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小米“黑燈”智能工廠的安全防護實踐

2021-02-23
來源: 中國信息安全
關(guān)鍵詞: 小米 智能工廠 安全防護

  打造具有國際競爭力的制造業(yè),是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設(shè)世界強國的必由之路。推進以智能制造為核心的智能工廠建設(shè)是實現(xiàn)這一目標的重點方向,是我國邁進世界強國大門的關(guān)鍵一環(huán)。而信息安全是保障智能工廠系統(tǒng)能夠順利運轉(zhuǎn)的根基。

  小米作為一家互聯(lián)網(wǎng)科技制造公司,一直走在創(chuàng)新的前列。在小米十周年的演講中,創(chuàng)始人雷軍對小米的過去十年進行了總結(jié)和復盤,也對未來十年提出了三個發(fā)展策略:重新創(chuàng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng) + 制造、行穩(wěn)致遠。在“互聯(lián)網(wǎng) + 制造”這條路線上,小米經(jīng)過過去三年的努力,已經(jīng)建成了百萬臺級的全自動化智能工廠(即“黑燈”工廠),致力于超高端手機的自動化生產(chǎn)。對于這條自動化水平極高的生產(chǎn)線,信息安全是其重要根基,是保證整個工廠安全、高效、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵一環(huán)。小米把信息安全體系建設(shè)作為智能工廠穩(wěn)健運營的基石,在信息安全管理體系建設(shè)與實踐上也下足了功夫。

  小米智能工廠的信息安全管理體系包括三道防線:

  第一道防線——安全技術(shù)體系,包括設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)層和應用層。

  第二道防線——安全管理體系,包括安全制度與全員安全意識培訓。

  第三道防線——安全審計,以攻擊方藍軍視角對系統(tǒng)進行滲透測試。

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  第一道防線——安全技術(shù)體系

  小米智能工廠安全防護體系主要通過應用層、系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)備層 4 個層面組成,通過縱深防御體系,最大程度保障小米智能工廠的安全。

  一、設(shè)備層防護

  智能工廠中,不僅有機器人、工業(yè)攝像頭、AGV 等工業(yè)智能設(shè)備,同時還會配備監(jiān)控攝像頭、門禁系統(tǒng)、智能儲物柜等常規(guī)的 IoT 設(shè)備。這些設(shè)備在生產(chǎn)之初更多考慮的是設(shè)備功能的實現(xiàn)以及設(shè)備性能的穩(wěn)定性,而在安全性的設(shè)計考量上往往較為匱乏。

  近幾年來,行業(yè)內(nèi)智能設(shè)備被攻擊的案例層出不窮。據(jù)各大安全廠商的不完全統(tǒng)計,在所受到的DDoS 攻擊中,黑客操縱僵尸網(wǎng)絡(luò)從而發(fā)起的攻擊占總數(shù)量的一半以上。而互聯(lián)網(wǎng)中海量缺乏安全性設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備就成為這些攻擊的“重災區(qū)”。2017 年,由 Mirai 僵尸程序組成的僵尸網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的大規(guī)模 DDoS 攻擊,導致美國、中國、巴西等國家大面積的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。而感染的主要設(shè)備有監(jiān)控攝像頭、數(shù)字視頻錄像機及路由器等大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

  小米擁有全球最大的消費級物聯(lián)網(wǎng),對物聯(lián)網(wǎng)的安全尤為重視,也為此在 2018 年正式成立了 AIoT安全實驗室,實驗室的組成成員均在 IoT 安全、網(wǎng)絡(luò)安全等方面有著豐富的經(jīng)驗和實踐。利用這一優(yōu)勢,小米針對智能工廠中的智能設(shè)備進行了全面地安全審計,挖掘設(shè)備本身存在的潛在安全隱患,并在第一時間聯(lián)系相應的廠商進行分析、修復和整改。這一舉措將從源頭上盡可能地消除設(shè)備的安全隱患,縮減可能遭受攻擊時的攻擊面,在設(shè)備層面上做到安全性的提升。

  二、網(wǎng)絡(luò)層防護

  智能工廠主要由生產(chǎn)網(wǎng)、集成系統(tǒng)網(wǎng)、辦公網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)組成。

  生產(chǎn)網(wǎng)中的設(shè)備主要有數(shù)控機臺、機器人、傳感器等;集成系統(tǒng)網(wǎng)中的設(shè)備主要有 MES、SAP、MOM 等;辦公網(wǎng)中的設(shè)備主要為工廠員工辦公使用的 PC。這三大網(wǎng)絡(luò)分別具有不同的特征屬性。

  生產(chǎn)網(wǎng)是實際生產(chǎn)線所在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,該網(wǎng)絡(luò)需要具備極高的穩(wěn)定性和可靠性,一般會劃分為多個產(chǎn)線,不同產(chǎn)線承擔不同的生產(chǎn)需求。而由于生產(chǎn)網(wǎng)的極高可靠性要求,一些安全變更(如操作系統(tǒng)補丁、安全策略變更、防護變更等)需要一定周期,不能收到更新時立即進行。所以,對生產(chǎn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層防護就變得格外重要。有效的網(wǎng)絡(luò)層防護能夠阻擋外部黑客、病毒的攻擊,為生產(chǎn)網(wǎng)建立完備的安全屏障。小米在生產(chǎn)網(wǎng)的防護中,采用了單向隔離的安全策略,并對生產(chǎn)網(wǎng)的單向訪問策略也做了嚴格的限制,從網(wǎng)絡(luò)層面上阻斷了可能的攻擊路徑。同時,在生產(chǎn)網(wǎng)內(nèi)部,也對高危端口(如 TCP135/139/445/1433/3306/5985/5986 等)進行了禁用,避免病毒利用這些高風險端口在生產(chǎn)網(wǎng)中擴散。

  集成系統(tǒng)網(wǎng)中擁有大量工業(yè)控制應用系統(tǒng),這些系統(tǒng)與傳統(tǒng)的應用系統(tǒng)類似,通常會開放 Web、遠程桌面、SSH 等服務。小米搭建了全套零信任防護體系,對集成系統(tǒng)網(wǎng)中所有服務都實施了訪問控制,僅允許授權(quán)用戶訪問,將非法攻擊者拒之門外。對所有集成系統(tǒng)中的服務器,小米通過部署自研的HIDS(主機型入侵檢測系統(tǒng)),實時監(jiān)控服務器的安全狀況,并對外部攻擊進行阻斷和攔截。對于系統(tǒng)本身,小米安全團隊會對其產(chǎn)品全流程進行安全把控,在研發(fā)、測試、上線階段進行安全評估,及早地發(fā)現(xiàn)問題,提升系統(tǒng)整體安全性。

  辦公網(wǎng)主要是工廠員工日常辦公所使用的網(wǎng)絡(luò)。由于辦公網(wǎng)中環(huán)境復雜,為了避免對其對核心生產(chǎn)網(wǎng)造成不良影響,辦公網(wǎng)與核心生產(chǎn)網(wǎng)完全隔離。而為了保障辦公網(wǎng)的安全性,小米在每一名員工的辦公 PC 都強制安裝了殺毒軟件和安全合規(guī)檢測軟件,以保障 PC 的安全性和合規(guī)性。為了能夠及時發(fā)現(xiàn)辦公網(wǎng)中的安全隱患和潛在的安全風險,小米在網(wǎng)絡(luò)出口側(cè)部署了威脅檢測系統(tǒng),實時發(fā)現(xiàn)存在隱患和威脅的 PC,并采取相應的安全策略進行緊急處理和防護。

  三、系統(tǒng)層防護

  生產(chǎn)網(wǎng)中有大量的工控上位機,這些工控機來自多家供應商,存在操作系統(tǒng)不統(tǒng)一、安全防護水平參差不齊的問題。而在工控行業(yè),經(jīng)常會出現(xiàn)一機中毒、全廠遭殃的情況,給整個生產(chǎn)造成嚴重的影響。

  為了解決這些問題所帶來的安全風險,小米針對生產(chǎn)網(wǎng)制作了標準的操作系統(tǒng)鏡像,在操作系統(tǒng)鏡像中加入了 IP 安全策略、系統(tǒng)補丁、殺毒軟件等安全模塊,拉齊系統(tǒng)安全基線。工控電腦終端統(tǒng)一加入工廠專用域,便于管理人員進行集中地安全管理和操作審計。

  四、應用層防護

  在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,文件傳輸是常見的一個應用場景。但是,不恰當?shù)奈募鬏敺绞綐O易造成病毒的傳播與擴散,對正常生產(chǎn)造成影響。

  文件傳輸?shù)男枨笾饕譃楫a(chǎn)線內(nèi)傳輸、產(chǎn)線間傳輸和外部交換等。為了滿足這一正常業(yè)務需求,我們構(gòu)建了專用文件擺渡服務。

  在文件擺渡服務的設(shè)計上,主要分為幾個部分:文件服務器上部署實施病毒監(jiān)控服務,保證文件服務器上所有文件的安全性。文件服務器上開啟審計策略,對文件交換行為進行記錄和審計。向生產(chǎn)網(wǎng)開放 SMB 文件共享接口,并與產(chǎn)線專用域賬號打通,用于產(chǎn)線內(nèi)和產(chǎn)線間的文件傳輸需求。向辦公網(wǎng)開放 Web 文件共享接口,并接入零信任防護系統(tǒng),用于產(chǎn)線與辦公網(wǎng)的文件擺渡。通過統(tǒng)一的文件傳輸管控,不僅僅解決了業(yè)務的使用需求,同時也增強了文件的安全性。

  第二道防線——安全管理體系

  人員安全意識是安全防護中重要的一環(huán),往往也是安全防護體系中的薄弱環(huán)節(jié)。近幾年,針對企業(yè)員工的安全攻擊手段層出不窮,從傳統(tǒng)的釣魚郵件、人員滲透到新型的 BadUSB、釣魚 Wi-Fi 等,都對智能工廠的安全產(chǎn)生巨大的威脅。

  小米在員工信息安全意識方面,定期進行釣魚郵件演練,提升員工對釣魚郵件的識別能力。定期舉辦安全意識培訓,介紹業(yè)內(nèi)常見的安全攻擊和滲透手段,從而提升員工安全意識,降低類似攻擊發(fā)生的概率。

  第三道防線——安全審計

  僅從技術(shù)層面和人員意識方面進行防護仍然不夠,小米藍軍通過模擬真實黑客攻擊,對整個安全防護體系進行檢驗,發(fā)現(xiàn)其中的薄弱之處,然后加以修復和整改。

  實踐是檢驗真理的唯一標準,在安全防護領(lǐng)域也是如此,一個優(yōu)秀的安全防護體系必須能夠經(jīng)得起攻擊的檢驗。小米藍軍是一支擁有豐富經(jīng)驗的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)攻擊團隊,通過模擬真實黑客的攻擊手法,對整個安全防護體系進行攻擊模擬,以評判其在應對攻擊時的安全表現(xiàn)。

  小米藍軍的滲透測試不僅僅需要對安全方案中提到的四大層面進行安全評估,同時也會結(jié)合最新的安全攻擊技術(shù),對安全方案未覆蓋到的風險點進行挖掘,推動整體安全建設(shè)。

  除了定期的滲透測試外,小米藍軍還擁有實時漏洞監(jiān)控與掃描平臺,7×24 小時不間斷對工廠網(wǎng)絡(luò)進行安全掃描,及時發(fā)現(xiàn)安全問題,規(guī)避安全風險。

  展 望

  李克強總理在考察制造業(yè)企業(yè)時指出“中國制造 2025 的核心就是實現(xiàn)制造業(yè)智能升級”。未來,小米將會緊跟國家《中國制造 2025》的發(fā)展方向,將企業(yè)的發(fā)展與中國制造業(yè)的未來綁在一起。當前,我們已經(jīng)進入了“5G+AIoT”的時代,消費端產(chǎn)品能力的實現(xiàn)對企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和保障信息安全的能力提出了更為嚴苛的要求。所以,如果沒有安全這一“夯實基礎(chǔ)”,就無法搭建起一直追求高精尖的中國制造業(yè)這一“上層建筑”。

  在小米十周年演講中,創(chuàng)始人雷軍對“互聯(lián)網(wǎng) +制造”方向也提出了更高的要求和目標。在智能工廠的第二階段,希望建成千萬臺級別的超高端智能手機生產(chǎn)線,該工廠將實現(xiàn)極高的自動化,同時也會具備更為嚴苛的安全標準以保障生產(chǎn)線的高效運轉(zhuǎn)。未來,小米將會繼續(xù)深耕智能制造業(yè),努力推動中國制造走在更為安全、先進、穩(wěn)健的前進道路上,為實現(xiàn)“中國制造 2025”這一偉大的十年計劃做出應有的貢獻。

  

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