1 引言
當前計算機及運行于計算機上的信息系統(tǒng)的應用已經(jīng)十分普及, 從家用到企業(yè)信息管理，都離不開計算機
信息系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡技術(shù)、通訊技術(shù)的大規(guī)范應用使得信息傳遞與信息共享得到質(zhì)的飛躍。各種網(wǎng)絡應用應運而生，如：電子商務系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等。在我們應用信息技術(shù)帶來的方便之時，同時必須面對信息系統(tǒng)存在的不安全因素。
2 信息安全的必要性
按以往的經(jīng)驗，易受攻擊的信息系統(tǒng)多為金融等商業(yè)信息系統(tǒng)，黑客的目標多集中于竊取商業(yè)系統(tǒng)中的用戶或企業(yè)信息以達到牟利的目的，有少量以損人不利己的純破壞為目的。但是近年來，針對信息系統(tǒng)的攻擊范圍及性質(zhì)發(fā)生了變化，以往不被黑客重視的自動化系統(tǒng)等工業(yè)計算機系統(tǒng)成為了攻擊的新目標，以往的攻擊者多為個體的黑客或黑客組織，現(xiàn)在針對工業(yè)控制系統(tǒng)的攻擊背后，某些機構(gòu)甚至國家的影子越來越明顯。
一個著名的攻擊實例就是近年發(fā)生的伊朗核電設(shè)施被“震網(wǎng)”病毒襲擊事件。2011年2月，伊朗突然宣布暫時推遲首座核電站——布什爾核電站的使用，原因就是核設(shè)施遭到“震網(wǎng)”病毒攻擊，1/5的離心機報廢。自2010年8月該核設(shè)施啟用后就發(fā)生連串故障，伊朗政府表面聲稱是天熱所致，但真正原因卻是核設(shè)施遭病毒攻擊。一種名為“震網(wǎng)”（Stuxnet）的蠕蟲病毒，侵入了伊朗工廠，進入西門子為核電站設(shè)計的工業(yè)控制軟件，并可奪取對一系列核心生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵控制權(quán)。
微軟調(diào)查結(jié)果顯示，“震網(wǎng)”正在伊朗等中亞國家肆虐，發(fā)作頻次越來越高，并有逐步向亞洲東部擴散的跡象?！罢鹁W(wǎng)”包含空前復雜的惡意代碼，是一種典型的計算機病毒，能自我復制，并將副本通過網(wǎng)絡傳輸，任何一臺個人電腦只要和染毒電腦相連，自動傳播給其他與之相連的電腦，最后造成大量網(wǎng)絡流量的連鎖效應，導致整個網(wǎng)絡系統(tǒng)癱瘓?！罢鹁W(wǎng)”主要通過U盤和局域網(wǎng)進行傳播，是第一個利用Windows“零日漏洞”，專門針對工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)動攻擊的惡意軟件，能夠攻擊石油運輸管道、發(fā)電廠、大型通信設(shè)施、機場等多種工業(yè)和民用基礎(chǔ)設(shè)施，被稱為“網(wǎng)絡導彈”。
“震網(wǎng)”相當復雜，更像是出自浩大的“政府工程”而非黑客個人行為，病毒編寫者需要對工業(yè)生產(chǎn)過和工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施十分了解。編寫代碼需要很多人工作幾個月甚至幾年，背后需要一個非常成熟的專業(yè)團隊運作，擁有巨大的資源及財政支持?？ò退够鶎嶒炇野l(fā)布聲明，認為“震網(wǎng)”是十分有效并且可怕的網(wǎng)絡武器原型，將導致世界上新的軍備競賽。它還認為“除非有國家和政府的支持和協(xié)助，否則很難發(fā)動如此規(guī)模的攻擊。以色列和美國牽扯其中”。
自動化軟件被譽為自動化系統(tǒng)的“靈魂”，“震網(wǎng)”(Stuxnet)病毒對伊朗核設(shè)施的破壞，其切入口就是系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。伊朗布什爾核電站的上位監(jiān)控軟件由西門子公司提供，是西門子的重要產(chǎn)品SIMATIC WINCC。
“震網(wǎng)”(Stuxnet)病毒的出現(xiàn)和傳播，威脅的不僅僅是自動化系統(tǒng)的安全，而且使自動化系統(tǒng)的安全性上升到國家安全的高度。目前我國的大型項目和工程，水利、核電、交通、石化、鋼鐵等，絕大部分采用國外品牌的自動化軟件，其中包括西門子的SIMATIC WINCC。業(yè)內(nèi)人士擔憂，一旦“震網(wǎng)”(Stuxnet)病毒傳播，后果將不堪設(shè)想。
伊朗布舍什核電站的遭遇為我們敲響警鐘，為防止和減輕類似“震網(wǎng)”(Stuxnet)病毒對自動化系統(tǒng)的破壞，提高系統(tǒng)安全性，尤其提高關(guān)系到國家戰(zhàn)略和安全的大型項目安全，對國外品牌的選擇需要更加謹慎，并對中國自主研發(fā)的產(chǎn)品有足夠的重視。在同類項目中，可以分別采用不同品牌、不同技術(shù)，以分散風險。再者，國內(nèi)的工控軟件研發(fā)廠商需要更加重視軟件的安全性，尤其提高軟件在大型系統(tǒng)、復雜系統(tǒng)和特殊系統(tǒng)中的安全性與可靠性。
中國自有品牌自動化軟件經(jīng)過若干年的發(fā)展，在某些方面已經(jīng)達到甚至超越了國外品牌，尤其在對新出現(xiàn)的IT技術(shù)、通信技術(shù)等的采用與應用方面，有著很強的后發(fā)優(yōu)勢，用戶應當提高對國產(chǎn)品牌的信心作為軟件供應商則應該進一步加強技術(shù)創(chuàng)新，深入了解用戶信息安全需求，開發(fā)出更適合本土項目需要更貼近中國人學習和操作習慣、并且具有更高安全性的國產(chǎn)自動化軟件。
3 危及信息安全的因素
企業(yè)使用計算機進行管理及控制，在網(wǎng)絡環(huán)境下的信息管理、信息駐留與信息傳遞過程中危及“信息安全”的因素可以分為兩類：
3.1外部因素
外部因素指和企業(yè)無關(guān)的外部人員，通過網(wǎng)絡，使用非法工具、采用非法手段，非法侵入企業(yè)信息系統(tǒng)獲取關(guān)鍵信息、破壞內(nèi)部數(shù)據(jù)。
3.2內(nèi)部因素
內(nèi)部因素指企業(yè)內(nèi)部工作人員，借工作之便，非法復制企業(yè)的關(guān)鍵信息，或者盜用他人賬號登陸系統(tǒng)，非法修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而達到個人的非法目的。
4 保證信息安全的方法
危及信息安全的形式多種多樣，我們現(xiàn)在考慮的越多、越全面，在將來受到攻擊、受到危害的可能性就越小，信息安全性就越高。保證重要數(shù)據(jù)處于一個相對安全的位置，讓那些居心叵測的人無法輕易地接觸到，即使得到數(shù)據(jù)也是經(jīng)過嚴格加密的數(shù)據(jù)而無法輕易的還原。達到以上目的可以有多種方法和手段。
4.1增強安全意識
如果沒有安全意識，再好的工具得不到應用、再完善的制度得不到認真執(zhí)行。我們所做的一切都沒有任何價值、沒有任何實際意義。增強安全意識首先要從規(guī)章制度做起，給使用者制訂出非常明確的工作規(guī)范、工作流程及工作內(nèi)容。制度的制定不是要相互提防，增加彼此的不信任。恰恰相反是把員工做為可信賴的人、可以維護企業(yè)利益的人。
規(guī)章制度只是一種手段，不應該把安全目標的實現(xiàn)完全建立在要求每一個人都能夠自覺遵守制度、不做越雷池半步的操作，而應該輔以技術(shù)措施與數(shù)據(jù)加密處理。只有采用多種手段，綜合管理，才能確保信息相對安全。
4.2防火墻
網(wǎng)絡環(huán)境管理信息系統(tǒng)的一個共同的特點是數(shù)據(jù)集中管理、操作可以分步進行。如果不做任何限制，任何一個用戶可以從任何一臺工作站登陸網(wǎng)絡、訪問網(wǎng)絡中的信息。構(gòu)建在局域網(wǎng)基礎(chǔ)上的企業(yè)管理信息系統(tǒng)同時接入Internet，那么，我們的網(wǎng)絡將暴露在所有Internet接入者面前。消除這個隱患常用的方法是在局域網(wǎng)與Internet之間架一道“防火墻”，它在防止非法Internet用戶侵入企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)具有相當強的作用。
4.3權(quán)限限制
針對一些大型企業(yè)、集團公司的辦公機構(gòu)，可以按照組織結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)絡規(guī)劃，將物理連接在一起的計算機劃分成多個“域”（部門），每一個“域”（部門）覆蓋范圍明確、相對獨立，“域”（部門）之間互不干擾，被授權(quán)的用戶可以跨“域”（部門）操作。
對于中小型公司可以規(guī)定具有特殊權(quán)限的用戶只能從某一臺工作站登陸網(wǎng)絡。例如：某個特定的賬號只能從某個特定的工作站登陸。這樣即便其他用戶掌握了該賬號和口令也無法從其他位置的工作站登陸。
4.4數(shù)據(jù)加密處理
數(shù)據(jù)加密處理是保障信息安全的另一道屏障。一旦非法用戶對系統(tǒng)實施攻擊成功、進入系統(tǒng)，將有可能獲取任何信息。所以，對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行加密、尤其是對關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密，顯得尤為重要。因為采用高強度加密技術(shù)處理后，即使非法用戶得到這些數(shù)據(jù)也無法輕易進行還原。
總之，有條件的企業(yè)、對數(shù)據(jù)安全性要求高的企業(yè)，除了制定并認真執(zhí)行有關(guān)的規(guī)章制度、安裝安全性高的硬件設(shè)備、最重要的應該自主開發(fā)數(shù)據(jù)加密模塊，并且嚴格監(jiān)控加密模塊從設(shè)計、開發(fā)到測試的全過程。保證企業(yè)內(nèi)部信息處于一個相對安全的環(huán)境，開展工控系統(tǒng)信息保護與加密、身份認證等相關(guān)技術(shù)的研究與開發(fā)。
5 工控產(chǎn)品信息安全現(xiàn)狀
目前在役和在售的工控系統(tǒng)在安全方面大多采取了一些基本的防護措施。主要手段包括:
● 在可能的情況下，都安裝了殺毒軟件;
● 數(shù)據(jù)格式私有;
● 簡單的身份認證;
● 某些系統(tǒng)可在交換機端口做防火墻過濾。
工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計以保證工業(yè)控制的實時性和可靠性為主要目的，追求效率和速度，主要問題包括：
● 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡和現(xiàn)場總線廣泛應用，但缺少網(wǎng)絡安全防護設(shè)計，大量使用明碼傳輸，極易破譯和偽造；
● 缺少嚴格的授權(quán)管理和身份認證措施；
● 多余的網(wǎng)絡端口未封閉，不同的子系統(tǒng)之間都沒有有效的隔離，與其他網(wǎng)絡互連時缺乏安全邊界控制；
● 由于測試工作量大，COTS軟件難以及時升級；
● 缺少入侵監(jiān)測機制。
6 工控系統(tǒng)信息安全核心能力目標
6.1考慮到系統(tǒng)的復雜性、成本及時間等因素，從下述幾個方面考慮加強工控系統(tǒng)信息安全防護：
● 按照控制范圍設(shè)置合理的安全分區(qū)；
● 關(guān)鍵設(shè)備避免直接采用COTS軟件；
■ 現(xiàn)場控制站采用安全嵌入式操作系統(tǒng)；
■ 實時控制網(wǎng)絡采用特殊的網(wǎng)絡協(xié)議，例如采用基于數(shù)據(jù)令牌的時分復用傳輸協(xié)議替代TCP/IP；
● 對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)和代碼冗余存儲，并進行周期檢查，及時發(fā)現(xiàn)并恢復受到非法篡改的數(shù)據(jù)和代碼；
● 用戶身份認證，限制非授權(quán)用戶訪問關(guān)鍵信息和代碼；
● 隔斷阻止外界對內(nèi)部工業(yè)控制網(wǎng)絡資源的非法訪問，同時禁止內(nèi)部對外部的不安全訪問；
● 系統(tǒng)具備獨立的入侵檢測設(shè)備，監(jiān)視關(guān)鍵設(shè)備的行為，從傳統(tǒng)的被動防御轉(zhuǎn)向主動的安全保障；
● 監(jiān)視并控制網(wǎng)絡流量，有效防止DoS攻擊和系統(tǒng)本身故障導致的數(shù)據(jù)風暴；
● 采用基于私有密鑰的加密網(wǎng)絡報文，避免非授權(quán)用戶將偽造的數(shù)據(jù)修改正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或插入偽造的數(shù)據(jù)，同時也避免了關(guān)鍵信息的泄漏；
6.2對于不同的產(chǎn)品,可按在役系統(tǒng)及新建系統(tǒng)進行劃分：
● 在役系統(tǒng)
■ 系統(tǒng)整體升級；
■ 增加信息安全設(shè)備，如防火墻、網(wǎng)絡過濾單元、防病毒軟件等。
● 新建系統(tǒng)
■ SCADA：權(quán)限認證、傳輸加密、完整性檢查、安全分區(qū)、主動行為檢查、漏洞掃描等；
■ DCS/PLC：廣播風暴抑制、通訊流量控制、過濾特殊報文、封閉空閑端口、關(guān)鍵代碼和數(shù)據(jù)加密冗余存儲。
7 結(jié)語
工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全問題需要最終用戶、系統(tǒng)集成商（或設(shè)計單位）和設(shè)備供應商共同解決，單靠任何一方都難以全面解決問題。最終用戶需要提出信息安全的需求和安全邊界，并采用行政規(guī)定或安防措施設(shè)施限制未經(jīng)許可的直接系統(tǒng)訪問；系統(tǒng)集成商（設(shè)計單位）從系統(tǒng)整體技術(shù)的角度開展信息安全分析，提供信息安全整體解決方案、合理分配安全功能；設(shè)備供應商需要采用具體的技術(shù)手段實現(xiàn)設(shè)備所需的安全功能。新建或改造的工控系統(tǒng)應該具備信息安全特性，全面滿足信息安全需求, 切斷ERP/MES與工控系統(tǒng)的連接并
不能根本解決工控系統(tǒng)信息安全問題；對于在役系統(tǒng)，應該分期分步開展工控信息安全升級，先從切斷不必
要的外部端口開始，對系統(tǒng)進行信息安全缺陷分析，切斷危險擴散的路徑入手，逐步提升工控系統(tǒng)的信息安全水平。