工业网络安全软件：Schneider Electric SoMachine二次开发_（2）.工业网络安全基础理论.docx

PAGE1

PAGE1

工业网络安全基础理论

1.工业网络环境概述

在工业环境中，网络系统通常包括多种设备和系统，如可编程逻辑控制器（PLC）、远程终端单元（RTU）、人机界面（HMI）、工业交换机、工业路由器等。这些设备通过各种通信协议相互连接，形成一个复杂的网络系统。工业网络环境的特殊性在于其对实时性和可靠性的要求非常高，同时还需要具备一定的安全性和灵活性。在本节中，我们将详细讨论工业网络环境的组成部分及其特点。

1.1工业设备和系统

1.1.1可编程逻辑控制器（PLC）

可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化的核心设备之一，用于实现对生产过程的控制。PLC通过输入模块接收来自现场设备的信号，经过内部逻辑处理后，通过输出模块控制执行机构的动作。PLC通常运行在恶劣的工业环境中，需要具备高可靠性和抗干扰能力。

1.1.2远程终端单元（RTU）

远程终端单元（RTU）是用于远程数据采集和控制的设备。RTU通常部署在远离中央控制室的现场，通过有线或无线通信方式与中央控制系统进行数据交换。RTU可以独立完成数据采集、处理和控制任务，同时也可以与其他设备协同工作，实现远程监控和管理。

1.1.3人机界面（HMI）

人机界面（HMI）是操作人员与工业控制系统进行交互的界面。HMI通常显示生产过程的实时状态，提供操作按钮和设置界面，帮助操作人员监控和控制生产过程。HMI可以是触摸屏、显示屏或其他类型的交互设备，其设计需要考虑操作的简便性和直观性。

1.1.4工业交换机

工业交换机是用于连接工业网络中各种设备的网络设备。与普通交换机相比，工业交换机具有更高的可靠性和抗干扰能力，能够在恶劣的工业环境中稳定工作。工业交换机支持多种通信协议，如Modbus、Profinet、EtherNet/IP等，可以实现不同设备之间的数据交换。

1.1.5工业路由器

工业路由器用于实现不同工业网络之间的通信。工业路由器通常具有多种接口，支持有线和无线通信方式，可以实现局域网与广域网的连接。工业路由器还需要具备一定的安全防护功能，防止外部网络攻击对工业网络的影响。

1.2工业通信协议

1.2.1Modbus协议

Modbus协议是一种广泛应用的工业通信协议，用于实现设备之间的数据交换。Modbus协议支持串行通信和以太网通信，主要有RTU和TCP两种传输模式。Modbus协议的数据结构简单，易于实现，但传输速率较低，适用于对实时性要求不高的场合。

1.2.2Profinet协议

Profinet协议是基于以太网的工业通信协议，用于实现工业自动化系统的数据交换。Profinet协议支持实时通信和同步通信，适用于对实时性要求较高的场合。Profinet协议的数据结构复杂，但传输速率高，可以实现高速数据交换。

1.2.3EtherNet/IP协议

EtherNet/IP协议是基于以太网的工业通信协议，用于实现工业自动化系统的数据交换。EtherNet/IP协议支持实时通信和非实时通信，适用于多种工业应用场合。EtherNet/IP协议的数据结构灵活，可以实现多种数据类型的传输。

1.3工业网络环境的特点

1.3.1实时性

工业网络环境对实时性的要求非常高。生产过程中的设备需要在极短的时间内完成数据采集和控制任务，以确保生产过程的稳定性和效率。因此，工业网络设备和协议需要具备高实时性，能够快速响应和处理数据。

1.3.2可靠性

工业网络环境对可靠性的要求也非常高。生产过程中的设备和系统需要长时间稳定运行，任何故障都可能导致生产中断，造成经济损失。因此，工业网络设备和协议需要具备高可靠性，能够在恶劣的工业环境中稳定工作。

1.3.3安全性

工业网络环境的安全性是近年来关注的重点。随着工业互联网的发展，工业网络系统越来越容易受到外部攻击。因此，工业网络设备和协议需要具备一定的安全防护功能，防止网络攻击对生产过程的影响。

1.3.4灵活性

工业网络环境需要具备一定的灵活性，以适应不同的生产需求。生产过程中的设备和系统需要能够快速配置和调整，以应对生产环境的变化。因此，工业网络设备和协议需要支持灵活的配置和管理功能。

2.工业网络安全威胁

在工业网络环境中，存在多种安全威胁，这些威胁可能导致生产中断、数据泄露、设备损坏等严重后果。本节将详细讨论工业网络安全威胁的类型及其影响。

2.1物理安全威胁

物理安全威胁是指对工业网络设备和系统的物理攻击，如设备被盗窃、损坏或篡改。物理安全威胁可能导致设备无法正常工作，影响生产过程的稳定性和效率。因此，工业网络环境需要采取物理安全措施，如安装监控摄像头、设置安全围栏等，以保护设备和系统的安全。

2.2网络安全威胁

网络安全威胁是指对工业网络的攻击，如病毒、木马、拒绝服务攻击等。网络安