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工业控制系统安全设计方案

1.1工业控制系统概述

工业控制系统是几种类型控制系统的总称，包括监控与数据采集（SCADA）

系统、分布式（集散）控制系统（DCS）和其他控制系统，其他控制系统如在工

业部门和关键基础设施中经常可以看到的可编程式逻辑控制器（PLC）等。工业

控制系统通常用于诸如电力、水和污水处理、石油和天然气、化工、交通运输、

制药、纸浆和造纸、食品和饮料以及离散制造（如汽车、航空航天和耐用品）等

行业。

工业控制系统主要由过程级、操作级以及各级之间和内部的通信网络构成，

对于大规模的控制系统，也包括管理级。过程级包括被控对象、现场控制设备和

测量仪表等，操作级包括工程师和操作员站、人机界面和组态软件、控制服务器

等，管理级包括生产管理系统和企业资源系统等，通信网络包括商用以太网、工

业以太网、现场总线等。

1.2工控行业状况

工控行业工控安全需求凸显。

电力行业，遵循36号文《国家能源局关于印发电力监控系统安全防护总体

方案等安全防护方案和评估规范的通知》内容进行安全建设，《电力监控系统安

全防护总体方案》对省级以上调度中心、地级调度中心、各类型发电厂、变电站、

配电监控的监控系统的安全防护。近几年，能源局每年都会有对电厂和电网检查。

各级电网还会对电厂进行安全检查。工信部依据《工控系统信息安全防护指南》

对电力企业进行检查。公安部通过执法检查对电力企业进行安全检查。在安全检

查和调度工控安全年方向的推动下，电厂、电调、电科院需求明确，今年有大量

项目涌出。

工业互联网应用，作为智能制造的关键基础，打破了传统工业相对封闭可信

的制造环境，但与此同时，这也造成病毒、木马、高级持续性攻击等互联网安全

风险对工业生产的威胁日益加剧。纵观整个2017年，工业互联网在国内的推进

无论从国家政策层面还是企业实际落地层面都得到了积极的重视，而对工业互联

网的信息安全保障也是一样的，伴随着国家“互联网+制造业”、“三去一补一降”

等政策的不断推进落实，工业互联网的推进速度必将不断加快，工业控制系统安

全的发展重点也将逐步转向工业物联网安全、工业云安全等工业互联网的安全范

畴。

从目前已有的工业互联网平台架构来看，工业互联网安全的市场焦点将主要

围绕工业物联网安全、工业云安全、工业数据安全等方面。在工业物联网安全，

可信计算、物联网设备认证、密钥管理、可视化管控等将会是主要趋势，如何解

决非智能设备的安全管控仍将是难点。而在工业云平台，更多的将会聚焦于数据

安全、权限控制、API安全、APT攻击、拒绝服务、安全评估服务等。对于工业

数据安全，数据作为工业互联网的核心，已开始从少量、单一、单向正在向大量、

多维、双向转变，因此，工业数据安全重点强调数据的整个生命周期的管理。

1.3工业控制系统安全现状

2015年5月，《中国制造2025》正式发布，其内涵核心是把信息互联技术与

传统工业制造相结合，形成生产智能化，提高资源利用率，以此来推动整个国家

竞争力。

近年来，随着两化深度融合战略的持续推进，以及物联网等新兴技术在工业

领域的应用，工业控制系统的安全也倍受国家和企业的关注。工业控制系统作为

能源、制造、军工等国家命脉行业的重要基础设施，在信息攻防战的阴影下面临

着安全风险持续攀升的运行环境。据统计，过去一年，国家信息安全漏洞共享平

台收录了100余个对我国影响广泛的工业控制系统软件安全漏洞，较2010年大

幅增长近10倍，涉及西门子、亚控科技和三维力控等国内外知名工业控制系统

制造商的产品。安全漏洞的涌现，无疑为工业控制系统增加了风险，进而影响正

常的生产秩序，甚至会危及人员健康和公共财产安全。

两化融合和物联网的发展使得TCP/IP协议和OPC协议等通用协议越来越广

泛地应用在工业控制网络中，随之而来的通信协议漏洞问题也日益突出。例如，

OPCClassic协议(OPCDA，OPCHAD和OPCAE)基于微软的DCOM协议，而DCOM

协议是在网络安全问题被广泛认识之前设计的，极易受到攻击，并且OPC通讯采

用不固定的端口号，导致目前几乎无法使用传统的IT防火墙来确保其安全性。

因此确保使用OPC通讯协议的工业控制系统的安全性和可靠性给工程师带来了

极大的挑战。

提到工控安全问题，很多人可能会简单地理解为直接用于控制的实时操作系

统设备的安全。然而，从整个架构上看，工业控制系统是由服务器、终端、前端