編者語：伴隨著自動化控制系統(tǒng)與基于Internet網(wǎng)絡(luò)的IT商業(yè)系統(tǒng)之間的連通性越來越多，最棘手的便是SCADA系統(tǒng)的安全問題。特別明顯的缺點是SCADA系統(tǒng)的最初工程設(shè)計并未預(yù)想到與Internet網(wǎng)絡(luò)的連接，為什么呢？SCADA系統(tǒng)是從私人的產(chǎn)品發(fā)展而來的，它應(yīng)用開放式的、基于Internet網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，具有眾所周知的操作性能和安全缺陷。為了達(dá)到因經(jīng)營規(guī)模擴(kuò)大而得到的經(jīng)濟(jì)節(jié)約，對于多種重要基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)在銷售商通常應(yīng)用同一系列的控制系統(tǒng)元件產(chǎn)品。

　　雖然廣泛應(yīng)用的Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)帶來了效率和生產(chǎn)力發(fā)展的新機(jī)會，但它同時也帶來了很大的風(fēng)險，比如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)易受攻擊。對控制工程師和管理人員來說，在滿足普通商業(yè)需求的同時，如何隔離和保護(hù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)免受Internet的攻擊，這是一個關(guān)鍵的問題。在工業(yè)中利用的控制系統(tǒng)包括SCADA系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、可編程邏輯控制器(PLC)，這些我們都稱為SCADA系統(tǒng)。

　　伴隨著自動化控制系統(tǒng)與基于Internet網(wǎng)絡(luò)的IT商業(yè)系統(tǒng)之間的連通性越來越多，最棘手的便是SCADA系統(tǒng)的安全問題。特別明顯的缺點是SCADA系統(tǒng)的最初工程設(shè)計并未預(yù)想到與Internet網(wǎng)絡(luò)的連接，為什么呢？SCADA系統(tǒng)是從私人的產(chǎn)品發(fā)展而來的，它應(yīng)用開放式的、基于Internet網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，具有眾所周知的操作性能和安全缺陷。為了達(dá)到因經(jīng)營規(guī)模擴(kuò)大而得到的經(jīng)濟(jì)節(jié)約，對于多種重要基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)在銷售商通常應(yīng)用同一系列的控制系統(tǒng)元件產(chǎn)品。

　　威脅的存在

　　在許多行業(yè)中，已經(jīng)發(fā)生了對SCADA系統(tǒng)的攻擊，比如在油/氣、電力、水、造紙和制造業(yè)的控制系統(tǒng)都遭受過影響。這些行業(yè)中，多數(shù)

　　要求具有保密性。但是一些已經(jīng)被泄露，其中包括：

　　(1)、在亞洲損失了1000MW的水電；

　　(2)、在澳洲的一個污水處理廠，因為排出閥的數(shù)據(jù)被計算機(jī)黑客隨意刪改，導(dǎo)致釋放了數(shù)百萬公升的污水；

　　(3)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲病毒Slammer和Blaster攻擊了許多電力和供水設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括美國俄亥俄州的Davis-Besse核動力設(shè)備，以及其它的工業(yè)制造業(yè)的控制系統(tǒng)。

　　安全攻擊是存在的，威脅也是存在的，現(xiàn)在是回顧SCADA安全要素的時侯了。

　　為了使SCADA系統(tǒng)安全運行，它必須和外界的消極影響相隔離。這些消極影響可能包括從一個工程師需要的大量數(shù)據(jù)到由電腦黑客的蠕蟲病毒產(chǎn)生的大規(guī)模的電子郵件傳輸。

　　為了實現(xiàn)這個隔離，所有和SCADA原函數(shù)關(guān)聯(lián)的機(jī)器必須依靠一個公共的網(wǎng)絡(luò)—工廠控制網(wǎng)絡(luò)(PCN)，應(yīng)用一個內(nèi)部的防火墻把它和其它的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)起來。

　　建立防火墻是為了管理防火墻內(nèi)部機(jī)器和防火墻外部機(jī)器的連接。可以編寫防火墻的規(guī)則允許任何網(wǎng)絡(luò)通信，或是對指定的設(shè)備和應(yīng)用限制網(wǎng)絡(luò)通信。

　　需要向SCADA系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)類型將根據(jù)應(yīng)用而變化。實驗室信息系統(tǒng)(LIS)就是一個很好的例子，在現(xiàn)代的精煉廠操作中，它和精煉廠的SCADA系統(tǒng)周期性的交換有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的數(shù)據(jù)。在假定情況下，我們把稱得上網(wǎng)絡(luò)的LIS看作工廠信息網(wǎng)絡(luò)(PIN)。

　　為了和SCADA系統(tǒng)軟件代理商發(fā)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，需要與LIS軟件通信或建立一個連接。新的防火墻規(guī)則應(yīng)明確識別LIS系統(tǒng)，因此僅僅它能應(yīng)用這個規(guī)則。

　　許多公司發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)進(jìn)入SCADA控制系統(tǒng)進(jìn)行計算之前，允許人員外在的檢查與確認(rèn)是最優(yōu)方法。為了完成他們的職責(zé)，幾乎每個雇員都需有權(quán)使用企業(yè)電子郵件和Internet網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)行兩個網(wǎng)絡(luò)連接時不慎將病毒或者計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲引入到控制網(wǎng)絡(luò)，便會出現(xiàn)很多的問題。防火墻規(guī)則必須是來自控制網(wǎng)絡(luò)類型的訪問，也將開放控制網(wǎng)絡(luò)，使其充滿由病毒和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲產(chǎn)生的大量的有害數(shù)據(jù)，即便控制網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)沒被感染病毒。應(yīng)避免類似事件的發(fā)生。

　　為了給操作員提供企業(yè)電子郵件和Internet網(wǎng)絡(luò)功能但又不危及PCN網(wǎng)絡(luò)的安全，和PIN網(wǎng)絡(luò)分開的連接應(yīng)該對所有地點工作的操作員都是適用的。僅僅連接到PIN網(wǎng)絡(luò)的工作站能提供操作員訪問電子郵件和Internet網(wǎng)絡(luò)功能，分離PCN網(wǎng)絡(luò)，以便其免受來自Internet的危險。

　　保持暢通

　　對遠(yuǎn)程設(shè)備的軟件上載和系統(tǒng)診斷，大多數(shù)銷售商更喜歡應(yīng)用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行訪問。在這種情況下，在要求服務(wù)之前，與調(diào)制解調(diào)器連接的電話線應(yīng)該是暢通的，銷售商一旦結(jié)束連接，線路也應(yīng)該是暢通的。當(dāng)銷售商需要進(jìn)行診斷時，就適當(dāng)?shù)陌踩呗院桶踩珜嵤┒裕绻驹诂F(xiàn)場有工作人員，這可能是一個可以接受的方法。

　　對那些并不是現(xiàn)場24/7小時都有雇員的公司，這可能是一個主要爭論點，可選擇的折中方法包括：回?fù)芄δ艿恼{(diào)制解調(diào)器——可以對一個指定的銷售商電話號碼回?fù)埽诹畋Ｗo(hù)功能的調(diào)制解調(diào)器，加密功能的調(diào)制解調(diào)器，以及安全套接層協(xié)議虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(SSL VPN)連接。

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　　通常，回?fù)芄δ艿恼{(diào)制解調(diào)器是不切實際的，因為它要求銷售商始終為同一個電話號碼提供服務(wù)。如果你的電話線能夠一直保持暢通，密碼保護(hù)的調(diào)制解調(diào)器也許是保護(hù)銷售商訪問的最大成本效益的方法。當(dāng)設(shè)置多次注冊失敗之后(通常選擇3次或者4次)，密碼保護(hù)的調(diào)制解調(diào)器應(yīng)該支持帳戶失活，并能處理復(fù)雜的密碼。

　　加密調(diào)制解調(diào)器的主要目的是保持在兩個調(diào)制解調(diào)器之間的數(shù)據(jù)通信是機(jī)密的。在這樣的情況下，這個方法是吸引人的，因為同一個制造商必須使用調(diào)制解調(diào)器建立一個連接并共享同一個密碼鑰匙。這就大大減少了未授權(quán)人員連接到這個SCADA系統(tǒng)的機(jī)會。

　　深層防御策略

　　另外一個以策略制勝電腦黑客的方法是在你的網(wǎng)絡(luò)DeMilitarized Zone（DMZ）隔離區(qū)設(shè)置一個SSL VPN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，建立DMZ隔離區(qū)就是通過一個防火墻隔離兩個網(wǎng)絡(luò)。SSL VPN網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)應(yīng)用的訪問規(guī)則能夠限制銷售商對他們負(fù)責(zé)的特定設(shè)備的訪問。雖然這種方法的成本比較高，但是增加了安全系數(shù)，因為你可以通過單一的網(wǎng)關(guān)切斷調(diào)制解調(diào)器，并對所有的銷售商進(jìn)行中央管理控制。對那些在控制網(wǎng)絡(luò)上從來都不允許銷售商訪問的設(shè)備，除非在進(jìn)行維修服務(wù)時明確的授權(quán)他們，而且在他們的操作被監(jiān)控的情況下，這是一個最優(yōu)方法。

　　在不同的網(wǎng)絡(luò)上，SCADA數(shù)據(jù)被相關(guān)的系統(tǒng)需求，比如早期提到的LIS系統(tǒng)。工廠管理人員通常想要一個高層次的控制

　　視窗觀看發(fā)生了什么，有時調(diào)整代理商要求有權(quán)訪問的數(shù)據(jù)，比如來自監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)。對滿足這樣的商業(yè)要求，這個模型工作最好，它和我們應(yīng)用的從LIS系統(tǒng)到SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送很相似，只是這次的傳送是顛倒的。

　　這個模型需要被SCADA系統(tǒng)收集和計算的數(shù)據(jù)“副本”，這個副本是在工廠和公司網(wǎng)絡(luò)較低的安全等級建立的。能按照要求建立多個等級或者副本。就副本來說，并不意味著精確的復(fù)制，但是以SCADA數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的有相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫：5分鐘的平均或者每小時的平均，而不是一個變量的每次時間標(biāo)記情況。

　　為了保持控制網(wǎng)絡(luò)的安全性，數(shù)據(jù)應(yīng)該增加從控制網(wǎng)絡(luò)到下一個較低層的安全性，這個較低層常常是工廠網(wǎng)絡(luò)。如果另外的層需要安全性，比如合作伙伴或者管理機(jī)構(gòu)需要的數(shù)據(jù)，那么應(yīng)該增加從工廠網(wǎng)絡(luò)到下一個較低層的數(shù)據(jù)安全性。

　　從歷史數(shù)據(jù)上說，應(yīng)用專利代碼已經(jīng)實現(xiàn)這個模型，但幸運的是，圍繞這個概念，銷售商已經(jīng)開發(fā)出了商業(yè)上可利用的產(chǎn)品，比如Wonderware和OSI PI數(shù)據(jù)庫。

　　盡可能避免遠(yuǎn)程訪問

　　應(yīng)該避免操作員的遠(yuǎn)程訪問。一旦建立了遠(yuǎn)程訪問(除了銷售商推薦的訪問)，要保證PCN免受電腦黑客、病毒、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲和其它的惡毒代碼的攻擊是很困難的。

　　如果必須應(yīng)用遠(yuǎn)程訪問，那么首先可供選擇的數(shù)據(jù)測定方法是從操作員的遠(yuǎn)程位置到PCN網(wǎng)絡(luò)裝設(shè)一個專用線。倘若使用一個計算機(jī)專門進(jìn)行控制功能也是非常合理的。如果操作員使用他們個人的家用電腦，那么在某些方面將受到感染或者危及安全的可能性也會增加，而且可能危及控制網(wǎng)絡(luò)的安全。

　　如果SCADA的控制功能是激活的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，那么在DMZ隔離區(qū)設(shè)置一個SSL VPN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是一個切實可行的方法，它可以對操作員和PCN網(wǎng)絡(luò)之間的連接進(jìn)行加密。為了增加安全性的附加測試，操作員需要高速Internet網(wǎng)絡(luò)訪問，也需要對附加的網(wǎng)絡(luò)訪問采取措施，比如時常的到期、多次的不成功的登錄上網(wǎng)之后禁止復(fù)雜的密碼。這種解決方案的附加值是：除非你允許操作員上載文件到SCADA系統(tǒng)，你已經(jīng)在操作員的遠(yuǎn)程計算機(jī)上保護(hù)SCADA系統(tǒng)不受惡意代碼或者病毒的攻擊。

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　　如果上述兩個可選擇的方法都是不可行的，那么第三個方法是建立普通的眾所周知的3EDS(數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn))或者AES(高級加密標(biāo)準(zhǔn))的IPSec(IP保護(hù)協(xié)議) VPN網(wǎng)絡(luò)。IPSec是訪問Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行封裝通信的相對新的方法，3DES和AES是進(jìn)行加密信息包公認(rèn)的加密算法。那些建立的隧道幾乎能保證不讓電腦黑客侵入。

　　比如選擇SSL VPN網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問技術(shù)，這個方法要求在DMZ隔離區(qū)有一些昂貴的硬件。和SSL VPN網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問不同，通過遠(yuǎn)程計算機(jī)，IPSec VPN網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問可能使控制網(wǎng)絡(luò)受到惡毒代碼或者未授權(quán)訪問的攻擊，除非在操作員應(yīng)用的計算機(jī)上保持嚴(yán)格的控制。

　　當(dāng)操作員的實際位置不在一個安全的控制室時，對于操作員的鑒定，需要三個要素。前兩個要素是用戶ID和密碼(操作員知道這個密碼)。第三個要素是確認(rèn)包括USB接口激活標(biāo)記、智能卡、或者有生命特征的ID比如他的聲音或拇指的指紋。

　　無線通訊

　　雖然在精煉廠或化工廠的SCADA操作員設(shè)置可能不需要配置無線通訊系統(tǒng)，但對于某些應(yīng)用，比如生產(chǎn)現(xiàn)場位置或遠(yuǎn)程的管道泵站，無線通訊幾乎是必須的。在一些情況中，比如從地理位置上分布式的傳感器到SCADA系統(tǒng)，幾乎沒有其它成本效益的方法來反饋數(shù)據(jù)點。

　　在他們現(xiàn)成的產(chǎn)品中，配置簡單容易。無線站點(WAPs—登陸PCN網(wǎng)絡(luò)的無線站點)是一個安全的噩夢。他們能接收來自任何方向的信號，如果使用天

　　線來加強(qiáng)信號強(qiáng)度，客戶端能在很遠(yuǎn)的地方接收。任何一個有膝上型電腦或PDA，以及便宜的傳送器和天線的人就能夠有權(quán)訪問你的控制系統(tǒng)。

　　有幾種方法可以使WAPs安全可靠。最不安全的方法是有線對等保密(WEP)。說它缺少安全是因為它在無線客戶端傳感器間的加密通信是薄弱的，而且在數(shù)小時內(nèi)就能被破壞。

　　在保護(hù)你的無線訪問時，動態(tài)WEP能做得更好。當(dāng)一個隨機(jī)的字節(jié)傳送之后，動態(tài)WEP能改變WEP的加密鑰匙，因此使那些試圖破壞WEP的企圖更困難。事實上，在一個無線SCADA系統(tǒng)環(huán)境中應(yīng)用動態(tài)WEP應(yīng)該是必須的。

　　一個更安全的方法是應(yīng)用動態(tài)WEP加密，在所有的無線傳輸上，它將強(qiáng)制所有來自WAPs的通信都通過一個IPsec 3DES加密驅(qū)動程序。但是，這可能是昂貴的，而且對于這個方案通常是不需要的。

　　第二步應(yīng)該采取的措施是應(yīng)用一個WAP，讓你指定允許和它通信的機(jī)器地址(MACs)。結(jié)合動態(tài)WEP，對于這種類型的環(huán)境，對指定的MAC地址訪問進(jìn)行限時常常是足夠安全的。

　　通過合并以上的措施，如果可能，對那些未獲得授權(quán)而通過WAP訪問你的PCN網(wǎng)絡(luò)，使用一個行之有效的方法是困難的，但是我們沒

　　有涉及到電力的干擾，它可能妨礙傳感器數(shù)據(jù)的有效性。不管是來自惡毒源碼還是自然發(fā)生現(xiàn)象的干擾，這仍然干擾從傳感器到SCADA系統(tǒng)的信號，危及控制的安全。為了彌補(bǔ)這個問題，系統(tǒng)說明符應(yīng)該考慮配置定向的天線、微波或其它的技術(shù)來增強(qiáng)來自傳感器信號的強(qiáng)度，以保證WAP僅僅接收來自傳感器的信號。

　　安全的策略、標(biāo)準(zhǔn)、指導(dǎo)方針

　　標(biāo)準(zhǔn)是指定的操作或程序，都應(yīng)該遵循確保網(wǎng)絡(luò)安全的策略。例如，比較安全的策略標(biāo)準(zhǔn)可能是 ：PCN網(wǎng)絡(luò)的所有用戶的IDs必須通過“XYZ”過程的核準(zhǔn)。另一方面，指導(dǎo)方針是專用的操作或程序，都應(yīng)該遵循確保安全的策略。比如，操作員可能設(shè)立這樣的指導(dǎo)方針：對于SCADA系統(tǒng)，用戶的IDs對操作員來說應(yīng)該從操作程序(OP)開始，對控制工程師來說，應(yīng)該從芯片啟動(CE)開始。

　　對于應(yīng)該開發(fā)的安全策略、標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針的取樣種類應(yīng)包括鑒定、訪問控制、訪問控制管理、網(wǎng)絡(luò)、無線、遠(yuǎn)程訪問、應(yīng)用、系統(tǒng)、加密等。（作者：Jay Abshier and Joe Weiss ）