ICS網(wǎng)絡安全在工業(yè)4.0時代的新挑戰(zhàn)

工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS，Industrial Control System)相比傳統(tǒng)IT系統(tǒng)，具有繁雜的架構(gòu)、更多的組件、層級、專用通信協(xié)議，并緊密結(jié)合生產(chǎn)，使得其安全防護難度很大。此外，企業(yè)對工業(yè)控制系統(tǒng)安全意識薄弱，對攻擊手法認知有限，亦可能導致工業(yè)控制系統(tǒng)存在較大的安全隱患。近年來國內(nèi)外工業(yè)控制系統(tǒng)安全的事件頻頻發(fā)生，根據(jù)國家信息安全漏洞共享平臺(CNVD)的追蹤和統(tǒng)計，自2011年起，工控領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)和發(fā)布的漏洞呈現(xiàn)逐年遞增趨勢。

ICS漏洞統(tǒng)計，來源CNVD官網(wǎng)

這一事實與全球領(lǐng)先的高性能模擬技術(shù)公司ADI的認知一致，ADI認為如果企業(yè)沒有應對終端設備安全問題的策略，導致ICS網(wǎng)絡安全面臨的挑戰(zhàn)最終將延緩工業(yè)4.0的推進。因此，為了加速部署并充分發(fā)揮工業(yè)4.0的商業(yè)價值，ICS網(wǎng)絡安全必將成為企業(yè)規(guī)劃的關(guān)鍵部分。

終端設備需要轉(zhuǎn)型以適應工業(yè)4.0的采用

由于工業(yè)控制系統(tǒng)應用的技術(shù)領(lǐng)域、行業(yè)特點以及承載業(yè)務類型的差異，其架構(gòu)會有所不同，但在典型的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般可分為四個層級：現(xiàn)場設備層，現(xiàn)場控制層，過程監(jiān)控層和生產(chǎn)管理層，其最上層生產(chǎn)管理層與企業(yè)資源層中的ERP軟件對接。工業(yè)控制系統(tǒng)的信息安全隱患分布于工業(yè)控制系統(tǒng)架構(gòu)的所有層級，攻擊者可能通過嗅探、欺騙、物理攻擊及病毒傳播的方式，進行未授權(quán)或非法操作，影響企業(yè)正常生產(chǎn)。

工業(yè)控制系統(tǒng)典型架構(gòu)

通常而言，保障工業(yè)控制系統(tǒng)安全的傳統(tǒng)方法依賴于限制對網(wǎng)絡和設備的訪問，并通過信息技術(shù)解決方案監(jiān)控網(wǎng)絡流量。而工業(yè)4.0的本質(zhì)是增加對工廠中設備控制的訪問權(quán)限和可訪問性，這意味著對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限增加以擴大透明度，減少網(wǎng)絡規(guī)劃，縮減資本支出，降低運營支出，提高帶寬并優(yōu)化機器互通。這意味著工廠系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全風險評估正在發(fā)生變化，傳統(tǒng)實施于系統(tǒng)的防范措施(例如設置防火墻和將設備置于閉鎖門之后)與工業(yè)4.0的目標相悖，將不再足以保障工業(yè)控制系統(tǒng)的安全。需要對設備進行安全加固，以便在確保安全的方法中實現(xiàn)更多功能，同時為了實現(xiàn)可信數(shù)據(jù)和安全操作，身份和完整性將成為此領(lǐng)域中每個設備的核心。

目前，工業(yè)市場中有許多不同的標準，為工業(yè)控制系統(tǒng)安全性的實施提供和安全狀況評估指導。例如，NIST為美國管理的市場提供安全指導，IEC62443則是針對歐洲管理的國際市場的安全標準草案。但是，它們并沒有就如何加速工業(yè)4.0的采用提供指導，未來的設備也需要達到更高的安全級別才能實現(xiàn)向工業(yè)4.0的過渡。因為對于組織而言，可用的資源有限，因此應基于每個工業(yè)控制系統(tǒng)的潛在影響而進行風險評估，并利用其結(jié)果將工業(yè)控制系統(tǒng)中的部件進行優(yōu)先順序排列，有助于識別系統(tǒng)中可能存在的弱點，保持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的可靠性、完整性和可用性，同時保證相關(guān)網(wǎng)絡安全風險與消減方法的有效實施。而對于像ADI這類工業(yè)自動化解決方案提供商而言，則會在擴展安全終端設備層面上提供充分的技術(shù)與產(chǎn)品支持。

ADI是這樣擴展ICS網(wǎng)絡安全終端滴

傳統(tǒng)上，安全終端始于工業(yè)控制系統(tǒng)安全框架中的網(wǎng)關(guān)、PLC乃至服務器。在信號鏈中將安全終端進一步向下擴展，其前景非常有吸引力，因為這使得基于該數(shù)據(jù)的決策具有更高的可信度。在信號鏈中越早建立身份和完整性，就可以在驅(qū)動決策的數(shù)據(jù)中建立更高的信任和可信度。ADI的目標市場聚焦于物理終端，即將現(xiàn)實世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并生成數(shù)據(jù)的地方，這使ADI有機會通過在工業(yè)控制系統(tǒng)信號鏈中更早地提供身份和完整性來建立可信數(shù)據(jù)，并構(gòu)建安全終端的全新定義。

實現(xiàn)最高可信度的決策：就在實現(xiàn)從物理到數(shù)字轉(zhuǎn)換的地方

同時，ICS網(wǎng)絡安全無法以一體適用的解決方案來應對，必須采用深入的防御方法并根據(jù)系統(tǒng)的風險評估加以應用。隨著工業(yè)以太網(wǎng)開始應用于設備終端，ADI的安全策略關(guān)注以太網(wǎng)連接的每個位置，因為網(wǎng)絡中任何一臺終端設備的可能漏洞都對會對整個網(wǎng)絡安全產(chǎn)生重大影響。

時至今日，工業(yè)以太網(wǎng)已有Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT、Modbus-TCP、Ethernet POWERLINK等多種標準和協(xié)議，且每種協(xié)議的更迭速度也很快，多標準并存的局面在短期內(nèi)難以打破。ADI的核心優(yōu)勢正好體現(xiàn)在了高度的集成度和靈活性上。以可提供雙端口、多協(xié)議連接的fido5000 REM交換芯片系列為例，其支持現(xiàn)有主流的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，并可利用單一硬件平臺，通過調(diào)用或者編寫部分的軟件方式，直接實施部署不同的工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議。此外，fido5000還支持TSN，未來基于TSN的工業(yè)以太網(wǎng)應用需求將能夠滿足運動控制或安全等應用非常苛刻的實時要求。

除了單芯片fido5000，ADI同時還提供基于fido5000電路板級完整解決方案的RapID平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)多項安全功能，包括提供密鑰生成/管理、安全啟動、安全更新和安全存儲器訪問，從而防止網(wǎng)絡綁定攻擊。此產(chǎn)品系列路線圖包括單芯片解決方案，該方案具有硬件可信根、安全設備生命周期管理、安全通信/相互身份驗證和防篡改保護。

總結(jié)

工業(yè)控制系統(tǒng)是對物理世界有直接影響的控制系統(tǒng)，其安全漏洞既可能導致財務上的損失，還可能對人類健康和環(huán)境安全帶來重大風險，但長久以來，工業(yè)控制系統(tǒng)的安全一直處于企業(yè)運維安全中較為薄弱的環(huán)節(jié)。隨著越來越多的企業(yè)開始采用智能化程度更高的傳感器，工廠連接也將向下層擴展，進一步推動了工業(yè)控制系統(tǒng)設備層面額外的安全需求。ADI致力于開發(fā)滿足于工業(yè)自動化應用的安全產(chǎn)品組合，以便使工業(yè)控制系統(tǒng)安全解決方案的采用更加輕松，并在終端建立信任，加速推進工業(yè)4.0的到來。