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工業(yè)以太網(wǎng)安全分析

文檔作者：馬建科文檔來源：檢修工程部自動(dòng)化控制檢修作業(yè)區(qū)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月12日
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????酒鋼科技???????? 年第?? 期???????? 檢修工程部設(shè)備技術(shù)研究論文集
??摘要隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用??網(wǎng)絡(luò)安全顯得尤為重要??本文通過深入分析工
業(yè)以太網(wǎng)存在的各種安全隱患??結(jié)合近幾年工業(yè)以太網(wǎng)管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)??針對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)出現(xiàn)的安全
隱患??提出工業(yè)以太網(wǎng)安全解決策略及防范措施??
??關(guān)鍵詞工業(yè)以太網(wǎng)安全
1 前言
隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展??特別是高速以太網(wǎng)的出現(xiàn)使得以太網(wǎng)能夠克服了自己本身的缺陷??進(jìn)入
工業(yè)領(lǐng)域成為工業(yè)以太網(wǎng)??因而使得人們可以用以太網(wǎng)設(shè)備代替昂貴的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備??然而事物是相
對(duì)的?? 在我們享受以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)步的成果的同時(shí)應(yīng)該對(duì)它存在的隱患和可能帶來的嚴(yán)重后果要有深
刻認(rèn)識(shí)?? 本文結(jié)合近年來在工業(yè)以太網(wǎng)維護(hù)中的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)??針對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)存在的安全隱患??提出
了相應(yīng)的解決策略??
2 工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)安全的要求
工業(yè)以太網(wǎng)是面向生產(chǎn)過程控制的網(wǎng)絡(luò)??對(duì)實(shí)時(shí)性??可靠性??安全性和數(shù)據(jù)完整性有很高的要求??
既有與傳統(tǒng)意義上的以太網(wǎng)相同的要求??也有不同與以太網(wǎng)的特點(diǎn)及安全要求??
1??工業(yè)以太網(wǎng)所處環(huán)境惡劣??必須具有在高溫??潮濕??振動(dòng)??腐蝕??粉塵??特別是電磁干擾等工業(yè)環(huán)
境中長時(shí)間??連續(xù)??可靠??完整地傳輸數(shù)據(jù)??并能抗工業(yè)電網(wǎng)的浪涌??跌落和尖峰干擾??
2??工業(yè)以太網(wǎng)是一個(gè)過程控制系統(tǒng)??實(shí)時(shí)性要求高??網(wǎng)絡(luò)傳輸具有確定性??
3 工業(yè)以太網(wǎng)的不安全因素
3 .1 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的不安全因素
工業(yè)以太網(wǎng)主要由網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備(工程師站??操作站及控制器等)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備(交換機(jī)??防火墻
等)組成??影響安全的因素主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性?? 但是工業(yè)以太網(wǎng)在建設(shè)時(shí)??為了節(jié)約成本??一般
在設(shè)備選型時(shí)常選用商用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備??雙絞線采用非屏蔽雙絞線??網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無冗余?? 一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)
故障??就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通訊中斷??而工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境往往會(huì)使這些商用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加速損壞??因此??網(wǎng)
絡(luò)設(shè)備是導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)不安全的主要因素之一??
3 .2 工業(yè)以太網(wǎng)與管理網(wǎng)互聯(lián)帶來的不安全因素
????????????網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期不考慮網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)??在建設(shè)過程中為了實(shí)現(xiàn)?? 等數(shù)據(jù)的傳輸??與管理網(wǎng)絡(luò)
??????????????????????互????聯(lián)??????且不采取相應(yīng)的隔離措施?? 而管理網(wǎng)又與互聯(lián)??難免就會(huì)有來自與管理網(wǎng)的黑
客攻擊??信息阻塞??病毒??從而導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)的工作異常或癱瘓??使工業(yè)以太網(wǎng)運(yùn)行速度大幅降低或
控制器處于失控狀態(tài)??嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全??
??????????????2010 年發(fā)生在伊朗并使伊朗蒙受巨大損失的"超級(jí)工廠病毒" 病毒的爆發(fā)??直接說明了工
業(yè)以太網(wǎng)并不是安全的??完全可以被黑客??病毒等攻擊??
工業(yè)以太網(wǎng)安全分析
檢修工程部自動(dòng)化控制檢修作業(yè)區(qū)馬建科
??????????
??酒鋼科技???????? 年第?? 期?? ???????? 檢修工程部設(shè)備技術(shù)研究論文集
3.3 管理方面??維護(hù)人員及操作人員??的不安全因素
??????????開放的光驅(qū)??B 接口的使用共享文件夾的互相訪問操作站漏洞補(bǔ)丁未定期安裝操作系統(tǒng)
????的用戶權(quán)限過??大等原因造成操作站感染病毒木馬導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它操作站感染病毒嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)
??致網(wǎng)絡(luò)癱瘓
3.4 維護(hù)人員的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)低
??????????工業(yè)控制系統(tǒng)維護(hù)人員只注重C D C 等控制系統(tǒng)的安全可靠對(duì)網(wǎng)絡(luò)存在的不安全因素知之
????甚少甚至根本不了解工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)安全知識(shí)
4 工業(yè)以太網(wǎng)的安全解決方案
????由于工業(yè)??以太網(wǎng)存在比較嚴(yán)峻的安全問題因此從項(xiàng)目建設(shè)開始就要高度重視包括項(xiàng)目的設(shè)
????計(jì)施??工以及日常的管理維護(hù)為了更好地解決工業(yè)以太網(wǎng)存在的安全隱患結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)的特點(diǎn)
????及日常維護(hù)中所遇到的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全的故障提出如下解決方案
4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型
????由于工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境的復(fù)雜性網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)該滿足如下幾點(diǎn)要求
????????????1)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品??完全滿足工業(yè)要求的高可靠性能夠直接安裝在C D C 等控制柜內(nèi)能在惡劣
??????????環(huán)??境??條件下工作具有較高的??防護(hù)等級(jí)抗震抗電磁干擾設(shè)計(jì)平均無故障時(shí)間( B )在15年以上
????????2)冗余直流24 雙電源輸入電源最好利用控制柜內(nèi)24 電源且雙電源不應(yīng)該接在同一供電
??電源處
????3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)選擇導(dǎo)軌安裝無散熱風(fēng)扇設(shè)計(jì)
4.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
??在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階??段必須對(duì)所選工業(yè)以太網(wǎng)的所有安全內(nèi)容均提出具體要求和技術(shù)方案即哪
????些控制系統(tǒng)接入本網(wǎng)絡(luò)在??接入過程中采取怎樣的防護(hù)措施防護(hù)措施能否滿足工業(yè)以太網(wǎng)的要求
????在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)??故障時(shí)??如何在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)等一般情況下為保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性安全性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
????應(yīng)選擇冗余目前使用比較廣泛的網(wǎng)絡(luò)冗余選擇工業(yè)環(huán)網(wǎng)或者雙網(wǎng)冗余切換時(shí)間盡可能小(一般在
????500 毫秒左右) 若有其??它控制系統(tǒng)接入本網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該通過路由器或者硬件防火墻做相應(yīng)的隔離并對(duì)
??????????操作站訪問異地C D C 時(shí)配置相應(yīng)的訪問控制策略
4.3 工業(yè)以太網(wǎng)與管理信息網(wǎng)接口安全的解決辦法
??????????????????隨著國家信息化工業(yè)化的兩化融合基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的等系統(tǒng)在各個(gè)企業(yè)得到了大
????力????推??廣??使????用實(shí)??時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立是以采集工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)為前提的這就需要等系統(tǒng)的
??信息網(wǎng)絡(luò)??必??須????與??控????制網(wǎng)??絡(luò)之間交換數(shù)據(jù)因此控制網(wǎng)絡(luò)就不再是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體它通過
??????等系統(tǒng)間接的與互聯(lián)網(wǎng)??相聯(lián)而在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)存在各種黑客的攻擊蠕蟲木馬等病毒的傳播感染這些
不安全因素恰好是工業(yè)以太網(wǎng)的大敵??為此??需要將??????????????等系統(tǒng)管理信息網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)必須
????????????????????有效隔離??既保證工業(yè)以太網(wǎng)的安全可靠又不影響等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的上傳具體實(shí)施如下方
??案
??在工業(yè)以太網(wǎng)與管理信息網(wǎng)之間安裝一硬件防火墻工業(yè)以太網(wǎng)作為上層信息管理網(wǎng)的數(shù)據(jù)平
??臺(tái)??將??盡??可能????多??的動(dòng)力能??源等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中并經(jīng)防火墻傳送數(shù)據(jù)至和具
??????????????????????體接口連接為工????業(yè)??以??太網(wǎng)防火墻D 中間區(qū)域防護(hù)和等數(shù)據(jù)采集服務(wù)器等由于
????????????????????????????????????和??????????????????與??商??????用??相連為保證工業(yè)以太網(wǎng)的切實(shí)安全一般采用D ( 隔離
????區(qū)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的緩沖區(qū))中間防護(hù)策略
??????????????????將上??層信息管理網(wǎng)需要訪問的等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器置于D 層使來自上層的信息
??????????
???????? 檢修工程部設(shè)備技術(shù)研究論文集??酒鋼科技???????? 年第?? 期??
管理網(wǎng)只能通過外部防火墻訪問到
??
????,????等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器, 而不能通過內(nèi)部防火墻至工業(yè)
以太網(wǎng)??這樣來自互聯(lián)網(wǎng)的攻擊將要通過外部防火墻,堡壘主機(jī)和內(nèi)部防火墻等三道相互獨(dú)立的防線
才能到達(dá)工業(yè)以太網(wǎng),使攻擊難度大大加強(qiáng),相應(yīng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性也就大大加強(qiáng)??
4.4 加強(qiáng)工業(yè)以太網(wǎng)的安全管理
1)根據(jù)操作者工作職責(zé)的不同建立不同級(jí)別的賬戶,使之操作行為受到相應(yīng)的限制以保護(hù)
??
????
??????或及其網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行??
????????????2)對(duì)控制系統(tǒng)( , )設(shè)置密碼,并對(duì)軟件加密,以防操作人員隨意下載程序或者程序泄漏??
??????3)將安裝有開放的光驅(qū)和接口的操作站主機(jī)與顯示器及操作鍵盤異地放置,對(duì)不利于異地
??????放置的地方則需對(duì)操作員賬戶屏蔽其對(duì)光驅(qū)和接口的操作功能??對(duì)服務(wù)器,工程師站則應(yīng)對(duì)維
??????護(hù)工程師的工作制定嚴(yán)格的紀(jì)律以確保病毒不從光驅(qū)和接口進(jìn)入工業(yè)以太網(wǎng)??
4)將操作站計(jì)算機(jī)所有共享取消,以防相互訪問感染病毒??
??????5)維護(hù)人員定期查看工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)操作站計(jì)算機(jī)的,內(nèi)存使用情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)是否有異常
軟件運(yùn)行??
6)點(diǎn)檢人員定期檢查工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,環(huán)網(wǎng)狀態(tài),傳輸流量是否異常??
7 )點(diǎn)檢人員定期檢查工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備接地是否良好??
8 )點(diǎn)檢人員定期查看工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備的相關(guān)日志,是否存在網(wǎng)絡(luò)中斷或者其它人員訪問操作站
或控制系統(tǒng)??
9 )點(diǎn)檢人員定期清理操作站垃圾文件并安裝操作系統(tǒng)漏洞補(bǔ)丁??
10)加強(qiáng)工藝操作人員和系統(tǒng)維護(hù)人員的培訓(xùn)工作,嚴(yán)格制定操作人員及維護(hù)人員的相關(guān)操作及
維護(hù)制度,力爭將誤操作降到零水準(zhǔn)??
5 對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)安全問題的思考
5.1 從技術(shù)角度看工業(yè)以太網(wǎng)的安全問題
網(wǎng)絡(luò)安全的特性決定了它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的,快速發(fā)展更新的新型領(lǐng)域,而我國在信息安全方面還和
西方發(fā)達(dá)國家差距很遠(yuǎn)??因此,工業(yè)以太網(wǎng)的安全從技術(shù)的發(fā)展角度而言,具有"持久戰(zhàn)" ,也就是說需
要長期投資??其次,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)培訓(xùn),切實(shí)提高操作,維護(hù),管理人員的素質(zhì),把提高維護(hù)人員及
操作人員的素質(zhì)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程,真正從技術(shù)的角度把網(wǎng)絡(luò)安全問題徹底解決??
5.2 從管理的角度看工業(yè)以太網(wǎng)的安全問題
工業(yè)以太網(wǎng)的安全其實(shí)是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全的問題,看起來簡單,但是做起來復(fù)雜?? 不僅要在物
理方面的防范措施上下功夫,還需要較高素質(zhì)的操作及維護(hù)人員,這主要重在管理, "安全源于管理,
向管理要安全"?? 沒有好的網(wǎng)絡(luò)安全方面的管理,再好的設(shè)備也都是一堆廢鐵??
6 結(jié)束語
保證工業(yè)以太網(wǎng)的安全,才能保證工業(yè)生產(chǎn)的順行?? 由于工業(yè)企業(yè)行業(yè)不同,對(duì)生產(chǎn)的影響及網(wǎng)
絡(luò)安全的要求不同?? 以上是結(jié)合酒鋼集團(tuán)工業(yè)以太網(wǎng)建設(shè)及維護(hù)方面的一些經(jīng)驗(yàn), 可能存在不妥之
處,但是隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的大量使用,加強(qiáng)工業(yè)以太網(wǎng)的安全勢(shì)在必行??
參考文獻(xiàn)
????????1?? 張文超,徐保國.工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).工業(yè)控制計(jì)算機(jī),1991,4??23-26.
????????2?? 楊昌餛.正在進(jìn)入控制領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng).世界儀表與自動(dòng)化,2001,1.
??????????

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