久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

★ 周盛杭州和利時自動化有限公司

★ 呂世民寧波和利時信息安全研究院有限公司

★ 田志宏廣州大學網(wǎng)絡空間安全學院

1 項目概況

1.1 項目背景

國能神福（石獅）發(fā)電有限公司2×1050MW機組是國內技術水平領先的百萬千瓦級超超臨界發(fā)電機組，是福建省“十一五”能源發(fā)展專項規(guī)劃和電力發(fā)展規(guī)劃確定的優(yōu)化發(fā)展煤電和熱電聯(lián)產(chǎn)大型電源點，是“神華電站數(shù)字化建設解決方案”的標桿項目。該廠采用和利時公司HOLLiAS-MACS大型分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了DCS和DEH在百萬千瓦級機組的一體化應用，實現(xiàn)了全廠智能儀表的現(xiàn)場總線互聯(lián)互通，在國內大型電廠具有典型代表意義。但由于機組在初始建設時未考慮完善網(wǎng)絡安全設計，未部署其他網(wǎng)絡安全系統(tǒng)及設備，不能滿足國家網(wǎng)絡安全和電網(wǎng)公司二次防護要求。因此，需要加強機組的網(wǎng)絡安全防護建設，滿足等保合規(guī)等需求。

1.2 項目簡介

國能神福（石獅）發(fā)電有限公司2×1050MW機組安全防護項目基于國能神福（石獅）發(fā)電有限公司2×1050MW機組，實現(xiàn)基于可信計算3.0技術的安全防護方案在火電超超臨界百萬千瓦機組DCS的應用。該項目致力于突破工控系統(tǒng)的安全保護關鍵技術，構建系統(tǒng)可信環(huán)境，設計一體化主動防御體系，研發(fā)關鍵內生安全工控系統(tǒng)和工控安全防護產(chǎn)品，并應用在鴻山電廠百萬千瓦機組國產(chǎn)DCS系統(tǒng)安全防護中。

本項目按照“需求分析-研究開發(fā)-設計實施-系統(tǒng)運行-安全服務”的階段開展研究工作，通過分析工控系統(tǒng)面臨的安全風險及安全需求，圍繞“識別—保護—檢測—響應”防護閉環(huán)，研究工控系統(tǒng)可信環(huán)境構建機制、業(yè)務和安全相融合的檢測審計和訪問控制等技術，在此基礎上實現(xiàn)基于可信計算技術、實時保障控制行為安全和業(yè)務流程作業(yè)安全的主動防御安全產(chǎn)品和控制系統(tǒng)。基于等保2.0三級要求構建縱深防御體系并在百萬千瓦機組國產(chǎn)DCS系統(tǒng)中實施，并進行持續(xù)的安全運行、管理和維護。

1.3 項目目標

為解決電力行業(yè)內工業(yè)安全防護的難題，同時解決神華福能發(fā)電有限責任公司現(xiàn)有安全防護能力不足的問題，建設基于可信計算環(huán)境的網(wǎng)絡安全系統(tǒng)及機制，本項目進行基于可信計算的百萬機組國產(chǎn)DCS系統(tǒng)信息安全技術研究，并對神華福能發(fā)電有限責任公司現(xiàn)有DCS網(wǎng)絡結構進行相關調整優(yōu)化，部署網(wǎng)絡安全監(jiān)控管理設備，使其全面滿足GB/T22239-2019《信息安全技術網(wǎng)絡安全等級保護基本要求》等規(guī)范的要求。

2 項目實施

2.1 技術路線

本項目技術路線以常規(guī)防護如邊界防護、入侵檢測、安全審計等外圍防護為基礎，結合基于可信計算的主動防護技術，構建內生安全的縱深綜合防護體系。將可信計算、數(shù)字證書體系、強制訪問控制、深度協(xié)議解析、業(yè)務行為審計等安全技術融入工業(yè)控制系統(tǒng)，并結合終端防護和核心控制器防護為工業(yè)控制系統(tǒng)運行提供安全保障。項目安全防護建設整體技術路線如圖1所示。

圖1 項目安全防護建設整體技術路線

2.2 防護方案

安全防護方案遵循GB/T25070-2019《網(wǎng)絡安全等級保護安全設計技術要求》，以設計要求中提出的工業(yè)控制系統(tǒng)保護安全技術設計框架為基礎，設計滿足工業(yè)控制系統(tǒng)等級保護安全，構建在安全管理中心支持下的計算環(huán)境、區(qū)域邊界、通信網(wǎng)絡三重防御體系，從邊界防護、終端防護、檢測審計、安全管理等角度實現(xiàn)全面的IoT安全防護。

（1）邊界防護

對控制系統(tǒng)之間進行信息傳輸實施安全策略，包括合理的網(wǎng)絡架構和分區(qū)、通信傳輸時的訪問控制和數(shù)據(jù)安全等，通過安全可信工業(yè)防火墻和安全可信工業(yè)安全隔離與信息交換系統(tǒng)進行網(wǎng)絡邊界的防護。

其中，工業(yè)防火墻主要在控制網(wǎng)絡內部進行分區(qū)分域安全管理與訪問控制，基于邏輯隔離技術，通過包過濾、訪問控制等一系列措施，在實現(xiàn)隔離防護的同時，可滿足不同安全區(qū)域之間的網(wǎng)絡訪問需求，有效防止不同安全區(qū)內的威脅蔓延；工業(yè)安全隔離與信息交換系統(tǒng)主要實現(xiàn)內部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡，即DCS控制網(wǎng)絡和SIS網(wǎng)絡之間的隔離和安全數(shù)據(jù)交換，有效防止管理網(wǎng)內的網(wǎng)絡威脅蔓延到生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)內，滿足合規(guī)要求。

（2）終端防護

核心控制系統(tǒng)采用安全可信DCS，內部集成信息安全功能，支持與組態(tài)上位機的加密通信，同時協(xié)議棧經(jīng)過優(yōu)化后具備對DDoS攻擊、畸形報文攻擊和非法報文攻擊的網(wǎng)絡自抵御能力；控制系統(tǒng)采用可信計算3.0雙體系架構，支持全生命周期動靜態(tài)可信度量，能夠實現(xiàn)對內核中可能存在的惡意代碼的加載和啟動度量，以及對系統(tǒng)實時運行過程中的系統(tǒng)和業(yè)務行為的度量，有效抑制內嵌惡意代碼和代碼篡改的風險。

控制系統(tǒng)上位機加裝基于可信計算和主機白名單的可信終端防護系統(tǒng)實現(xiàn)終端的病毒和安全防護，進行主機加固。系統(tǒng)通過可信度量、白名單防護、訪問控制、外設管控、漏洞防御、網(wǎng)絡防護、資產(chǎn)管理、集中管理、資源監(jiān)控、告警與安全審計等功能，提供對主機終端的有效保護，全面滿足標準規(guī)范要求。

（3）檢測審計

在控制系統(tǒng)關鍵交換機旁路部署安全可信工業(yè)網(wǎng)絡檢測審計系統(tǒng)，對網(wǎng)絡流量進行采集和分析，對通信報文進行深度解析，能夠實時檢測針對工業(yè)協(xié)議的網(wǎng)絡攻擊、用戶誤操作、用戶違規(guī)操作及非法設備接入并實時報警；同時詳實記錄一切網(wǎng)絡通信行為，滿足網(wǎng)絡流量安全檢測預警和審計要求；此外，可有效檢測網(wǎng)絡威脅和入侵行為，針對檢測到的威脅和入侵行為進行記錄和告警，滿足合規(guī)和網(wǎng)絡邊界防范要求。

通過部署安全可信工業(yè)日志審計系統(tǒng)，實時收集電廠中的安全設備、網(wǎng)絡設備、主機設備的日志、警報等信息，支持收集、存儲、查詢、統(tǒng)計分析和關聯(lián)分析等功能，實現(xiàn)全網(wǎng)綜合安全審計；實時地對采集到的不同類型的日志和事件信息進行標準化（歸一化）和實時關聯(lián)分析，并通過儀表板進行實時動態(tài)、可視化呈現(xiàn)。

（4）安全管理

建設統(tǒng)一的工業(yè)安全可信管理平臺，對各類IT和OT設備數(shù)據(jù)（工業(yè)網(wǎng)絡中各類上位機服務器、工控終端、網(wǎng)絡交換設備、工控安全設備）進行采集，含網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)采集、設備日志采集、安全設備事件收集和安全設備配置采集，并進行設備狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)一管理和配置、安全可信策略統(tǒng)一部署及安全事件的集中展示，依賴于工控知識庫的安全響應與處置，發(fā)現(xiàn)工控網(wǎng)絡內部的異常行為，平臺對各類數(shù)據(jù)和時間進行統(tǒng)一分析與展示，如圖2所示。

圖2 機組安全防護部署典型圖

2.3 應用效果

本項目針對國內大型火電機組DCS控制系統(tǒng)面臨的網(wǎng)絡安全問題，采用基于可信計算3.0技術的主動安全防護方案，形成以控制系統(tǒng)內生安全為核心，配合邊界安全措施，滿足等級保護三級要求的信息安全防護體系。安全防護技術與電廠控制業(yè)務深度融合，和控制系統(tǒng)深度兼容，形成對控制邏輯和控制網(wǎng)絡數(shù)據(jù)有效監(jiān)管和防護的一體化監(jiān)測方案，助力電廠業(yè)務安全穩(wěn)定運行。該方案實現(xiàn)安全可信主動防護體系在超超臨界1000MW火電機組的應用突破，具有技術創(chuàng)新性和很好的推廣價值。

3 案例亮點及創(chuàng)新性

3.1 方案創(chuàng)新性

本項目方案結合基于可信計算的主動防護與邊界防護構成內外貫穿的綜合防護體系，在滿足網(wǎng)絡安全等級保護2.0標準的同時，最大化提升工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全防護能力，具備良好的技術創(chuàng)新和應用示范效應。

（1）基于可信計算的自主免疫內生安全體系

針對火電百萬機組DCS系統(tǒng)安全防護，本方案全面應用了可信計算技術體系，打破了傳統(tǒng)以邊界防護為主體的網(wǎng)絡安全防護理念，構建了基于控制系統(tǒng)本身的內生主動防護體系。

在傳統(tǒng)信息防護手段基礎上，本方案設計并應用了適用于工業(yè)控制場景的可信計算技術，通過控制系統(tǒng)可信計算體系，增強控制系統(tǒng)的內生安全防護能力。在可信計算安全策略的指導下，針對工業(yè)控制網(wǎng)絡的實時控制行為和業(yè)務流程作業(yè)，本方案構建了實現(xiàn)貫穿設計、運行、服務全生命周期的防御、檢測、響應、預測的主動安全防御循環(huán)技術體系（TDDRP）。

（2）基于可信計算的控制安全一體化業(yè)務行為監(jiān)測

在實際的工控環(huán)境中，通常缺乏針對工業(yè)控制系統(tǒng)的安全監(jiān)測及配置變更管理，導致安全事故的分析難以進行。目前，在應用系統(tǒng)層面的誤操作、違規(guī)操作或故意的破壞性操作是國內工業(yè)控制系統(tǒng)面臨的主要安全風險。本方案基于安全可信策略的應用，對生產(chǎn)網(wǎng)絡的訪問行為與特定控制協(xié)議內容的真實性和完整性進行監(jiān)控、管理與審計。本方案依托DCS廠家在工業(yè)控制系統(tǒng)專用網(wǎng)絡和通信的技術積累，將傳統(tǒng)邊界防護解決方案與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)特點有機融合，形成對控制邏輯和控制網(wǎng)絡數(shù)據(jù)有效監(jiān)管和防護的一體化監(jiān)測方案，實現(xiàn)安全中有控制、控制中有安全的突破性解決方案。

（3）基于可信計算的工控強制訪問控制防護模型

針對工控系統(tǒng)的特殊性，傳統(tǒng)的信息防護手段不能完全滿足工業(yè)信息安全的需求。因此，在傳統(tǒng)邊界防護的信息防護手段基礎上，本方案設計并應用了適用于工業(yè)控制場景的可信計算技術，通過控制系統(tǒng)內嵌可信計算體系，增強控制系統(tǒng)自身的防護能力。通過嵌入式防護技術的集成，控制系統(tǒng)能夠對啟動態(tài)和運行態(tài)的惡意代碼和內核變化進行主動檢測和可信度量，進一步發(fā)現(xiàn)存在的威脅和隱患。同時在可信計算技術的基礎上結合強制訪問控制技術，對工控系統(tǒng)中操作系統(tǒng)和邏輯行為所涉及的關鍵主、客體增加安全標記，通過建立適用于工業(yè)控制邏輯業(yè)務需求的強制訪問控制模型，保證控制過程中關鍵的訪問行為均在可控范圍之內進行。通過建立應用于工業(yè)場景的強制訪問控制機制，有效避免越權操作，進而保障控制系統(tǒng)的安全可控。可信計算和強制訪問控制的結合，使工業(yè)系統(tǒng)的信息安全防護不只是依賴外圍的邊界防護設備，當發(fā)生由內爆發(fā)的或外部突破進入的威脅時，控制系統(tǒng)有足夠的自保或應對能力。

3.2 方案推廣價值

本項目方案在控制系統(tǒng)規(guī)模和復雜度上具備良好的示范效果，通過該項目的信息安全建設能實現(xiàn)以下目標：

（1）滿足等保2.0要求的大規(guī)模工業(yè)現(xiàn)場應用與方案推廣

本項目選擇以大型分布式控制系統(tǒng)為核心中樞的百萬千瓦級超超臨界火電機組開展信息安全設計和實施，填補了新標準在實際工業(yè)領域工程項目應用的空白，通過該項目可對新標準技術要求進行合理有效的驗證。該示范項目能夠進一步完善等保2.0工業(yè)控制系統(tǒng)安全技術體系、管理體系和測評體系建設，對后續(xù)開展全國范圍的工業(yè)控制領域網(wǎng)絡安全等級保護評估和建設具有良好的推廣和示范意義，能夠有力地推動網(wǎng)絡安全等級保護2.0標準在工業(yè)領域的全面推廣和實行。

（2）基于可信計算的主動防護技術在工控領域的應用推廣

本示范項目采用基于可信計算的主動防護與邊界防護有機結合的綜合防護技術體系，將可信計算技術集成到工業(yè)控制器中，使網(wǎng)絡安全能力相對脆弱的控制系統(tǒng)內部具備內生安全能力，同時通過對傳統(tǒng)的安全審計設備增加控制邏輯和業(yè)務行為審計的功能，進而打破控制行為和網(wǎng)絡行為的防護壁壘，能夠實現(xiàn)對內部和外部不同層面爆發(fā)的網(wǎng)絡威脅的核心抵御能力。本項目中創(chuàng)新性的技術應用和防護體系建設帶來的良好防護能力將有助于為當前模糊的工業(yè)安全產(chǎn)品和技術發(fā)展方向提供正確指引，同時對完善和建設真正適用于工業(yè)控制系統(tǒng)的安全防護技術和產(chǎn)品體系形態(tài)能夠提供有力的工程應用支撐。

（3）結合流程行業(yè)共性特點的普適性應用模板

本示范項目選取具備典型工業(yè)特點的百萬千瓦級火電機組，同時全廠采用現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)智能儀表互聯(lián)互通，具備流程行業(yè)工控系統(tǒng)的共性特點。

基于以上基礎設計和建設的工業(yè)信息安全解決方案，該項目適用于工控現(xiàn)場同時覆蓋流程行業(yè)全工藝環(huán)節(jié)的綜合安全防護工程應用模板，解決了主動安全技術與流程行業(yè)工控系統(tǒng)實施應用的適應性難題。

3.3 效益分析

（1）經(jīng)濟效益

通過對基于可信計算技術的百萬機組DCS系統(tǒng)信息安全技術的研究并進行應用，可對發(fā)電現(xiàn)場控制系統(tǒng)進行全面有效的防護，防止系統(tǒng)受到病毒、木馬等各種形式的網(wǎng)絡攻擊，從而避免因停產(chǎn)等原因造成的經(jīng)濟損失，每避免一次非計劃停機預計節(jié)約機組啟停費用約200萬元。

（2）社會效益

本課題內容實施后，可突破目前國產(chǎn)百萬千瓦級火力發(fā)電廠基于可信計算技術按照等保2.0三級要求建設工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡信息安全的技術空白，從根源降低電網(wǎng)安全事件影響，為后續(xù)集團內各電廠進行信息安全建設提供技術指導，并可作為標桿為國內其他電廠在按照等級保護2.0要求建設監(jiān)控系統(tǒng)安全制度、系統(tǒng)仿真和測試驗證、等級保護測評等方面提供成熟經(jīng)驗并在國內發(fā)電行業(yè)進行推廣及應用。

《自動化博覽》2023年1月刊暨《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專刊（第九輯）》