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工業以太網安全分析

文檔作者：馬建科文檔來源：檢修工程部自動化控制檢修作業區		點擊數：	更新時間： 2021年05月12日
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????酒鋼科技???????? 年第?? 期???????? 檢修工程部設備技術研究論文集
??摘要隨著以太網技術在工業控制系統的應用??網絡安全顯得尤為重要??本文通過深入分析工
業以太網存在的各種安全隱患??結合近幾年工業以太網管理的實踐經驗??針對工業以太網出現的安全
隱患??提出工業以太網安全解決策略及防范措施??
??關鍵詞工業以太網安全
1 前言
隨著以太網技術的發展??特別是高速以太網的出現使得以太網能夠克服了自己本身的缺陷??進入
工業領域成為工業以太網??因而使得人們可以用以太網設備代替昂貴的工業網絡設備??然而事物是相
對的?? 在我們享受以太網技術進步的成果的同時應該對它存在的隱患和可能帶來的嚴重后果要有深
刻認識?? 本文結合近年來在工業以太網維護中的實踐和經驗??針對工業以太網存在的安全隱患??提出
了相應的解決策略??
2 工業以太網對安全的要求
工業以太網是面向生產過程控制的網絡??對實時性??可靠性??安全性和數據完整性有很高的要求??
既有與傳統意義上的以太網相同的要求??也有不同與以太網的特點及安全要求??
1??工業以太網所處環境惡劣??必須具有在高溫??潮濕??振動??腐蝕??粉塵??特別是電磁干擾等工業環
境中長時間??連續??可靠??完整地傳輸數據??并能抗工業電網的浪涌??跌落和尖峰干擾??
2??工業以太網是一個過程控制系統??實時性要求高??網絡傳輸具有確定性??
3 工業以太網的不安全因素
3 .1 網絡硬件設備的不安全因素
工業以太網主要由網絡終端設備(工程師站??操作站及控制器等)和網絡連接設備(交換機??防火墻
等)組成??影響安全的因素主要是網絡設備的可靠性?? 但是工業以太網在建設時??為了節約成本??一般
在設備選型時常選用商用網絡設備??雙絞線采用非屏蔽雙絞線??網絡設備無冗余?? 一旦某一環節出現
故障??就會導致網絡通訊中斷??而工業現場的惡劣環境往往會使這些商用網絡設備加速損壞??因此??網
絡設備是導致工業以太網不安全的主要因素之一??
3 .2 工業以太網與管理網互聯帶來的不安全因素
????????????網絡建設初期不考慮網絡的結構??在建設過程中為了實現?? 等數據的傳輸??與管理網絡
??????????????????????互????聯??????且不采取相應的隔離措施?? 而管理網又與互聯??難免就會有來自與管理網的黑
客攻擊??信息阻塞??病毒??從而導致工業以太網的工作異常或癱瘓??使工業以太網運行速度大幅降低或
控制器處于失控狀態??嚴重影響生產安全??
??????????????2010 年發生在伊朗并使伊朗蒙受巨大損失的"超級工廠病毒" 病毒的爆發??直接說明了工
業以太網并不是安全的??完全可以被黑客??病毒等攻擊??
工業以太網安全分析
檢修工程部自動化控制檢修作業區馬建科
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??酒鋼科技???????? 年第?? 期?? ???????? 檢修工程部設備技術研究論文集
3.3 管理方面??維護人員及操作人員??的不安全因素
??????????開放的光驅??B 接口的使用共享文件夾的互相訪問操作站漏洞補丁未定期安裝操作系統
????的用戶權限過??大等原因造成操作站感染病毒木馬導致網絡內其它操作站感染病毒嚴重時甚至導
??致網絡癱瘓
3.4 維護人員的網絡安全意識低
??????????工業控制系統維護人員只注重C D C 等控制系統的安全可靠對網絡存在的不安全因素知之
????甚少甚至根本不了解工業以太網的相關安全知識
4 工業以太網的安全解決方案
????由于工業??以太網存在比較嚴峻的安全問題因此從項目建設開始就要高度重視包括項目的設
????計施??工以及日常的管理維護為了更好地解決工業以太網存在的安全隱患結合工業以太網的特點
????及日常維護中所遇到的相關網絡安全的故障提出如下解決方案
4.1 網絡設備選型
????由于工業以太網環境的復雜性網絡設備應該滿足如下幾點要求
????????????1)工業標準產品??完全滿足工業要求的高可靠性能夠直接安裝在C D C 等控制柜內能在惡劣
??????????環??境??條件下工作具有較高的??防護等級抗震抗電磁干擾設計平均無故障時間( 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24 電源且雙電源不應該接在同一供電
??電源處
????3)網絡設備應選擇導軌安裝無散熱風扇設計
4.2 網絡結構設計
??在網絡結構設計階??段必須對所選工業以太網的所有安全內容均提出具體要求和技術方案即哪
????些控制系統接入本網絡在??接入過程中采取怎樣的防護措施防護措施能否滿足工業以太網的要求
????在網絡出現??故障時??如何在最短的時間內恢復等一般情況下為保證網絡的可靠性安全性網絡結構
????應選擇冗余目前使用比較廣泛的網絡冗余選擇工業環網或者雙網冗余切換時間盡可能小(一般在
????500 毫秒左右) 若有其??它控制系統接入本網絡應該通過路由器或者硬件防火墻做相應的隔離并對
??????????操作站訪問異地C D C 時配置相應的訪問控制策略
4.3 工業以太網與管理信息網接口安全的解決辦法
??????????????????隨著國家信息化工業化的兩化融合基于實時數據庫的等系統在各個企業得到了大
????力????推??廣??使????用實??時數據庫的建立是以采集工業控制系統數據為前提的這就需要等系統的
??信息網絡??必??須????與??控????制網??絡之間交換數據因此控制網絡就不再是一個獨立的實體它通過
??????等系統間接的與互聯網??相聯而在互聯網內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以太網的大敵??為此??需要將??????????????等系統管理信息網與工業以太網必須
????????????????????有效隔離??既保證工業以太網的安全可靠又不影響等系統數據的上傳具體實施如下方
??案
??在工業以太網與管理信息網之間安裝一硬件防火墻工業以太網作為上層信息管理網的數據平
??臺??將??盡??可能????多??的動力能??源等實時數據采集到實時數據庫中并經防火墻傳送數據至和具
??????????????????????體接口連接為工????業??以??太網防火墻D 中間區域防護和等數據采集服務器等由于
????????????????????????????????????和??????????????????與??商??????用??相連為保證工業以太網的切實安全一般采用D ( 隔離
????區內網和外網的緩沖區)中間防護策略
??????????????????將上??層信息管理網需要訪問的等實時數據庫服務器置于D 層使來自上層的信息
??????????
???????? 檢修工程部設備技術研究論文集??酒鋼科技???????? 年第?? 期??
管理網只能通過外部防火墻訪問到
??
????,????等實時數據庫服務器, 而不能通過內部防火墻至工業
以太網??這樣來自互聯網的攻擊將要通過外部防火墻,堡壘主機和內部防火墻等三道相互獨立的防線
才能到達工業以太網,使攻擊難度大大加強,相應內部網絡的安全性也就大大加強??
4.4 加強工業以太網的安全管理
1)根據操作者工作職責的不同建立不同級別的賬戶,使之操作行為受到相應的限制以保護
??
????
??????或及其網絡的安全運行??
????????????2)對控制系統( , )設置密碼,并對軟件加密,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和接口的操作站主機與顯示器及操作鍵盤異地放置,對不利于異地
??????放置的地方則需對操作員賬戶屏蔽其對光驅和接口的操作功能??對服務器,工程師站則應對維
??????護工程師的工作制定嚴格的紀律以確保病毒不從光驅和接口進入工業以太網??
4)將操作站計算機所有共享取消,以防相互訪問感染病毒??
??????5)維護人員定期查看工業以太網內操作站計算機的,內存使用情況,及時發現是否有異常
軟件運行??
6)點檢人員定期檢查工業以太網的網絡設備,環網狀態,傳輸流量是否異常??
7 )點檢人員定期檢查工業以太網設備接地是否良好??
8 )點檢人員定期查看工業以太網設備的相關日志,是否存在網絡中斷或者其它人員訪問操作站
或控制系統??
9 )點檢人員定期清理操作站垃圾文件并安裝操作系統漏洞補丁??
10)加強工藝操作人員和系統維護人員的培訓工作,嚴格制定操作人員及維護人員的相關操作及
維護制度,力爭將誤操作降到零水準??
5 對工業以太網安全問題的思考
5.1 從技術角度看工業以太網的安全問題
網絡安全的特性決定了它是一個動態的,快速發展更新的新型領域,而我國在信息安全方面還和
西方發達國家差距很遠??因此,工業以太網的安全從技術的發展角度而言,具有"持久戰" ,也就是說需
要長期投資??其次,加強網絡安全知識培訓,切實提高操作,維護,管理人員的素質,把提高維護人員及
操作人員的素質作為一項系統工程,真正從技術的角度把網絡安全問題徹底解決??
5.2 從管理的角度看工業以太網的安全問題
工業以太網的安全其實是一個內部網絡安全的問題,看起來簡單,但是做起來復雜?? 不僅要在物
理方面的防范措施上下功夫,還需要較高素質的操作及維護人員,這主要重在管理, "安全源于管理,
向管理要安全"?? 沒有好的網絡安全方面的管理,再好的設備也都是一堆廢鐵??
6 結束語
保證工業以太網的安全,才能保證工業生產的順行?? 由于工業企業行業不同,對生產的影響及網
絡安全的要求不同?? 以上是結合酒鋼集團工業以太網建設及維護方面的一些經驗, 可能存在不妥之
處,但是隨著以太網技術在工業自動化領域的大量使用,加強工業以太網的安全勢在必行??
參考文獻
????????1?? 張文超,徐保國.工業計算機網絡.工業控制計算機,1991,4??23-26.
????????2?? 楊昌餛.正在進入控制領域的工業以太網.世界儀表與自動化,2001,1.
??????????

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