1、引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的產(chǎn)業(yè)和應用形態(tài)，是提升工業(yè)系統(tǒng)智能化能力的關鍵信息基礎設施。隨著德國提出工業(yè)4.0、美國提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、中國提出“互聯(lián)網(wǎng)+”及“中國制造2025”戰(zhàn)略計劃，全球工業(yè)領域的信息化正日益受到重視，工業(yè)生產(chǎn)正從以往基于計算機的設備自動化模式逐步轉向以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的網(wǎng)絡化、智能化生產(chǎn)的方式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為工業(yè)化與信息化融合的基礎，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云、大數(shù)據(jù)等當前最新技術的應用構建出新型的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境—虛擬物理系統(tǒng)（CPS），形成工業(yè)生產(chǎn)消費過程中的人與人、人與物、物與物廣泛互聯(lián)的萬物互聯(lián)的新時代。

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在此背景下，電力、石化、交通、市政及關鍵制造業(yè)等國家關鍵基礎行業(yè)對信息網(wǎng)絡的依賴越來越強，相關行業(yè)的工業(yè)控制系統(tǒng)間也日益通過信息網(wǎng)絡來實現(xiàn)信息互聯(lián)互通及遠程控制。因此，工控系統(tǒng)將不能僅從系統(tǒng)可靠性的角度關注功能安全問題，更要注意防范來自網(wǎng)絡空間的黑客攻擊以及病毒、木馬、蠕蟲等惡意代碼的蓄意破壞，而這將成為當前保障工業(yè)系統(tǒng)安全的重要工作。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ All）在其論述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構的技術報告中，就明確地提出“網(wǎng)絡是基礎、數(shù)據(jù)是核心、安全是保障”，已經(jīng)把安全作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大共性要素之一，其對安全問題的重視程度不言而喻。

本文將重點探討工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所面臨的信息安全風險、防護策略及安全實踐。

2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所面臨的信息安全風險

智慧城市、智能電網(wǎng)、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能工廠以及與個人相關的聯(lián)網(wǎng)可穿戴設備的廣泛使用，已經(jīng)表明在當前網(wǎng)絡連接無處不在。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將使得連人互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)系統(tǒng)/設備越來越多，導致以前相對封閉獨立的工業(yè)網(wǎng)絡及設備大量暴露在互聯(lián)網(wǎng)上。對此，國內(nèi)外多個從事互聯(lián)網(wǎng)上設備的搜索引擎（如國外的Shodan、國內(nèi)的ZoomEye、諦聽等）都能夠搜索發(fā)現(xiàn)大量暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的工控設備的情況，顯然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在通過工業(yè)系統(tǒng)間互聯(lián)提升工業(yè)系統(tǒng)間智能化協(xié)同、提升生產(chǎn)效率的同時，也可能會導致工業(yè)系統(tǒng)暴露在互聯(lián)網(wǎng)上，這可能導致別有用心的人能夠從互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)、訪問這些系統(tǒng)。

加上以往工業(yè)設備因只關注系統(tǒng)功能實現(xiàn)，普遍缺乏對系統(tǒng)安全問題的重視，使得這些聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)設備自身的脆弱性也很嚴重。根據(jù)筆者前幾年的研究報告可知：自從2010年震網(wǎng)事件之后，CVE統(tǒng)計的公開ICS系統(tǒng)漏洞數(shù)（每年新增）已呈急速增長的趨勢，據(jù)CNCERT的漏洞庫CNVD的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，近年來工控系統(tǒng)相關的漏洞累計已有近千條，并且多為高風險級別的漏洞。而且這些工控設備因種種原因不能及時實現(xiàn)系統(tǒng)更新/或打補丁，多數(shù)情況下只能“帶病”運行，其面臨安全風險可想而知。

顯然，暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的工業(yè)系統(tǒng)或設備，必然會因其自身脆弱性被利用而大大增加遭受網(wǎng)絡攻擊的風險。

2.1互聯(lián)導致的潛在攻擊威脅

從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體網(wǎng)絡架構可知，智能工廠內(nèi)及工廠間的IT與OT系統(tǒng)存在廣泛的互聯(lián)，打破了以往OT系統(tǒng)相對封閉的安全生態(tài)，再加上關鍵的工業(yè)系統(tǒng)對國計民生的重要性，近年來已成為網(wǎng)絡黑客們研究攻擊的重點對象，針對工業(yè)控制系統(tǒng)的潛在攻擊威脅來源，孟雅輝等人在其文章中進行了較為詳細的分析。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)間的互聯(lián)特性，將使其核心工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)面臨更多的安全威脅。不僅工業(yè)控制系統(tǒng)脆弱性（漏洞）被分析暴露的越來越多，而且相關安全事件也呈快速增長的趨勢，一些用于控制工控系統(tǒng)的惡意軟件及相關安全事件也被陸續(xù)曝光，如Stuxnet，Duqu ，Havex等。其中，2010年震網(wǎng)病毒攻擊伊朗核電站，使8000臺離心機損壞;2014年Havex則利用供應商軟件網(wǎng)站的“水坑攻擊”，影響了歐美1000多家能源企業(yè)（供應鏈安全）;2015年12月，Blackengergy則造成了烏克蘭境內(nèi)近1/3的地區(qū)持續(xù)斷電。

2.2互聯(lián)導致黑客組織的針對性攻擊（APT）成為最重要威脅

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其相關工業(yè)控制系統(tǒng)的重要性，使得它們所面臨的網(wǎng)絡攻擊者往往是具有明確政治、經(jīng)濟或軍事目的的黑客組織，且通常會采用難以防范的APT高級持續(xù)性威脅）的攻擊方式來達到其目的。

自從2010年針對伊朗核電站的“震網(wǎng)病毒”事件之后，眾多工業(yè)系統(tǒng)的相關安全事件表明，國家關鍵基礎設施已成為未來網(wǎng)絡戰(zhàn)的重要攻擊目標。根據(jù)ICS-CERT（美國工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡應急小組）的報告，僅2015年處置的工業(yè)系統(tǒng)相關的安全事件高達295件;其中，關鍵制造（33% ）與能源（16%）行業(yè)的安全事件約占一半，且魚叉式攻擊是主要的攻擊方式。2014年，黑客組織“蜻蜓組織”利用Havex惡意代碼攻擊歐美上千家能源企業(yè)工控系統(tǒng);2014年底，德國聯(lián)邦信息安全辦公室（BSI）披露的一起針對德國鋼鐵廠的APT攻擊等系列安全事件，也進一步證實了這種推斷。

奇虎360在對黑客組織發(fā)動的大量高級持續(xù)性威脅的監(jiān)測及跟蹤研究中，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的政府、能源、軍事及工業(yè)系統(tǒng)已成為黑客組織發(fā)動APT攻擊的重要攻擊目標，魚叉攻擊與水坑攻擊是主要攻擊方式;而且發(fā)起APT攻擊的目的多是為了長期竊取敏感數(shù)據(jù)。

這些實踐和數(shù)據(jù)分析都表明了來自黑客組織的網(wǎng)絡攻擊威脅正在日益向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)滲透。我國在實施“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略過程中，隨著互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合創(chuàng)新的不斷推進，各種聯(lián)網(wǎng)、智能化及自動化傳感裝置的廣泛應用，以及黑客攻擊技能的泛化、攻擊工具的商品化以及對工控系統(tǒng)脆弱性研究的逐步深人，來自信息網(wǎng)絡的APT等有組織、有目的的新型攻擊威脅將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所面臨的最大安全威脅。

2.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所面臨的主要安全問題

向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)演進的過程中，主要存在以下幾方面的安全問題：

（1）設備/系統(tǒng)間的互聯(lián)使大量生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品直接暴露在網(wǎng)絡攻擊之下，木馬病毒在設備之間的傳播擴散速度將呈指數(shù)級增長。

（2）工廠網(wǎng)絡的靈活組網(wǎng)需求使網(wǎng)絡拓撲的變化更加復雜，傳統(tǒng)靜態(tài)防護策略和安全域劃分方法面臨動態(tài)化、靈活化的挑戰(zhàn)。

（3）T和oz的融合打破了傳統(tǒng)安全可信的控制環(huán)境，網(wǎng)絡攻擊從IT層滲透到oz層，從工廠外滲透到工廠內(nèi)，有效的APT攻擊檢測和防護手段缺乏。

（4）網(wǎng)絡化協(xié)同、服務化延伸、個性化定制等新模式新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)對傳統(tǒng)公共互聯(lián)網(wǎng)的安全能力提出了更高要求。

（5）工業(yè)領域業(yè)務復雜，數(shù)據(jù)種類和保護需求多樣，數(shù)據(jù)流動方向和路徑復雜，數(shù)據(jù)保護難度增大。

3、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全保障體系的建設思路

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)絡互聯(lián)及信息化技術提升工業(yè)系統(tǒng)綜合效益的同時，也將造成工業(yè)系統(tǒng)面臨來自互聯(lián)網(wǎng)的信息安全威脅的強大壓力。面對新的信息安全威脅，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將促使傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)安全理念的巨大轉變。

3.1從注重功能安全到功能安全與信息安全并重

傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)因其相對封閉性，多關注如何避免工業(yè)系統(tǒng)因系統(tǒng)故障或誤操作而造成的業(yè)務中斷問題，很少關注因黑客攻擊所造成的信息安全問題，本文分析表明，隨著工業(yè)化與信息化的深度融合，信息安全已成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所面臨的重要安全問題。因此，關于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全防護理念將不僅要解決工業(yè)系統(tǒng)自身的功能安全，更要及時處置來自互聯(lián)網(wǎng)絡的信息安全威脅;實現(xiàn)從傳統(tǒng)的僅注重功能安全到當前功能安全與信息安全并重的安全理念轉變。

3.2從關注安全合規(guī)性轉變到更關注安全效益、及時減損的安全運營

傳統(tǒng)IT系統(tǒng)安全防護建設的重點是構建基于安全產(chǎn)品及安全基線的合規(guī)性安全防護體系，這種基于歷史知識和最佳實踐的方式，并不能抵御未知的人侵攻擊，建設的最大目的是為了抵御已知攻擊的泛濫。

為了應對未知的新型人侵攻擊，可期望通過安全運維模式，以快速的檢測與應急響應能力，盡可能降低因遭受攻擊而造成的損失。從這個角度來說，安全建設的目標將不再僅是強調(diào)合規(guī)性，而更加關注安全建設的防護效果和安全效益。

而作為國家關鍵基礎設施重要組成部分的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其核心系統(tǒng)，因其主要面對來自黑客組織的APT等新型未知攻擊，傳統(tǒng)的合規(guī)性安全防護策略只能增大攻擊者的攻擊代價，并不能真正地阻擋住攻擊者。因此，對于工控系統(tǒng)的安全防護理念，也將需要實現(xiàn)從重點關注功能安全到符合政策、標準的信息安全合規(guī)性建設，再到關注安全效益、及時減損的安全運營的轉變。

3.3基于動態(tài)安全運營，構建多機制安全協(xié)同的縱深防護體系

面對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中如此復雜的安全防護需求及所面對的針對性攻擊威脅，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出了相對完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系架構。

當前工業(yè)領域安全防護常用的分層分域的隔離與邊界防護思路及傳統(tǒng)的IT安全手段已不能有效識別和抵御所有可能的攻擊。在假定系統(tǒng)總是能夠被攻破的前提下，系統(tǒng)安全能力建設重點將更強調(diào)動態(tài)安全運營的能力：

（1）如何能及時洞察系統(tǒng)中的安全缺陷（漏洞），并盡早主動彌補。

（2）如何能快速、準確地發(fā)現(xiàn)攻擊人侵，并進行及時處置。具體將通過建立面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全監(jiān)測預警體系，充分結合安全大數(shù)據(jù)分析能力和威脅情報，幫助用戶及時洞察工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的安全風險、隱患和安全威脅，進而基于威脅情報分享及應急處置決策機制，實現(xiàn)安全機制/產(chǎn)品間的有效協(xié)同，形成威脅感知、監(jiān)測預警與應急處置的動態(tài)安全運營閉環(huán)，最終實現(xiàn)基于多種安全機制密切協(xié)同的縱深安全防護體系，大大提升對所監(jiān)測工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的綜合安全保障能力。

4、奇虎360的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全理念與實踐

奇虎360公司基于在互聯(lián)網(wǎng)安全及工業(yè)控制系統(tǒng)安全領域多年的深人研究，明確提出了針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護思路：

（1）縱深防御，提高攻擊成本。

（2）主動挖掘漏洞，加強自我保護。

（3）加強數(shù)據(jù)安全保護，確保生產(chǎn)、管理與控制相關的各種敏感數(shù)據(jù)的安全。

（4）假設被攻擊，強調(diào)如何發(fā)現(xiàn)已被突破，并將攻擊者清除出去的能力建設。

在上述針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防御理念的基礎上，奇虎360已在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全領域做了大量研究與實踐工作：

作為國內(nèi)率先運用大數(shù)據(jù)技術發(fā)現(xiàn)未知威脅（APT）的廠商，具有看見威脅的能力，不僅發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個APT攻擊，而且發(fā)布了多個APT攻擊研究報告。已經(jīng)啟動了工業(yè)控制系統(tǒng)安全監(jiān)測預警平臺的研究與建設工作，目的是及時發(fā)現(xiàn)針對工業(yè)系統(tǒng)的有目的攻擊并進行有效阻斷。

通過自身或是結合第三方的力量來共同挖掘漏洞;盡可能早地發(fā)現(xiàn)、修補工業(yè)系統(tǒng)及相關IT系統(tǒng)的漏洞，避免或降低企業(yè)因系統(tǒng)被攻擊而造成的損失。

云平臺在工業(yè)制造領域的作用越來越重要，所以云平臺自身的安全以及利用云服務及安全大數(shù)據(jù)技術提供安全服務，也將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全的重要需求。而奇虎360作為全球最大的云安全系統(tǒng)運營公司，不僅擁有多年的云安全運維及保障服務能力，而且具有很強大的云安全服務能力。

工業(yè)設備的自身安全，工業(yè)設備在出廠時就應該是安全的，現(xiàn)在越來越多的工業(yè)廠商開始注重這方面。360不僅在這方面和多家工控安全廠商有合作，而且在智能硬件的安全方面也已有相當?shù)募夹g與人才積累。

針對工控系統(tǒng)的業(yè)務環(huán)境提出構建白名單監(jiān)測機制。這是因為工業(yè)系統(tǒng)在業(yè)務層面的操作行為相對規(guī)范，更加適合用白名單機制來檢測、發(fā)現(xiàn)違規(guī)的異常操作。

5、結束語

為保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其關鍵系統(tǒng)的安全，除提供工業(yè)系統(tǒng)傳統(tǒng)必備的功能安全能力之外，還必需加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息安全保障能力。針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及關鍵系統(tǒng)的業(yè)務特點、自身脆弱性以及可能面臨的各種網(wǎng)絡安全威脅，需要在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全體系架構設計、系統(tǒng)建設的供應鏈安全保障、工業(yè)系統(tǒng)上線前安全檢查以及工業(yè)系統(tǒng)安全的運維與管理等方面進行綜合、全面地考慮。

為更好地促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全能力建設，促進整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，結合實踐經(jīng)驗，提出了一些關于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的參考建議，具體如下：

（1）開展對重要工業(yè)系統(tǒng)所使用軟、硬件的靜態(tài)和動態(tài)代碼脆弱性分析以及系統(tǒng)漏洞分析研究;構建由國家主管機構主導的權威應急響應小組、專業(yè)漏洞庫或漏洞信息分享平臺以及完善的漏洞補丁發(fā)布機制。

（2）開展對工業(yè)系統(tǒng)通信協(xié)議的安全性分析，制定國家或行業(yè)級的安全協(xié)議標準。

（3）建立適用于行業(yè)的風險評估與安全檢查機制，配合專業(yè)的檢查工具，定期對工業(yè)系統(tǒng)進行合規(guī)性安全檢查并督促不合格單位進行安全整改。

（4）促進工控系統(tǒng)安全防護從以符合政策、標準的安全合規(guī)性建設為重點，向關注安全效益、及時減損的安全運營的轉變，制定相應的制度、標準。

（5）開展針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的APT安全防護技術研究，建立威脅情報分享機制。

（6）要求供應商產(chǎn)品進行安全測評，而且在新產(chǎn)品上線前或進行系統(tǒng)軟件更新前，對系統(tǒng)代碼進行測試，盡可能地發(fā)現(xiàn)潛伏的間諜軟件功能。

（7）在自主可控產(chǎn)品成熟的條件下，盡可能采用自主可控的系統(tǒng)或產(chǎn)品替代國外的同類產(chǎn)品，來盡可能避免國外產(chǎn)品存在后門或其他有意植人的未聲明功能的安全威脅。

（8）建立供應商黑白名單、審計供應商自身IT安全體系、建立供應商可信訪問網(wǎng)關等，實現(xiàn)供應鏈安全管控。

（9）在電力、石化或關鍵制造業(yè)等重點行業(yè)，可由國家主管部門或企業(yè)用戶策劃啟動一些行業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全建設的試點工程。

（10）通過構建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等利益共同體，整合各方的優(yōu)勢技術與產(chǎn)品，提出具有行業(yè)特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全解決方案，并通過示范工程項目進行試點推廣。