傳統(tǒng)方式的病毒或木馬等惡意軟件，最直接的方式就是利用工業(yè)控制系統(tǒng)對終端應(yīng)用程序的進程進行管理。

具體而言，工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺終端安全管理部分功能如下：

1. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端軟件輕巧精煉，占用資源極少，能夠最大程度保證工業(yè)控制系統(tǒng)管理終端的穩(wěn)定性。

2. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有終端準入控制功能，可以防止沒有達到安全基線的筆記本對終端進行管理。

3. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有終端安全優(yōu)化與加固功能，能夠?qū)I(yè)控制系統(tǒng)終端進行安全優(yōu)化和加固，使終端安全水平達到一定的安全基線。

4. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有外設(shè)管理功能，對工業(yè)控制系統(tǒng)的外設(shè)進行管理，比如USB接口、光驅(qū)、網(wǎng)卡、串口等。

5. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序監(jiān)控功能，對終端中的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件進行監(jiān)控和管理。

6. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有工業(yè)通信協(xié)議監(jiān)控功能。工業(yè)控制系統(tǒng)終端通信協(xié)議相對固定，客戶端能夠?qū)K端通信協(xié)議具有唯一性管理功能。

7. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有離線管理功能，工業(yè)控制系統(tǒng)終端有一部分無法進行在線管理，客戶端具有比較強大的離線自管理功能，可以完成對離線終端的管理。

8. 工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺客戶端具有強身份認證功能，客戶端具有使用工業(yè)控制系統(tǒng)在線終端和離線終端都具有強身份認證功能，從而防止工業(yè)控制系統(tǒng)被有意或無意被控制的風(fēng)險。

三、總結(jié)

國內(nèi)外發(fā)生了多起由于工控系統(tǒng)安全問題而造成的生產(chǎn)安全事故。最鮮活的例子就是2010年10月發(fā)生在伊朗布什爾核電站的“震網(wǎng)”(Stuxnet)病毒，為整改工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)安全敲響了警鐘。

為此，工信部在2011年10月下發(fā)了“關(guān)于加強工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理的通知”，要求各級政府和國有大型企業(yè)切實加強工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理。工信部趙澤良司長也強調(diào)，工業(yè)控制系統(tǒng)安全工作也到了非加強不可的時候，否則將影響到我國重要的生產(chǎn)設(shè)施的安全。

本文根據(jù)工業(yè)控制系統(tǒng)安全防護的特點，提出了對工業(yè)控制系統(tǒng)進行分層、分域、分等級，構(gòu)建“三層架構(gòu)，二層防護”的工業(yè)控制系統(tǒng)安全體系架構(gòu)思想;通過分析工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的風(fēng)險，對作為工業(yè)控制系統(tǒng)安全防護的核心產(chǎn)品——工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理平臺功能進行了說明。工控系統(tǒng)安全管理平臺，不僅是實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)終端安全的產(chǎn)品，也是監(jiān)控工業(yè)控制系統(tǒng)IT基礎(chǔ)實施和操作行為的平臺。

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