高亮亮

（北京天瑪智控科技股份有限公司，北京 100080）

1 引言

我國作為全球最大的煤炭生產和消費國，其能源結構在很大程度上依賴于煤炭這種重要能源。這種依賴使得現(xiàn)代煤炭企業(yè)的安全生產對我國的國家安全至關重要。然而隨著信息技術的發(fā)展和應用，煤炭企業(yè)的信息系統(tǒng)可能面臨來自各方面的安全威脅。尤其是在當前的網(wǎng)絡環(huán)境下，如果煤炭系統(tǒng)遭受大規(guī)模有計劃的攻擊，極大可能會對能源安全和國家安全構成嚴重威脅。因此，煤礦企業(yè)的數(shù)據(jù)安全技術的研究和應用顯得尤為重要。本文的目的是探討這一問題，并提出可能的解決方案。

2 當前礦業(yè)企業(yè)內部網(wǎng)絡主要構成

2.1 當前主要網(wǎng)絡架構，分為互聯(lián)網(wǎng)（外網(wǎng)）、辦公網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)三部分組成

互聯(lián)網(wǎng)是人們工作生活中不可缺少的重要組成部分，查詢資料、傳遞消息、獲取信息服務等等都需要訪問公共互聯(lián)網(wǎng)，尤其是當前人們訪問網(wǎng)絡的主要入口是智能手機，對于公共互聯(lián)網(wǎng)具有一定的依賴性。

圖1

對于煤礦來說，公開且不受限制地與互聯(lián)網(wǎng)進行交互勢必會帶來巨大的安全隱患，于是大多數(shù)礦企在公司內部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡（互聯(lián)網(wǎng)）間采取隔離策略，劃分出辦公網(wǎng)。辦公網(wǎng)可以主動訪問外部互聯(lián)網(wǎng)獲取服務，禁止被動訪問，在一定程度上可以降低遭到來自外部的網(wǎng)絡攻擊的可能性，同時也方便員工正常獲取外網(wǎng)信息，但是無法完全保證其安全性。且隨著國家智慧礦山建設，越來越多的信息系統(tǒng)參與整體的生產環(huán)節(jié)中，并與設備高度綁定，網(wǎng)絡基礎架構的安全與穩(wěn)定需要更加可靠的工業(yè)環(huán)網(wǎng)，于是三層架構應運而生，即公網(wǎng)-辦公網(wǎng)-工業(yè)網(wǎng)。

2.2 網(wǎng)絡活動中的主要參與者

在生產工作中，由于角色不同、服務內容不同，礦業(yè)企業(yè)內部網(wǎng)絡活動主要由2 部分組成，第一部分為內部員工訪問信息、訪問服務。從制作報表、更新當前操作系統(tǒng)，到與外勤人員進行網(wǎng)絡會議、與外部人員談判等等，都繞不開使用公共互聯(lián)網(wǎng)作為主要渠道。如今網(wǎng)絡技術處在飛速發(fā)展的時代，然而國內相關企業(yè)并不重視網(wǎng)絡安全相關的培訓，導致很多潛在的安全隱患隱藏在這些與網(wǎng)絡有關的活動中，具體的潛在威脅請待下文詳述。

另一部分網(wǎng)絡活動主要來自于遍布井上井下的信息系統(tǒng)、智能系統(tǒng)。這些系統(tǒng)大部分由第三方供應商提供，且部分與實體作業(yè)設施設備緊密相關，其數(shù)據(jù)流向、服務內容、安全機制等如同蛛網(wǎng)一般遍布網(wǎng)絡。由于大部分系統(tǒng)與礦內業(yè)務部門息息相關，且數(shù)量眾多，往往企業(yè)內部信息管理部門無法實際了解這些系統(tǒng)的功能、架構、訪問內容等等，僅是給予各類服務器、工控機分配指定IP 地址和地址段，無法加以限制，這里會引出另一個潛在隱患，即第三方系統(tǒng)間的非法互訪和對設備的非法訪問等。

3 當前礦業(yè)企業(yè)內部信息系統(tǒng)規(guī)劃現(xiàn)狀和潛在威脅

3.1 信息化建設缺乏頂層藍圖

隨著國家“十三五”“十四五”規(guī)劃的下達和加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見，近幾年出現(xiàn)了大批智慧礦山試點和建設，但是由于缺乏相關人才儲備和缺乏整體、成體系的參考對象，國內信息系統(tǒng)建設普遍存在著缺乏頂層設計、過度依賴供應商體系、各模塊沒有統(tǒng)一且細節(jié)的要求標準的問題，導致智能化建設進展緩慢、集控與專控系統(tǒng)冗余、跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接困難、對供應商系統(tǒng)沒有足夠的管理能力等問題，同時存在大量且嚴重的數(shù)據(jù)安全隱患。

3.2 當前內部網(wǎng)絡環(huán)境中潛在威脅和風險

對辦公網(wǎng)而言，由于辦公網(wǎng)能夠主動訪問公共互聯(lián)網(wǎng)的信息和服務，一旦受訪問的信息含有惡意代碼，那么員工所使用的設備很有可能會作為破綻，攻擊者可以由該設備作為跳板侵入到辦公網(wǎng)內部，從而竊取和篡改重要信息。

對于工業(yè)網(wǎng)來說，潛在威脅主要在3 個方面：

第一，未經嚴格審查的供應商系統(tǒng)可能對工業(yè)網(wǎng)造成危害，且以現(xiàn)有的網(wǎng)絡管理體系來說難以被管理和發(fā)現(xiàn)；第二，部分井下設備采用進口PLC、單片機或者是經過特殊編程的設備，在接入工業(yè)網(wǎng)后，有能力在不連接外網(wǎng)的情況下獨立完成某些特定的惡意指令；第三，由于辦公網(wǎng)環(huán)境內的許多工作流程涉及統(tǒng)計分析、人員管理、遠程監(jiān)控等實際需求，有個別電腦會同時連接辦公網(wǎng)和工業(yè)環(huán)網(wǎng)，此時這臺電腦會造成網(wǎng)段漏洞，一旦被惡意侵入，未經保護的工業(yè)網(wǎng)將會暴露。

3.3 信息安全遭到威脅時可能造成的損失

如今現(xiàn)代企業(yè)整體運轉都依托多種設備的共同作業(yè)，如煤礦生產環(huán)節(jié)中從工作面采集、皮帶運輸?shù)胶Y選分離入倉，整個流程如果任何一個環(huán)節(jié)受到阻礙會對整體生產造成極大影響。根據(jù)信息系統(tǒng)遭到威脅的程度，會造成如下幾種可能的損失：

（1）信息泄露，根據(jù)泄露內容可以得知重要的能源信息，可以根據(jù)泄露的信息進行針對性布置，遭到惡性市場競爭者針對等。

（2）在遭到入侵后，侵入者可以對無保護或者弱保護的作業(yè)設備PLC/單片機進行惡意刷機寫入惡意程序、對生產系統(tǒng)進行惡意破壞、對調度系統(tǒng)進行擾亂、最嚴重的會造成設備超限運轉導致設備損壞甚至損毀。

（3）當前信息技術中較為流行虛擬化部署方案，很多礦業(yè)企業(yè)會配置獨立機房和機柜，來自供應商和自購的軟件系統(tǒng)都部署在虛擬機上，如果遭到入侵者惡意破壞，可能造成數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)格式化、虛擬層刪除等損失，需要花費數(shù)周乃至數(shù)月的時間才能恢復，嚴重情況下會造成數(shù)據(jù)永久性丟失。

（4）如果內網(wǎng)被侵入后利用類似分布式拒絕服務（DDos）攻擊，可以造成整個網(wǎng)絡持續(xù)癱瘓，調度、監(jiān)控、遠控、上位機指令等等全部癱瘓，部分設備需與其他設備保持數(shù)據(jù)共享才能實現(xiàn)的功能也隨之癱瘓。

4 利用數(shù)據(jù)中臺安全隔離技術來應對當前的網(wǎng)絡安全形式

4.1 新標準與新要求

在最新的國家礦山安全監(jiān)察局MT/T 1202.6-2023《中華人民共和國煤炭行業(yè)標準》中，對于煤礦的信息系統(tǒng)做出了設備互聯(lián)、信息安全、報文規(guī)范等在內的多處細節(jié)要求，依托這些標準與要求，搭建符合當前智慧礦山建設數(shù)據(jù)安全的管控系統(tǒng)可以極大程度上保護礦業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)與生產安全。

4.2 數(shù)據(jù)中臺安全系統(tǒng)的設計理念

數(shù)據(jù)中臺是一種可持續(xù)的機制，旨在實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的有效利用。它不僅是戰(zhàn)略決策和組織架構的體現(xiàn)，還是依據(jù)企業(yè)獨特的業(yè)務模式和組織結構建立的。通過具體的產品和實施方法論的支持，數(shù)據(jù)中臺能夠持續(xù)地將數(shù)據(jù)轉化為資產，為業(yè)務發(fā)展提供服務。數(shù)據(jù)中臺必須具備4 個核心能力：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)應用、數(shù)據(jù)運營。在企業(yè)數(shù)字化轉型過程中，對各單元業(yè)務與數(shù)據(jù)的沉淀，構建包括數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)運營等數(shù)據(jù)建設、管理、使用體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能。

4.3 數(shù)據(jù)中臺安全系統(tǒng)的設計目的

如上文所述，當前的網(wǎng)絡安全威脅主要是由于設備的互通、網(wǎng)絡的互通缺乏有效的管理機制造成的，當網(wǎng)絡中的任何一臺設備都可以訪問其他所有設備時，其破壞性會無限放大。然而如果過于嚴格地限制每一臺設備所能訪問的范圍，則會面臨巨大的復雜度和管理難度的幾何倍數(shù)上升的問題。

基于當前網(wǎng)絡安全形勢，在不過度要求每個系統(tǒng)工業(yè)商自己滿足主動與被動安全需求的前提下，搭建數(shù)據(jù)中臺進行管理所有數(shù)據(jù)交互可以有效保護內部信息和設備間的網(wǎng)絡安全，起到數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)管理、第三方系統(tǒng)管理等作用，同時可以利用集中傳遞的特點優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸路徑、節(jié)省帶寬資源、減少底層設備數(shù)據(jù)訪問頻率，有效地對網(wǎng)絡進行整體管理管控。

4.4 數(shù)據(jù)中臺安全系統(tǒng)的基本原理

信息系統(tǒng)互聯(lián)的基礎是在訪問協(xié)議的基礎上互相傳遞信息，如果將原本從A 系統(tǒng)到B 設備的傳遞變?yōu)锳 系統(tǒng)-中臺-B 設備則可以做到訪問授信、數(shù)據(jù)體積、頻率監(jiān)控、網(wǎng)絡傳遞質量、甚至是內容篩查等的多維有效管理。于是建設統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)通道”，將所有設備間的互聯(lián)轉為所有設備與數(shù)據(jù)中臺的互聯(lián)，打造數(shù)據(jù)“安全通道”。

4.5 數(shù)據(jù)中臺安全系統(tǒng)的主要功能

數(shù)據(jù)安全隔離系統(tǒng)的主要目標是保護內部信息和內部設備（特別是工控設備）。數(shù)據(jù)安全隔離系統(tǒng)的主要作用包括：通過架設數(shù)據(jù)通道的形式管理跨網(wǎng)段和網(wǎng)段內的數(shù)據(jù)傳輸；通過數(shù)據(jù)通道實現(xiàn)跨設備、跨服務、跨網(wǎng)域的數(shù)據(jù)交換；對所有的數(shù)據(jù)通道進行監(jiān)控和管理；評估和管理所有信息系統(tǒng)的運轉狀態(tài)；定期主動分發(fā)數(shù)據(jù)，一對多轉發(fā)以減少設備負擔，增加帶寬利用率；實施數(shù)據(jù)倉，將主要設備的實時數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)池的形態(tài)實施更新，以支撐上位機對于實時數(shù)據(jù)的抽取需求和實時性保障。

5 未來展望

隨著煤礦智能化發(fā)展的深入進行，數(shù)據(jù)中臺安全隔離系統(tǒng)在煤礦數(shù)據(jù)安全管理中將發(fā)揮越來越重要的作用。尤其是在面臨復雜網(wǎng)絡環(huán)境和多樣化的信息安全威脅情況下，確保數(shù)據(jù)的安全和穩(wěn)定傳輸將成為礦業(yè)企業(yè)及政府監(jiān)管部門關注的焦點。

未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)等技術的進一步成熟和應用，煤礦數(shù)據(jù)安全問題的解決方案將不斷創(chuàng)新和優(yōu)化。我們期待數(shù)據(jù)中臺安全隔離系統(tǒng)能夠更好地適應這些技術發(fā)展，實現(xiàn)跨設備、跨網(wǎng)絡、跨平臺的高效管理和預防，提高礦業(yè)企業(yè)信息安全防護水平，確保煤礦行業(yè)的安全生產和國家安全得以持續(xù)保障。

6 結語

本文對煤礦信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的現(xiàn)狀與存在的問題進行了分析，并探討了數(shù)據(jù)中臺安全隔離技術在煤礦數(shù)據(jù)安全管理中的應用。隨著智慧礦山建設的推進，煤礦企業(yè)面臨著越來越多的信息安全挑戰(zhàn)。通過采用數(shù)據(jù)中臺安全隔離系統(tǒng)，可以在保證內部信息和設備間網(wǎng)絡安全的基礎上實現(xiàn)高效、可靠的數(shù)據(jù)管理，從而降低網(wǎng)絡風險對煤礦企業(yè)安全生產的影響。

本文的探討為煤礦數(shù)據(jù)安全管理提供了一個新的解決方案，旨在提高礦業(yè)企業(yè)信息安全防護水平，為國家安全和能源安全提供堅實保障。然而在實際應用中，如何優(yōu)化和完善數(shù)據(jù)中臺安全隔離系統(tǒng)仍需要結合具體情況進行深入研究，以便達到更好地滿足實際需求的目的。