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序论：在您撰写控制系统网络安全时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
根据马太效应，随着人类社会的飞速发展，未来城市发展将日趋巨大，人口日趋密集。目前，我国城市涉及民生公共服务等相关问题日趋严重。自IBM2008年提出智慧地球的概念后，利用智慧手段管理城市成为热门话题之一。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，智慧城市的理念应运而生。所谓智慧城市就是充分运用工业自动控制、城域网、大数据分析技术、云计算、移动支付等信息化和通信技术手段，以数字化、智能分析、整合城市运营的各项关键信息，从而实现智能化管理和运营各类城市公共服务、民生生活和各类工商业活动，满足人民日益增长的美好生活需求。在智慧城市的大框架下，智慧水务应运而生。智慧水务是利用现代化技术将传统水务的水源管理、供水、排水、水质监测、污水处理及回收利用等所有涉水业务流程数字化管理[1]，以达到优化资源配置、增强水资源利用效率、满足不同用户的用水需求、保障城市用水安全的目的。然而随着现代化技术的广泛应用，也带来了新一轮的安全问题，即网络空间安全问题。“没有网络安全，就没有国家安全”，网络空间已成为继陆海空天之后的第五空间，网络空间安全已经上升到国家安全的高度[2]。我国在中央和各省市大力推进智慧城市建设的过程中，城市的网络空间安全问题研究显得尤为重要。正如前文所说，智慧水务就是利用现代化技术将传统水务的水源管理、供水、排水、水质监测、污水处理及回收利用等所有涉水业务流程的数字化管理，这里的现代化技术包括工业自动控制、大数据分析、网络支付等。本文主要从工业控制系统网络安全的角度来探讨智慧水务建设过程的网络空间安全问题。
1工业控制系统网络安全
工业控制实际上是利用计算机设备控制工业过程，达到降低人力成本，提高工作效率或是用以替代人类在恶劣环境工作。传统的工业控制系统是封闭系统，即使出现安全问题影响范围也十分有限，例如一台传统的数控加工机床，即使数控模块出现了病毒，影响范围也仅局限于这台机床加工出来的产品，后续的质量检测可以很快发现问题。然而随着网络技术的飞速发展，工业控制系统已成为物联网的主要组成部分，大多和国计民生相关的关键基础设施依靠工业控制系统来实现自动化作业，包括基础设施、民生智慧城市、先进制造业和军队军工等。当前以工业控制系统为基础的工业网络安全面临着巨大威胁，直接威胁到国家安全。从早期澳大利亚昆士兰的马卢奇污水处理厂事件（2000年3月）、美国俄亥俄州Davis-Besse核电站SQLSlammer蠕虫病毒攻击事件（2003年1月的）到最近的“超级电厂”病毒事件（2014年）、乌克兰的年“BlackEnergy”病毒事件（2015）、乌克兰机场受攻击事件（2016年）[3-4]都表明：工业控制系统不再安全，工业控制系统安全事件造成的社会影响也越来越大，大量证据表明工业安全事件背后有着巨大的经济利益和国家政治利益。
2智慧水务
智慧水务是智慧城市的重要组成之一，智慧水务的建设过程中，业务流程和工业控制息息相关，例如利用传感器获取水源水质信息或管网网水压流量信息，通过自动控制管网水量调节均衡不同区域用水，利用自动控制排水开关提高排水效率，通过自动控制污水处理流程来降低污水处理能耗和废水再利用等。智慧水务建设中的工业控制网络安全主要包括物理感知和数据采集安全、设备自动控制安全和安全管理安全等。
2.1物理感知和数据采集安全
物理感知和数据采集安全主要面向智慧水务基础设施，包括水源水质监测、管网水压监测、排水流量监测等，利用各类传感设备将所需各类监测信息采集并做基础分析后传回水务中心的过程。智慧水务中的感知监测设备大多由成本低、体积小、能耗低和计算机资源有限的传感器节点组成，监测环境大多也比较恶劣，主要安全问题包括感知节点易被破坏、通信易受干扰、传输通道不稳定不可靠、数据信息容易污染等[5]。物理感知和数据采集带来的安全问题大多是基础数据源问题，会直接影响智慧水务的大数据分析结果及管理层的水务管理决策，严重的还可对民生产生重大影响，可实现例如水源监测点传来水源污染错误信息，很可能导致水务中心水源报警，甚至关闭供水，由此造成的损失将不可估量。物理感知和数据采集的安全问题可从以下两方面入手：（1）传感感知节点采用信号防干扰技术，根据不同需要和环境可采用防水防雷防腐蚀等措施，条件允许的情况下采用冗余部署。（2）信号传输采用多种可靠传输方式，同时要采用信息加密防纂改和双因子认证，保证传输信息的来源合法和信息本身的完整性和安全性。
2.2设备自动控制安全
智慧水务中的工业控制系统通过信号指令以弱电控制强电的方式来管控机械设备的运作，从网络空间安全的角度来看，设备自动控制的安全主要有以下几方面：（1）控制信号安全，控制信号的来源分为两种：一种直接从设备本身产生或设备上配套的感知原件产生，无需经智慧水务管控中心处理；另一种是从智慧水务管控中心传递过来的控制信号。第一种控制信号的安全性和设备直接相关，需要保障信号可靠性，防止人为物理破坏。第二类控制信号需要从传统网络安全方面保障传输过程的可靠性和安全性，同时需要在控制终端验证信号是否被纂改等。（2）弱电控制强电过程的安全性。和水务业务相关的大型机械设备的启停运作，一般都是通过弱电信号来控制设备运作动力，改变设备运行方式等。弱电控制强电过程中，存在的安全问题主要有两方面：一是控制装置本身的安全性，是否具有电磁隔离能力，是否具备防雷措施，控制装置本身的可靠性主要采用冗余来保障；二是强电能源动力的安全性，是否具有良好的接地、触电防护措施等，强电本身的安全性需符合国家相关安全标准。（3）机械设备运作的安全性。设备自动控制的最终表现在于设备是否可以正常运行，设备的正常运行主要通过设备定期或不定期维检来保障，智慧水务建设也体现在设备运行状态的自动采集和预警上，主要可通过设备的状态传感器实时传递设备状态信息及时发现设备故障。
2.3安全管理
智慧水务建设过程中的工业控制系统网络建设相较传统网络体系而言，更多倾向于设备部署，易使人们忽视安全管理。实际上工业控制系统的网络安全问题更大程度是人为因素：一是基层工作人员相对素质较低，在水务设备的安装和巡检过程中，麻痹大意，忽视安全问题；二是工业控制系统网络缺少日志自动化管理，需要人工建立台账。智慧水务建设过程需要提高安全管理意识，建立独立的安全管理制度：一是加强日志管理和审计管理，尽可能利用信息化手段管理日志，可设立专岗专管。二是加大安全培训力度，提高基层工作人员的安全意识，发现问题及时报告。
3结语
"智慧水务"是现代化城市建设的必然趋势，智慧水务和国家网络空间安全息息相关。在建设初期，提高安全意识，建立安全管理制度，加强每个环节的安全建设，尤其是工业自动控制系统网络安全建设，至关重要。本文主要分析了智慧水务建设过程的工业自动控制系统网络安全问题，并给出了相应的解决办法，对生产实践具有一定的参考借鉴意义。
参考文献
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1过程控制系统网络的特点与风险点
改革开放以来，我国石油化工企业的自动化和信息化水平，无论在装备上、技术水平上、功能与规模上都有了较大的发展。测量和控制装置不断更新升级，DCS、PLC和IPC已成为大中型石油和化工企业的主要控制手段[3]。而由DCS、PLC和FCS等控制系统构成的控制网络在石化行业中也得到了广泛的应用。
1.1过程控制系统网络的特点过程控制系统的网络与传统的IT网络不同，具有以下特点。1）较高的实时性和可靠性。过程控制系统网络主要需要保证所有传输数据的实时性以及网络的可靠性，在传输过程中不允许有中断出现，需要整个传输过程始终在系统的可控范围内，不能出现失控的状态。2）专有通信协议。早先每一个过程控制系统供应商都有自己独自研发的专有通信协议，但随着过程控制系统的网络面逐渐扩大，而在彼此的通信传输中需要进行转换，不同通讯协议导致的不便捷性逐渐显露出来。近几年随着系统开放性呼声越来越高，在行业内部出现了一些开放的公用的专有通信协议，例如OPC，ModbusTCP，现场总线(Foundation／Hart／Profibus)等。3）相对的独立性。过程控制系统通常都是根据工艺设备的要求而进行独立设计，所以无论从前期网络设计到实际物理安装，整个控制系统网络都是相当独立的，不会与其他任何应用存在交联部分。在与外界交互的通道上仅仅开放OPCServer一个接口，通过OPC工业通信协议与外部进行数据交换。4）较长的产品更新周期。过程控制系统产品不以追求设备的先进性为目标，更多地是强调安全性与稳定性。所以结合实际工艺生产以及设备投资来进行综合考虑，过程控制系统通常具有较长的更新周期，这样就导致系统操作平台的安全漏洞得不到及时的维护。5）与杀毒软件兼容性差。目前市场上的杀毒软件厂商基本都是针对常用的应用软件进行兼容性测试，针对市场上使用频率较高的软件进行病毒防治策略的研究。而在网络中基于Windows平台上安装的所有过程控制软件，几乎没有杀毒软件厂商对其进行过完整的兼容性测试。这种情况同样也适应于过程控制系统制造商，各家控制系统制造商一般只认可少数几种防病毒软件，所以在工控领域的操作层级进行统一部署防护策略是一件很困难的事。
1.2过程控制系统网络的风险点根据对过程控制系统结构的分析，通常易受病毒侵袭的主要风险点主要有“数据采集网络的连接”，“先进过程控制站的连接”，“操作站”之间的三处连接。1）与数据采集网络的通信安全隐患例如采用双网卡配置的OPC数据采集机，但无其他任何防护措施。虽然OPC数据采集机采用双网卡配置，并已经将控制网与信息网进行隔离，信息网已经无法对控制网进行操纵攻击，但是双网卡结构的配置，对病毒的传播没有任何阻挡作用，所以来自上层信息网对控制网的病毒感染是目前的最大隐患。2）先进控制过程站的病毒感染隐患例如先进控制过程站通常可以由软件供应商进行自由操作，先进控制过程站本身并无任何防护措施，具有较高的病毒感染风险。首先先进控制过程站的安装、调试、运行一般需要较长的时间，而且需要项目工程师进行不断的调试、修改。期间先进控制过程站需要频繁与外界进行数据交换，这给先进控制过程站本身带来很大感染病毒的风险。一旦先进控制过程站受到病毒感染，其对实时运行的控制系统安全会造成极大隐患。另外先进过程控制站是应用OPC通信协议进行数据通信的，所以采用常规IT策略（例如常规的通用防火墙）无法提供适宜的防护。3）操作站互相感染的隐患目前大多数操作站都运行一个工作网络中，但在网络内部没有采取任何有效防护措施。而工业平台基本采用PC+Windows架构，同时也广泛应用以太网进行连接，TCP，STMP，POP3，ICMP，Netbios等大量开放的通信协议被广泛应用。但活跃在这些通讯协议上的木马、蠕虫等计算机病毒也具有一定的规模。目前普通的防火墙无法实现工业通信协议的过滤，所以当网络中某个操作站或工程师站感染病毒时，可能会马上通过数据交换传播到该工作网络中的其他PC机上，这就容易造成网络上所有操作站同时发生故障，严重时可导致所有操作站同时失控，甚至造成不可估计的损失。
2防护措施与建议
通过考虑石油化工过程控制系统中的网络架构和安全设计，同时参考保护层理论，列出了硬件、网络通信预防手段、杀毒软件预防手段、网络管理规章制度、良好的个人工作习惯等多个“保护层”，下图为石油化工过程控制系统网络的安全防护洋葱模型。图1石油化工过程控制系统网络的安全防护洋葱模型根据上图列出的各个风险点，可以参考以下措施进行有针对性的安全防护。
2.1设置防火墙相关单位或部门应该针对过程控制系统设置防火墙。防火墙是一项信息安全的防护系统，依照特定的规则，允许或是限制传输的数据通过。在网络通信中采用防火墙，它能允许系统预设的人员和数据（白名单）进入你的网络，同时将系统未允许的人员和数据拒之门外，可以最大限度地阻止网络中的黑客访问公司内部网络，在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造一道保护屏障，从而保护内部网免受非法用户的侵入。一般的防火墙软件例如ComodoFirewall、ZoneAlarm、瑞星个人防火墙、卡巴斯基等均有完善的白名单以及黑名单设置，管理员可以根据相应的软件说明书和自身状况进行详细设置。
2.2安装专业杀毒软件在已联网的过程控制系统工业计算机上安装相应的杀毒软件，以降低电脑病毒、特洛伊木马和恶意软件等感染计算机的概率。杀毒软件通常集成监控识别、病毒扫描和清除和自动升级等功能，有的专业杀毒软件还带有数据恢复等功能，是计算机防御系统（包含杀毒软件，防火墙，特洛伊木马和其他恶意软件的查杀程序，入侵预防系统等）的重要组成部分。但是需要注意的是，有的时候杀毒软件会对工业计算机上的一些正常行为误报为病毒或木马。这时候就需要网络安全管理人员在安装杀毒软件的同时，将已确认的工业正常行为录入杀毒软件的信任列表，以避免误删重要程序或导致系统停机的情况发生。
2.3建立完善的规章管理制度公司应建立完善的网络系统安全管理规章制度，安排专人（网络安全管理人员）负责公司内部网络系统的安全运行工作。同时设置一定的权限，以阻止管理员之外的人员进行随意操作与变更。
关键词：互联网+ 工业控制系统 网络安全
中图分类号：TU746 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0206-01
随着信息技术的发展，所有的传统产业都在受到影响，它使得整个传统产业可以实现远程的智能化管理和控制，就像一个人有了神经系统。传统产业同网络信息技术的融合就构成了物联网、车联网、工业互联网等一系列概念，不过这些概念的核心在于网络互连。在网络互连的大趋势下，工业控制系统的互连也就成为必然要发生的趋势。
1 “互联网+”时代下工业控制系统的网络安全问题
网络互连的优势在于能够显著提升生产力，增强创新力，降低工业原材料以及生产能源的损耗，推动产业模式高效变革。但是，网络互连也带来了安全问题，由于互联而引发各种各样的网络安全问题，工业控制系统不断遭遇着来自内部和外部的各类网络病毒的进攻。今天，工业控制系统受到的网络攻击已经变成我们国家所遭受的最危险的安全挑战之一。
工业控制系统最初设计的目的在于实现各类实时控制功能，并没能想到有关安全的问题。今天，这些都暴露在网络上，这给它们所控制的例如像重要基础设备，关键系统等都造成了大量的危险和隐患。近年来，工业控制系统的网络安全问题多次出现，因为工业控制系统的安全触及国家经济和人民生活，如果受到损害，将会造成非常严重的后果。
比如，澳大利亚污水处理厂发生的安全问题，导致了大量的污水还没有经过净化就被直接排到了大自然中，引发了十分严重的环境污染。德国的一家钢铁厂曾经受到一次网络黑客入侵，其侵入了钢铁厂的熔炉控制系统，导致了熔炉控制系统停止工作一整天，据估计，这一天的经济损失就超过了1.5亿美元。伊朗布什尔核电站遭受的黑客攻击导致其部分离心机损坏，发生放射性物质外泄，危害甚至达到了当年的切尔诺贝利核电站事故，直接造成了伊朗的战略核计划后退了两整年。中东能源产业受到的网络病毒攻击，造成了许多的重要信息外泄，有可能引发大规模的网络攻击。
大家可以看到，世界上的许多国家都已经将网络安全当作国家安全的一个关键环节，而工业控制系统的网络安全又是其中最为重要的。首先，在国家与国家的竞争中，获得了他国的重要基础设施工业控制系统的关键信息，在各国的网络空间竞争中就会占得先机。其次，国际上出现的像恐怖组织、极端势力等在内的非国家行为体，不断试图利用正在发展的工业控制系统的网络安全隐患来达到他们不可告人的目的。随着网络技术的发展及其与生俱来的开放性特点，造成攻击难度以及代价不断下降，工业控制系统已逐步变成今天各类非法组织、个人等网络攻击的首要目标，而这就给我们国家的安全带来了非常大的威胁。
2 工业控制系统在线监测能力的建设
面对“互联网+”时代下工业控制系统网络安全问题给我们国家的安全带来了威胁，我们需要掌握有哪些工业控制系统运行在互联网中，有哪些产业、哪些区域的工业控制系统运行在互联网中，而且这些运行在互联网中的工业控制系统到底有怎样的威胁？所以，工业控制系统在线监测能力的建设也就变成了当务之急。
为了解决网络安全问题带来的威胁，各国都特别重视工业控制系统的在线监测能力。2008年开始，美国国土安全部建立ProjectShine项目，查询在互联网上互联的所有工业控制系统设施及重要信息基础设备，到2012年为止，已汇集了世界范围内的220多万条数据。不只美国，比如英国，也都发展了本国的工业控制系统查询设施来了解和查找本国以及别的国家的重要基础设备。
2013年初，我国工业和信息化部电子科学技术情报研究所逐步进行关键控制系统在线查询监测工作，开始构建起关键控制系统在线监测平台，对互联在网络上的关键工业控制系统实施安全监测以及危险警示工作，到今天已经开始形成了对关键工业控制系统的在线监测能力。在查询我国关键工业控制系统基础设施的前提下，工业和信息化部电子科学技术情报研究所还自主开发了关键工业控制系统在线监测预警平台，研发了工业控制系统的在线搜索系统。通过不断查询网络信息，判断出与工业控制系统网络指纹特征相符合的IP，查询运行在互联网上的关键工业控制系统的基本信息。为了未来进一步的开展工作，还开发了与平台配套的硬件化设备。当前，在线监测预警平台监测的设施包括：工业控制设施：PLC、DCS、RTU等等；智能设备：如当前智慧城市中使用的视频监控设备等。
经过近些年来的工作，监测平台取得了部分阶段性的成果。到今天平台已经搜寻了十余类重要工控专用协议以及工控专有的网络端口；获得了国内外工业控制系统及设施的基础情况、分布概况以及发展方向；增强了我国对关键工业控制系统网络安全问题的预警能力；推动重要基础设施运行企业增强工业控制系统网络安全防护能力；为工业控制系统网络安全监测以及预警提供重要保障。
3 结语
“互联网+”时代下，信息技术的发展推动了传统产业的创新和提升，但是，随之也带来了工业控制系统的网络安全问题，因此，我们必须将工业控制系统在线监测能力的建设及完善提上议事日程，为我们国家的安全提供保障。
参考文献
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工业控制系统网络安全防护体系是工业行业现代化建设体系中的重要组成部分，对保证工业安全、稳定、可持续竞争发展具有重要意义。基于此，文章从工业控制系统相关概述出发，对工业控制系统存在的网络安全问题，以及当今工业控制系网络安全防护体系设计的优化进行了分析与阐述，以供参考。
关键词：
工业控制系统；网络安全；防护体系
0引言
工业控制系统是我国工业领域建设中的重要组成部分，在我国现代化工业生产与管理中占有重要地位。随着近年来我国工业信息化、自动化、智能化的创新与发展，工业控制系统呈现出网络化、智能化、数字化发展趋势，并在我国工业领域各行业控制机制中，如能源开发、水文建设、机械制作生产、工业产品运输等得到了广泛应用。因此，在网络安全隐患频发的背景下，对工业控制系统网络安全防护体系的研究与分析具有重要现实意义，已成为当今社会关注的重点内容之一。
1工业控制系统
工业控制系统（IndustrialControlSystem，ICS）是由一定的计算机设备与各种自动化控制组件、工业信息数据采集、生产与监管过程控制部件共同构成且广泛应用与工业生产与管理建设中的一种控制系统总称[1]。工业控制系统体系在通常情况下，大致可分为五个部分，分别为“工业基础设施控制系统部分”、“可编程逻辑控制器/远程控制终端系统部分（PLC/RTU）”、“分布式控制系统部分（DCS）”、“数据采集与监管系统部分（SCADA）”以及“企业整体信息控制系统（EIS）”[2]。近年来，在互联网技术、计算机技术、电子通信技术以及控制技术，不断创新与广泛应用的推动下，工业控制系统已经实现了由传统机械操作控制到网络化控制模式的发展，工业控制系统的结构核心由最初的“计算机集约控制系统（CCS）”转换为“分散式控制系统（DCS）”，并逐渐趋向于“生产现场一体化控制系统（FCS）”的创新与改革发展。目前，随着我国工业领域的高速发展，工业控制系统已经被广泛应用到水利建设行业、钢铁行业、石油化工行业、交通建设行业、城市电气工程建设行业、环境保护等众多领域与行业中，其安全性、稳定性、优化性运行对我国经济发展与社会稳定具有重要影响作用。
2工业控制系统存在的网络安全威胁
2.1工业控制系统本身存在的问题
由于工业控制系统是一项综合性、技术复杂性的控制体系，且应用领域相对较广。因此，在设计与应用过程中对工作人员具有较高的要求，从而导致系统本身在设计或操作中容易出现安全隐患。
2.2外界网络风险渗透问题
目前，工业控制系统网络化设计与应用，已成为时展的必然趋势，在各领域中应用工业控制系统时，对于数据信息的采集、分析与管理，需要工业控制系统与公共网络系统进行一定的链接或远程操控。在这一过程中，工业控制系统的部分结构暴露在公共网络环境中，而目前公共网络环境仍存在一定的网络信息安全问题，这在一定程度上将会导致工业控制系统受到来自网络病毒、网络黑客以及人为恶意干扰等因素的影响，从而出现工业控制系统网络安全问题。例如，“百度百科”网站，通过利用SHODAN引擎进行OpenDirectory搜索时，将会获得八千多个处于公共网络环境下与“工业控制系统”相关的信息，一旦出现黑客或人为恶意攻击，将为网站管理系统带来严重的影响[3]。
2.3OPC接口开放性以及协议漏洞存在的问题
由于工业控制系统中，其网络框架多是基于“以太网”进行构建的，因此，在既定环境下，工业过程控制标准OPC（Ob-jectLinkingandEmbeddingforProcessControl）具有较强的开放性[4]。当对工业控制系统进行操作时，基于OPC的数据采集与传输接口有效网络信息保护举措的缺失，加之OPC协议、TCP/IP协议以及其他专属代码中存在一定的漏洞，且其漏洞易受外界不确定性风险因素的攻击与干扰，从而形成工业控制系统网络风险。
2.4工业控制系统脆弱性问题
目前，我国多数工业控制系统内部存在一定的问题，致使工业控制系统具有“脆弱性”特征，例如，网络配置问题、网络设备硬件问题、网络通信问题、无线连接问题、网络边界问题、网络监管问题等等[5]。这些问题，在一定程度上为网络信息风险因素的发生提供了可行性，从而形成工业控制系统网络安全问题。
3加强工业控制系统网络安全防护体系的建议
工业控制系统网络安全防护体系的构建，不仅需要加强相关技术的研发与利用，同时也需要相关部门（如，设备生产厂家、政府结构、用户等）基于自身实际情况与优势加以辅助，从而实现工业控制系统网络安全防护体系多元化、全方位的构建。
3.1强化工业控制系统用户使用安全防护能力
首先，构建科学且完善的网络防护安全策略：安全策略作为工业控制系统网络安全防护体系设计与执行的重要前提条件，对保证工业控制系统的网络安全性具有重要指导作用。对此，相关工作人员应在结合当今工业控制系统存在的“脆弱性”问题，在依据传统网络安全系统构建策略优势的基础上，有针对性的制定一系列网络防护安全策略，用以保证工业控制系统安全设计、操作、管理、养护维修规范化、系统化、全面化、标准化施行。例如，基于传统网络安全策略——补丁管理，结合工业控制系统实际需求，对工业控制系统核心系统进行“补丁升级”，用以弥补工业控制系统在公共网络环境下存在的各项漏洞危机[6]。在此过程中，设计人员以及相关工作者应通过“试验测验”的方式，为工业控制系统营造仿真应用环境，并在此试验环境中对系统进行反复测验、审核、评价，并对系统核心配置、代码进行备份处理，在保证补丁的全面化升级的同时，降低升级过程中存在的潜在风险。其次，注重工业控制系统网络隔离防护体系的构建：网络隔离防护的构建与执行，对降低工业控制系统外界风险具有重要意义。对此，相关设计与工作人员应在明确认知与掌握工业控制系统网络安全防护目标的基础上，制定相应的网络隔离防护方案，并给予有效应用。通常情况下，工业控制系统设计人员应依据不同领域中工业控制系统类型与应用需求，对系统所需设备进行整理，并依据整理内容进行具体测评与调试，用以保证各结构设备作用与性能的有效发挥，避免出现设备之间搭配与连接不和谐等问题的产生；根据工业控制系统功能关键点对隔离防护区域进行分类与规划（包括工业控制系统内网区域、工业控制系统外部区域、工业控制系统生产操作区域、工业控制系统安全隔离区域等），并针对不同区域情况与待保护程度要求，采用相应的举措进行改善，实现不同风险的不同控制[7]。与此同时，构建合理、有效的物理层防护体系：实践证明，物理层防护体系的构建（物理保护），对工业控制系统网络安全防护具有至关重要的作用，是工业控制系统实现网络安全管理与建设的重要基础项目，也是核心项目，对工业控制和系统网络防护体系整体效果的优化，具有决定性作用。因此，在进行工业控制防护系统网络安全防护体系优化设计时，设计人员以及相关企业应注重对工业控制系统物理层的完善与优化。例如，通过配置企业门禁体系，用以避免外来人员对工业现场的侵害；依据企业特色，配设相应的生产应急设备，如备用发电机、备用操作工具、备用电线、备用油库等，用以避免突发现象导致设计或生产出现问题；通过配置一定的监测管理方案或设施，对系统进行一体化监管，用以及时发现问题（包括自然风险因素、设备生产安全风险因素等）并解决问题，保证工业控制系统运行的优化性。此外，加强互联网渗透与分析防治：设计工作人员为避免工业控制系统互联网渗透安全威胁问题，可通过换位思考的形式，对已经设计的工业控制系统网络安全防护体系进行测评，并从对方的角度进行思考，制定防护对策，用以提升工业控制系统网络安全性。
3.2强化工业控制系统生产企业网络安全防护能力
工业控制系统生产企业，作为工业控制系统的研发者与生产者，应提升自身对工业控制系统网络安全设计的重视程度，从而在生产过程中保证工业控制系统的质量。与此同时，系统生产企业在引进先进设计技术与经验的基础上，强化自身综合能力与开发水平，保证工业控制系统紧跟时展需求，推动工业控制系统不断创新，从根源上降低工业控制系统自身存在安全风险。
3.3加大政府扶持与监管力度
由上述分析可知，工业控制系统在我国各领域各行业中具有广泛的应用，并占据着重要的地位，其安全性、稳定性、创新性、优化性对我国市场经济发展与社会的稳定具有直接影响作用。由此可见，工业控制系统网络安全防护体系的构建，不仅是各企业内部组织结构体系创新建设问题，政府以及社会等外部体系的构建同样具有重要意义。对此，政府以及其他第三方结构应注重自身社会责任的执行，加强对工业控制系统安全防护体系环境的管理与监督，促进工业控制系统安全防护外部体系的构建。例如，通过制定相应的网络安全运行规范与行为惩罚措施，用以避免互联网恶意破坏行为的发生；通过制定行业网络安全防护机制与准则，严格控制工业控制系统等基础设施的网络安全性，加大自身维权效益。
4结论
综上所述，本文针对“工业控制系统网络安全防护体系”课题研究的基础上，分析了工业控制系统以及当今工业控制系统存在的网络安全问题，并在工业控制系统网络安全防护体系设计的基础上，提供了加强工业控制系统网络安全防护体系设计的优化对策，以期对工业控制系统网络安全具有更明确的认知与理解，从而促进我国工业控制系统网络安全防护体系建设的优化发展。
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Abstract: The paper mainly introduces the components and the related technology of network security access control system and explores the application of this technology on railway information system.
关键词:网络安全;准入控制;铁路
Key words: network security; access control; railway
中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)27-0170-01
0引言
随着网络环境愈发复杂,国家对铁路信息系统的安全级别提高到了《信息安全等级保护》的范畴,这就意味着铁路信息系统需要进一步提高安全等级。为此,铁路部门非常重视各种信息系统的安全建设。
现有铁路各信息系统中一般都部署了防病毒、补丁分发等安全措施,起到了一定的网络安全防护作用。但随着网络的发展,这些单个、相对静态的防护措施如何能够进一步的增强和扩展,如何能够有效的结合在一起提高系统安全性,达到国家对铁路系统的安全要求,这就是需要探讨的网络安全准入控制系统。
1网络安全准入控制技术概述
网络安全准入控制的核心概念是从网络接入端点的安全控制入手,结合认证服务器,安全策略服务器和网络设备,以及第三方防病毒、系统补丁等服务器,完成对接入终端用户的强制认证和安全策略应用,从而保障网络安全。
现今,思科、赛门铁克、H3C等厂家已有成熟的网络安全准入控制系统,可以支持常见的准入控制、安全管理、防病毒、补丁分发、ACL(访问控制列表)下发、防ARP攻击、U盘外设管理等功能。其可以实现对整个系统的接入控制、可视化和动态的管理,增强系统的高安全。
2铁路系统应用方案
对于铁路各信息系统应用网络安全准入控制系统,只需增加安全策略服务器、认证服务器,并结合已有的防病毒、补丁分发、网络设备等,即可进行无缝、有效的整合,形成一套联动的系统,实现准入控制等强大的功能。
2.1 铁路信息系统现状铁路行业各信息系统的网络构架以典型的E1环形网络为主,网络接入节点为车站,核心节点一般为铁路局。铁路信息系统具备常用的防病毒和漏洞补丁等安全设备,可以起到对网内固定的计算机、服务器等设备进行病毒防护和补丁升级,但对于系统中是否有其他终端接入,接入的终端设备是否合法,合法用户终端系统是否安全等并未做更进一步的控制。
2.2 网络安全准入控制实现方式网络安全准入控制系统以既有系统网络为基础,在网络核心交换机处设置隔离区,增加安全策略和认证服务器,并利旧补丁分发和防病毒服务器。隔离区中服务器与既有服务器群采用不同VLAN子网隔离开来。在既有车站路由器开启802.1x通用认证协议。
2.2.1 系统构成。①安全策略服务器及安全客户端。②认证服务器。③防病毒、补丁分发服务器。④网络设备。
2.2.2 系统要求。用户终端计算机必须安装准入控制系统客户端软件,在接入网络前首先要进行802.1x和安全认证,否则将不能接入网络或者只能访问隔离区的资源。在接入路由器或交换机中要部署802.1x认证,结合认证服务器进行联动,强制进行基于用户的802.1x认证和动态ACL、VLAN控制。安全策略服务器中配置用户的服务策略、接入策略、安全策略,用户进行802.1x认证时,由安全策略服务器验证用户身份的合法性,并基于用户角色(服务)向安全客户端下发安全评估策略(如检查病毒库版本、补丁安装情况等),完成身份和安全评估后,由安全策略服务器确定用户的ACL、VLAN以及病毒监控策略等。防病毒、漏洞补丁服务器部署于隔离区。
2.2.3 流程说明。①用户上网前必须首先进行身份认证,确认是合法用户后,安全客户端还要检测病毒软件和补丁安装情况,上报安全策略服务器。②安全策略服务器检测补丁安装、病毒库版本等是否合格。③安全策略服务器通知接入设备,将该用户的访问权限限制到隔离区内。此时,用户只能访问补丁服务器、防病毒服务器等安全资源,因此不会受到外部病毒和攻击的威胁。④安全客户端通知用户进行补丁和病毒库的升级操作。⑤用户升级完成后,可重新进行安全认证。⑥如果用户补丁升级不成功,用户仍然无法访问其他网络资源,可进行相应检测。⑦用户可以正常访问其他授权(ACL、VLAN)的网络资源。
2.3 实施效果①由于接入节点路由器或交换机对端口部署了802.1x认证,所有非法用户将不能访问企业内部网络。并且认证通过前,用户终端之间无法实现互访(前提是车站交换机支持802.1x,如果是在路由器实现802.1x则无法控制车站内的终端之间互访)。②合法用户接入网络后,其访问权限受路由器或交换机中的ACL控制。特定的服务器只能由被授权的用户访问。③合法用户接入网络后,其互访权限受路由器控制,实现对终端接入网络访问控制。④用户正常接入网络前,必须通过安全客户端的安全检查,确保没有感染病毒且病毒库版本和补丁得到及时升级。降低了病毒和远程攻击对企业网带来的安全风险。⑤通过使用网络准入系统客户端软件,可对用户的终端使用行为进行严格管理,比如禁止U盘、禁止光驱等。
3网络安全准入控制系统优势
①系统整合后将安全防范由静态转向动态方式,对于所有网络接入用户可实现接入控制和监控,及时发现非法接入情况,对整个系统实现“透明可视”,降低了系统风险。②系统整合后将以往部署的防病毒、补丁分发功能进一步的功能扩大,可实现对于既有系统正常用户进行“体检”,发现其安全缺陷,而进一步的进行修复,更加智能化,同时带来的是更高的安全性。③该系统可以无缝的直接整合在既有系统中,具备一定的兼容和适用性。④整合现有防病毒、补丁分发、终端操作系统管理维护等功能,进行集中、统一管理和维护,减少维护管理工作量。
4结束语
网络安全准入控制系统旨在整合现有资源,全面、可靠的保证系统安全性和可靠性。在铁路信息系统应用,可以以较少的投入实现高安全性、可视化和动态防护的功能。同时,对于铁路各信息系统之间的访问控制,则可以新增或利旧既有的防火墙、网闸来实现安全隔离访问,进一步完善系统间的安全性。
随着国家铁路信息化安全建设的推进,网络安全准入控制系统以其全面、高效、安全的特点,必将在行业内得到应用和推广。
参考文献:
[1]H3C EAD终端准入控制解决方案[Z].2010,3.
关键词：工业控制系统;安全威胁;无线网络安全
工业控制系统包括了多种控制系统，是对监控数据采集系统（SCADA）、可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）等控制系统的总称。工业控制系统在国家关键基础设施中广泛运用，是国家关键基础设施正常运转的基础。随着无线网络技术运用到工控系统中，无线网络的安全问题便备受关注。无线网络的开放性和脆弱性使得工控系统容易遭受恶意攻击和窃听、诈骗等安全威胁，加强工业控制系统无线网络安全具有重要意义。基于现今主要安全防护策略，从密钥管理、加密算法和路由层安全技术三方面来提升工控系统中无线网络的安全度。
1.工业控制系统无线网络的安全问题
工业控制系统对国家社会生活有关键作用，交通、工业、能源、市政等都离不开工控系统的支持和运作。无线网络应用于工控系统大大方便了国民基础设施的正常运行，但由于无线网络的公开性和目前技术的限制，工控系统中无线网络面临许多潜在的安全威胁，如恶意攻击、无线网络系统本身落后等，一旦工控系统遭遇不良破坏和干预，整个国民基础设施便会处于瘫痪状态，给国民经济和生活带来巨大障碍和损失。
1.1恶意攻击
恶意攻击是指工控系统遭受到人为的破坏和干扰，对工控系统安全造成严重威胁的行为。这类攻击可以分为两种，即主动攻击和被动攻击。一般而言，主动攻击包括通过伪造病毒并发送到目标计算机系统中，实现攻破、侵占的目的。而不惊动目标计算机系统，在不知不觉中直接获取计算机内的重要信息和数据的行为属于被动攻击。恶意攻击会流失基础设施运转的资料和信息，易被不法分子利用，对国家生活安全造成严重威胁。
1.2无线网络系统自身的落后性
无线网络技术目前处于新兴时期，所以无线网络运用在工控系统中突显了它自身的技术缺陷。首先，计算、存储能力不足，工业控制现场采用的大多是嵌入式CPU，这种CPU存储空间相对较小、计算能力有限，无法承担大型的数据计算任务。另外，无线网络的能量消耗较大，而工业控制现场的终端设备不需要人工监控，为设备充电和更换电池的做法都不具有可行性，所以在保障无线网络安全时要考虑低消耗问题。最后，节点分布的任意性使得无法确定节点与节点之间的位置和距离。
1.3抗攻击能力弱
传感器节点是工控系统中无线网络安全的关键组成部分，一旦节点受到破坏或攻击，将带来巨大的损失。这是因为传感器节点一般安置在比较恶劣、困难的环境中，长期下来容易受到物理性的破坏，检测并进行维修存在较大困难，又由于传感器节点所在区域是开放的，攻击者便能迅速侵入漏洞，获取该节点的敏感信息，从而带来一系列连锁的恶性影响。
2.无线网络在工控系统中的安全性
无线网络在工业控制系统中逐渐受到采纳和青睐，是由于无线网络的低成本、组网灵活性高、可靠度较高等方面的优势。而在这些优势中，无线网络技术的安全性是工业控制系统最关注的问题。目前，无线网络在工控系统中主要研究密钥模式、加密算法技术和路由层安全技术来提高其安全度。
2.1创新密钥模式
密钥管理是无线网络安全性的重要保障，对工控系统提供了安全保障。密钥管理涉及了密钥预分配、密钥发现和维护三方面内容，这其中又囊括数据加密、数据认证和节点身份认证，对维护无线网络安全有重要作用。密钥模式能有效抵挡恶性攻击，增强无线网络对攻击者的抵御能力。目前，较为成功的密钥管理方案主要有posite随机密钥预分配方式、随机密钥预分配方案等，这些密钥管理方案都在一定程度上提高了工控系统的安全度。为了建立起有效的工控系统安全防护体系，还要继续创新密钥管理模式，增强其破解难度。
2.2提高加密算法技术
加密算法是保证工控系统信息安全的一个重要方面。使用无线网络的加密算法技术后，攻击者只有破解了加密算法才能进入工控系统，而这无疑大大加大了恶意窃取信息的难度和复杂性，从而对工控系统起到了安全维护的作用。加密算法发展至今，已经出现了多种有效的算法方式，如AES、DES、TEA、MD5等，在现今发展的基础之上，加密算法的速度要不断增强，能量消耗也需要尽量降低，使之更好地服务工控系统。
2.3加强路由层安全技术
工控系统底层通信的基础是路由层技术，因此提高路由层安全技术是保障工控系统安全的重要部分。路由层技术的提升能增强无线网络的抗干扰性和自愈能力，为工控系统通信安全提供保证。整个无线网络的安全度需要路由层安全技术做支撑，因此，必须针对现有的路由层技术缺陷，研究出安全系数更高的路由层。
3.结束语
工业控制系统关系国计民生，无线网络技术在工业控制系统中的应用能降低成本、方便维护和增强灵活性，然而无线网络的开放性使工控系统安全性受到一定威胁。为了保障工控系统的安全性，主要从密钥管理模式、加密算法、路由层安全技术者三方面着手，致力于增强密钥管理的创新性和复杂度，开发新型加密算法并提高路由层安全技术。在新时期，建立高安全性能的无线网络安全体系是完善国家工业控制系统的必然要求。
参考文献：
[1]曲家兴，周莹，王希忠，张清江.工业控制系统无线网络安全体系的研究[J].信息技术，2013，01：36-38.
【关键词】电厂；生产控制系统；网络信息安全
中图分类号：F407 文献标识码： A
一、前言
作为电厂生产运作的一项重要工具，生产控制系统在近期得到了较为广泛的应用和深入的研究。研究其网络信息安全，能够更好地提升电厂生产控制系统的可靠性，从而更好地保证电厂生产的顺利进行。本文从概述相关内容开始探究。
二、概述
为了提高工作效率，绝大多数电厂都建立了自己的内部网络，内部网络存在的安全隐患同样会对信息安全造成很多的威胁，甚至会对电厂造成重大经济损失。电厂网络面临的威胁来自于电厂内部和电厂外部两个方面，安全隐患主要体现在管理不严，导致非法入侵；电厂内部操作不规范，故意修改自己的IP地址等，导致电厂内部信息的泄漏；网络黑客通过系统的漏洞进行攻击，导致网络的瘫痪，数据的盗取；病毒通过局域网资料的共享造成病毒的蔓延等。
电厂网络面临的外部威胁主要是指黑客攻击，它们凭借计算机技术和通信技术侵入到电厂内部网络信息系统中，非法获得电厂内部的机密文件和信息。无论是操作系统还是网络服务都存在一定的安全漏洞，这些漏洞的存在，就给攻击者提供了入侵的机会。网络黑客通过各种手段对网络中的计算机进行攻击，非法闯入信息系统，窃取信息，泄露信息系统内的重要文件。
由于电厂内部管理不善，电厂员工的恶意行为也影响着信息的安全，内部人员的威胁行为分为违规操作和恶意报复。其中，内部员工的违规操作是造成外部威胁得逞的主要原因，有的工作人员利用自己的工作便利进入电厂的信息系统，窃取电厂信息系统内的重要文件，并将信息泄漏给他人，获取一定的利益；有的员工直接打开从网上下载的文件和视频，不经过专业杀毒软件的扫描，给电厂的内部网络带来安全隐患，甚至带来的病毒在全网络蔓延，造成电厂内网的瘫痪，严重损坏公司的利益，影响公司的正常运转。
三、电厂生产控制系统面临的安全隐患
1.被动攻击形式
被动攻击这种情况下在计算机领域中称作是流量分析现象。在计算机网络安全中，最为典型的信息攻击方式是信息的截获，信息的捕获主要指的是在信息技术中，网络攻击者通过网络技术对他人的私人信息进行不断的窃取和攻击这一信息安全性的现状。在这个过程中，网络信息得到攻击者通过对数据信息的观察与分子，进行相应的网络信息的攻击，尤其是对其中的一个数据单元进行相应的攻击，其中攻击的是网络中的信息数据，并不是信息流。上述的这些网络信息的安全隐患中，网络信息的攻击者和黑客是无处不在的，总是对网络系统中的数据信息进行攻击，盗取用户的个人信息，这些攻击者主要是通过网络中的数据协议PUD对用户的信息资源进行了一定的控制与盗取，最终导致而来网络信息资源安全隐患的产生。
2.主动攻击
计算机网络安全注的主动攻击是指，在计算机网络通讯系统中，攻击者或者是黑客，通过网络技术，连接到具体的数据通讯协议进行有目的有计划的信息资源的获取。这个过程是一种目的性明确的信息盗取方式，对于系统中的信息进行有目的的安全性攻击。并且在整个计算机网络通讯技术的安全性攻击过程中，攻击者通过对系统中的数据协议进行攻击，延迟了PDU的运行，严重情况下，最终将一种伪造的PDU输送到相应的网络中进行信息数据的传输。其中，此处所述的信息中断、信息篡改以及数据信息内容的伪造是上述所说的一种计算机网络完全的被动攻击方式。
四、电厂生产控制系统对网络安全的改进方案
1.物资需求计划的应用
MRP即物资需求计划，所谓物资需求计划指根据产品结构中不同层次的物品的从属关系和数量关系，以单件产品为对象，以完工时间为标准的倒排计划，根据提前期的长短制定物品下达时间的先后顺序，是一种电厂内的物资计划管理模式。通过运用物资需求计划，精确地对每月的生产任务进行合理安排，可以有效解决电厂生产过程中出现的“月初任务松，月末任务紧”的现象，通过合理调整生产计划，使发电厂对市场的应变能力加强。
2.完善身生产生产计划和控制系统
发电厂需要将安全生产列为其主要的研究内容，通过确保其生产质量提高其在同行业中的竞争力，从而获得较大的经济效益。通过完善发电厂自身的管理体系，使其在进行安全生产的同时，保障其生产计划的顺利执行。建立并完善合理的监督管理体系，有助于提高发电厂内部员工的自觉性和职业素质，可以在满足客户需求的同时，有效地提高发电厂的经济效益。
3.主生产计划方案编制
所谓主生产计划，是物资需求计划的主要输入因素，其以合同为依据，并按一定的时间段对相关电力产品的数量以及交货日期进行合理分析，并在现有的生产计划与设备资源中做出相应的平衡的新型生产计划。另一方面，从客户和电厂的双方面角度出发，主生产计划方案的编制一方面为电厂制定了完备的生产和控制计划，另一方面使得电厂的各项生产得以有序进行，从而提高了电厂与用户的合作效率。
五、强化生产控制系统安全的措施
1.对安全规划产生足够的重视
电厂网络安全规划就是全面的思考网络的安全问题，对于安全问题，需要以系统观点进行考虑。要想提升安全管理的有效性，就需要对信息安全管理体系进行全面系统的构建。
2.对安全域进行合理划分
电厂将电厂网络的内外网实行了物理隔离，但是在内网上，安全域的合理划分依然非常重要。在划分的时候，需要结合整体的安全规划和信息安全等级来进行，对核心重点防范区域和一般防范区域以及开放区域进行划分。网络安全的核心就是重点防范区域，用户不能够对这个区域直接访问，安全级别较高；应该在这个区域内放置各种重要数据、服务器和数据库服务器，在本区域内运行各种应用系统、OA系统等。
3.对安全管理进行强化，对制度建设产生足够的重视
为了促使电厂网络信息安全得到保证，就需要系统性的考虑电厂网络信息安全，对于电厂网络的安全问题，非常重要的一个方面就是安全管理和制度建设。首先要对日志管理和安全审计产生足够的重视，通常情况下，审计功能是防火墙和入侵检测系统都具备的，要将它们的审计功能给充分利用起来，提升网络日志管理和安全审计的质量。要严格管理审计数据，任何人不得对审计记录进行随意的修改和删除。
4.构建内网的统一认证系统
网络信息安全最为关键的一项技术就是认证，通过认证，身份鉴别服务、访问控制服务以及机密都可以得到实现。对病毒防护体系进行构建，将防病毒体系安装于电厂网络上，远程安装、远程报警以及集中管理等都是防病毒软件的功能；要对防病毒的管理制度进行构建，不能够在内网主机上随意拷贝互联网上下载的数据，不能够在联网计算机上使用来历不明的移动存储设备，发现病毒之后，相关工作人员需要及时采取处理措施。
六、结束语
通过对电厂生产控制系统网络信息安全的相关研究，我们可以发现，威胁其安全的因素来自多方面，有关人员应该从电厂生产控制系统运作的客观实际出发，充分分析威胁因素，从而研究制定最为切合实际的网络信息安全应对策略。
参考文献：
[1] 覃冠标.关于发电厂生产计划与控制系统的改进研究[J].科技资讯.2013（34）：141-143.
[2] 吴兴波.S公司生产计划与控制改进研究[J].华南理工大学学报.2010（01）：88-89.
[3] 李随成，樊相宇.MRP生产计划与控制系统的探讨[J].西安理工大学学报.2010（23）：356-360.
