岳妍瑛 中國石油長慶油田分公司第一采油廠

王 彬 北京安控科技股份有限公司

1 引言

在油田自動化實施初期，工業(yè)控制系統(tǒng)都是采用孤立的系統(tǒng)，運行專有的控制協(xié)議，使用專門的硬件和軟件。隨著低成本互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)設(shè)備的廣泛運用和油田管控一體化的應(yīng)用需求，IT技術(shù)方案越來越多的應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)中，用于提高企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的連接和遠(yuǎn)程訪問能力，控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也逐漸向更開放的工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展。開放性越來越強在給工業(yè)控制系統(tǒng)帶來更好、更快發(fā)展的同時，IT技術(shù)的負(fù)面困擾也引入了工業(yè)控制系統(tǒng)，危及信息安全。

與傳統(tǒng)的IT信息安全不同，工業(yè)控制系統(tǒng)的安全事件會導(dǎo)致輕則系統(tǒng)性能下降、關(guān)鍵數(shù)據(jù)喪失，重則系統(tǒng)失控、環(huán)境災(zāi)難、人員傷亡、嚴(yán)重經(jīng)濟損失，甚至危害公眾生活和國家安全。而油田作為國家能源的重點生產(chǎn)企業(yè)，其工業(yè)系統(tǒng)控制的信息安全關(guān)系著國家能源的安全，因此，本文將針對目前油田工業(yè)控制系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行安全分析，找到薄弱環(huán)節(jié)，切實加強油田工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理。

2 油田工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 油田數(shù)字化概述

隨著近幾年油田數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)，油田內(nèi)部從以前粗放式管理向信息化管理過渡，逐步加強了對采油到輸油過程的集中管理，建立了包括油井遠(yuǎn)程監(jiān)控、集輸站庫自動化監(jiān)控、輸油管線泄露監(jiān)測等多系統(tǒng)的監(jiān)控平臺，其目的是利用現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭自動采集，借助油田現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源自動加載到廠級實時數(shù)據(jù)庫，為各級管理部門應(yīng)用提供開放的數(shù)據(jù)平臺，使生產(chǎn)和管理人員及時控制和掌握生產(chǎn)動態(tài)，從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化；并可以對取得的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析、優(yōu)化，從而為保證生產(chǎn)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)、降低生產(chǎn)成本提供重要依據(jù)。

2.2 典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

目前油田數(shù)字化系統(tǒng)的典型架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 目前油田數(shù)字化系統(tǒng)的典型架構(gòu)圖

2.3 ICS系統(tǒng)組成現(xiàn)狀

油田工業(yè)控制系統(tǒng)主要是指對油氣水井、站庫的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控。油、氣、水井口和一些無人值守閥室、站，其特點是溫度要求范圍大，環(huán)境比較惡劣，常使用RTU系統(tǒng)；在增壓站、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站等場合實時性要求高，邏輯聯(lián)鎖控制較多，常使用PLC系統(tǒng)；在集氣站、氣處理站及輕烴回收等場合控制點數(shù)多，回路控制多，常使用DCS系統(tǒng)；到了管理層局、廠級監(jiān)控和指揮調(diào)度中心往往要求多系統(tǒng)集成，常建設(shè)一個SCADA中心，用于轄區(qū)內(nèi)各工業(yè)控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的接入。

2.4 系統(tǒng)通信現(xiàn)狀

油田通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方式也是多種多樣，一般會根據(jù)地理條件、施工難度、費用造價等選擇適用的通信方式。儀表、智能設(shè)備到控制器之間目前大都采用模擬量、開關(guān)量等硬線連接方式接入控制器，少部分通過現(xiàn)場總線(HART、DeviceNet等)的方式接入。隨著近幾年無線技術(shù)發(fā)展，井口較多的使用無線儀表，如無線載荷位移傳感器、無線壓力、溫度傳感器等?？刂破髋c上位機之間以及上位機與上位機之間目前大多數(shù)采用基于以太網(wǎng)的工業(yè)協(xié)議，在地理條件比較好的地方一般采用光纖通訊，在山區(qū)可視情況比較好的地方采用無線網(wǎng)橋，在偏遠(yuǎn)地區(qū)不適合大規(guī)模組網(wǎng)時利用移動網(wǎng)絡(luò)GPRS/CDMA/3G/4G等方式，在大慶油田和新疆油田部分地區(qū)存在大靈通、McWill網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，還有部分場合對網(wǎng)絡(luò)要求很高的地方會采用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為備用網(wǎng)絡(luò)。

2.5 信息安全現(xiàn)狀

目前油田工業(yè)控制系統(tǒng)中安全防護(hù)一般由兩部分組成：一是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)防護(hù)，在自動化網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)之間使用防火墻進(jìn)行隔離，或者利用一些三層交換機的安全策略進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離和保護(hù)；二是在監(jiān)控計算機上安裝必要的殺毒軟件防止一些惡意軟件和病毒木馬的入侵。隨著油田企業(yè)信息化平臺的建設(shè)，辦公網(wǎng)有很多應(yīng)用需要使用自動化網(wǎng)數(shù)據(jù)的需求，典型的就是實時歷史數(shù)據(jù)需要訪問OPC或者實時數(shù)據(jù)庫接口，關(guān)系數(shù)據(jù)需要訪問SQLServer或者Oracle接口，這就需要在防火墻暴露OPC服務(wù)的隨機端口和1433或者1521端口，甚至有時為了調(diào)試方便，防火墻形同虛設(shè)，讓整個控制網(wǎng)絡(luò)暴露在辦公網(wǎng)中。另外監(jiān)控計算機操作系統(tǒng)和殺毒軟件常因為局域網(wǎng)限制得不到及時更新，對病毒木馬的防護(hù)也相當(dāng)脆弱。

3 油田工業(yè)控制系統(tǒng)安全分析

隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是信息化與工業(yè)化深度融合以及物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)越來越多地采用通用協(xié)議、通用硬件和通用軟件，以各種方式與辦公網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)連接，病毒、木馬等威脅正在向工業(yè)控制系統(tǒng)擴散，下面將對系統(tǒng)中的軟件、硬件及通信網(wǎng)絡(luò)做一個粗淺的分析。

3.1 操作系統(tǒng)安全漏洞

目前Windows平臺的技術(shù)架構(gòu)已成為工業(yè)控制系統(tǒng)操作站的主流，任何一個版本的Windows自發(fā)布以來都在不停的發(fā)布漏洞補丁，為保證過程控制系統(tǒng)相對的獨立性，現(xiàn)場工程師通常在系統(tǒng)投入運行后不會對Windows平臺打任何補丁，更為重要的是打過補丁的操作系統(tǒng)沒有經(jīng)過制造商測試，存在安全運行風(fēng)險。與之相矛盾的是，系統(tǒng)不打補丁就會存在被攻擊的漏洞，即使是普通常見病毒也會遭受感染，可能造成Windows平臺乃至控制網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。著名的“震網(wǎng)”病毒就是利用借助了4個0-day windows漏洞進(jìn)行針對西門子系統(tǒng)進(jìn)行傳播和感染。

3.2 應(yīng)用軟件安全漏洞

在油田工業(yè)控制系統(tǒng)中，自動化廠商眾多，上位機應(yīng)用軟件也是多種多樣，很難形成統(tǒng)一的防護(hù)規(guī)范以應(yīng)對安全問題。美國工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)緊急響應(yīng)小組就曾經(jīng)發(fā)出警告，中國開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件（SCADA）發(fā)現(xiàn)兩個安全漏洞，可能會被攻擊者遠(yuǎn)程使用。

另外當(dāng)應(yīng)用軟件面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時，常需要開放其應(yīng)用端口。常規(guī)的IT防火墻等安全設(shè)備很難保障其安全性。互聯(lián)網(wǎng)攻擊者很有可能會利用一些工程自動化軟件的安全漏洞獲取現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的控制權(quán)。

Web信息平臺也常常由于程序編寫不規(guī)范帶來安全缺陷，典型的如信息泄露、目錄遍歷、命令執(zhí)行漏洞、文件包含漏洞、SQL注入攻擊、跨站腳本漏洞等，此類入侵是防火墻產(chǎn)品無法抵御的。

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備的局限性

在油田企業(yè)中，在控制網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)之間一般采用IT防火墻進(jìn)行隔離，但I(xiàn)T防火墻并不是專為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計的產(chǎn)品，在防護(hù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)時存在較多缺陷：

由于防火墻本身是基于TCP/IP 協(xié)議體系實現(xiàn)的，所以它無法解決TCP/IP 協(xié)議體系中存在的漏洞。

防火墻只是一個策略執(zhí)行機構(gòu)，它并不區(qū)分所執(zhí)行政策的對錯，更無法判別出一條合法政策是否真是管理員的本意。從這點上看，防火墻一旦被攻擊者控制，由它保護(hù)的整個網(wǎng)絡(luò)就無安全可言了。

防火墻無法從流量上判別哪些是正常的，哪些是異常的，因此容易受到流量攻擊。

防火墻的安全性與其速度和多功能成反比。防火墻的安全性要求越高，需要對數(shù)據(jù)包檢查的項目（即防火墻的功能）就越多越細(xì)，對CPU 和內(nèi)存的消耗也就越大，從而導(dǎo)致防火墻的性能下降，處理速度減慢。

防火墻準(zhǔn)許某項服務(wù)，卻不能保證該服務(wù)的安全性，它需要由應(yīng)用安全來解決。

所以，從防火墻的實際使用情況來看，通過IT防火墻很難在根本上保證生產(chǎn)控制區(qū)的網(wǎng)絡(luò)安全。

3.4 網(wǎng)絡(luò)攻擊和入侵

拒絕服務(wù)攻擊是一種危害極大的安全隱患，它可以認(rèn)為操縱也可以由病毒自動執(zhí)行，常見的流量型攻擊如Ping Flooding、UDP Flooding等，以及常見的連接型攻擊如SYN Flooding、ACK Flooding等，通過消耗系統(tǒng)的資源，如網(wǎng)絡(luò)帶寬、連接數(shù)、CPU處理能力、緩沖內(nèi)存等使得正常的服務(wù)功能無法進(jìn)行。拒絕服務(wù)攻擊非常難以防范，原因是它的攻擊對象非常普遍，從服務(wù)器到各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器、交換機、IT防火墻等都可以被拒絕服務(wù)攻擊?？刂凭W(wǎng)絡(luò)一旦遭受嚴(yán)重的拒絕服務(wù)攻擊就會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，輕則控制系統(tǒng)的通信完全中斷，重則可導(dǎo)致控制器死機等。目前這種現(xiàn)象已經(jīng)在多家工業(yè)控制系統(tǒng)中已經(jīng)出現(xiàn)，并且造成嚴(yán)重后果?？梢韵胂?，一套失控的控制系統(tǒng)可能導(dǎo)致的后果是非常嚴(yán)重的。而傳統(tǒng)的安全技術(shù)對拒絕服務(wù)攻擊幾乎不可避免，缺乏有效的手段來解決。

3.5 無線網(wǎng)絡(luò)的安全漏洞

由于無線網(wǎng)絡(luò)具有傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)無法比擬的特點，如組網(wǎng)靈活、成本低、移動性好、易安裝維護(hù)等優(yōu)勢，在油田井口通信設(shè)備越來越多的使用無線通信設(shè)備。但也由于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介方面的特殊性，使得一些攻擊更容易實施，其安全威脅的具體表現(xiàn)主要有：

攻擊者偽裝成合法用戶，通過無線接入非法訪問網(wǎng)絡(luò)資源；

無線鏈路上傳輸?shù)奈幢患用艿臄?shù)據(jù)被攻擊者截獲；

針對無線連接或設(shè)備實施拒絕服務(wù)攻擊；

不適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)同步可能破壞數(shù)據(jù)的完整性；

惡意實體可能得到合法用戶的隱私；

某些節(jié)點設(shè)備容易丟失，從而泄露敏感信息；

設(shè)備的不適當(dāng)配置可能造成數(shù)據(jù)的泄露；

惡意用戶可能通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到他想攻擊的網(wǎng)絡(luò)上去實施攻擊；

惡意用戶可能通過無線網(wǎng)絡(luò)，獲得對網(wǎng)絡(luò)的管理控制權(quán)限。

3.6 不安全的通信協(xié)議

TCP/IP在先天上就存在著致命的安全漏洞：TCP/IP協(xié)議簇最初設(shè)計的應(yīng)用環(huán)境是美國國防系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)是互相信任的，因此它原本只考慮互通互聯(lián)和資源共享的問題，并未考慮也無法兼容解決來自網(wǎng)絡(luò)中和網(wǎng)際間的大量安全問題，存在缺乏對用戶身份的鑒別、缺乏對路由協(xié)議的鑒別等先天性缺陷。

油田工業(yè)控制系統(tǒng)中由于歷史的原因，還大量使用各種非安全工業(yè)協(xié)議，如控制層Modbus Tcp協(xié)議，該協(xié)議設(shè)計初期一般以優(yōu)化實時I/O為主，而并不提供加強的網(wǎng)絡(luò)連接安全防護(hù)功能，任意通過網(wǎng)絡(luò)連接到Modbus控制器的設(shè)備可以改變控制器的I/O點或寄存器數(shù)值。許多控制器甚至可以被復(fù)位、禁止運行、或被下裝新的邏輯。

OPC協(xié)議由于其通用性在工業(yè)現(xiàn)場大量使用，但其使用的端口號是由OPC服務(wù)器以一個虛擬隨機序列動態(tài)分配的，因此沒有辦法提前知道服務(wù)器返回給客戶端的端口號。而服務(wù)器可以分配的端口號范圍很廣——Windows Server 2008下超過16000個端口號，早期的端Windows版本則超過了48000個端口號。所以，傳統(tǒng)的防火墻在保護(hù)OPC服務(wù)器時，不得不允許OPC客戶端和OPC服務(wù)器之間如此大范圍內(nèi)的任何端口號的TCP連接。在這種情況下，防火墻提供的安全保障被降至最低。因此，目前絕大多數(shù)的OPC服務(wù)器都在沒有任何防火墻保護(hù)的情況下運行，從而很容易受到惡意軟件和其他安全威脅的攻擊。

3.7 病毒與惡意代碼

基于Windows平臺的PC在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，病毒也隨之而泛濫。全球范圍內(nèi)，每年都會發(fā)生數(shù)次大規(guī)模的病毒爆發(fā)。目前全球已發(fā)現(xiàn)數(shù)萬種病毒，并且還在以每天數(shù)十余種的速度增長。這些惡意代碼具有更強的傳播能力和破壞性。例如蠕蟲，從廣義定義來說也是一種病毒，但和傳統(tǒng)病毒相比最大不同在于自我復(fù)制過程。它能夠通過端口掃描等操作過程自動和被攻擊對象建立連接，如Telnet連接等，自動將自身通過已經(jīng)建立的連接復(fù)制到被攻擊的遠(yuǎn)程系統(tǒng)，并運行它。其中著名的“震網(wǎng)”病毒就具有異常精巧的傳播與感染機制，借助4個0-day windows漏洞，竊取2個有效的軟件證書，共60000 余行代碼，而且制作該病毒需要非常豐富的SIMATIC 編程及工業(yè)現(xiàn)場的專家知識。

4 油田工業(yè)控制系統(tǒng)安全對策

基于目前油田工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，由于當(dāng)前投用的控制系統(tǒng)通常需要每周7天，每天24小時的長期運行，所以宜采用循序漸進(jìn)的方法，對現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)有步驟的進(jìn)行安全升級改造。安全對策可以分三步走，首先要建立安全的策略和流程，使后續(xù)的安全措施有章可循；其次建立初步防御戰(zhàn)略，根據(jù)當(dāng)前有明顯漏洞易解決、急需解決的關(guān)鍵點加以實施；最后建立工業(yè)控制系統(tǒng)的縱深防御體系，切實保證油田信息安全，保障平穩(wěn)安全生產(chǎn)。

4.1 建立安全策略及流程

工業(yè)控制系統(tǒng)的脆弱性通常是由于缺少完整而合理的策略文檔或有效的實施過程而引起的，安全策略文檔和管理支持是系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，有效的安全策略在系統(tǒng)中的強制實施是減少系統(tǒng)而臨的安全風(fēng)險的前提。無論哪種先進(jìn)的安全設(shè)備和健壯無漏洞的安全體系，一旦脫離了健全的安全策略和流程，依舊是一套脆弱不堪的信息安全系統(tǒng)。建議油田企業(yè)從以下幾方面建立安全策略和流程：

建設(shè)安全管理機構(gòu)；

制定工業(yè)控制系統(tǒng)的安全策略；

進(jìn)行工業(yè)控制系統(tǒng)的安全培訓(xùn)與培養(yǎng)安全意識；

采用安全的系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計；

根據(jù)安全策略制定正規(guī)、可備案的安全流程；

制定工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備安全部署的實施指南；

加強工業(yè)控制系統(tǒng)的安全審計；

制定針對工業(yè)控制系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性與災(zāi)難恢復(fù)計劃；

加強針對工業(yè)控制系統(tǒng)配置變更管理。

4.2 建立初步防御策略

4.2.1 操作系統(tǒng)及殺毒軟件升級

操作系統(tǒng)補丁升級：在局域網(wǎng)內(nèi)部署一臺微軟的SUS（Software Update Service軟件升級服務(wù)器），通過SUS可以在局域網(wǎng)中建立一個Windows升級服務(wù)器，以后局域網(wǎng)中的電腦就可以通過這個服務(wù)器來自動升級預(yù)，所有的更新活動都是通過Windows后臺自動更新進(jìn)行的，不需要任何人的干預(yù)，非常方便。注意：目前SUS還不能為Office或者其它微軟軟件提供更新服務(wù)。

殺毒軟件升級：在局域網(wǎng)內(nèi)部署一臺企業(yè)版殺毒軟件服務(wù)器，允許其連接互聯(lián)網(wǎng)完成自動升級，局域網(wǎng)中的其它計算機或服務(wù)器上安裝同品牌的支持局域網(wǎng)自動升級殺毒軟件客戶端。

4.2.2 加強網(wǎng)絡(luò)授權(quán)訪問

為了追求可用性而犧牲安全，是很多工業(yè)控制系統(tǒng)存在的普遍現(xiàn)象，缺乏完整有效的安全策略與管理流程也給工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全帶來了一定的威脅。例如工業(yè)控制系統(tǒng)中移動存儲介質(zhì)包括筆記本電腦、U盤等設(shè)備的使用和不嚴(yán)格的訪問控制策略，給整個工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全帶來很大的破壞作用，如伊朗的“震網(wǎng)”安全事件最初就是通過U盤傳播至控制網(wǎng)絡(luò)的。

控制未經(jīng)授權(quán)用戶進(jìn)行訪問可以通過多種手段，比如通過有效的密碼和完善的身份認(rèn)證制度。有效的密碼：用戶不能使用生日、電話號碼等別人容易猜出的密碼。密碼應(yīng)該輸入至少6位字符，建議混合使用數(shù)字、大寫、小寫和特殊的字符。另外一種硬件加密鎖的方式更為有效，硬件加密鎖：使用一個USB硬件設(shè)備，象U盤一樣的東西，里面存放了登陸者的認(rèn)證信息，當(dāng)?shù)顷憰r，必須插上鑰匙才能進(jìn)行密碼的驗證。在企業(yè)內(nèi)部實施UKey認(rèn)證制度，可從物理上阻止未經(jīng)授權(quán)人員進(jìn)行訪問。

4.2.3 審核Web服務(wù)器安全性

由于Web漏洞攻擊有時可以繞過防火墻實現(xiàn)入侵，所以對已有信息發(fā)布平臺進(jìn)行網(wǎng)頁漏洞掃描相當(dāng)必要。網(wǎng)頁漏洞掃描是利用專用的Web應(yīng)用漏洞掃描程序構(gòu)建的自動化掃描平臺，模擬Web前端可以與實際的Web應(yīng)用程序通信，從而可以發(fā)現(xiàn)Web應(yīng)用程序中的安全缺陷。其工作原理非常類似一個黑匣子測試器，也就是說它并不需要訪問源代碼，真正實現(xiàn)遠(yuǎn)程的安全檢測。

Web應(yīng)用漏洞掃描程序分析來自網(wǎng)站程序結(jié)構(gòu)中的每一個網(wǎng)站功能腳本程序的應(yīng)用狀況，借助于專用的漏洞檢測數(shù)據(jù)庫，能夠自動構(gòu)造各種類型的“異?！碧峤粎?shù)，能夠?qū)憫?yīng)消息進(jìn)行內(nèi)容分析，結(jié)合狀態(tài)碼，判斷測試結(jié)果。同時，還會模擬大多數(shù)普遍存在的WEB攻擊手段，探測各種已知漏洞和未知漏洞，針對所有可能為黑客所利用的項目進(jìn)行多樣化多層次的探測和分析。

測試結(jié)果最終形成安全隱患報告，和大多數(shù)檢測工具一樣，自動化的Web應(yīng)用漏洞掃描程序的掃描結(jié)果也存在相應(yīng)的誤報，因此對于網(wǎng)頁漏洞掃描的結(jié)果還需要通過安全專家的精心審核，最終保證網(wǎng)頁漏洞檢測的準(zhǔn)確性。

4.2.4 傳輸協(xié)議的安全性

SSL方式：普通的網(wǎng)絡(luò)傳輸采用的是HTTP協(xié)議，如上面所述，HTTP協(xié)議是明文協(xié)議，只要截取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)就可以反轉(zhuǎn)過來，而SSL協(xié)議是通過私鑰認(rèn)證的，即使獲得了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，如果沒有相應(yīng)的密鑰，也無法反編譯出數(shù)據(jù)。

VPN 方式：如果要跨區(qū)域使用，數(shù)據(jù)可能需要在公網(wǎng)上傳輸，為了保證轉(zhuǎn)輸?shù)陌踩?，SSL方式提供了非明文協(xié)議方式。VPN提供也另外一種形式的非明文傳輸協(xié)議。

4.2.5 侵入后的安全性

數(shù)據(jù)加密存儲：數(shù)據(jù)庫中存放的數(shù)據(jù)及用戶信息大多數(shù)是明文存放，如果黑客一旦有機會侵入系統(tǒng)，如果是明文存放的，該數(shù)據(jù)很容易暴露出來。所以對一些核心數(shù)據(jù)，需要在數(shù)據(jù)庫存儲時，必須進(jìn)行數(shù)據(jù)加密。

數(shù)據(jù)庫的默認(rèn)密碼：請務(wù)必設(shè)定和修改數(shù)據(jù)庫的默認(rèn)密碼，現(xiàn)在很多系統(tǒng)的默認(rèn)密碼為空或簡單密碼，這會造成很大的安全隱患。

4.2.6 網(wǎng)絡(luò)拒絕攻擊防護(hù)

DoS(拒絕服務(wù)器攻擊)和分布式的DDoS(分散式拒絕服務(wù)攻擊)通過大量合法的請求占用大量的網(wǎng)絡(luò)資源，以達(dá)到癱瘓網(wǎng)絡(luò)的目的。以下是針對應(yīng)對DDoS的一些建議：

在計算機主機上關(guān)閉不必要的服務(wù)，限制同時打開的Syn半連接數(shù)目，縮短Syn半連接的time out 時間，及時更新系統(tǒng)補丁。

利用防火墻禁止對主機的非開放服務(wù)的訪問，限制同時打開的SYN最大連接數(shù) 限制特定IP地址的訪問，啟用防火墻的防DDoS的屬性，嚴(yán)格限制對外開放的服務(wù)器的向外訪問。

使用 unicast reverse-path 訪問控制列表（ACL）過濾設(shè)置SYN數(shù)據(jù)包流量速率，升級版本過低的ISO，為路由器建立log server。

4.3 建立縱深防御體系

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中同時存在保障工業(yè)系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和保障生產(chǎn)經(jīng)營的辦公網(wǎng)絡(luò)，考慮到不同業(yè)務(wù)終端的安全性與故障容忍程度的不同，對其防御的策略和保障措施應(yīng)該按照等級進(jìn)行劃分，實施分層次的縱深防御體系。按照業(yè)務(wù)職能和安全需求的不同，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可劃分為以下幾個區(qū)域：

滿足辦公終端業(yè)務(wù)需要的辦公區(qū)域；

滿足在線業(yè)務(wù)需要DMZ（隔離區(qū)）區(qū)域；

滿足工業(yè)控制系統(tǒng)管理與監(jiān)控需要的管理區(qū)域；

滿足自動化作業(yè)需要的控制區(qū)域。

針對不同區(qū)域間數(shù)據(jù)通信安全和整體信息化建設(shè)要求，實施工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，首先需要針對工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理的關(guān)鍵區(qū)域?qū)嵤┛煽康倪吔绨踩呗?，實現(xiàn)分層級的縱深安全防御策略，抵御各種已知的攻擊威脅。

4.3.1 企業(yè)管理層和SCADA中心之間的安全防護(hù)

在企業(yè)管理層和SCADA中心之間加入防火墻，一方面提升了網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域劃分，另一方面更重要的是只允許兩個網(wǎng)絡(luò)之間合法的數(shù)據(jù)交換，阻擋企業(yè)管理層對數(shù)采監(jiān)控層的未經(jīng)授權(quán)的非法訪問，同時也防止管理層網(wǎng)絡(luò)的病毒感染擴散到數(shù)采網(wǎng)絡(luò)?？紤]到企業(yè)管理層一般采用通用以太網(wǎng)，要求較高的通訊速率和帶寬等因素，對此部位的安全防護(hù)建議使用常規(guī)的IT防火墻。

另外企業(yè)管理層在進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用時不建議將SCADA中心的實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的服務(wù)端口暴露在辦公網(wǎng)中進(jìn)行使用，而應(yīng)該提供一種一致性數(shù)據(jù)訪問能力的接口服務(wù)，該服務(wù)除了提供實時歷史數(shù)據(jù)訪問外，還能進(jìn)行用戶身份及權(quán)限認(rèn)證，這樣既避免了已知常用端口入侵攻擊，又能夠有比較好的安全權(quán)限升級擴展能力。

4.3.2 SCADA中心和控制層之間的安全防護(hù)

在企業(yè)管理層和SCADA中心之間通常使用OPC通訊協(xié)議，由于OPC通訊采用不固定的端口號，使用傳統(tǒng)的IT防火墻進(jìn)行防護(hù)時，不得不開放大規(guī)模范圍內(nèi)的端口號。在這種情況下，防火墻提供的安全保障被降至最低。因此，在數(shù)采監(jiān)控層和控制層之間應(yīng)安裝專業(yè)的工業(yè)防火墻，解決OPC通訊采用動態(tài)端口帶來的安全防護(hù)瓶頸問題，阻止病毒和任何其它的非法訪問，這樣來自防護(hù)區(qū)域內(nèi)的病毒感染就不會擴散到其他網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分能力的同時從本質(zhì)上保證了網(wǎng)絡(luò)通訊安全。

4.3.3 保護(hù)關(guān)鍵控制器

考慮到和控制器之間的通訊一般都采用制造商專有工業(yè)通訊協(xié)議，或者其它工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)如Modbus等。由于常規(guī)的IT防火墻和網(wǎng)閘等安全防護(hù)產(chǎn)品都不支持工業(yè)通訊協(xié)議，因此，對關(guān)鍵的控制器的保護(hù)應(yīng)使用專業(yè)的工業(yè)防火墻。一方面對防火墻進(jìn)行規(guī)則組態(tài)時只允許制造商專有協(xié)議通過，阻擋來自操作站的任何非法訪問；另一方面可以對網(wǎng)絡(luò)通訊流量進(jìn)行管控，可以指定只有某個專有操作站才能訪問指定的控制器；第三方面也可以管控局部網(wǎng)絡(luò)的通訊速率，防止控制器遭受網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴及其它攻擊的影響，從而避免控制器死機。

5 結(jié)語

工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全問題已迫在眉睫，本文針對油田企業(yè)流程工業(yè)的特點，同時結(jié)合工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和安全需求，提出工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全分三步走的策略。將工業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的安全區(qū)域，在區(qū)域之間執(zhí)行管道通信，從而通過管控區(qū)域間管道中的通信內(nèi)容，實現(xiàn)保證工廠控制網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運行的三個目標(biāo)：通訊可控、區(qū)域隔離和報警追蹤，進(jìn)而全方位地保障工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全，最終實現(xiàn)信息安全的縱深防御策略。值得強調(diào)的是建立安全策略與流程是很重要的一個環(huán)節(jié)，切實做好工業(yè)控制系統(tǒng)的安全培訓(xùn)工作與培養(yǎng)安全意識，用“三分技術(shù)，七分管理”來形容工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全不無道理。