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摘要：  隨著工業(yè)化和信息化的深度融合，公共基礎(chǔ)設(shè)施通過工業(yè)控制系統(tǒng)也分享了“兩化”融合所帶來的管理水平提升的成果，同時(shí)也把互聯(lián)網(wǎng)虛擬世界的破壞帶進(jìn)了真實(shí)的物理空間。

關(guān)鍵字：  工控安全，工業(yè)控制系統(tǒng)，徐新國

隨著工業(yè)化和信息化的深度融合，公共基礎(chǔ)設(shè)施通過工業(yè)控制系統(tǒng)也分享了“兩化”融合所帶來的管理水平提升的成果，同時(shí)也把互聯(lián)網(wǎng)虛擬世界的破壞帶進(jìn)了真實(shí)的物理空間。

當(dāng)前中國工業(yè)控制領(lǐng)域的基本格局如何?中國的基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)施面臨哪些威脅和挑戰(zhàn)?如何打破外國企業(yè)產(chǎn)品在工控系統(tǒng)關(guān)鍵產(chǎn)品的市場壟斷優(yōu)勢?記者專訪了華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所總工程師徐新國。他認(rèn)為，只有從國家層面整合資源，推動國外產(chǎn)品進(jìn)入國內(nèi)市場的準(zhǔn)入制度建設(shè)，創(chuàng)新發(fā)展國內(nèi)工控系統(tǒng)防御思路，才能緩解目前工控安全領(lǐng)域的危機(jī)。

記者：目前我國的工控安全現(xiàn)狀如何?面臨的問題是怎么形成的?

徐新國：工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全問題其實(shí)一直存在，它的安全隱患主要來自兩方面。首先，傳統(tǒng)工控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初，計(jì)算資源和存儲資源都非常有限，首要考慮的是實(shí)時(shí)性和功能性，在安全性方面往往缺乏完整的設(shè)計(jì)。

其次，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，工控系統(tǒng)變得越來越開放，特別是近年來國家推進(jìn)工業(yè)化和信息化的深度融合，也是信息技術(shù)與控制技術(shù)融合的一個(gè)過程。工控系統(tǒng)與其他信息化系統(tǒng)結(jié)合越來越緊密，大量采用通用的操作系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、通訊協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)等信息技術(shù)，信息技術(shù)本身就存在安全隱患，它的引入勢必放大控制系統(tǒng)的安全問題。

工控系統(tǒng)本身的重要性和應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性決定了它的安全問題并不僅僅是信息的泄露和安全，更重要的是它的安全性一旦遭到破壞可能引起與之相連的生產(chǎn)系統(tǒng)、生活系統(tǒng)也遭到破壞，造成重大安全事故、人員財(cái)產(chǎn)損失以及生態(tài)環(huán)境破壞。工控安全最重要的就是系統(tǒng)的本質(zhì)安全問題。

記者：關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的工控安全主要體現(xiàn)在哪些領(lǐng)域?

徐新國：傳統(tǒng)信息安全關(guān)注的是虛擬網(wǎng)絡(luò)的安全，工控系統(tǒng)安全則與現(xiàn)實(shí)世界緊密聯(lián)系，整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都離不開工控系統(tǒng)，尤其是在電力(包括核電)、石油石化以及軌道交通等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的工控系統(tǒng)。它不僅是企業(yè)層面的問題，還是涉及國家基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略安全的重要問題，這些領(lǐng)域都是我們首要關(guān)注的領(lǐng)域。

記者：國內(nèi)目前有沒有可以解決本質(zhì)安全問題的工控產(chǎn)品?

徐新國：事實(shí)上，中國工控產(chǎn)品的市場格局正是我們最擔(dān)憂的問題。中國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的控制系統(tǒng)現(xiàn)在有相當(dāng)大的比例是國外公司供應(yīng)的，比如西門子、施耐德和西屋電氣等。關(guān)鍵系統(tǒng)由國外企業(yè)的產(chǎn)品運(yùn)行就存在一些不可控的風(fēng)險(xiǎn)，如果采用的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫內(nèi)核是別人的，別人只需要簡單的邏輯激發(fā)就可以使你的系統(tǒng)癱瘓。

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目前國內(nèi)的工控產(chǎn)品，特別是高端工控系統(tǒng)方面實(shí)力還很弱，確實(shí)無法完全替代國外產(chǎn)品。像城鐵系統(tǒng)的信號控制部分，目前工業(yè)和信息化部批準(zhǔn)的9家有競標(biāo)資格的企業(yè)所采用的核心技術(shù)都依賴于國外。

記者：那你認(rèn)為工控安全的問題應(yīng)該如何解決?

徐新國：多年來我們一直在工業(yè)控制領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研究，工控安全問題我們很早就開始關(guān)注。在具體措施方面，首先，我認(rèn)為應(yīng)該先從立法入手，改變安全問題受制于人的現(xiàn)狀。美國在這方面的做法值得參考，他頒布了國土安全總統(tǒng)令、聯(lián)邦信息安全管理法、國家基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)計(jì)劃等相關(guān)法規(guī)戰(zhàn)略以及配套的標(biāo)準(zhǔn)和指南，要求產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)充分披露相關(guān)信息。而俄羅斯則推行了審查制，國外的產(chǎn)品要進(jìn)入市場必須經(jīng)過專門的測試、考評、認(rèn)證和白盒審查。

在我們軟硬件系統(tǒng)主要依賴進(jìn)口的現(xiàn)況下，對于規(guī)范國外產(chǎn)品進(jìn)入中國市場，國家應(yīng)該推行準(zhǔn)入制。所謂準(zhǔn)入制，就是廠商必須備案，并聲明產(chǎn)品沒有安全問題。一旦發(fā)現(xiàn)問題得接受審查，有追溯機(jī)制。在產(chǎn)品使用的過程中，我們還可以要求對國外產(chǎn)品進(jìn)行白盒檢測。以前的黑盒測試，就是不管產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)，只要功能達(dá)到輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)就行了。但是，現(xiàn)在我們要求廠商進(jìn)一步披露信息，知道問題出在哪里，并且對出問題的環(huán)節(jié)問責(zé)、改進(jìn)。當(dāng)然，這需要進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)出工控安全的基本準(zhǔn)則，我們能提出明確的技術(shù)檢測指標(biāo)和方法，才有資格和別人進(jìn)行博弈。

其次，就是需要各部委聯(lián)合，集整個(gè)國家之力來推動這件事?？傮w而言，國內(nèi)相關(guān)研究工作相對滯后，各方面的建設(shè)剛剛起步。與工控安全相關(guān)的企業(yè)目前有兩類，一類是傳統(tǒng)信息安全技術(shù)和產(chǎn)品提供商。他們普遍認(rèn)為：工控系統(tǒng)安全是傳統(tǒng)IT安全的延伸，希望通過傳統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù)應(yīng)用于工控系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對工控系統(tǒng)的全面監(jiān)控。但過度監(jiān)控的理念，在資源有限的條件下，與工控系統(tǒng)要求的實(shí)時(shí)性和功能性是有沖突的，并且在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境下，傳統(tǒng)信息安全手段也無法解決工控系統(tǒng)的本質(zhì)安全問題。

另一類是工控產(chǎn)品提供商，出于成本的考慮和技術(shù)的限制，在提高自身系統(tǒng)安全性和相關(guān)防護(hù)產(chǎn)品方面，廠商普遍缺乏主動性，很少對自身產(chǎn)品的安全漏洞進(jìn)行主動檢測和公布。工控安全并不是單一學(xué)科、單一技術(shù)就能解決的問題，必須將信息安全技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、功能安全技術(shù)等進(jìn)行融合才能取得研究的突破。這就要求不同政府主管部門打破壁壘，開展深入合作，充分發(fā)揮大政府的優(yōu)勢，從頂層設(shè)計(jì)出發(fā)，帶動相關(guān)行業(yè)、企業(yè)，進(jìn)行思路上的深刻變革和高度的資源整合，才有可能實(shí)現(xiàn)工控安全研究的突破。

具體而言，可以組織相關(guān)技術(shù)和行業(yè)專家共同組成專家組，重點(diǎn)針對電力、石化、軌道交通等關(guān)鍵領(lǐng)域開展試點(diǎn)工作，開展行業(yè)工控系統(tǒng)安全問題的深入調(diào)研，進(jìn)行漏洞分析和風(fēng)險(xiǎn)評估，制定行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，搭建測試、測評平臺。在試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行推廣應(yīng)用，逐步形成我國工控信息安全防護(hù)的長效機(jī)制。

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記者：你剛才主要講了從國家立法層面和資源整合方面推動問題的解決，那從技術(shù)應(yīng)用的角度來講是否有什么新的思路?

徐新國：目前，我們使用的操作系統(tǒng)，最大的安全問題就是超級用戶的問題。超級用戶是操作系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)之初，按照人類的思維模式制定的，具有當(dāng)時(shí)的歷史局限性?，F(xiàn)在，具有無限權(quán)力的超級用戶往往被病毒和入侵行為所利用，一旦被控制，就可以向控制對象發(fā)出破壞性指令，并向系統(tǒng)發(fā)送虛假數(shù)據(jù)信息，欺騙操作人員，造成事故和損失。

2010年的“震網(wǎng)”事件，就是很典型的例子。有的工控系統(tǒng)采用雙工熱備的方式進(jìn)行安全防護(hù)，就是兩套系統(tǒng)同時(shí)工作，一旦一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就切換到另一套系統(tǒng)繼續(xù)工作。但對于惡意入侵行為，由于兩套系統(tǒng)的原理是一樣的，一套系統(tǒng)被攻破，另一套也就不具有安全性。

基于多年來在工控領(lǐng)域的技術(shù)積累和應(yīng)用實(shí)踐，我們正在開展安全的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，以及工控系統(tǒng)防危機(jī)制的研究。和一般信息系統(tǒng)相比，工控系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是工業(yè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是有限的，二是在每個(gè)狀態(tài)下允許執(zhí)行的指令也是有限的。這個(gè)和信息系統(tǒng)不一樣，信息系統(tǒng)有很多指令可以處于中間狀態(tài)，而工控系統(tǒng)由于它的應(yīng)用特性導(dǎo)致他的狀態(tài)一定是可以窮舉的，并且可以用規(guī)則表達(dá)出來。

基于這個(gè)思路，我們根據(jù)不同工控系統(tǒng)的功能需求，提煉出設(shè)計(jì)原則，并進(jìn)一步生成規(guī)則庫。將規(guī)則庫裝入一套防危系統(tǒng)中，并保持與控制系統(tǒng)的聯(lián)通，如果工控系統(tǒng)正常運(yùn)行，防危系統(tǒng)則不進(jìn)行干預(yù)。一旦發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)狀態(tài)異常，則進(jìn)行相應(yīng)的處理。從工控安全的基本要求來講，這套防危系統(tǒng)不一定能滿足系統(tǒng)的高效要求，但由于是完全獨(dú)立于工控系統(tǒng)運(yùn)行的，至少可以保證當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行異常的時(shí)候發(fā)出警示，避免系統(tǒng)在異常狀態(tài)下導(dǎo)致的崩潰。目前，這套防危系統(tǒng)已經(jīng)在一個(gè)地方電力系統(tǒng)中運(yùn)用了。

實(shí)際的工控系統(tǒng)往往是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，各設(shè)備之間存在著相互依賴關(guān)系，對一個(gè)設(shè)備的操作勢必會對其他設(shè)備造成影響，針對獨(dú)立設(shè)備的防危還不能完全達(dá)到整體防危的要求。目前我們正在深入研究具有主動、全局、實(shí)時(shí)等特性的工控系統(tǒng)防危機(jī)制。