基于5G技術的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺安全性問題分析

宋新遠

中國電信江蘇公司

0 引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)生產(chǎn)技術和信息技術的有機結合，有效促進了人、機、物等多方面的互動，形成了新的生產(chǎn)和服務體系。5G作為互聯(lián)網(wǎng)技術的先行者，將引領未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在推動經(jīng)濟轉型和現(xiàn)代化建設中發(fā)揮重要作用。進一步加大對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的投資建設，將有利于我國智能制造產(chǎn)業(yè)的不斷向前推進，且能夠對新消費和新投資產(chǎn)生一定的刺激作用，進而有效促進就業(yè)創(chuàng)業(yè)、加大生產(chǎn)力釋放程度，為我國經(jīng)濟的長足發(fā)展創(chuàng)造新動力。

1 5G技術下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及安全問題

1.1 5G技術下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著5G技術的深入發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在跨界融合過程中面臨安全性挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為3個方面：（1）SBA、NFV、SDN等新技術的產(chǎn)生以及與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的融合，導致工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺引入了新的安全性風險問題。（2）IT/OT的跨界融合，造成制造安全管理和網(wǎng)絡安全管理界限不清晰，進而導致網(wǎng)絡攻擊可以從IT層面滲透到運營技術層面，企業(yè)安全受到威脅。（3）目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設備種類及數(shù)量繁多，且各設備之間的安全能力不盡相同，易因安全操作不當而導致生產(chǎn)控制系統(tǒng)受到干擾或重要數(shù)據(jù)被泄漏等。5G技術下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)拓撲如圖1所示。

圖1 5G技術下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺拓撲

近年來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研究熱度不斷升溫，在國家政策持續(xù)向好的前提下行業(yè)市場增長迅速、潛力巨大，有效促進了我國工業(yè)現(xiàn)代化建設的推進。2019年1月，工信部發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡建設及推廣指南》，主要內容就包括未來我國將不斷加快網(wǎng)絡新技術、新產(chǎn)品、新模式的發(fā)展進程，加大對網(wǎng)絡強國建設的支持；2019年7月，工信部等十部委印發(fā)《加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全工作的指導意見》，要求到2025年我國基本構建成較為完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系，以我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全提供切實、有效的指導與保障。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)易成為網(wǎng)絡攻擊主要目標，因為其包含大量的企業(yè)、個人等重要數(shù)據(jù)信息以及接入設備和業(yè)務系統(tǒng)。近年來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上安全問題頻發(fā)，造成各類嚴重后果。例如，2020年5月，伊朗霍爾木茲海峽的一個重要港口遭受網(wǎng)絡攻擊，導致港口內部控制系統(tǒng)全面崩潰，最終造成港口秩序一片混亂；2020年6月，日本本田汽車制造商因遭到EKANS勒索軟件的攻擊，其內部網(wǎng)絡崩潰，不得不關閉工廠，最終公司遭受重大經(jīng)濟損失。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺安全體系下，互聯(lián)網(wǎng)平臺是骨干部分，數(shù)據(jù)是基礎部分，而安全則是最基本的保障部分。一旦受到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全威脅，公司數(shù)據(jù)和信

息被暴露在可公開訪問的網(wǎng)絡環(huán)境中，將會嚴重影響其正常業(yè)務運營。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全保障體系主要包括設備、網(wǎng)絡、控制、應用以及數(shù)據(jù)安全等內容，在5G技術支持下，設備安全、網(wǎng)絡安全、控制安全、應用安全、數(shù)據(jù)安全5個方面均與5G網(wǎng)絡技術有不可分割的密切關系。

（1）設備安全：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上的設備主要包括傳感器、條碼、RFID、機器等裝置，終端設備與傳統(tǒng)工業(yè)領域設備相比更具智能化特點，有些設備甚至具有強大的狀態(tài)感知和邏輯計算能力。在5G技術基礎上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設備組網(wǎng)更加便捷、靈活。面對未來智能化、網(wǎng)絡化終端的發(fā)展趨勢，5G網(wǎng)絡要做好設備接入認證管理工作，防止終端設備被入侵。

（2）網(wǎng)絡安全：包括廠內有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡安全和廠外連接用戶和合作組織的公共網(wǎng)絡安全。為了實現(xiàn)更高效率的生產(chǎn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供從生產(chǎn)訂單到產(chǎn)品交付，再到運輸與維護的“一站式”服務。工廠網(wǎng)絡已經(jīng)轉向扁平化和無線網(wǎng)絡，網(wǎng)絡方式和網(wǎng)絡拓撲更加靈活、多變，大量的通信連接推動了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全邊界不斷向外擴展。事實上，基于5G技術的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，同樣也會遇到很多傳統(tǒng)網(wǎng)絡模式中的安全問題，包括系統(tǒng)黑客、信息泄露、惡意軟件攻擊、DDOS攻擊等。

（3）控制安全：當前，企業(yè)控制安全主要側重于控制過程中的功能安全，由于企業(yè)控制系統(tǒng)對實時性和可靠性的要求很高，因此忽略了認證、授權和加密等需要額外支出的環(huán)節(jié)?？刂栖浖仍谠O計之初主要是基于信息技術，與IT、互聯(lián)網(wǎng)和運營技術是相互融合的。工業(yè)控制的種類很多，在5G技術基礎上，不同類型的管理服務之間通過網(wǎng)絡分離實現(xiàn)邏輯隔離，解決了部分管理安全上的問題，如果不同網(wǎng)段實例之間的安全隔離機制因系統(tǒng)故障或人為原因被損壞，那么具有一定訪問權限的攻擊者可以將該網(wǎng)段作為其他目標網(wǎng)段的主要攻擊點，導致被攻擊網(wǎng)段的管理服務發(fā)生故障而無法正常運行。

（4）應用安全：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用安全包括支持業(yè)務的應用軟件安全和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺本身的安全。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，工業(yè)應用的復雜性往往會導致其安全性需求多種多樣?；?G技術，可以試圖構建一個統(tǒng)一開放的網(wǎng)絡能力平臺，再經(jīng)過相應標準向各個下轄行業(yè)的用戶提供開放機會。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相關程序和應用的安全性會受到5G網(wǎng)絡開放性帶來的安全問題，即如果能力接口協(xié)議設計不當，會導致存在漏洞，進而導致應用程序崩潰或信息被泄露。

（5）數(shù)據(jù)安全：與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢在于將單一小數(shù)據(jù)轉變?yōu)闉槎S甚至多維的大數(shù)據(jù)。在工業(yè)領域中，業(yè)務應用的復雜性和數(shù)據(jù)類型及安全需求的多樣性往往會導致數(shù)據(jù)流向和路徑復雜，不僅對網(wǎng)絡可靠性和延遲性有更高的要求，而且增加了保護關鍵企業(yè)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)的復雜性?；?G技術，MEC節(jié)點部署在Fabric的邊緣，可以減少延遲并提高數(shù)據(jù)安全性，但也會導致數(shù)據(jù)被攻擊的風險增加。

3 基于5G技術構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全生態(tài)環(huán)境

利用5G技術構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全生態(tài)環(huán)境，進而實現(xiàn)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全性的有效提升，需產(chǎn)業(yè)各方共同努力，始終堅持共建共贏的基本原則，且未來需從以下方面入手。

（1）加強5G網(wǎng)絡安全生態(tài)環(huán)境建設，切實提升網(wǎng)絡安全保障能力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺安全性保障能力的提升，離不開5G網(wǎng)絡安全能力建設的加強，具體可以引入數(shù)據(jù)完整性保護、隔離和二次認證技術，從而提升網(wǎng)絡切片、邊緣計算、開放機會等能力，進而提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的安全保障能力。

（2）加強信息技術與運營技術的融合，提升安全服務能力。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)促進了信息技術與運營技術的融合，并擴大了商機。未來，需進一步加強與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的融合，并定制安全服務、安全診斷評估、安全咨詢、數(shù)據(jù)保護、云連接等服務措施，切實提升安全服務能力。

（3）加強5G技術和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用，不斷完善安全標準體系。5G網(wǎng)絡與垂直行業(yè)的結合勢必導致大量新的安全威脅產(chǎn)生，無疑加大了安全監(jiān)管難度；然而，我國相應的安全監(jiān)管標準仍在不斷研究和完善中，因此，面對5G技術下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新態(tài)勢，未來電信運營商應當充分利用自身的網(wǎng)絡環(huán)境優(yōu)勢，積極推動行業(yè)的安全標準不斷向前發(fā)展，以不斷提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全性。

4 結束語

5G技術的網(wǎng)絡特性與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結合，無疑對傳統(tǒng)工業(yè)制造具有巨大的沖擊力，隨著5G網(wǎng)絡商用進程的加快，有必要對5G網(wǎng)絡與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合后的潛在安全問題進行預研究，從而實現(xiàn)對新的5G網(wǎng)絡與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全威脅的有效預防，并充分發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自身的優(yōu)良特性，促進社會經(jīng)濟的更好發(fā)展。