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工业互联网设备的网络安全办理与防护研讨
发布时间:2022-12-02 05:25:40 来源:球王会怎么样 浏览次数:4433 [返回]

   

  工业互联网是新一代信息通讯技能与工业体系交融的产品,做好工业交融转型确保,建造工业互联网安全确保体系,是工业互联网安全的打开条件。网络连接、数据互通趋势下的工业体系加速敞开交融,传统工业体系相对关闭阻隔环境下以出产安全为导向的安全办理、运维形式,无法习惯复杂多变的工业互联网运用环境。与此一起,工业操控体系、设备本身也存在缝隙和后门,加之工业操控体系与设备的脆弱性、高的实时性要求,难以像传统信息体系那样进行安全防护,因而相关网络安全才干建造成为要害内容。

  信息技能与传统工业运营技能的交融日益深化,工业互联网设备的网络安全防护才干将直接影响工业出产和事务作业,成为网络安全方针管控、工业保护实践的重要组成部分。近年来,设备产品安全逐渐成为传统工业强国的重视要点,被视为强化网络安全管控、确保供应链安全及工业打开的要害内容。例如,美国树立了以网络安全查看为手法的供应链管控体系,拟定了《物联网网络安全改善法案》。当时,在工业设备丈量、运营、保护、质量办理方面打开了较多的研讨与运用,重视运用设备质量操控、猜测性保护、高精度丈量、毛病剖析、长途监控等手法来确保设备的功用安全及功用 [1~4];在设备功用安全运用方面积极打开工业大数据、人工智能(AI)等新技能运用研讨 [5~8]。从已有打开来看,工业互联网设备的网络安全研讨全体上仍然缺少;无论是设备本身功用功用的安全确保,仍是运用新技能强化设备健康办理和监控,都不该忽视工业设备面对的网络安全问题。

  本文着眼于工业互联网设备的网络安全问题,剖析需求、整理现状、研判问题、证明途径,提出详细的打开主张,以期为范畴内的根底与方针研讨供给思路参阅。

  工业互联网设备指在新一代信息技能与工业出产、制作、运营、办理等环节的交融运用进程中,经过有线或无线办法接入工业互联网网络的设备或设备,具有类型、功用、运用形状多样的特色。工业互联网设备分为:工业操控设备,如可修正逻辑操控器(PLC)、长途终端单元(RTU);工业网络和安全设备,如工业交换机、工业防火墙;工业智能终端设备,如数据收集网关、视频监控设备、物联网相关设备。从设备安全性及其运用进程防护的视点来看,工业互联网设备的安全防护细分为硬件安全、网络通讯安全、体系服务安全、运用开发安全、数据安全等(见图 1)。

  硬件安全,包含设备调试接口权限操控、芯片安全保护、防备针对设备功耗等信息进行核算剖析所伴生的要挟危险。现在大都的网络设备、物联网设备保留了硬件调试接口,部分接口甚至无需验证即可获取权限操作,极有或许成为歹意进犯、数据盗取的进口,从而导致设备密钥、认证等信息走漏。

  网络通讯安全,包含通讯认证鉴权、通讯加密,后者进一步区分为网络层加密、传输层加密、运用层数据加密等。若设备网络通讯的拜访权限操控缺少,进犯者即可经过身份伪造在设备间、设备与主机体系间施行“中间人进犯”,极有或许快速传达构成僵尸网络,僵尸网络从而作为被控端对网络施行大规模进犯。此外,设备的通讯加密才干缺少,简单呈现黑客盗取用户或设备的身份信息、重要工业数据走漏等状况。

  体系服务安全,包含设备操作体系的权限操控、基线安全配备,体系更新的安全机制保护,体系侵略防备、歹意代码防备等。进犯者可运用设备体系(或固件)存在的缝隙或缺陷侵略设备,在晋级进程中植入歹意代码,增加了过后溯源与排查难度。

  运用开发安全,包含组件资源间的拜访操控与用户的认证授权、外部接口安全、配备文件及重要数据的安全保护、通讯协议加密、第三方组件库缝隙危险排查、代码本身安全规划等。若设备本身安全机制缺少,进犯者即可运用运用安全缝隙或缺陷侵略设备和体系,主张针对性进犯。

  数据安全,包含数据完整性、隐私性、可用性保护,防备数据不被盗取、监听、篡改。工业企业加速数字化转型,开端规模化布置数据收集、边际核算等物联和智能化设备,工业出产进程及事务数据、用户信息的敞开同享和活动运用呈指数型增加的趋势。不少工业设备、工业网络中仍然存在着明文传输数据的现象,难以发现针对设备进行的非侵入、被动式数据监听活动;若设备本身的数据防护、隐私保护机制缺少,要害工艺参数、流程数据等信息存在被走漏或被歹意操控篡改的危险。

  工业互联网设备的功用安全、网络与数据安全等,需求结合实践运用形状下的网络安全缝隙危险防备排查与处理,根据设备的运用周期、智能化特点等施行差异化的办理防护。

  部分设备在规划开发环节没有周到考虑网络安全问题,长时间不间断作业的作业办法导致难以进行深度安全检测或布置安全防护办法,存在不同程度的缝隙及危险。根据我国国家信息安全缝隙同享渠道(CNVD)核算 [9],与工业操控体系设备相关的缝隙数量为 2955 个(到 2020 年 12 月),年度新增工业操控体系设备缝隙数量为 593 个。根据我国信息通讯研讨院工业互联网设备安全评测和相关监测成果,有适当数量的工业互联网设备存在指令篡改、灵敏信息获取、权限绕过等中高危险缝隙,部分工业安全设备甚至存在高危缝隙,安全防护才干显着缺少。我国部分工业互联网设备体系继续遭受了来自境外的定向扫描和歹意感染,僵尸网络、木马、蠕虫、病毒等进犯感染,网页进犯、体系进犯的频率和数量不断加大;在我国工业范畴运用广泛的罗克韦尔 PLC、西门子视窗操控中心等均存在严峻高危缝隙。因而,工业互联网设备的缝隙深度安全检测,尤其是无损安全检测与防护,成为工业企业、设备供货商普遍性的火急需求。

  从设备运用周期、适用的网络安全防护办法视点看,工业互联网设备需求打开差异化、分类分级的网络安全办理与防护。一类是现已运用布置的“存量”设备,因为本身资源、功用受限,加之长时间作业,极有或许长时间未打开网络安全检测,要挟危险难以彻底把握;针对这类设备的安全防护需求详细剖析实践运用状况,经过防护办法叠加、监测感知等手法强化危险防控。另一类是新投入运用的“增量”设备,尤其是具有长途操控、数据收集剖析、核算处理功用的智能化设备,多运用通用操作体系(如嵌入式 Linux 等),必定程度上降低了进犯者的侵略难度;部分智能化设备若遭受歹意操控和进犯,或许具有大规模自动涣散才干、变成“跳板”后成为智能化进犯的一环;针对这类设备的安全防护需求交融设备本身功用、运用场景、支撑事务需求,强化本身硬件安全保护、网络通讯、数据安全等机制规划,采纳网络安全感知、监测预警、应急处置等办法。

  传统工业强国的网络安全法令、监管办法继续晋级,逐渐强化网络安全查看,触及相关设备产品安全性和安全才干查看,设备产品开发、规划、运用等全周期及各环节的安全机制。

  美国将网络安全查看上升为国家战略和世界竞赛手法,其网络安全查看掩盖了政府收购、要害信息根底设施保护、外国投资、供应链,树立了较齐备的查看安排、程序、标准标准。其间,供应链查看原则是美国网络安全查看的要点方面,具有代表性;针对相关技能、设备产品等供应链的安全查看内容和规模逐渐齐备,发布了一系列强制性安全查看标准并要求企业签署网络安全协议。2000 年,美国国家电信与信息体系安全委员会发布了《国家信息体系安全确保收购方针》,要求侵略检测、防火墙、操作体系、数据库办理等方面的产品,有必要经过国家信息确保联盟(NIAP)通用原则点评与认证体系框架下的危险点评和认证 [10]。2015 年,美国财政部、商务部要求国家标准技能研讨院(NIST)根据相关技能标准打开供应链安全危险查看 [11]。 2020 年,美国公布《物联网网络安全改善法案》,制止联邦安排购买任何不符合最低安全标准的物联网设备,要求 NIST 发布联邦政府运用物联网设备的标准和攻略 [12]。

  英国要求相关设备产品经过政府通讯总部拟定的通讯电子安全小组安全认证后才干出售。俄罗斯工业和贸易部要点针对外资进入的战略性工业买卖进行安全查看 [13]。

  网络安全检测认证是设备产品进入商场运用前的重要环节,在部分国家也归于法令强制要求的环节。现在,世界网络信息安全认证测评体系趋于稳定,世界通用认证原则逐渐树立,世界通用认证规矩(CC)和欧洲创立的信息技能安全点评原则(ITSEC)并存。

  各国的网络安全检测认证多由相关安排或协会担任,托付实验室、企业、专业安排详细施行。测评体系一般由 1 个测评认证和谐安排、1 个测评认证实体、多个技能检测安排组成。例如,美国由 NIAP 办理,授权给相关实验室、公司等测评安排,现在只公布通用原则证书;英国由通讯电子安全局办理,德国由信息安全局办理,均将检测认证授权给商业性点评安排,公布 ITSEC、CC 两种证书。

  各国要点环绕设备产品的安全合规、功用、安全确保、可控等方面打开测评认证标准建造,区分功用等级、确保等级以满意不同部分、职业、用户的需求,其间功用、安全确保点评是测评认证的核心内容。美国、欧洲、世界标准化安排都在树立根据测评的“保护概括”,着重功用点评、安全性点评并别离打开定级。世界标准化安排推出的世界通用原则是现在最全面的点评原则,与 ITSEC 一同成为通用测评办法。此外,美国、德国等重视推广国防、政府、商用同享的测评体系,经过区分等级和概括,满意不同目标的安全要求。

  在工业互联网设备安全测评认证方面,世界性安排和一些国家别离树立了各有偏重的认证体系。① ISA Secure 认证体系是世界自动化协会安全合规学会(ISCI)推进树立的一套世界认可体系,旨在供给通用的工业设备认证、处理工业设备安全方面需求、简化业主设备收购流程和设备供货商设备稳妥流程 [14];ISA Secure 对工业自动化、操控类产品及体系进行独立认证,确保网络进犯防护才干并消除已知缝隙。② NIST 认证体系指由 NIST 牵头、相关职业主管安排和职业协会参加树立的标准认证体系,包含国家标准、职业标准、检测认证;在施行方面,推进构成掩盖电力、天然气、石油、核能等职业的安全标准认证体系,成为美国甚至世界安全界广泛认可的事实标准和威望攻略。③莱茵认证体系指由德国技能监督协会(经德国政府授权和托付)打开的工业设备、技能产品安全认证及质量确保点评审阅;供给嵌入式体系及设备、智能电子设备的认证服务,工业信息技能安全查看、浸透测验、危险剖析、安全手册、安全训练等服务,掩盖航空航天、轿车交通、化工、动力、制作业与工业机械、电力等范畴。

  在安全监管方面,《网络安全法》《网络安全查看办法》等国家法令规章连续出台,逐渐树立了针对要害信息根底设施的网络安全查看办法、针对网络要害设备和网络安全专用产品的强制性检测认证要求。《网络要害设备和网络安全专用产品目录(第一批)》要求,列入目录的设备或产品,应按照相关国家标准的强制性要求,由具有资历的安排安全认证合格或安全检测符合要求后方可出售或供给 [15]。在方针要求方面,《加强工业互联网安全作业的辅导定见》要求,加强工业出产、主机、智能终端等设备安全接入和防护,强化操控网络协议、设备配备、工业软件的安全确保,推进设备制作商、自动化集成商与安全企业加强协作,提高设备和操控体系的实质安全 [16]。

  网络和信息安全测评认证体系主要由国家认证认可监督办理委员会办理,国家信息安全测评认证办理委员会、我国网络安全查看技能与认证中心、相关实验室及测评安排等一起推进施行,根本构成了监管安排、国家认证实体、授权测评安排的归纳推进体系。也要注意到,现有的测评认证体系要点重视通用根底设备产品、以医疗为代表的部分职业范畴专用要害设备,缺少对工业操控设备、大型自动化设备、工业网络通讯设备等要害工业互联网设备的标准性、通用性网络安全测评认证。

  在工业互联网设备安全相关的标准和评测方面,我国发布了《工业操控体系专用防火墙技能要求》《信息安全技能工业操控体系测控终端安全要求》《电力监控体系安全防护规则》等国家及职业相关标准;在物联网设备终端安全防护方面,我国发布了《信息安全技能智能联网设备口令保护攻略》《信息安全技能网络和终端设备阻隔部件安全技能要求》等标准或攻略。近年来,我国信息通讯研讨院等单位结合工业互联网职业的运用确保需求,推进了《工业互联网设备安全防护要求》等标准的发布,打开了工业互联网设备安全测验点评作业,树立了工业互联网安全点评安排和部队。

  一是工业互联网设备安全的专门办理办法、检测认证体系缺少。虽然职业主管部分拟定了相关方针标准,但强制要求和体系化程度缺少,缺少对新技能、新运用形状的网络安全习惯性要求。工业互联网设备安全防护还根本处于职业自律的层次。

  二是“网络要害设备和安全产品目录”对工业互联网要害设备掩盖缺少,未归入目录的产品缺少必要且体系化的网络安全查看。工业出产配备、要害设备、工业互联网安全专用产品等要害设备产品的安全性、防护才干难以确保,使得工业出产、事务作业面对安全要挟,设备供应链存在不知道危险。

  三是工业互联网设备品种多、数量大,现在的安全防护才干和确保水平无法习惯工业转型晋级需求。PLC、工业主机、工业防火墙等工业设备本身的安全作业要求没有清楚,设备在网络化、数字化运用进程中的安全标准标准等比较缺少,专门的点评评测标准和施行体系有待完善。已有网络安全检测认证体系无法满意实践运用、商场需求、他国网络安全查看等的要求。

  四是工业互联网设备及产品安全相关的国家标准较少,强制性网络安全标准缺少,点评检测流程办法、安排人员、认证体系显着缺失。现在,工业互联网设备本身的安全性难以满意不同职业要求、商场等级需求,一起国产工业互联网设备产品在走向世界商场时也缺少威望测评认证,难以习惯世界互认、他国网络安全查看的要求。

  鉴于工业互联网设备类型多样、体量较大,安全办理较为涣散、职业自律水平纷歧等实践状况,应从国家、职业、运用等视点统筹规划,强化国家监管、职业认证、网络安全工程运用。本文证明了我国工业互联网设备网络安全办理与防护的详细施行途径(见图 2),旨在健全工业互联网设备的习惯性战略与才干,分类分级施行安全点评和办理,完善标准标准、检测认证、危险办理应急处置等机制。

  一是树立设备本身安全战略和根底才干集,包含设备安全架构规划、安全基线配备、可信根验证和分类分级防护的根本要求。构建造备本身的安全“基线”,强化设备的内生安全才干。

  二是结合设备的网络安全危险、保护价值、产生事情的安全影响,针对不同品种、运用场景的工业互联网设备打开分类分级点评。树立分类分级目录,构成要点保护设备及其安全战略并归入网络要害设备和网络安全专用产品目录,高效打开强制性安全检测认证和查看。

  三是完善工业互联网设备的安全防护标准、分类分级防护要求。针对不同类别和防护等级的设备,做好运用开发安全、体系服务安全、硬件安全、网络通讯安全、数据安全等技能防护要求,构成设备的网络安全差异化、精细化办理形式。

  四是树立工业互联网设备网络安全检测点评体系。加强设备进入商场前的网络安全实验验证、准入审阅、测验认证以及运用进程中常态化的安全危险点评,以评促建,构成设备安全防护闭环。

  五是强化工业互联网设备安全危险办理和应急处置,包含针对要害工业互联网设备的网络安全态势感知与监测预警,职业侧 / 企业侧的应急呼应、事情处置的东西渠道及机制办法。实时把握设备安全态势和危险视图,为危险预警和应急作业供给常态化技能手法。

  主张主管部分研讨拟定工业互联网设备安全相关办理办法,公布工业互联网设备安全强制标准和职业标准。强化工业互联网设备的规划、开发、施行、作业保护等全生命周期进程的网络安全标准要求,为企业产品安全开发、第三方安排测验认证、设备布置作业供给根据。《网络要害设备和网络安全专用产品目录(第一批)》发布后,目录中的设备产品检测认证作业已逐渐打开,但工业互联网设备等暂未提及的设备仍处于监管盲区。主张研讨整理工业互联网要害设备并将之列为“网络要害设备和网络安全专用产品”,对设备进行分类分级;完善相关安全标准标准,树立体系健全的工业互联网设备安全监管和安全准入机制,确保设备在进入商场出售或运用前进行严厉的安全检测。

  主张树立工业互联网设备安全测验认证体系,加强安全测验验证,特别是针对工业设备在工业现场环境下的安全实验验证、无损检测、工业级安全防护运用。推进工业互联网设备安全相关测评认证中心建造,环绕设备安全性、防护水相等规划安全认证等级,打开设备的网络安全分类分级办理和差异化防护。向不同部分、职业、企业,供给安全等级挑选,精确区分设备安全才干层级,提高商场良性竞赛环境,促进厂商晋级本身设备的安全性。推进安全检测认证和设备才干提高,匹配工业互联网设备的工业环境适用性、硬件安全、体系 / 固件安全、运用安全、数据安全、接入安全等要求,构建造备安全功用、抗浸透、歹意代码防备、抗分布式拒绝服务进犯、缝隙危险防护等才干。

  主张在工业互联网设备规划阶段,充分考虑安全性要素,增强包含硬件安全、接入认证安全、数据传输安全、代码安全、体系服务安全在内的设备安全防护归纳才干;树立设备的可信核算环境,引进硬件信赖根对体系启动、运用作业、参数修正等行为进行可信验证。在设备安全基线配备方面,主张催促设备厂商在产品布置时向用户明示安全运用原则,运用技能手法确保设备的基线配备安全。工业相关设备制作商、自动化集成商与研讨安排、安全企业等应加强协作,加速区块链、国产暗码、可信核算等新技能运用进展,推进设备实质安全和技能产品研讨立异。

  工业互联网设备品种多,适用不同职业和场景的防护技能才干差异较大。主张关于工业(尤其是制作业),推进职业性的设备收购与运用、网络化改造等安全测验点评,加强工业出产配备、工业主机、相关智能终端的安全监测和办理。主张主管部分引导职业加强工业互联网设备的安全监测和应急处置才干,加强设备的安全监测感知、态势研判、信息同享通报、应急处置,及时预警木马感染、病毒或主机受控等网络进犯事情;树立工业互联网设备安全检测、应急呼应东西库,缝隙库、要挟情报库等安全知识库,快速施行应急处置,避免黑客运用缝隙进行更广泛的进犯。