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摘要： 石化MES是我國石化企業(yè)信息化建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。基于管控一體化的主導(dǎo)思想，石化MES的核心功能是基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)調(diào)度管理，并以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集作為必要前提條件。隨著越來越多的石化企業(yè)推廣、應(yīng)用MES，就有越來越多的控制網(wǎng)絡(luò)被接入到信息網(wǎng)絡(luò)中，控制網(wǎng)絡(luò)的開放已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。但網(wǎng)絡(luò)開放的同時(shí)，帶來的安全問題就更加嚴(yán)峻了，各種安全問題如病毒、攻擊和入侵等已經(jīng)引起了人們的高度重視。

     本文針對(duì)石化企業(yè)MES系統(tǒng)涉及的控制網(wǎng)絡(luò)安全問題進(jìn)行了系統(tǒng)地分析，并結(jié)合在烏石化的實(shí)踐情況，提出適合行業(yè)特點(diǎn)的安全對(duì)策。

關(guān)鍵詞：MES；控制網(wǎng)絡(luò)安全

      Abstract：MES plays a very important role in a information system in petrolchemical industry. In order to implement supervisory and control, MES implementation must be focused on supervisory, task schedule, sources arrangement which are based on RTDB and data acquisition from DCS. With the rapid progress of MES implementation in petrochemical plants, more and more control networks are being connected to factory information networks, It is difficult to prevent control networks from being connected to office networks. The opening control networks can cause severe security problems. Factories should pay attention to defend against virus, hacker intrusion for control networks, as well as DCSes and PLCs.

     When a factory intends to implement a MES project, the security issues of control networks should be taken into account. This paper analyzes most of factors related with the security of control networks. Paper also introduces a case implemented by the authors team in Urumchi PetroChina. Urumchi model could provide a reference to most of petrochemical plants.

Keywords：MES；Security of Control networks

     作者簡(jiǎn)介：劉鈺(1981-今) 女，畢業(yè)于石油大學(xué)（北京），從事企業(yè)信息化工作，目前就職于中國石油烏魯木齊石化分公司。鄭雯(1981-今) 女，畢業(yè)于新疆大學(xué)，從事企業(yè)信息化工作，目前就職于中國石油烏魯木齊石化分公司。彭文輝(1972-今) 男，畢業(yè)于烏石化電大，從事企業(yè)信息化工作，目前就職于中國石油烏魯木齊石化分公司。

1. 前言

    隨著我國工業(yè)信息化建設(shè)的不斷深入，信息化已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力量，國外石化企業(yè)信息化建設(shè)和應(yīng)用已經(jīng)走在我們前面。經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展以及WTO的加入，更對(duì)石化企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，就石化企業(yè)而言，信息化是生存和發(fā)展的必由之路。

    信息化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，信息化安全也是信息化建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別是隨著互聯(lián)網(wǎng)日新月異的發(fā)展和企業(yè)集團(tuán)信息化整合的加強(qiáng)，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍在不斷擴(kuò)大，如通過互聯(lián)網(wǎng)獲取信息、展現(xiàn)企業(yè)形象、開展電子商務(wù)等，通過廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)部資源共享、統(tǒng)一集團(tuán)管理等，企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)不再是單純意義上的Intranet，而更多的則是基于Internet的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用。但網(wǎng)絡(luò)開放的同時(shí)，帶來的安全問題就更加嚴(yán)峻了，各種安全問題如病毒、攻擊和入侵等已經(jīng)引起了人們的高度重視。

    信息化安全是一個(gè)普遍問題，但是，不同行業(yè)信息化有自己的特點(diǎn)，信息化安全的重點(diǎn)和所采取的對(duì)策也不盡相同，因此，面向石化企業(yè)信息化的特點(diǎn)，本文專門針對(duì)MES系統(tǒng)涉及的控制網(wǎng)絡(luò)安全問題進(jìn)行了系統(tǒng)地分析，并結(jié)合在烏石化的實(shí)踐情況，提出適合行業(yè)特點(diǎn)的安全對(duì)策。

2. 石化MES發(fā)展概述

   石化企業(yè)信息化與其它行業(yè)相比有一個(gè)突出特點(diǎn)，就是以管控一體化為重點(diǎn)。這是由石化行業(yè)自身的特點(diǎn)決定的，并具有一定的時(shí)代特點(diǎn)。

   石化企業(yè)是典型的資金和技術(shù)密集型企業(yè)，生產(chǎn)的連續(xù)性很強(qiáng)，裝置和重要設(shè)備的意外停產(chǎn)都會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此生產(chǎn)過程控制大多采用DCS等先進(jìn)的控制系統(tǒng)，生產(chǎn)管理上也更注重安全和平穩(wěn)運(yùn)行。通過加強(qiáng)生產(chǎn)管理，可以實(shí)現(xiàn)管理與生產(chǎn)過程控制的融合，通過優(yōu)化調(diào)度、先進(jìn)控制和優(yōu)化控制等手段，在保證生產(chǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)上獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，因此，石化企業(yè)信息化的重點(diǎn)是管控一體化。而作為石化生產(chǎn)主體的煉化企業(yè)是典型的流程工業(yè)企業(yè)，具有生產(chǎn)過程連續(xù)化、生產(chǎn)批量大、工藝規(guī)程相對(duì)固定和物料流向復(fù)雜等特點(diǎn)，隨著原油價(jià)格的不斷攀高及國內(nèi)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，煉化企業(yè)對(duì)于提升生產(chǎn)增效空間、加強(qiáng)精細(xì)化管理水平有著越來越迫切的用戶需求，在這個(gè)背景下，近幾年MES系統(tǒng)在國內(nèi)外煉化企業(yè)的開發(fā)和實(shí)施工作發(fā)展迅速。

    當(dāng)今的石化企業(yè)普遍采用基于ERP/SCM、MES和PCS三層架構(gòu)的的管控一體化信息模型，MES處于企業(yè)信息系統(tǒng)ERP/SCM和過程控制系統(tǒng)的中間位置。MES系統(tǒng)在整個(gè)信息系統(tǒng)中主要擔(dān)當(dāng)了兩個(gè)方面的重要作用：一是數(shù)據(jù)雙向通道的作用。即通過MES系統(tǒng)的實(shí)施，可以有效彌補(bǔ)企業(yè)PCS層及ERP/SCM層之間的數(shù)據(jù)間隙，由下至上，通過對(duì)底層PCS層數(shù)據(jù)的搜集、存儲(chǔ)及校正，建立過程控制數(shù)據(jù)層次上的數(shù)字化工廠，結(jié)合生產(chǎn)調(diào)度層次上的調(diào)度事件信息數(shù)據(jù)等，為上層ERP/SCM計(jì)劃管理層提供準(zhǔn)確統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；由上至下，通過對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的總結(jié)，上層ERP/SCM層可以根據(jù)未來訂單及現(xiàn)階段生產(chǎn)狀況調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，下發(fā)MES層進(jìn)行計(jì)劃的分解及產(chǎn)生調(diào)度指令，有效指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。因此，MES系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層面上，起到了溝通PCS層和ERP/SCM層的橋梁作用，并保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)、調(diào)度事件等信息的一致性及準(zhǔn)確性。另一方面，生產(chǎn)活動(dòng)的復(fù)雜性產(chǎn)生了很多實(shí)際的用戶需求，為了滿足這些用戶需求，MES系統(tǒng)也可以視為一個(gè)功能模塊的集合。　　　　

    國內(nèi)煉化企業(yè)從 1999 年開始，逐步意識(shí)到 MES 系統(tǒng)的開發(fā)及實(shí)施工作對(duì)于工廠信息化建設(shè)的重要性，這個(gè)過程主要分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段，煉化企業(yè)主要依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用需求，在工廠開發(fā)實(shí)施一些獨(dú)立非系統(tǒng)化的 MES 模塊，例如：數(shù)據(jù)整合與物料平衡系統(tǒng)等；第二個(gè)階段，煉化企業(yè)開始注重 MES 的系統(tǒng)及完整性，在 PCS 系統(tǒng)上架設(shè)統(tǒng)一的工廠實(shí)時(shí)/關(guān)系數(shù)據(jù)平臺(tái)，向上連接 ERP/SCM 系統(tǒng)，形成完整的企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)；煉化企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)方面的用戶需求通過功能模塊的架構(gòu)及實(shí)施得到解決。在這個(gè)階段，以中石油和中石化兩大大型國有企業(yè)的下屬煉化廠最有代表性。

    以中石油的煉化企業(yè)為例，早在 2000 年，中石油完成信息技術(shù)總體規(guī)劃，確定了中國石油未來信息技術(shù)能力的藍(lán)圖。煉油與化工運(yùn)行系統(tǒng)，即 MES 項(xiàng)目，2004 年中石油 MES 項(xiàng)目正式在全公司范圍內(nèi)啟動(dòng)，經(jīng)過了一年多的試點(diǎn)實(shí)施，于 2005 年上線正式投入運(yùn)行。試點(diǎn)實(shí)施成功上線之后，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃下一步安排，又在下屬分公司進(jìn)行一期項(xiàng)目推廣工作，并于 2007 年 4 家同時(shí)成功上線。從 2006 年開始開展二期推廣工作，并于 2007 年開始進(jìn)行二期推廣。目前，中石油 MES 系統(tǒng)二期推廣工作接近尾聲，三期工作于 2008 年開始在中石油國內(nèi) 14 家煉化企業(yè)開展。

3. MES控制網(wǎng)絡(luò)安全

3.1. 兩網(wǎng)融合

    石化企業(yè)MES的快速發(fā)展，從客觀上加速了企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的高度融合。

    基于管控一體化的主導(dǎo)思想，石化MES的核心功能是基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)調(diào)度管理，并以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集作為必要前提條件，否則其它內(nèi)容都無從談起。這意味著運(yùn)行MES的信息網(wǎng)絡(luò)必須要實(shí)現(xiàn)與控制網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。此時(shí)，PCS層的控制網(wǎng)絡(luò)也不再以一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，而要與信息網(wǎng)絡(luò)互通、互聯(lián)。隨著越來越多的石化企業(yè)推廣、應(yīng)用MES，就有越來越多的控制網(wǎng)絡(luò)被接入到信息網(wǎng)絡(luò)中，信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的兩網(wǎng)融合，已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。

    兩網(wǎng)融合，給我們?cè)诮ㄔO(shè)MES時(shí)帶來新的思考，那就是不能再將控制網(wǎng)絡(luò)與MES割裂開來。特別是從網(wǎng)絡(luò)安全的角度，控制網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為MES的一部分，必須通盤考慮。

3.2. 控制網(wǎng)絡(luò)開放性

    由DCS、PLC和SCADA等控制系統(tǒng)構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)，在過去幾十年的發(fā)展中呈現(xiàn)出整體開放的趨勢(shì)。

    以石化主流控制系統(tǒng)DCS為例，在信息技術(shù)發(fā)展的影響下，DCS已經(jīng)進(jìn)入了第四代，新一代DCS呈現(xiàn)的一個(gè)突出特點(diǎn)就是開放性的提高。過去的DCS廠商基本上是以自主開發(fā)為主，提供的系統(tǒng)也是自己的系統(tǒng)。當(dāng)今的DCS廠商更強(qiáng)調(diào)開放系統(tǒng)集成性。各DCS廠商不再把開發(fā)組態(tài)軟件或制造各種硬件單元視為核心技術(shù)，而是紛紛把DCS的各個(gè)組成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如，多數(shù)DCS廠商自己不再開發(fā)組態(tài)軟件平臺(tái)，而轉(zhuǎn)入采用其它專業(yè)公司的通用組態(tài)軟件平臺(tái)，或其它公司提供的軟件平臺(tái)。這一思路的轉(zhuǎn)變使得現(xiàn)代DCS的操作站完全呈現(xiàn)PC化與Windows化的趨勢(shì)。在新一代DCS的操作站中，幾乎清一色采用PC+Windows的技術(shù)架構(gòu)，使用戶的投資及維護(hù)成本大幅降低。

    同時(shí)，DCS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也呈現(xiàn)出開放的特征。過去，由于通信技術(shù)相對(duì)落后，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開放性是困擾用戶的一個(gè)重要問題。而當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)的發(fā)展為開放系統(tǒng)提供了可能。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開放性體現(xiàn)在DCS可以從多個(gè)層面與第三方系統(tǒng)互聯(lián)，同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。目前在與企業(yè)管理層信息平臺(tái)互聯(lián)時(shí)，大多采用基于TCP(UDP)/IP協(xié)議的以太網(wǎng)通信技術(shù)，使用OPC等開放接口標(biāo)準(zhǔn)。

3.3. 控制網(wǎng)絡(luò)安全漏洞

    開放性為用戶帶來的好處毋庸置疑，但由此引發(fā)的各種安全漏洞與傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)相比卻大大增加。對(duì)于一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，產(chǎn)生安全漏洞的因素是多方面的。

3.3.1. 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議安全漏洞

    隨著TCP(UDP)/IP協(xié)議被控制網(wǎng)絡(luò)普遍采用，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議漏洞問題變得越來越突出。

   TCP/IP協(xié)議簇最初設(shè)計(jì)的應(yīng)用環(huán)境是美國國防系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)是互相信任的，因此它原本只考慮互通互聯(lián)和資源共享的問題，并未考慮也無法兼容解決來自網(wǎng)絡(luò)中和網(wǎng)際間的大量安全問題。當(dāng)其推廣到社會(huì)的應(yīng)用環(huán)境后，安全問題發(fā)生了。所以說，TCP/IP在先天上就存在著致命的安全漏洞。

（1）、缺乏對(duì)用戶身份的鑒別

    TCP/IP的機(jī)制性漏洞之一是缺乏對(duì)通信雙方真實(shí)身份的鑒別機(jī)制。由于TCP/IP使用IP地址作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)，而IP地址的使用和管理又存在很多問題，因而一方面很容易導(dǎo)致IP地址的暴露，另一方面IP地址很容易被偽造和更改。

（2）、缺乏對(duì)路由協(xié)議的鑒別認(rèn)證

    TCP/IP在IP層上缺乏對(duì)路由協(xié)議的安全認(rèn)證機(jī)制，對(duì)路由信息缺乏鑒別與保護(hù)，因此可以通過互聯(lián)網(wǎng)，利用路由信息修改網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑，誤導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)分組傳輸。

（3）、TCP/UDP自身缺陷

    TCP/IP協(xié)議簇規(guī)定了TCP/UDP是基于IP協(xié)議上的傳輸協(xié)議，TCP分段和UDP數(shù)據(jù)包是封裝在IP包在網(wǎng)上傳輸?shù)模丝赡苊媾RIP層所遇到的安全威脅外，還存在TCP/UDP實(shí)現(xiàn)中的安全隱患。例如，TCP建立連接時(shí)在客戶機(jī)/服務(wù)器模式的“三次握手”中，假如客戶的IP地址是假的，是不可達(dá)的，那么TCP無法完成該次連接并處于“半開”狀態(tài)，攻擊者利用這個(gè)弱點(diǎn)就可以實(shí)施如SYN Flooding的拒絕服務(wù)攻擊；TCP提供可靠連接是通過初始序列號(hào)和鑒別機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)合法的TCP連接都有一個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器雙方共享的唯一序列號(hào)作為標(biāo)識(shí)和鑒別。初始序列號(hào)一般由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，但問題出在很多操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)TCP連接初始序列號(hào)的方法中，它所產(chǎn)生的序列號(hào)并不是真正的隨機(jī)，而是一個(gè)具有一定規(guī)律、可猜測(cè)或計(jì)算的數(shù)字。對(duì)攻擊者來說，猜出了初始序列號(hào)并掌握了IP地址后，就可以對(duì)目標(biāo)實(shí)施IP Spoofing攻擊，而且極難檢測(cè)，危害巨大；而UDP是一個(gè)無連接的控制協(xié)議，極易受IP源路由和拒絕服務(wù)型攻擊。

3.3.2. 操作系統(tǒng)安全漏洞

   PC+Windows的技術(shù)架構(gòu)現(xiàn)已成為控制系統(tǒng)上位機(jī)/操作站的主流。而在控制網(wǎng)絡(luò)中，上位機(jī)/操作站是實(shí)現(xiàn)與MES通信的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，因此其操作系統(tǒng)的漏洞就成為了整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)信息安全中的一個(gè)短板。

   Windows操作系統(tǒng)從推出至今，以其友好的用戶界面、簡(jiǎn)單的操作方式得到了用戶的認(rèn)可，其版本也從最初的Windows 3.1發(fā)展到如今的XP、Windows Server2003、 Windows 7等。但是，微軟在設(shè)計(jì)Windows操作系統(tǒng)時(shí)是本著簡(jiǎn)單易用為原則的，因而忽略了安全方面的考慮，留下了很多隱患。這些隱患在單機(jī)時(shí)代并沒有顯現(xiàn)出來，后來隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和普及，越來越多地使用Windows操作系統(tǒng)的PC接入網(wǎng)絡(luò)，微軟埋下的隱患逐漸浮出水面。一時(shí)間Windows操作系統(tǒng)漏洞頻繁出現(xiàn)，安全事故時(shí)有發(fā)生。雖然微軟在Windows2000以后的版本中采用了Windows NT的核心，在一定程度上提高了Windows操作系統(tǒng)的安全性，但仍然不能避免安全漏洞的不斷出現(xiàn)。另一方面，Windows作為主流的操作系統(tǒng)，也更容易成為眾矢之的，每次Windows的系統(tǒng)漏洞被發(fā)現(xiàn)后，針對(duì)該漏洞的惡意代碼很快就會(huì)出現(xiàn)在網(wǎng)上，從漏洞被發(fā)現(xiàn)到惡意代碼的出現(xiàn)，中間的時(shí)差開始變得越來越短。以Windows2000版本為例，就曾被發(fā)現(xiàn)了大量漏洞，典型的如：輸入法漏洞、IPC$漏洞、RPC漏洞、Unicode漏洞、IDA&IDQ緩沖區(qū)溢出漏洞、Printer溢出漏洞、Cookie漏洞等等。這些漏洞大部分危害巨大，惡意代碼通過這些漏洞，可以獲得Windows2000操作站的完全控制權(quán)，甚至為所欲為。

3.3.3. 應(yīng)用軟件安全漏洞

   處于應(yīng)用層的應(yīng)用軟件產(chǎn)生的漏洞是最直接、最致命的。一方面這是因?yàn)閼?yīng)用軟件形式多樣，很難形成統(tǒng)一的防護(hù)規(guī)范以應(yīng)對(duì)安全問題；另一方面最嚴(yán)重的是，當(dāng)應(yīng)用軟件面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)，就必須開放其應(yīng)用端口。例如，要想實(shí)現(xiàn)與操作站OPC服務(wù)器軟件的網(wǎng)絡(luò)通信，控制網(wǎng)絡(luò)就必須完全開放135端口，這時(shí)防火墻等安全設(shè)備已經(jīng)無能為力了。而實(shí)際上，不同應(yīng)用軟件的安全漏洞還不止于此。

   2008年國外媒體曾報(bào)道，總部位于美國波士頓的核心安全技術(shù)公司CST在經(jīng)過安全評(píng)估后嚴(yán)正表示，互聯(lián)網(wǎng)攻擊者可能會(huì)利用一些大型工程自動(dòng)化軟件的安全漏洞獲取諸如污水處理廠、天然氣管道以及其他大型設(shè)備的控制權(quán)，一旦這些控制權(quán)被不良意圖黑客所掌握，那么后果不堪設(shè)想。其中被告知的自動(dòng)化軟件系統(tǒng)CitectSCADA在五個(gè)月之后發(fā)布了該安全漏洞的補(bǔ)丁程序。但是這種安全漏洞也會(huì)出現(xiàn)在其他的監(jiān)控軟件或者類似于CitectSCADA系統(tǒng)的軟件之上。此外是不是所有的Citect的客戶都安裝了這個(gè)安全補(bǔ)丁尚且不得而知。

    目前黑客攻擊應(yīng)用軟件漏洞常用的方法是“緩沖區(qū)溢出”，它通過向控制終端發(fā)送惡意數(shù)據(jù)包來獲取控制權(quán)。一旦獲取控制權(quán)，攻擊者就可以如在本地一樣去操控遠(yuǎn)程操作站上的監(jiān)控軟件，修改控制參數(shù)。

3.4. 控制網(wǎng)絡(luò)安全隱患

    控制網(wǎng)絡(luò)的安全漏洞暴露了整個(gè)控制系統(tǒng)安全的脆弱性。由于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、安全策略甚至硬件上存在的安全缺陷，從而使得攻擊者能夠在未授權(quán)的情況下訪問和操控控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成了巨大的安全隱患。控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性同樣符合“木桶原則”，其整體安全性不在于其最強(qiáng)處，而取決于系統(tǒng)最薄弱之處，即安全漏洞所決定。只要這個(gè)漏洞被發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)就有可能成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的犧牲品。

    安全漏洞對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的隱患體現(xiàn)在惡意攻擊行為對(duì)系統(tǒng)的威脅。隨著越來越多的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過信息網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)上，這種威脅就越來越大。目前互聯(lián)網(wǎng)上已有幾萬個(gè)黑客站點(diǎn)，黑客技術(shù)不斷創(chuàng)新，基本的攻擊手法已達(dá)上千種。這些攻擊技術(shù)一旦被不法之徒掌握，將產(chǎn)生不良的后果。

   對(duì)于控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于安全漏洞可能帶來的直接安全隱患有以下幾種。

3.4.1. 入侵

   系統(tǒng)被入侵是系統(tǒng)常見的一種安全隱患。黑客侵入計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)可以非法使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源，甚至是完全掌控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)。

   控制網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)終端和網(wǎng)絡(luò)往往可以控制諸如大型化工裝置、公用工程設(shè)備，甚至核電站安全系統(tǒng)等大型工程化設(shè)備。黑客一旦控制該系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)造成一些參數(shù)的修改，就可能導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行的癱瘓，就意味著可能利用被感染的控制中心系統(tǒng)破壞生產(chǎn)過程、切斷整個(gè)城市的供電系統(tǒng)、惡意污染飲用水甚至是破壞核電站的正常運(yùn)行。隨著近些年來越來越多的控制網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，這種可能就越來越大。

3.4.2. 拒絕服務(wù)攻擊

   受到拒絕服務(wù)攻擊是一種危害很大的安全隱患。常見的流量型攻擊如Ping Flooding、UDP Flooding等，以及常見的連接型攻擊如SYN Flooding、ACK Flooding等，通過消耗系統(tǒng)的資源，如網(wǎng)絡(luò)帶寬、連接數(shù)、CPU處理能力等使得正常的服務(wù)功能無法進(jìn)行。拒絕服務(wù)攻擊難以防范的原因是它的攻擊對(duì)象非常普遍，從服務(wù)器到各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器、交換機(jī)、防火墻等都可以被拒絕服務(wù)攻擊。

    控制網(wǎng)絡(luò)一旦遭受嚴(yán)重的拒絕服務(wù)攻擊就會(huì)導(dǎo)致操作站的服務(wù)癱瘓，與控制系統(tǒng)的通信完全中斷等。可以想像，受到拒絕服務(wù)攻擊后的控制網(wǎng)絡(luò)可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中所有操作站和監(jiān)控終端無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其后果是非常嚴(yán)重的。而傳統(tǒng)的安全技術(shù)對(duì)拒絕服務(wù)攻擊幾乎不可避免，缺乏有效的手段來解決。

3.4.3. 病毒與惡意代碼

    病毒的泛濫是大家有目共睹的。全球范圍內(nèi)，每年都會(huì)發(fā)生數(shù)次大規(guī)模的病毒爆發(fā)。目前全球已發(fā)現(xiàn)數(shù)萬種病毒，并且還在以每天數(shù)十余種的速度增長。除了傳統(tǒng)意義上的具有自我復(fù)制能力但必須寄生在其它實(shí)用程序中的病毒外，各種新型的惡意代碼也層出不窮，如陷阱門、邏輯炸彈、特洛伊木馬、蠕蟲、Zombie等。新型的惡意代碼具有更強(qiáng)的傳播能力和破壞性。
例如蠕蟲，從廣義定義來說也是一種病毒，但和傳統(tǒng)病毒相比最大不同在于自我復(fù)制過程。傳統(tǒng)病毒的自我復(fù)制過程需要人工干預(yù)，無論運(yùn)行感染病毒的實(shí)用程序，或者是打開包含宏病毒的郵件等，沒有人工干預(yù)病毒無法自我完成復(fù)制、傳播。但蠕蟲卻可以自我獨(dú)立完成以下過程：

（1）、查找遠(yuǎn)程系統(tǒng)：能夠通過檢索已被攻陷的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)鄰居列表或其它遠(yuǎn)程系統(tǒng)地址列表找出下一個(gè)攻擊對(duì)象。

（2）、建立連接：能夠通過端口掃描等操作過程自動(dòng)和被攻擊對(duì)象建立連接，如Telnet連接等。

（3）、實(shí)施攻擊：能夠自動(dòng)將自身通過已經(jīng)建立的連接復(fù)制到被攻擊的遠(yuǎn)程系統(tǒng)，并運(yùn)行它。

一旦計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)染上了惡意代碼，安全問題就不可避免。

3.5. 常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

   石化企業(yè)隨著信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，大量IT技術(shù)被引入，同時(shí)也包括各種IT網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。目前以MES為代表的信息系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)接入信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)，也基本都考慮了對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)。但目前對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的防護(hù)，大部分采用的是常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，主要包括防火墻、IDS、VPN、防病毒等。這些技術(shù)主要面向商用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

   在企業(yè)的信息化系統(tǒng)中，由辦公網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)組成的信息網(wǎng)絡(luò)與商用網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維特點(diǎn)比較相似，因此采用常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是適合的。而控制網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)則有很大不同。

   控制網(wǎng)絡(luò)是控制系統(tǒng)如DCS各部件協(xié)同工作的通信網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)裝置的連續(xù)不間斷地生產(chǎn)控制，因此控制網(wǎng)絡(luò)同樣具有連續(xù)不可間斷的高可靠性要求。另一方面，控制網(wǎng)絡(luò)也是操作人員對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)下發(fā)控制指令的重要途徑，所以控制網(wǎng)絡(luò)又具有不可延遲的高實(shí)時(shí)性要求。

    在商用網(wǎng)絡(luò)里可以存在病毒，幾乎每天都有新的補(bǔ)丁出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)可能會(huì)死機(jī)、暫停，而這些如果發(fā)生在控制網(wǎng)絡(luò)里幾乎是不可想象的。為了保證生產(chǎn)安全，在極端情況下，即便將控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)斷開，停止與信息網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)也要保證控制系統(tǒng)的安全。因此，過程生產(chǎn)的連續(xù)不可間斷的高可靠性要求控制網(wǎng)絡(luò)具備更高的安全性。

    另外，從數(shù)據(jù)安全角度來看，商用網(wǎng)絡(luò)往往對(duì)數(shù)據(jù)的私密性要求很高，要防止信息的泄露，而控制網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)的可靠性。另外，商用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用數(shù)據(jù)類型極其復(fù)雜，傳輸?shù)耐ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)多樣化，如HTTP、SMTP、FTP、SOAP等；而控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用數(shù)據(jù)類型相對(duì)單一，以過程數(shù)據(jù)為主，傳輸?shù)耐ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)以工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)為主，如OPC、Modbus等。

    通過比較商用網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的差異可以發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的IT網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)都不是專門針對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)需求設(shè)計(jì)的，用在控制網(wǎng)絡(luò)上就會(huì)存在很多局限性。

    比如防火墻產(chǎn)品，目前基本是以包過濾技術(shù)為基礎(chǔ)的，它最大的局限性在于不能保證準(zhǔn)許放行的數(shù)據(jù)的安全性。防火墻通過拒絕放行并丟棄數(shù)據(jù)包來實(shí)現(xiàn)自己的安全機(jī)制。但防火墻無法保證準(zhǔn)許放行數(shù)據(jù)的安全性。從實(shí)際應(yīng)用來看，防火墻較為明顯的局限性包括以下幾方面：

1）、防火墻不能阻止感染病毒的程序和文件的傳輸。就是防火墻只能做網(wǎng)絡(luò)四層以下的控制，對(duì)于應(yīng)用層內(nèi)的病毒、蠕蟲都沒有辦法。

2）、防火墻不能防范全新的威脅，更不能防止可接觸的人為或自然的破壞。

3）、防火墻不能防止由自身安全漏洞引起的威脅。

4）、防火墻對(duì)用戶不完全透明，非專業(yè)用戶難于管理和配置，易造成安全漏洞。

5）、防火墻很難為用戶在防火墻內(nèi)外提供一致的安全策略，不能防止利用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的缺陷進(jìn)行的攻擊，也不能防止利用服務(wù)器系統(tǒng)漏洞所進(jìn)行的攻擊。

6）、由于防火墻設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)通信的信道上，并執(zhí)行規(guī)定的安全策略，所以防火墻在提供安全防護(hù)的同時(shí)，也變成了網(wǎng)絡(luò)通信的瓶頸，增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)，如果防火墻出現(xiàn)問題，那么內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)就會(huì)受到嚴(yán)重威脅。

7）、防火墻僅提供粗粒度的訪問控制能力。它不能防止數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)式的攻擊。

另一方面，防火墻由于其自身機(jī)理的原因，還存在很多先天不足，主要包括：

1）、由于防火墻本身是基于TCP/IP協(xié)議體系實(shí)現(xiàn)的，所以它無法解決TCP/IP協(xié)議體系中存在的漏洞。

2）、防火墻只是一個(gè)策略執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它并不區(qū)分所執(zhí)行政策的對(duì)錯(cuò)，更無法判別出一條合法政策是否真是管理員的本意。從這點(diǎn)上看，防火墻一旦被攻擊者控制，由它保護(hù)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就無安全可言了。

3）、防火墻無法從流量上判別哪些是正常的，哪些是異常的，因此容易受到流量攻擊。

4）、防火墻的安全性與其速度和多功能成反比。防火墻的安全性要求越高，需要對(duì)數(shù)據(jù)包檢查的項(xiàng)目（即防火墻的功能）就越多越細(xì)，對(duì)CPU和內(nèi)存的消耗也就越大，從而導(dǎo)致防火墻的性能下降，處理速度減慢。

5）、防火墻準(zhǔn)許某項(xiàng)服務(wù)，卻不能保證該服務(wù)的安全性，它需要由應(yīng)用安全來解決。

防火墻正是由于這些缺陷與不足，導(dǎo)致目前被攻破的幾率已經(jīng)接近50%。雖然目前最流行的安全架構(gòu)是以防火墻為核心的安全體系架構(gòu)。通過防火墻來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全保障體系。然而，以防火墻為核心的安全防御體系未能有效地防止目前頻頻發(fā)生網(wǎng)絡(luò)攻擊。僅有防火墻的安全架構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

其它安全技術(shù)如IDS、VPN、防病毒產(chǎn)品等與產(chǎn)品與防火墻一樣，也都有很強(qiáng)的針對(duì)性，只能管轄屬于自己管轄的事情，出了這個(gè)邊界就不再能發(fā)揮作用。IDS作為可審查性產(chǎn)品最大的局限性是漏報(bào)和誤報(bào)嚴(yán)重，幾乎不是一個(gè)可以依賴的安全工具，而是一個(gè)參考工具。漏報(bào)等于沒有報(bào)，誤報(bào)則是報(bào)錯(cuò)了，這兩個(gè)特點(diǎn)幾乎破壞了入侵檢測(cè)的可用性。VPN作為一種加密類技術(shù)，不管哪種VPN技術(shù)，在設(shè)計(jì)之初都是為了保證傳輸安全問題而設(shè)計(jì)的，而沒有動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的檢測(cè)接入的VPN主機(jī)的安全性，同時(shí)對(duì)其作“準(zhǔn)入控制”。這樣有可能因?yàn)橐粋€(gè)VPN主機(jī)的不安全，導(dǎo)致其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不安全。防病毒產(chǎn)品也有局限性，主要是對(duì)新病毒的處理總是滯后的，這導(dǎo)致每年都會(huì)大規(guī)模地爆發(fā)病毒，特別是新病毒。

3.6. 其它行業(yè)借鑒

在我國各大基礎(chǔ)能源行業(yè)中，電力行業(yè)由于其特殊行業(yè)背景，其安全性往往上升到國家安全高度，因此在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)方面也有著較高的要求。

早在2002年，國家經(jīng)貿(mào)委即發(fā)行了第30號(hào)令，即《電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的規(guī)定》。該行業(yè)法規(guī)頒布的主要目的是：“防范對(duì)電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引起的電力系統(tǒng)事故，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，建立和完善電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)體系”。該規(guī)定將電力監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)或其他信息系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)做了邊界劃分，并明確規(guī)定，電力監(jiān)控系統(tǒng)在與其它系統(tǒng)之間以網(wǎng)絡(luò)方式互聯(lián)時(shí)，必須采用經(jīng)國家有關(guān)部門認(rèn)證的專用、可靠的安全隔離設(shè)施。

2003年，美國佛羅里達(dá)州以及東北部發(fā)生了大面積停電事件。當(dāng)時(shí)一部分別有用心的美國和英國安全人士聲稱，是包括中國軍方在內(nèi)的中國黑客侵入了美國東北部電網(wǎng)的控制系統(tǒng)，導(dǎo)致了密歇根、俄亥俄、紐約等地區(qū)大面積停電。

2004年，國家電監(jiān)會(huì)發(fā)行了5號(hào)令《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》。規(guī)定指出，制定該規(guī)定的目的是：“為了防范黑客及惡意代碼等對(duì)電力二次系統(tǒng)的攻擊侵害及由此引發(fā)電力系統(tǒng)事故，建立電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)體系，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行”。該規(guī)定將發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、供電企業(yè)內(nèi)部基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)，并強(qiáng)制要求，在生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)之間必須設(shè)置經(jīng)國家指定部門檢測(cè)認(rèn)定認(rèn)證的安全隔離裝置。

電力行業(yè)在更高的網(wǎng)絡(luò)安全性要求的背景下，一方面從行政角度明確地將連接各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)劃分為信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)；另一方面，為了解決防火墻等常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的局限性，在控制網(wǎng)絡(luò)防護(hù)上采用了網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)。

4. 網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)及產(chǎn)品

4.1. 網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)

在防火墻的發(fā)展過程中，人們最終意識(shí)到防火墻在安全方面的局限性。高性能、高安全性、易用性方面的矛盾沒有很好地解決。防火墻體系架構(gòu)在高安全性方面的缺陷，驅(qū)使人們追求更高安全性的解決方案，人們期望更安全的技術(shù)手段，網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)是安全市場(chǎng)上的一個(gè)分支。在經(jīng)過漫長的市場(chǎng)概念澄清和技術(shù)演變進(jìn)步之后，市場(chǎng)最終接受了網(wǎng)絡(luò)隔離具有最高的安全性。目前存在的安全問題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)而言在理論上都不存在。這就是各國政府和軍方都大力推行網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)的主要原因。

網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)經(jīng)過了長時(shí)間的發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展到了第五代技術(shù)。第一代隔離技術(shù)采用完全的隔離技術(shù)，實(shí)際上是將網(wǎng)絡(luò)物理上的分開，形成信息孤島；第二代隔離技術(shù)采用硬件卡隔離技術(shù)；第三代隔離技術(shù)采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隔離技術(shù)；第四代隔離技術(shù)采用空氣開關(guān)隔離技術(shù)；第五代隔離技術(shù)采用安全通道隔離技術(shù)。

基于安全通道的最新隔離技術(shù)通過專用通信硬件和專有安全協(xié)議等安全機(jī)制，來實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)的隔離和數(shù)據(jù)交換，不僅解決了以前隔離技術(shù)存在的問題，并有效地把內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)隔離開來，而且高效地實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全交換，透明支持多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，成為當(dāng)前隔離技術(shù)的發(fā)展方向。

網(wǎng)絡(luò)隔離的指導(dǎo)思想與防火墻也有很大的不同，體現(xiàn)在防火墻的思路是在保障互聯(lián)互通的前提下，盡可能安全；而網(wǎng)絡(luò)隔離的思路是在必須保證安全的前提下，盡可能支持?jǐn)?shù)據(jù)交換，如果不安全則斷開。

網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)主要目標(biāo)是解決目前信息安全中的各種漏洞：操作系統(tǒng)漏洞、TCP/IP漏洞、應(yīng)用協(xié)議漏洞、鏈路連接漏洞、安全策略漏洞等，網(wǎng)絡(luò)隔離是目前唯一能解決上述問題的安全技術(shù)。

4.2. 網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品

基于網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)物。最早出現(xiàn)在美國、以色列等國家的軍方，用以解決涉密網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的安全。在我國，最初的應(yīng)用也主要集中在政府、軍隊(duì)等領(lǐng)域，由于核心部門的信息安全關(guān)系著國家安全、社會(huì)穩(wěn)定，因此迫切需要比傳統(tǒng)產(chǎn)品更為可靠的技術(shù)防護(hù)措施。國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品也由此應(yīng)運(yùn)而生。

由于是應(yīng)用在可能涉及國家安全的關(guān)鍵場(chǎng)合，為了統(tǒng)一規(guī)范網(wǎng)絡(luò)隔離類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局及國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員及早制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，目前最新國標(biāo)為GB/T 20279-2006和GB/T 20277-2006。

隨著以電力為首的工業(yè)行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高要求后，網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品也開始在工業(yè)領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用。目前，已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域用于控制網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品主要有網(wǎng)閘、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品大部分都是基于最新的第五代隔離技術(shù)開發(fā)出來了，其主要的技術(shù)原理是從OSI模型的七層上全面斷開網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)采用“2+1”的三模塊架構(gòu)，即內(nèi)置有兩個(gè)主機(jī)系統(tǒng)，和一個(gè)用于建立安全通道可交換數(shù)據(jù)的隔離單元。這種架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)連接到外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)的兩主機(jī)之間是完全網(wǎng)絡(luò)斷開的，從物理上進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)隔離，消除了數(shù)據(jù)鏈路的通信協(xié)議，剝離了TCP/IP協(xié)議，剝離了應(yīng)用協(xié)議，在安全交換后進(jìn)行了協(xié)議的恢復(fù)和重建。通過TCP/IP協(xié)議剝離和重建技術(shù)消除了TCP/IP協(xié)議的漏洞。在應(yīng)用層對(duì)應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行剝離和重建，消除了應(yīng)用協(xié)議漏洞，并可針對(duì)應(yīng)用協(xié)議實(shí)現(xiàn)一些細(xì)粒度的訪問控制。從TCP/IP的OSI數(shù)據(jù)模型的所有七層斷開后，就可以消除目前TCP/IP存在的所有攻擊。



（1）、網(wǎng)閘

網(wǎng)閘類產(chǎn)品誕生較早。產(chǎn)品最初是用來解決涉密網(wǎng)絡(luò)與非涉密網(wǎng)絡(luò)之間的安全數(shù)據(jù)交換問題。后來，網(wǎng)閘由于其高安全性，開始被廣泛應(yīng)用于政府、軍隊(duì)、電力、鐵道、金融、銀行、證券、保險(xiǎn)、稅務(wù)、海關(guān)、民航、社保等多個(gè)行業(yè)部門。
由于網(wǎng)閘產(chǎn)品的主要定位是各行業(yè)中對(duì)安全性要求較高的涉密業(yè)務(wù)的辦公系統(tǒng)，因此它提供的應(yīng)用也以通用的互聯(lián)網(wǎng)功能為主。例如，目前大多數(shù)網(wǎng)閘都支持：文件數(shù)據(jù)交換、HTTP訪問、WWW服務(wù)、FTP訪問、收發(fā)電子郵件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫同步以及TCP/UDP定制等。

在工業(yè)領(lǐng)域，網(wǎng)閘也開始得到應(yīng)用和推廣。但除了用于辦公系統(tǒng)外，當(dāng)用于隔離控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于網(wǎng)閘一般都不支持工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)如OPC、Modbus，用戶只能使用其TCP/UDP定制功能。這種方式需要在連接網(wǎng)閘的上、下游增加接口計(jì)算機(jī)或代理服務(wù)器，并定制通信協(xié)議轉(zhuǎn)換接口軟件才能實(shí)現(xiàn)通信。

（2）、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)是近幾年新興的一種專門應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品，它同樣采用“2+1”的三模塊架構(gòu)，內(nèi)置雙主機(jī)系統(tǒng)，隔離單元通過總線技術(shù)建立安全通道以安全地實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)交換。與網(wǎng)閘不同的是，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)提供的應(yīng)用專門針對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)，因此它只提供控制網(wǎng)絡(luò)常用通信功能如OPC、Modbus等，而不提供通用互聯(lián)網(wǎng)功能。因此工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)更適合于控制網(wǎng)絡(luò)的隔離，但不適合辦公系統(tǒng)。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)是網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的一種專業(yè)化安全產(chǎn)品。

5. 實(shí)踐

5.1. 烏石化MES簡(jiǎn)況

烏石化 MES 項(xiàng)目從 2006 年啟動(dòng)，至 2008 年實(shí)施完成并成功上線投運(yùn)以來，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，用戶可熟練使用系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行操作管理。該系統(tǒng)的建成，進(jìn)一步提高了信息技術(shù)對(duì)下游業(yè)務(wù)的支持能力和水平，同時(shí)達(dá)到了為企業(yè)優(yōu)化資源配置、提高整體效益和綜合實(shí)力發(fā)揮積極作用的目的。

5.2. 控制網(wǎng)絡(luò)安全性改造

采用分布式網(wǎng)絡(luò)，通過核心交換機(jī)，連接二級(jí)單位局域網(wǎng)，千兆網(wǎng)絡(luò)連接到各廠，百兆網(wǎng)絡(luò)連接到匯聚層。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)狀況良好，現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)涵蓋企業(yè)辦公樓區(qū)域和各個(gè)廠區(qū)及生產(chǎn)車間。全廠 DCS 系統(tǒng)主要裝置都已具備數(shù)據(jù)采集接口，采用 OPC 標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)車間有交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)布置到了各個(gè)辦公室，和 DCS 數(shù)據(jù)連通。

MES 系統(tǒng)的實(shí)施，使得 DCS/PLC 控制網(wǎng)絡(luò)和廠內(nèi)的辦公網(wǎng)絡(luò)直接相連，這給網(wǎng)絡(luò)安全帶來了新的要求，即如何保證兩者之間穩(wěn)定而可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，又能最大程度的限制辦公系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì) DCS/PLC 控制網(wǎng)絡(luò)造成的不良影響。 原 MES 系統(tǒng)在實(shí)施時(shí)，也考慮了對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的防護(hù)。對(duì)每一套 DCS/PLC 系統(tǒng)采集時(shí)，都部署了緩沖工作站；所有的工作站，都限定在一個(gè)單獨(dú)的 VLAN 中，指向一臺(tái)特定的防火墻設(shè)備；在防火墻上，制定相應(yīng)的訪問策略，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問的安全性。
在原有系統(tǒng)中，對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)主要采用了以防火墻為核心的方案。考慮到防火墻技術(shù)的局限性，烏石化 MES 在 2009 年實(shí)施了對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)安全性的改造，并在改造項(xiàng)目中首次引入了網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)。

由于該項(xiàng)目為改造性項(xiàng)目，考慮到對(duì)原有系統(tǒng)的兼容性，并以不影響現(xiàn)有生產(chǎn)為原則，在產(chǎn)品選型及方案設(shè)計(jì)時(shí)特別提出幾點(diǎn)要求：

（1）、所選產(chǎn)品須基于第五代先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)開發(fā)，并經(jīng)國家指定部門檢測(cè)認(rèn)定、認(rèn)證，符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 20279-2006、GB/T 20277-2006）。

（2）、所選產(chǎn)品須支持現(xiàn)有 OPC 采集接口標(biāo)準(zhǔn)。

（3）、所選產(chǎn)品及方案須支持“無擾接入”方式。即在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中加入網(wǎng)絡(luò)隔離裝置時(shí)，對(duì)現(xiàn)有已接入 MES 的 DCS/PLC 操作站的軟、硬件無需做任何升級(jí)或改動(dòng)，對(duì)操作站的參數(shù)配置無需做任何改動(dòng)，包括：IP 地址、登錄用戶名/口令、DCOM 配置等；對(duì) MES 系統(tǒng)現(xiàn)有 PHD 軟件及 PHD 緩沖工作站的軟、硬件無需做任何升級(jí)或改動(dòng)，對(duì)參數(shù)配置無需做任何改動(dòng)，包括：IP 地址、TAG 標(biāo)簽名、OPC 配置等。

（4）、所選產(chǎn)品須能提供數(shù)據(jù)的“細(xì)粒度”訪問控制功能。例如對(duì)于 OPC 方式，網(wǎng)絡(luò)隔離裝置須能夠控制 OPC 服務(wù)器中具體哪些 Item 項(xiàng)允許或禁止暴露給MES，同時(shí)對(duì)每個(gè) Item項(xiàng)須支持只讀式的單向訪問功能以保證數(shù)據(jù)安全。

（5）、所選產(chǎn)品及方案須保證在加入網(wǎng)絡(luò)隔離裝置后數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)性與原系統(tǒng)相當(dāng)，不產(chǎn)生延時(shí)。

（6）、所選產(chǎn)品須保證自身安全與高可靠性。

根 據(jù) 以 上 設(shè)計(jì) 要 求 ， 該 項(xiàng) 目 最 終 選 用 了 標(biāo) 準(zhǔn) 的 工 業(yè) 網(wǎng) 絡(luò) 安 全 防 護(hù) 網(wǎng) 關(guān) 型 產(chǎn) 品pSafetyLink。該產(chǎn)品在滿足上述要求的同時(shí)，又提供了符合自控工程師使用習(xí)慣的操作方式，不需要實(shí)施人員了解太多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，就很容易完成對(duì)產(chǎn)品的調(diào)試和部署，提高了項(xiàng)目實(shí)施效率。
   
        烏石化MES控制網(wǎng)絡(luò)安全性改造方案示意圖

6. 結(jié)束語

石化工業(yè)是國家的基礎(chǔ)性能源支柱產(chǎn)業(yè)，信息安全在任何時(shí)期、任何國家地區(qū)都備受關(guān)注。能源系統(tǒng)的信息安全問題直接威脅到其它行業(yè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行，影響著系統(tǒng)信息化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，確保生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠、防止來自內(nèi)部或外部攻擊，采取高安全性的防護(hù)措施都是石化信息系統(tǒng)安全不可忽視的組成部分。

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