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★青島液化天然氣有限責任公司吳斌，楊春慧，劉培峰，孫大巍，喬其永

★施耐德電氣（中國）有限公司裴淵斗

1　項目背景

隨著中國綠色低碳能源戰(zhàn)略的持續(xù)推進，發(fā)展清潔低碳能源將成為優(yōu)化能源結構的重要途徑，未來較長一段時間天然氣將在中國能源發(fā)展中扮演重要角色。通過加大政策支持力度，力爭到2030年天然氣在一次能源消費結構中的占比達到15%左右。未來天然氣需求增量主要來自城鎮(zhèn)燃氣、天然氣發(fā)電、工業(yè)燃料和交通運輸四大領域。

青島LNG接收站為中石化首個LNG工程，包括碼頭、儲罐、工藝處理、氣化外輸、槽車裝車、輕烴回收以及輔助設施。該項目一期工程2014年11月投入運行，每年可向山東半島乃至華北地區(qū)輸送清潔能源500萬噸/年，二期擴建至700萬噸/年，三期工程預計新建一座靠泊26.6萬立方米LNG船舶的專用泊位，一座27萬立方米的LNG儲罐及配套附屬設施，新增LNG年接卸能力400萬噸，投運后每年可向山東半島乃至華北地區(qū)輸送清潔能源1100萬噸。

該項目控制系統(tǒng)選用施耐德電氣Foxboro DCS分布式控制系統(tǒng)、Triconex安全儀表系統(tǒng)以及SimSci操作員仿真培訓系統(tǒng)。青島LNG接收站控制系統(tǒng)自2014年10月一期投運后，一直穩(wěn)定運行，從未停機大修，保障了國家能源穩(wěn)定供應。

一期項目建設時，青島LNG接收站控制系統(tǒng)已經配置了思科防火墻和殺毒軟件用于信息安全防護。但隨著信息化建設以及外部信息安全威脅的加劇，這些簡單基礎的防護手段已經不能夠滿足現(xiàn)階段工業(yè)信息安全防護的需求，也無法滿足國家和相關主管部門的要求，尤其是在2019年定級為等保三級系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)距等保2.0三級的要求差距很大。

2　信息安全建設

2.1　定期開展工業(yè)信息安全風險評估

自《網(wǎng)絡安全法》頒布并實施以來，各部委及主管部門陸續(xù)發(fā)布了諸多工業(yè)信息安全相關的法律法規(guī)，極大地提高了企業(yè)對工業(yè)信息安全的重視程度和安全意識。

青島LNG接收站通過對工業(yè)控制系統(tǒng)定期開展工業(yè)信息安全風險評估，對系統(tǒng)的關鍵業(yè)務、關鍵資產進行梳理，及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)的關鍵風險點，以及與合規(guī)要求的差距，并以信息安全風險評估的結果，作為信息安全建設的思路并設定改進目標。如2018年經過風險評估，發(fā)現(xiàn)當時主要的安全風險在于工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡邊界、內部IT信息系統(tǒng)，尤其是海關計量、環(huán)保監(jiān)管以及天然氣管網(wǎng)的外部通訊均有可能引入信息安全威脅，同時工業(yè)控制系統(tǒng)的工業(yè)主機也易受病毒感染和惡意代碼攻擊，因此立項一期安全整改，在2019年開展技改工作加強網(wǎng)絡邊界和工業(yè)主機安全防護能力的工作，實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎安全；2019年末等保2.0系列國家標準正式生效后，按照等保2.0基本要求的國家標準進行評估，通過差距分析發(fā)現(xiàn)在安全檢測和業(yè)務連續(xù)性方面存在比較大的差距，因此立項在2021年進行二期技改，提升信息安全檢測能力和業(yè)務連續(xù)性以實現(xiàn)擴展安全。

2.2　基礎安全，強化基于邊界和主機的信息安全防護能力

邊界和主機是工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的兩個關鍵防護點，也是等保1.0時代防護的重點，因此2019年的安全整改項目以邊界防護升級到DMZ和工業(yè)主機加固來實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎安全。系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

圖1 一期基礎安全防護架構圖

· 基于DMZ邊界防護

DMZ（Demilitarized Zone），即非軍事區(qū)，其目的是把網(wǎng)絡劃分為內部網(wǎng)絡、外部網(wǎng)絡和中間的緩沖網(wǎng)絡DMZ，通過DMZ將可信任的內部工控網(wǎng)絡和不可信任的外部IT網(wǎng)絡緩沖，阻止內網(wǎng)和外網(wǎng)直接通信，在保證內部網(wǎng)絡安全的同時，保持內部外部網(wǎng)絡正常的業(yè)務通訊。

DMZ的構建選擇工業(yè)隔離網(wǎng)閘以及工業(yè)防火墻分別作為DMZ的北端和南端，分別由IT部門和儀表部門進行管理和維護。DMZ中部署OPC服務器，用于工業(yè)控制系統(tǒng)和外部IT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，IT系統(tǒng)不與工業(yè)控制系統(tǒng)直接通訊，僅通過工業(yè)網(wǎng)閘同OPC服務器進行通信；同樣工業(yè)控制系統(tǒng)也不與IT系統(tǒng)進行通信，僅通過工業(yè)防火墻為OPC服務器提供實時數(shù)據(jù)（OPC DA）和歷史數(shù)據(jù)（OPC A&E和OPC HAD）。通過這種方式，即便外部攻擊攻破了北端的網(wǎng)閘，受影響的也只是OPC服務器，而真正的關鍵業(yè)務和關鍵資產仍處于工業(yè)防火墻的保護下。通過DMZ的部署，可以在保持現(xiàn)有業(yè)務雙向通信的基礎上，進行有效的信息安全防護。

· 主機安全加固

由于液化天然氣接收站工業(yè)控制系統(tǒng)的高可靠性、高可用性以及安全連續(xù)運營的要求，考慮到白名單技術與現(xiàn)有工控軟件的兼容性風險，工控主機的安全加固沒有選擇應用程序白名單的技術路線，而是選用傳統(tǒng)的方式進行：

（1）部署冗余的域控服務器，使用域控服務器對所有工控主機進行身份鑒別、訪問控制和行為審計，部署統(tǒng)一的安全策略；

（2）重新安裝所有的工控主機的操作系統(tǒng)，確保系統(tǒng)純凈，并加入到域控的安全管理中；不安裝不必要的組件和軟件，關閉不必要的服務，減少攻擊面；

（3）每臺工業(yè)主機安裝工業(yè)防病毒套件，其中包括殺毒軟件、基于主機的入侵防護軟件，外設（USB/光驅）管理軟件等，對主機進行加強防護；

（4）在備用域控中安裝病毒服務器，對所有工業(yè)主機中的防病毒套件進行統(tǒng)一的防護策略管理，并提供統(tǒng)一的病毒庫升級；

（5）在備用域控中安裝補丁服務器，對所有工業(yè)主機提供統(tǒng)一的補丁升級。

2.3　擴展安全，提升安全檢測和應對能力

在實現(xiàn)基礎安全防護的情況下，在二期安全整改工作中，通過網(wǎng)絡監(jiān)控和安全日志審計提升安全檢測能力，通過在線災備系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的業(yè)務連續(xù)性。同時，構建工業(yè)控制系統(tǒng)安全專網(wǎng)，分離業(yè)務數(shù)據(jù)和安全管理數(shù)據(jù)，并為搭建安全管理中心提供基礎。系統(tǒng)架構圖如圖2所示。

圖2 二期擴展安全防護架構

· 安全日志審計

在工業(yè)控制系統(tǒng)中部署安全日志審計系統(tǒng)，可以采集工控系統(tǒng)中所有工控主機、網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡安全設備以及工控軟件的安全相關的日志，并統(tǒng)一歸檔在安全日志審計服務器中保存一年以上，并能提供關聯(lián)查詢分析等功能，以供日常查詢發(fā)現(xiàn)異常狀況進行安全預警，或安全事件發(fā)生后進行安全事件的追溯和調查取證。

· 災難備份和恢復系統(tǒng)

由于保障能源穩(wěn)定可靠供應的要求，液化天然氣接收站必須保障高可用性、高業(yè)務連續(xù)性，一旦遭到工業(yè)信息安全攻擊或工業(yè)勒索導致停機，需盡一切可能盡快恢復正常生產運營。

在所有工控主機中部署在線備份軟件，可以在工控系統(tǒng)正常運營的同時，在后臺進行實時的在線備份，備份文件通過安全專網(wǎng)統(tǒng)一歸檔到中央歸檔服務器中。一旦遭受攻擊或勒索，可以通過安全專網(wǎng)進行系統(tǒng)與數(shù)據(jù)恢復，盡快回滾到之前的安全狀態(tài)，并恢復正常生產運營。

· 安全專網(wǎng)

通過在工業(yè)控制系統(tǒng)中搭建第二網(wǎng)絡安全專網(wǎng)，來實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)和安全管理相關數(shù)據(jù)的分離，從而避免安全相關的軟硬件部署和安全管理工作帶來對工控系統(tǒng)網(wǎng)絡實時性和確定性的影響，同時為安全管理中心的構建提供先決條件。

· 網(wǎng)絡監(jiān)控

部署網(wǎng)絡監(jiān)控軟件，對工業(yè)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡流量、網(wǎng)絡性能和負荷進行實時監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡異常狀況，并將相關日志發(fā)送到安全日志審計服務器中。

2.4　信息安全防護能力的進一步提升空間

通過兩期的安全整改，極大地增強了青島液化天然氣接收站的信息安全防護能力，同時也高分通過了等保2.0測評。但通過進一步安全評估，發(fā)現(xiàn)仍有很大的提升空間，下一步計劃通過部署入侵檢測以及流量審計進一步提升安全檢測能力；通過引入多因素認證，進一步加強工控系統(tǒng)關鍵操作過程的身份鑒別和訪問控制；通過部署異地災備，對工控系統(tǒng)的系統(tǒng)和重要數(shù)據(jù)提供進一步的防護；部署安全管理中心，對工控系統(tǒng)的信息安全進行統(tǒng)一的管理、運維和審計。

3　思考和總結

在新基建和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，信息安全已經不再是可選項，而是重要的基礎支撐技術之一。工業(yè)信息安全不僅可以保障OT系統(tǒng)安全、高效的生產運營，也可以保障工業(yè)企業(yè)人員、資產和環(huán)境的安全，保障企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設并支持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

通過幾年來對控制系統(tǒng)信息安全建設和防護的實踐，我們有以下思考：

（1）為了保障能源穩(wěn)定可靠供應，液化天然氣接收站控制系統(tǒng)需要常年不停機連續(xù)運行，應在保障系統(tǒng)可靠性、可用性、連續(xù)性、耐久性和魯棒性的基礎和前提下考慮信息安全的建設；

（2）工控系統(tǒng)信息安全的建設應有針對性，應優(yōu)先針對關鍵的運營過程、關鍵的資產和需要應對的最大的風險點，因此前期的評估就非常重要，通過評估可以找出建設重點并做合理規(guī)劃。同時，由于信息安全威脅變化很快，因此需要定期的信息安全風險評估；

（3）工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護的運營與建設同樣重要，補丁和病毒庫的更新、安全軟硬件的適當配置以及運維和安全日志、態(tài)勢的監(jiān)控是控制系統(tǒng)能夠在全生命周期內保持一定的安全水平和成熟的關鍵，而控制系統(tǒng)的運維人員在這方面還有知識和經驗上的欠缺，需要盡快加強；

（4）工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全不僅僅需要技術方面的工作，還需要在管理流程上制定相應的政策和流程，需要“兩手抓，兩手都要硬”，需要在國家和國際標準的指導下，在企業(yè)的政策、流程和技術上進行投入，需要建設縱深防御的信息安全的防護體系，在全生命周期范圍內對資產和生產運營進行信息安全防護。

作者簡介：

吳　斌（1979-），男，河南濮陽人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于青島液化天然氣有限責任公司，研究方向為計算機。

楊春慧（1972-），女，山東淄博人，高級工程師，學士，現(xiàn)就職于青島液化天然氣有限責任公司，研究方向為自控儀表。

劉培峰（1990-），男，山東濟南人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于青島液化天然氣有限責任公司，研究方向為油氣儲運。

孫大巍（1982-），女，遼寧沈陽人，高級工程師，學士，現(xiàn)就職于青島液化天然氣有限責任公司，研究方向為自控儀表。

喬其永（1970-），男，山東淄博人，技師，學士，現(xiàn)就職于青島液化天然氣有限責任公司，研究方向為自控儀表。

裴淵斗（1979-），男，山西太原人，碩士，現(xiàn)就職于施耐德電氣（中國）有限公司，研究方向為工業(yè)信息安全、工業(yè)自動化。

參考文獻：

[1] GB/T 22239-2019. 信息安全技術 網(wǎng)絡安全等級保護基本要求[S].

[2] GB/T 40218-2021. 工業(yè)通信網(wǎng)絡 網(wǎng)絡和系統(tǒng)安全工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)信息安全技術[S].

[3] GB/T 35673-2017. 工業(yè)通信網(wǎng)絡 網(wǎng)絡和系統(tǒng)安全 系統(tǒng)安全要求和安全等級[S].

[4] IEC/TR 62443-2-3. Security for Industry Automation and Control System – Patch Management for IACS environment[S].

摘自《自動化博覽》2023年6月刊