工业控制网络安全基础v2_工业控制网络安全技术与实践-网络安全文档类资源-CSDN文库

工业控制网络

安全基础

5星 · 超过95%的资源所需积分/C币: 48 226 浏览量 2018-03-19 11:59:23 上传评论 2 收藏 4MB PDF 举报

身份认证购VIP最低享 7 折!

领优惠券(最高得80元）

资源详情

资源推荐

资源评论

1



第一章 绪论

随着工业化和信息化的飞速发展，工业控制系统（简称工控系统）产品与信

息技术（IT）的结合日益紧密。为了适应当前工业控制的需求，提高工厂或公司

运作的效率，工业控制网络（简称工控网络）通过各种方式与互联网等公共网络

连接，病毒、木马等威胁正在向工业控制网络扩散。近年来，新的工业控制网络

威胁事件不断被披露，工业控制网络安全逐渐成为学术界、工业界关注的热点。

本章将阐述工业控制系统和工业控制网络的基本概念，并简要介绍工业控制

网络安全领域的现状。

1.1 工业控制系统概述1001229344951607

本节将首先介绍什么是工业控制系统，并简要介绍工业控制系统的基本架构。

1.1.1 工业控制系统介绍

工业控制系统（IndustrialControlSystem, ICS），是由各种自动化控制组件以

及对实时数据进行采集、监测的过程控制组件，共同构成的确保工业基础设施自

动化运行、过程控制与监控的业务流程管控系统。工业控制系统通常指的是监视

控制与数据采集系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition,SCADA）、分布式

控制系统（DistributedControlSystem,DCS）、可编程逻辑控制器（Programmable

LogicController,PLC）以及过程控制系统（ProcessControlSystem,PCS），如图 1.1

所示



图 1.1 工业控制系统一般组成

3



提供包括制造数据管理，计划排程管理、生产调度管理等管理模块。

 过程监控层主要通过分布式 SCADA 系统采集和监控生产过程参数、并利

用 HMI（HumanMachineInterface）系统实现人机交互。

 现场控制层主要通过 PLC、DCS/PCS 控制单元和 RTU（Remote Terminal 

Unit）等进行生产过程的控制。

 现场设备层主要通过传感器网络对实际生产过程的数据进行采集，同时

利用执行器对过程进行操作。

1.2 工业控制网络概述

本节将首先介绍什么是工业控制网络，并简要对比工业控制网络和传统的 IT

网络。

1.2.1 工业控制网络介绍

目前，对工业控制网络尚无标准定义。通常将工业控制网络定义为以具有通

信能力的传感器、执行器、测控仪表作为网络节点，以现场总线或者以太网作为

通信介质，连接成开放式、数字化、多节点通信，从而完成测量、控制任务的网

络。

工业控制网络就是工业控制系统中的网络部分，是一个把工厂中各个生产流

程和自动化控制系统通过各种通信设备组织起来的通信网络。工业控制系统包括

工业控制网络和所有的工业生产设备，而工业控制网络只侧重工业控制系统中组

成通信网络的元素，包括通信节点（包括上位机、控制器等）、通信网络（包括

现场总线、以太网以及各类无线通信网络等）、通信协议（包括 Modbus，S7comm

等）。

工业控制网络由多个“网络节点”构成，这些网络节点是指分散在各个生产

现场，具有相应数字通信能力的测量控制仪器。它采用规范、公开的通信协议，

把现场总线或以太网作为连接纽带，从而是现场设备能够相互沟通，共同完成生

产任务。实现测量和控制是工业控制网络的基本任务，因此保证数据传输的完整

性、可靠性和实时性尤为重要，这就要求工业控制网络必须具备相应的实时通信

4



能力。

从发展历程来看，工业控制网络经历了从现场总线到工业以太网的道路。

现场总线技术产生于 20 世纪 80 年代，以全数字的通信代替了 4~20mA 电流

的模拟传输方式，使得控制系统与现场仪表之间不仅能够传输生产过程测量与控

制信息，而且能够传输现场仪表的大量非控制信息（如资产管理、自检等），使

得工业企业的管理控制一体化成为可能。按照国际电工委员会（IEC）对现场总

线（ FieldBus）一词的定义，现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、

现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。现场总线目

前存在以下不足：

 标准不统一，仅国际标准 IEC61158 就包含了 8 个类型；

 不同总线间不能兼容，无法实现无缝集成；

 因总线的专有性，其成本较高；

 速度较低，支持的应用有限，不便于和信息网络集成。

工业以太网技术是普通以太网技术在工业控制网络中的延伸，是指采用与商

用以太网（即 IEEE802.3 标准）兼容的技术，选择适合工业现场环境下的产品构

建的控制网络。表 1.1 对比了工业以太网络设备和商用以太网设备在性能要求方

面的不同。

表 1.1 两种以太网设备的性能要求

工业以太网设备商用以太网设备

元器件工业级 商用级

接插件耐腐蚀、防尘、防水

如加固型 RJ45、DB‐9 等

普通 RJ45

工作电压

24VDC 220VAC

电源冗余双电源 一般没有

安装方式 DIN 导轨、机架 桌面、机架

工作温度 ‐40~85℃或‐20~70℃ 5~40℃

电磁兼容性工业级 EMC 办公室 EMC

平均故障间隔时间至少 10 年 3~5 年

1.2.2 工业控制网络与 IT 网络比较

从大体上看，工业控制网络和传统 IT 网络在网络边缘、体系结构和传输内

5



容三大方面存在主要的不同。

 网络边缘不同：工业控制系统在地域上分布广阔，其边缘部分是智能程

度不高的传感器和控制器，而不是 IT 系统边缘的通用计算机，两者之间

在物理安全需求上差异很大，

 体系结构不同：工业控制网络的结构纵向高度集成，主站节点和终端节

点之间是主从关系；传统 IT 网络则是扁平的对等关系，两者之间在脆弱

节点分布上差异很大。

 传输内容不同：工业控制网络传输的是工业设备的遥测、遥信、遥控和

遥调信息；而传统 IT 网络传输的内容则纷繁多样。

此外，两者在性能要求、软硬组件和可用性方面也存在很多不同。如表 1.2

所示。

表 1.2 工控网络与 IT 网络差异

工业控制网络 IT 网络

建设目标自动化生产、监控 数据共享与信息处理

包含组件嵌入式智能设备（PLC、RTU）

TCP/IP 网络、现场总线等

主要是 X86 架构主机

网络主要是 TCP/IP 网络

操作系统实时系统（VxWorks 等） 通用操作系统（Windows 等）

协议通用、私有协议都存在 通用协议（HTTP 等）

敏感性指标实时性、可用性 保密性、完整性、可用性

系统故障影响经济损失，甚至灾难 任务损失，甚至经济损失

链接 Internet 一般物理隔离 一般逻辑隔离

在安全方面，随着“两化融合”（工业化与信息化融合），IT 系统的信息安全

也被融入了工业控制系统安全中。不同于传统的生产安全（Safety），工业控制网

络安全（Security）的目标是防范和抵御攻击者通过恶意行为而人为制造生产事

故、损害或伤亡。可以说，没有工业控制网络安全就没有工业控制系统的生产安

全。只有保证了系统不遭受恶意攻击和破坏，才能有效地保证生产过程的安全。

虽然工业控制网络安全问题同样是由各种恶意攻击造成的，但是工业控制网络安

全的问题与传统 IT 网络的安全问题存在很大差异。

1.3 工业控制网络安全现状

本节首先罗列一些近年来发生的典型工业控制网络安全事件，然后简要介绍

剩余96页未读，继续阅读

评论收藏

内容反馈

apples99

2019-02-19

非常详细的资料，给新手入门非常适用，感谢分析

布客飞龙

粉丝: 6177
资源: 963

工业控制网络安全基础 v2

最新资源