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作者：

北京燃氣集團有限責任公司 關(guān)鴻鵬

中國電子技術(shù)標準化研究院 李琳

北京燃氣集團有限責任公司 李鑫

北京燃氣集團有限責任公司 姚玉梅

中國電子技術(shù)標準化研究院 徐克超

北京燃氣集團有限責任公司 王顏山

摘要：隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過程的深度融合，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸成為新興研究熱點之一。本文針對當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中存在的安全隱患，以及當前該領(lǐng)域相關(guān)標準化工作進展情況，提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全標準體系架構(gòu)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標準化工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；信息安全；標準體系

1　引言

當前，隨著信息技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的雙向融合，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息技術(shù)在各工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用，使得傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過程逐漸由單機走向互聯(lián)、由封閉走向開放。作為互聯(lián)網(wǎng)、新一代信息技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)全方位深度融合所形成的新型產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為發(fā)展的趨勢之一，引起各界的廣泛關(guān)注。隨著其飛速發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深刻改變了傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模式，成為不斷推動著全球工業(yè)體系智能化變革的重要方式。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)控制系統(tǒng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、云計算、大數(shù)據(jù)存儲分析、企業(yè)辦公系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)等多個組成部分的有機整體。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，使得工業(yè)生產(chǎn)活動呈現(xiàn)“數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化”的發(fā)展趨勢，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，生產(chǎn)過程跨時間、跨地域的生產(chǎn)模式逐漸成為常態(tài)，并形成了“設(shè)計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)”為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密結(jié)合的產(chǎn)業(yè)模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特點，決定了其各環(huán)節(jié)、各組成部分之間需要信息的互聯(lián)互通，信息技術(shù)的高度滲透融合，尤其是工業(yè)生產(chǎn)過程和控制網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的緊密結(jié)合，使得工業(yè)生產(chǎn)在提高效率的同時，也面臨著較為嚴重的信息安全風險隱患。近些年來，全球針對工業(yè)控制系統(tǒng)的信息安全事件頻發(fā)，遍布諸多工業(yè)行業(yè)，且多為水利、能源、交通等事關(guān)國民安全和社會穩(wěn)定的工業(yè)行業(yè)，直接威脅人民生命財產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定。“震網(wǎng)”病毒、“火焰”病毒等專門針對工業(yè)控制系統(tǒng)病毒的出現(xiàn)，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中工業(yè)控制系統(tǒng)也開始面臨著傳統(tǒng)信息安全病毒的惡意入侵，“洋蔥狗”、“食尸鬼行動”等針對能源、石化行業(yè)控制系統(tǒng)的惡意攻擊，也表明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中存在信息安全隱患，工業(yè)攝像頭被惡意攻擊者非法劫持的事例也表明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息采集層的傳感設(shè)備也存在風險隱患。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)實現(xiàn)的萬物互聯(lián)的思想，在實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)、各領(lǐng)域廣泛互聯(lián)的同時，也暴露了更多的風險隱患點，給了惡意攻擊者更多的攻擊渠道。同時，各種新型應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，也使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨著數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全等多層次的安全問題，故在開展信息安全防護工作時應(yīng)從多方面、多角度，提出綜合性的安全考量。

本文在分析當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展的基礎(chǔ)上，總結(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準化工作情況，并結(jié)合當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準化工作基礎(chǔ)，提出標準體系架構(gòu)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化工作的發(fā)展提供意見建議。

2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全問題日益嚴重，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商與各生產(chǎn)企業(yè)已開始著手解決工業(yè)安全防護問題，但是針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全的研究還處于起步階段。當前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要面臨著如下安全風險問題。

一是設(shè)備安全風險。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的衍生發(fā)展，使得工業(yè)生產(chǎn)過程的上下游逐步形成有機整體，從工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的信息采集、生產(chǎn)過程執(zhí)行等，到工業(yè)生產(chǎn)排產(chǎn)、規(guī)劃調(diào)度，以及產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈的信息互聯(lián)互通，都涉及諸多設(shè)備。眾多設(shè)備集成于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，在提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)效率、擴展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能的同時，也擴大了安全風險的暴露面積，受攻擊面不斷擴大。例如，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備性能較低，安全防護能力相對不足，工業(yè)控制系統(tǒng)對實時性要求較高，安全防護技術(shù)手段尚不完備，這就使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨著更多的設(shè)備安全的風險隱患。

二是數(shù)據(jù)安全風險。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺通常需采集工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、工控系統(tǒng)及設(shè)備狀態(tài)等重要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于預(yù)測國家經(jīng)濟運行狀況、企業(yè)經(jīng)營情況等具有重要意義，因此針對這些數(shù)據(jù)的傳輸、存儲、應(yīng)用需要重點保護。例如，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通常需要采集工業(yè)設(shè)備每天運行情況，具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)、訂單用戶信息等，同時對于采用云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，通常還需將上述數(shù)據(jù)跨境傳輸、存儲。這就導(dǎo)致社會公眾利益、個人隱私等面臨著受侵害的風險隱患。

三是控制安全風險。當前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的最終目標是確保工業(yè)生產(chǎn)的高效、順利進行。因此，諸多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都提供針對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的控制功能。該功能可通過工業(yè)企業(yè)私有云平臺控制工業(yè)企業(yè)內(nèi)部工業(yè)控制系統(tǒng)實現(xiàn)，也可由第三方服務(wù)提供商在工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備上加裝輔助控制設(shè)備來實現(xiàn)。聯(lián)網(wǎng)控制工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的實現(xiàn)，在方便工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)控制、統(tǒng)一調(diào)配的同時，也帶來了諸多的安全隱患。因此在通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接并控制工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的同時，需重點考慮控制信息的安全性。

四是網(wǎng)絡(luò)安全風險。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、控制設(shè)備、企業(yè)管理系統(tǒng)、上下游產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)系統(tǒng)相互連通，在提高生產(chǎn)效率、打通網(wǎng)絡(luò)通信渠道的同時，也將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層的安全風險隱患引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中。例如，為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)，諸多工業(yè)控制系統(tǒng)需采用統(tǒng)一且公開的工業(yè)協(xié)議，協(xié)議格式內(nèi)容的公開，使得惡意攻擊者可有效研究工業(yè)協(xié)議，并有針對性地開展惡意攻擊。目前已知的工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全惡意攻擊事件較多針對通用工業(yè)協(xié)議開展攻擊。此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層多采用傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，這就將傳統(tǒng)的信息安全風險隱患引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中。

3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標準現(xiàn)狀

為確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全，國外發(fā)達國家長期開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全相關(guān)標準規(guī)范的研究制定工作。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為多項技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，包含諸多新型技術(shù)應(yīng)用，故目前針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全標準較少。但國外發(fā)達國家早已開展如工業(yè)控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的標準制定工作。

2015年5月2日，美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布了《工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）安全指南》（NIST SP800-82），主要從工控系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的區(qū)別、工控系統(tǒng)的典型威脅和脆弱性分析、工控系統(tǒng)信息安全建設(shè)參考模型、SP 800-53中的安全控制措施在工控系統(tǒng)中的應(yīng)用五個方面論述了工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）安全的重要性和應(yīng)對威脅的安全策略。NIST SP800-82概述了工業(yè)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，指出了對于這些系統(tǒng)的典型威脅和脆弱點所在，為消減相關(guān)風險提供了建議性的安全對策。同時，根據(jù)工業(yè)控制系統(tǒng)的潛在安全隱患，以及安全隱患影響水平的不同，指出了保障工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的不同方法和技術(shù)手段。該指南適用于電力、水利、石化、交通、化工、制藥等行業(yè)的工業(yè)控制系統(tǒng)。除此之外，NIST還陸續(xù)發(fā)布了《聯(lián)邦信息系統(tǒng)和組織的安全控制建議》（NIST SP 800-53）、《系統(tǒng)保護輪廓-工業(yè)控制系統(tǒng)》（NIST IR 7176）、《中等健壯環(huán)境下的SCADA系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備保護概況》、《智能電網(wǎng)安全指南》（NIST IR 7628）等標準規(guī)范。

在國內(nèi)，我國自2010年前后已陸續(xù)開展工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全相關(guān)標準的研究制定工作。截至目前，全國已有多個相關(guān)標委會開展了該領(lǐng)域標準執(zhí)行工作。全國工業(yè)過程測量和控制標準化技術(shù)委員會從自動化領(lǐng)域入手，借鑒IEC62443等系列標準，研究制定了《工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全-第2-1部分：建立工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)信息安全程序》、《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全 第1部分：評估規(guī)范》、《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第2部分：驗收規(guī)范》等工業(yè)控制系統(tǒng)的安全標準。全國信息安全標準化技術(shù)委員會（TC260）作為全國信息安全領(lǐng)域標準化歸口組織，歸口管理全國信息安全領(lǐng)域的相關(guān)國家標準化工作。截至目前，已發(fā)布《信息安全技術(shù) 工業(yè)控制系統(tǒng)安全控制應(yīng)用指南》等相關(guān)國家標準，同時國標立項標準十余項。相關(guān)立項標準如表1所示。

除此之外，我國還針對傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面，立項研制了相關(guān)標準，如針對視頻監(jiān)控安全，全國安全防范報警系統(tǒng)標準化技術(shù)委員會（TC100）已制定視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)安全國家標準5項，含2項強制性標準，行業(yè)標準25項，包含管理、技術(shù)、測試驗收等方面。

4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系

由表1可知，當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準多為物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、云計算等領(lǐng)域標準，專門針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全的標準尚未立項研制。綜合考慮國家、平臺運營商和企業(yè)用戶等層面面臨的安全威脅，圍繞“基礎(chǔ)+技術(shù)+管理+服務(wù)”標準體系，加快研制《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全接入基本要求》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全防護基本要求》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用安全要求》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺安全管理基本要求》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護產(chǎn)品基本要求》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全評估實施指南》等重點急需標準，支撐工信部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全管理工作。

針對當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，結(jié)合當前相關(guān)技術(shù)應(yīng)用融合情況，總體提出如圖1所示標準體系。該標準體系從基礎(chǔ)共性、技術(shù)要求、管理要求、服務(wù)規(guī)范四個方面，開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標準的規(guī)劃工作。

在基礎(chǔ)共性標準方面，重點開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的術(shù)語與定義的標準制定工作，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專有名詞，相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品等的術(shù)語，給出規(guī)范化的標準指導(dǎo)。同時針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實際情況，研究提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全參考架構(gòu)和通用參考模型，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計、建設(shè)、運維過程中的安全提供參考依據(jù)。

表1

在技術(shù)要求部分，重點考慮設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用等領(lǐng)域的安全性要求，從物理防護、訪問控制、安全管理、標識和鑒別、通信安全、運維安全等方面，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各組成部分的安全防護、安全防護設(shè)備等提出技術(shù)性要求。

在管理要求方面，結(jié)合工業(yè)云平臺數(shù)據(jù)、運維以及工業(yè)控制系統(tǒng)的特點，提出數(shù)據(jù)安全管理、平臺運維安全管理、工業(yè)系統(tǒng)安全管理的相關(guān)標準，指導(dǎo)當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全管理工作的開展。

在服務(wù)規(guī)范方面，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供主體的不同，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自營服務(wù)、第三方服務(wù)兩個方面制定標準。其中自營服務(wù)重點針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺提供方為主體提供的服務(wù)，而第三方服務(wù)則側(cè)重于針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為工業(yè)企業(yè)和用戶提供平臺門戶、云制造、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、工業(yè)品共享中心等產(chǎn)業(yè)服務(wù)中的安全性提供標準化指導(dǎo)。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標準體系

5　總結(jié)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為多種新興技術(shù)深度交叉融合的產(chǎn)物，正在改變著傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的方式。隨之而來的，也衍生出了數(shù)據(jù)安全、接入安全、控制安全等諸多方面的安全問題。本文針對當前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展狀況，分析風險隱患，并結(jié)合當前我國相關(guān)領(lǐng)域標準化工作的實際情況，提出標準體系，為后續(xù)標準化工作的開展提供借鑒參考。

作者簡介：

關(guān)鴻鵬（1968-）男，北京人，高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)任北京燃氣集團有限責任公司運營調(diào)度中心副主任，主要研究方向為燃氣供應(yīng)、燃氣調(diào)度、燃氣管網(wǎng)安全管理、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全。

李琳（1983-）男，山東人，博士，現(xiàn)任中國電子技術(shù)標準化研究院工程師，研究方向為信息安全、數(shù)據(jù)挖掘。發(fā)表SCI、EI十余篇，參與多項信息安全、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全等。

李鑫（1981-），男，北京人，碩士，現(xiàn)任北京燃氣集團有限責任公司工程師，主要研究方向為燃氣工業(yè)控制系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)與信息安全。

姚玉梅（1964-），女，河北人，學(xué)士，現(xiàn)任北京燃氣集團有限責任公司高級工程師，主要研究方向為燃氣工業(yè)控制系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)與信息安全。

徐克超（1981-），男，山東人，碩士，現(xiàn)任中國電子技術(shù)標準化研究院工程師，研究方向為網(wǎng)絡(luò)與信息安全。在國內(nèi)外期刊發(fā)表論文十余篇，先后負責和參與國家科技支撐計劃、國家科技重大專項、國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化專項、中央網(wǎng)信辦網(wǎng)絡(luò)安全專項、工信部工控安全評估專項，國家重點研發(fā)計劃等科研項目20余項。

王顏山（1993-），男，山西人，學(xué)士，現(xiàn)任北京燃氣集團有限責任公司助理工程師，主要研究方向工業(yè)控制系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)與信息安全。

摘自《自動化博覽》2018年3月刊