工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全系列之一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的九大誤區(qū)

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近年來(lái)，由于能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，管理模式不斷變化，以及通信技術(shù)（ICT）的廣泛應(yīng)用，工業(yè)控制系統(tǒng)正在經(jīng)受一場(chǎng)快速而深刻的變革。原本相對(duì)簡(jiǎn)單、相對(duì)獨(dú)立的工控系統(tǒng)正在向自動(dòng)化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。雖然工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題已經(jīng)引起很多國(guó)家和權(quán)威機(jī)構(gòu)的高度重視，但是對(duì)相關(guān)企業(yè)和從業(yè)者來(lái)說(shuō)，仍是一個(gè)很新的領(lǐng)域，工作中還存在著很多誤區(qū)。

誤區(qū)1：工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）是與外界隔離的

實(shí)際上，基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域不僅包括生產(chǎn)和控制系統(tǒng)，還包括市場(chǎng)分析、財(cái)務(wù)計(jì)劃等信息管理系統(tǒng)。生產(chǎn)系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的互聯(lián)已經(jīng)成為ICS的基本架構(gòu)，與外界完全隔離幾乎不可能。另外，維護(hù)用的移動(dòng)設(shè)備或移動(dòng)電腦也會(huì)打破系統(tǒng)與外界的隔離，打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)之門(mén)。

事實(shí)證明，不管多么嚴(yán)格的隔離措施也會(huì)有安全隱患發(fā)生。2003年Davis-Besse核電站被Slammer蠕蟲(chóng)病毒侵入；2006年13家Daimler-Chrysler汽車(chē)企業(yè)因感染Zotob蠕蟲(chóng)病毒被迫停工；2008年有超過(guò)千萬(wàn)臺(tái)的設(shè)備，包括所謂隔離了的設(shè)備，均受到Conficker蠕蟲(chóng)病毒的攻擊。即使在太空也不能做到完全隔離：2008年美國(guó)宇航局證實(shí)其國(guó)際太空站筆記本電腦遭到病毒入侵。2010年震驚世界的伊朗震網(wǎng)病毒。

誤區(qū)2：沒(méi)有人會(huì)襲擊我們

上個(gè)世紀(jì)，雖然有些零星的ICS網(wǎng)絡(luò)攻擊事件發(fā)生，公眾對(duì)ICS網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題并沒(méi)有足夠認(rèn)識(shí)。直到2000年澳大利亞Maroochy Shire排水系統(tǒng)受攻擊事件報(bào)道之后，人們才意識(shí)到ICS系統(tǒng)一旦受襲擊有可能造成嚴(yán)重后果。該次事件中，由于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）受到攻擊，導(dǎo)致800 000升污水直接排放到環(huán)境中。

另外，ICS系統(tǒng)并不是堅(jiān)不可摧。2006年以來(lái)，美國(guó)計(jì)算機(jī)應(yīng)急響應(yīng)小組對(duì)外公布的ICS系統(tǒng)安全漏洞越來(lái)越多。2009年底其數(shù)據(jù)庫(kù)顯示的24條SCADA相關(guān)漏洞都是已經(jīng)預(yù)警的，而且，主流黑客工具如Metasploit Framework中已經(jīng)集成有其中一些漏洞的攻擊方法。

越來(lái)越多的跡象表明，ICS系統(tǒng)已經(jīng)成為黑客、政治對(duì)手、不滿的員工或犯罪組織等各類(lèi)攻擊者關(guān)注的目標(biāo)。

誤區(qū)3：黑客不懂我們的協(xié)議/系統(tǒng)，系統(tǒng)非常安全

實(shí)際上，工業(yè)環(huán)境中已廣泛使用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件（COTS）和IT技術(shù)；除某些特殊環(huán)境外，大部分通信采用的是以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議；ICS、監(jiān)控站以及嵌入式設(shè)備的操作系統(tǒng)也多以Microsoft和Linux為主。其中，Microsoft已通過(guò)智能能源參考架構(gòu)（SERA）打進(jìn)電力行業(yè)，并試圖將微軟技術(shù)安插到未來(lái)智能電網(wǎng)架構(gòu)的核心中。

那些特殊環(huán)境采用的內(nèi)部協(xié)議其實(shí)也有公開(kāi)的文檔可查。典型的電力系統(tǒng)通信協(xié)議定義在IEC和IEEE標(biāo)準(zhǔn)中都可以找到。像Modbus這些工業(yè)協(xié)議，不僅可以輕易找到詳細(xì)說(shuō)明，其內(nèi)容也早已被黑客圈子熟知。

另外，由于ICS設(shè)備功能簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)規(guī)范，只需少許計(jì)算機(jī)知識(shí)和耐心就可以完成其逆向工程，何況大部分的工業(yè)協(xié)議都不具備安全防護(hù)特征。甚至某些應(yīng)急工具都可以自動(dòng)完成逆向工程。

即使經(jīng)過(guò)加密處理的協(xié)議也可以實(shí)施逆向工程。例如，GSM手機(jī)全球系統(tǒng)、繳費(fèi)終端及汽車(chē)點(diǎn)火裝置的射頻信號(hào)、DVD反復(fù)制保護(hù)機(jī)制，它們雖然都采用專(zhuān)門(mén)的加密技術(shù)，但最終都被破解。

誤區(qū)4：ICS系統(tǒng)不需要防病毒軟件，或有了防病毒軟件就可以了，我們的防火墻會(huì)自動(dòng)提供保護(hù)等

認(rèn)為ICS系統(tǒng)不需要防病毒與誤區(qū)1（系統(tǒng)是隔離的）和誤區(qū)3（黑客不了解系統(tǒng)）有關(guān)。實(shí)際上，除了Windows平臺(tái)易受攻擊外，Unix/Linux都有過(guò)病毒或跨平臺(tái)病毒攻擊的經(jīng)歷。Proof-of-concept病毒則是專(zhuān)門(mén)針對(duì)SCADA和AMI系統(tǒng)的。所以對(duì)ICS系統(tǒng)，防病毒軟件不可或缺，并且需要定時(shí)更新。

那么，有了防病毒軟件是否就高枕無(wú)憂了？雖然有效管理的防病毒措施可以抵御大部分已知的惡意軟件，但對(duì)更隱蔽或鮮為人知的病毒的防御還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。而且，防病毒軟件本身也有弱點(diǎn)存在。從近期的一次安全會(huì)議上得知，在對(duì)目前使用最多的7個(gè)防病毒軟件進(jìn)行防病毒能力挑戰(zhàn)時(shí)，有6個(gè)可以在2 min內(nèi)被攻破。

另外，雖然防火墻也是應(yīng)用最廣泛的安全策略之一，但其發(fā)揮效用的前提是必須正確設(shè)置了防火墻的安全規(guī)則。即使智能型防火墻，也需要自定義安全規(guī)則。研究表明，由于設(shè)置規(guī)則比較復(fù)雜，目前80%的防火墻都沒(méi)有正確配置，都沒(méi)有真正起到安全防護(hù)的作用。

誤區(qū)5：網(wǎng)絡(luò)安全事件不會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行

事實(shí)證明，ICS系統(tǒng)遭受攻擊后不僅可能影響運(yùn)行，還可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。前面提到的澳大利亞Maroochy Shire排水系統(tǒng)受攻擊事件就是一例；2003年Davis-Besse核電站因Slammer蠕蟲(chóng)病毒入侵導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)算機(jī)停機(jī)6 h以上；2007年美國(guó)愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)為13.8KV網(wǎng)格測(cè)試臺(tái)供電的柴油發(fā)電機(jī)因網(wǎng)絡(luò)攻擊而被毀；2008年Hatch核電廠一工程師在數(shù)據(jù)采集服務(wù)器上測(cè)試軟件更新時(shí)，在其不知情的情況下，測(cè)試值被供應(yīng)商軟件同步設(shè)置到生產(chǎn)系統(tǒng)上，結(jié)果導(dǎo)致反應(yīng)堆自動(dòng)停機(jī)事故。另外，攻擊者也會(huì)想方設(shè)法接近ICS設(shè)備，如將攜有惡意軟件的U盤(pán)以禮相送，或是向收集到的目標(biāo)企業(yè)工作人員發(fā)送電子郵件，一旦郵件內(nèi)鏈接被打開(kāi)，惡意軟件就會(huì)下載到工作站。攻擊者聲稱(chēng)，通過(guò)這些惡意軟件，他們可以全面控制工作站和SCADA系統(tǒng)。

誤區(qū)6：ICS組件不需要特別的安全防護(hù)，供應(yīng)商會(huì)保證產(chǎn)品的安全性

人們能夠理解ICS系統(tǒng)核心組件（如數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用軟件、服務(wù)器等）安全性的重要性，但常常會(huì)忽視ICS系統(tǒng)外圍組件（如傳感器、傳動(dòng)器、智能電子設(shè)備、可編程邏輯控制器、智能儀表、遠(yuǎn)程終端設(shè)備等）的安全防護(hù)。其實(shí)這些外圍設(shè)備很多都內(nèi)置有與局域網(wǎng)相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)接口，采用的也是TCP/IP協(xié)議。這些設(shè)備運(yùn)行時(shí)可能還有一些調(diào)試命令，如Telnet和FTP等，未及時(shí)屏蔽。這種情況在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上也很常見(jiàn)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器一般隱含有一項(xiàng)特殊功能，即允許用戶通過(guò)定位某個(gè)網(wǎng)址重新啟動(dòng)遠(yuǎn)程終端設(shè)備（RTU）。

用戶通常以為供應(yīng)商會(huì)對(duì)他們產(chǎn)品的缺陷和安全性了如指掌，實(shí)際上供應(yīng)商對(duì)他們產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)僅限于產(chǎn)品所能提供的功能方面，而且對(duì)出現(xiàn)的安全問(wèn)題也不能快速響應(yīng)。2008年研究人員發(fā)現(xiàn)ICS特有的數(shù)據(jù)通信協(xié)議（Wonderware Suitlink）存在漏洞后，立即聯(lián)系了供應(yīng)商Wonderware，但是Wonderware 1個(gè)月后才開(kāi)始回應(yīng)。等到Wonderware認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品缺陷，并知會(huì)Suitlink用戶相關(guān)補(bǔ)救措施時(shí)，已是3個(gè)月以后的事了。這件事讓很多供應(yīng)商開(kāi)始關(guān)注自己產(chǎn)品的安全性，但對(duì)大部分供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，還是任重道遠(yuǎn)。

誤區(qū)7：ICS系統(tǒng)的接入點(diǎn)容易控制

ICS系統(tǒng)存在很多未知或已知但不安全的接入點(diǎn)，如維護(hù)用的手提電腦可以直接和ICS網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、可不經(jīng)過(guò)防火墻的接入點(diǎn)、遠(yuǎn)程支持和維護(hù)接入點(diǎn)、ICS設(shè)備和非ICS設(shè)備的連接點(diǎn)、ICS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的可接入端口等。實(shí)際上，ICS系統(tǒng)的所有者并不知曉有多少個(gè)接入點(diǎn)存在以及有多少個(gè)接入點(diǎn)正在使用，也不知道個(gè)人可以通過(guò)這種方式訪問(wèn)ICS系統(tǒng)。

誤區(qū)8：系統(tǒng)安全可以一次性解決或是可以等到項(xiàng)目結(jié)束后再解決

以前，ICS系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，外部環(huán)境穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)設(shè)備也非智能型，所以，針對(duì)某一問(wèn)題的解決方案可以維持很長(zhǎng)一段時(shí)間不變。然而，現(xiàn)在的ICS系統(tǒng)功能復(fù)雜，外部環(huán)境經(jīng)常變化，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)設(shè)備也需要定期更新和維護(hù)。不僅ICS系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)設(shè)備需要安全防護(hù)，其管理和維護(hù)工作也需要安全防護(hù)，而且是動(dòng)態(tài)管理的安全防護(hù)，即一旦有新的威脅或漏洞產(chǎn)生，就要及時(shí)采取安全措施。

近些年，雖然ICS項(xiàng)目建設(shè)開(kāi)始關(guān)注系統(tǒng)安全，但是由于工期較長(zhǎng)，通常在最后階段才開(kāi)始考慮安全防護(hù)問(wèn)題，而此時(shí)不僅實(shí)施不易，而且成本頗高。因?yàn)樾枨笞兏酵砘蚵┒窗l(fā)現(xiàn)越遲，更改或彌補(bǔ)的費(fèi)用越高。

誤區(qū)9：?jiǎn)蜗蛲ㄐ?00%安全

某些情況下，極重要的ICS系統(tǒng)允許以單向通信方式與其他安全區(qū)域聯(lián)接。但是，這種聯(lián)接方式是很不嚴(yán)密的，其安全程度的高低取決于單向通信的實(shí)現(xiàn)方式。方式一為限制發(fā)起方方式，即通信只能由某一方發(fā)起，然后雙方可以互相通信；方式二為限制負(fù)載流方式，即在方式一基礎(chǔ)上，對(duì)方只能發(fā)送控制信號(hào)，不能發(fā)送數(shù)據(jù)或應(yīng)用信息；方式三最嚴(yán)格，僅允許一方發(fā)送信息，不允許另一方發(fā)送任何信息。方式一采用基本防火墻就能實(shí)現(xiàn)，方式二需要進(jìn)行信息包檢測(cè)，方式三需要采用特殊設(shè)備實(shí)現(xiàn)。通常認(rèn)為，將前兩種方式結(jié)合起來(lái)將是最安全的防護(hù)措施。但是，即使它們可以提供很強(qiáng)的安全保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)攻擊還是有可能發(fā)生。因?yàn)樵试S控制和信號(hào)信息進(jìn)入受保護(hù)區(qū)域，經(jīng)過(guò)設(shè)備編譯后，惡意代碼就有可能得到運(yùn)行。所以，單向通信并不能提供100%的安全保護(hù)。