一、概述
随着计算机和网络通信技术在重要工业控制系统中的广泛应用，重要工业控制系统中网络安全问题日益凸显，为了加强重要工业控制系统中的安全管理，防范黑客及恶意代码等对重要工业控制系统中的攻击侵害，保障重要工业控制系统中的安全稳定运行，全国信息安全标准化技术委员会（SAC/TC 260）根据国家网络安全等级保护等相关规定制定《信息安全技术 重要工业控制系统网络安全防护导则》（下文简称“防护导则”），该标准于2022年3月9日正式发布，2022年10月1日正式实施。
本文件起草单位：全球能源互联网研究院，国家能源局、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、南瑞集团有限公司、公安部、行业权威科研机构及测评机构、中国华能集团有限公司、自动化厂商和安全厂商等共同起草，对于重要工业控制系统全生命周期的安全防护建设具有极强的指导意义和参考价值。
二、适用范围
“本标准规定了重要工业控制网络安全防护的基本原则、安全防护技术、应急备用措施和安全管理要求。”
——解读：随着计算机技术、网络通信技术、安全防护技术的快速发展，工业控制网络系统也面临着更多网络安全威胁，包括一些新型的APT网络攻击。
针对重要工业控制系统面临的网络安全威胁，防护导则基于重要工业控制系统建立体系不断发展、分区分级重点保护、网络专用多道防线、全面融入安全生产和管控风险保障安全的网络安全防护基本原则，坚持“三同步”建设原则，保证安全技术措施同步规划、同步建设、同步使用。
通过安全防护技术、应急备用措施和全面安全管理建立三维空间坐标和一维时间坐标形成安全防护体系的立体结构，几个维度相互支撑、相互融合、动态关联，形成动态的四维时空立体结构。以适应工业控制系统可靠性、实时性、分布性和系统性、安全性等特性。
重要工业控制系统网络安全防护体系结构示意图
“本标准适用于重要工业控制系统的规划设计，覆盖其规划设计、研究开发、运行管理、升级改造等阶段，其他业务系统也可以参考使用。”
——解读：重要工业控制系统属于GB/T 22239描述的第三级和第四级的工业控制系统，涉及的行业有电力网络、供水网络、供气管网、输油管网等多个领域，防护导则适用重要工业控制系统生产业务全流程和全生命周期的网络安全防护。既涵盖重要工业控制系统过程级工业控制、系统级工业控制、生产控制区、管理办公区等各个层级，同样适用于工业控制系统从规划设计到退役报废的整个运行生命周期。对生产运营企业、设计院、自动化厂商、安全厂商等和工业控制系统相关的上下游生态链都可以参考防护导则相关技术要求落实各自的职责。
三、网络安全防护技术体系核心要点
3.1 安全防护技术
安全防护技术包含基础设施安全、体系结构安全、系统自身安全、安全可信防护四个部分。
3.1.1. 基础设施安全
基础设施安全对应等级保护标准安全物理环境部分技术要求，又突出行业特点。如：
基于安全分区的基本原则，重要工业控制系统机房应独立设置，并需要配备专人值守或电子门将系统加强物理访问控制；
重要工业控制系统所有的密码基础设施，如：纵向加密装置需要通过相关行业相关检测机构的检测认证，结合现场实际情况，密码算法需采用国密加密算法，如SM2。
3.1.2 体系结构安全
总体要求-十六字方针是基本防护原则
体系结构安全是重要工业控制系统网络安全防护体系的基础框架，也是所有其他安全防护措施的重要基础。重要工业控制系统体系结构安全应采用“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的基本防护策略。
重要工业控制系统体系结构安全总体框架示意图
分区分级-网络分区、安全分级，加强重点防护
网络分区：重要工业控制系统网络分区是网络安全防护技术的基础，同样也符合网络安全等级保护工业控制系统安全扩展要求中安全通信网络的网络架构技术要求。在重要工业控制系统中关于简化安全区的设置，要遵循就高不就低的原则，同时生产控制区的纵向互联应与相同生产控制系统安全区互联，避免不同安全区的纵向交叉互联。生产控制区的业务系统在与其终端的纵向联接中使用无线通信网或企业外部公用数据网的VPN等进行通讯的，两端需要采用加密措施（如IPsec VPN），并设立安全接入区，安全接入区边界部署横向隔离装置接入生产控制区。
安全分级：遵循国家信息安全等级保护要求，对重要工业控制系统进行安全定级，并采取相应的保护措施。等级保护定级参考主要是看影响，根据当被保护的对象遭受破坏、丧失功能等影响后对国家安全、社会秩序、公共利益以及公民、法人和其他合法权益的侵害程度来定级。工业控制系统的现场采集/执行、现场控制和过程控制等要素需作为一个整体对象定级，各要素不单独定级；管理办公区宜单独定级。对于大型工业控制系统，可根据系统功能、责任主体、控制对象和生产厂商等因素划分多个定级对象。
加强重点防护：通过业务分区和安全分级梳理重点防护的安全对象，对重要业务系统加强防护，包括横向隔离、纵向认证和综合防护。同时需要关注安全接入区的设置和防护架构。设置安全接入区的技术场景如果为生产控制区内个别业务系统或其功能模块（或子系统）需使用公用通信网络、无线通信网络以及处于非可控状态下的网络设备与终端等进行通信，其安全防护水平低于生产控制区内其他系统时，应设立安全接入区，安全接入区通过高强度横向隔离装置接入到生产控制区。
网络专用-重点关注生产控制区与其他通信网络的网络隔离
网络专用主要关注网络安全隔离、子网划分情况和生产控制区数据通信七层协议的安全措施。重要工业控制系统的生产控制区应当在专用通道上使用独立的网络设备组网，在物理层面上实现与其它非生产业务的安全隔离；同时划分为逻辑隔离的实时子网和非实时子网，分别连接控制区和非控制区，禁止存在生产控制区与其他网络直连、无逻辑隔离措施或共用网络设备的情况；另外生产控制区数据通信的七层协议均应采用相应安全措施，具体到安全措施如：按照业务需求划分VLAN，启用QOS保证工业控制系统信息通信带宽以及业务处理能力满足业务高高峰期需要，采用符合要求的虚拟专网、加密隧道技术；使用符合国家要求的加密算法等。
横向隔离-建立横向通信多道防线
重要工业控制系统应在外部公共因特网、管理办公区、生产控制区的控制区及非控制区等横向边界部署相应安全措施，形成重要工业控制系统横向从外到内四道安全防线，实现核心控制区安全防护强度的累积效应。
重要工业控制系统横向安全防线网络示意图
横向数据交互根据防护强度要求从技术实现角度可划分为逻辑隔离和单向隔离。
逻辑隔离在重要工业控制系统中多数用于生产控制区内不同业务之间的隔离，通过部署工业防火墙实现生产控制区内部数据交互，单向隔离技术的应用场景为生产控制区与管理办公区的数据通信、安全接入区与生产控制区中其他部分的联接处。简单理解从数据通信源为生产控制区需要部署正向安全隔离设施实现数据的单向传输，反之部署反向安全隔离装置。装置必须为通过国家有关机构安全检查认证的专用横向隔离装置。
纵向认证、加密认证-建立纵向通信多道防线
重要工业控制系统在与广域网纵向连接处部署纵向加密装置，形成重要工业控制系统纵向从下到上的安全数据加密防线，实现高安全等级控制中心安全防护强度的累积效应。纵向数据交互时，应保证数据完整性和保密性，纵向加密认证装置隧道配置策略应细化至业务IP地址、通信端口，隧道和策略应为加密通信，且隧道为OPEN状态。生产控制区的重要业务系统应给逐步实现加密认证机制。
重要工业控制系统纵向三道安全防线
防火墙和入侵检测、恶意代码防范要求
生产控制系统部署防火墙实现基于IP、MAC、报文过滤，加强生产控制区内部子系统之间的逻辑隔离，同时部署入侵检测系统以及防恶意代码防护设备抵御网络攻击，且生产控制区需要更新特征库或者病毒库的产品必须离线及时更新，且在更新之前需要进行离线测试验证，不允许直接通过公共网络在线直接更新；
由于重要工业控制系统对实时性的要求较高，且工业控制网络当中存在工业控制系统专用的特殊协议，如S7、OPC等工业协议，所以建议在重要工业控制系统中部署工控专用的安全产品，实现对重要工业控制系统的安全防护。目前针对工业控制网络安全防护产品，已经有相应的GB/T、GA以及在研技术要求或检测标准。
工控安全产品标准化情况
拨号认证-加强审计与认证
拨号认证设施应用场景为进行必要的远程维护时，应进行身份认证及权限控制，并采取严格监管审计措施，使用安全加固的操作系统、数字证书技术进行登录和访问认证等安全措施，应该禁止直连核心交换机，不使用时关机。
网络安全监测
重要工业控制系统的生产控制区应部署安全监测设备，实时监测计算机、服务器、网络设备和安全设备的运行状态和网络流量，以便能够及时感知、发现、定位、报告并处理网络攻击或其他异常行为。
3.1.3. 系统自身安全
基本要求-安全体系架构中各模块实现自身安全
适用范围：自身安全是重要工业控制系统安全防护体系中重要的一环。本体安全的相关要求主要适用于新建或新开发的重要工业控制系统，在运系统具备升级改造条件时可参照执行，不具备升级改造条件的在运系统需要通过加强安全管理和应急响应措施等方式降低安全风险。
建设范围：重要工业控制系统软件的安全、操作系统和基础软件的安全、计算机和网络设备及专用测控设备的安全、核心处理器芯片的安全。应采用安全可靠的软硬件产品，并通过国家有关机构的安全检测认证。
关注重要工业控制系统各模块组件本体安全和运行安全
系统模块本体安全：针对重要工业控制系统本体安全的建设范围而言，各系统模块组件本体安全是保证重要工业控制系统安全的基础。重要工业控制系统软件；重要工业控制系统中的操作系统、数据库、中间件等基础软件；计算机和网络设备，以及各类测控设备等，必须通过国家有关机构的安全检测认证和代码安全审计，防止软硬件存在恶意的代码或后门。各设备供应商需要提供相应的检测报告或认证证书。
重要工业控制系统应采用符合国家相关要求的处理器芯片，采用安全可靠的密码算法，存储器加密、网络传输加密等安全防护措施。
运行安全：在保证安全体系架构中各模块自身安全性的前提下，使用过程中的安全是则对应着技术安全防护技术体系中的应用环节，是建立重要工业控制系统网络安全的基础。具体包括不局限于以下内容：
软硬件使用时应合理配置，启用身份鉴别、访问控制、安全审计等安全功能和策略；
操作系统和基础软件应仅安装运行需要的组件和应用程序，并及时升级安全补丁，补丁更新前应进行充分的测试，禁止直接通过因特网在线更新；
计算机和网络及监控设备等硬件设备应通过防撕封条或者U口管控软件等工具封闭网络设备和计算机设备的空闲网络端口和其他无用端口，拆除或封闭不必要的移动存储设备接口，仅保留必要的USB端口；
同样在运维过程中应采取专机专用、身份认证和安全审计等安全措施，严禁出现通过互联网直接运维生产控制区的情况，采用VPN专线、运维堡垒机等措施都是实现运维安全的可选方式。
3.1.4 安全可信防护
基本要求-重要工业控制系统本体安全的根本
适用范围：可信安全防护是重要工业控制系统本体安全的根本核心和补充，可信安全防护的相关要求主要适用于新建或新开发的重要工业控制系统，在运系统具备升级改造条件时可参照执行，不具备升级改造条件的应安全管理和安全应急措施，通过加强网络边界隔离、流量审计等方式降低安全风险。
建设范围：关键控制软件的强制版本管理和软件运行管控。重要工业控制系统应在有条件时逐步推广应用可信计算的强制版本管理措施，操作系统和监控软件需经过数字签名认证，用于实现计算环境和网络环境安全免疫，免疫未知恶意代码，防范有组织的、高级别的恶意攻击。
全业务流程和生命周期的可信安全
对重要工业控制系统本体安全的要求，可信安全防护也对应着重要工业控制系统各模块组件本体安全和运行安全。其中重要工业控制系统各模块组件本体安全对应着强制版本管理，在重要工业控制系统关键控制软件应该在开发升级后采用数字证书进行签名和送检，通过检测的控制软件程序应由检测机构用其数字证书对其签名，生产控制区应禁止未包含生产厂商和检测机构签名版本的可执行代码启动运行。
重要工业控制系统软件运行可采用静态度量，业务应用、动态库、系统内核模块在启动时进行静态度量，确保被度量对象未被篡改且不存在未知代码，未经度量的对象可主动阻断启动；可逐步实现对关键业务的动态度量，业务请求发起端和接收端可向对端设备证明当前本机身份和状态可信性，不可在未经过身份认证的情况下建立业务连接，保证重要工业控制系统运行过程中的安全可信。
3.2 应急备用措施
3.2.1冗余备用-系统业务、网络设备、链路多层面冗余
系统业务、网络设备和链路多层面的冗余目的是为了实现重要工业控制系统的故障快速恢复，保证业务的连续性。重要工业控制系统的关键部位，除自动化控制机制外，还需完善管理人员组织结构和人员职责，作为自动化控制系统失效时的应急备用措施。
3.2.2多道防线-构建横向防护和纵向认证安全防线
重要工业控制系统横向从外到内多四道安全防线，每到防线部署相应的横向安全隔离设备，实现高安全等级控制区安全防护强度的累积效应。
在各级控制中心逐步部署纵向加密措施，基于业务特性构建纵向多道防线，同时对各道防线进行安全监测，实时监测相关横向和纵向防线上的安全告警，一旦发生网络安全事件，能够实时检测、快速响应、及时处置，实现各防线智能联动和协同防御。
重要工业控制系统应构建上位控制系统和下位控制系统之间、上下级管理办公区之间的纵向安全防线，各防线需要采用边界隔离、入侵检测等相关安全措施，防止纵向跨区互联。
3.2.3应急响应-建立应急响应机制应对安全事件
重要工业控制系统应建立应急机制，制定合理的整体应急预案和针对各系统可行的应急预案，并定期开展协调演练，根据演练情况结合实际情况优化出应急制度和应急预案，保障应急制度和预案的有效性和可行性。
重要工业控制系统安全防护的核心是保护工业控制系统的安全。当生产控制区出现安全事件，尤其是遭到黑客、恶意代码攻击和其他人为破坏时，应按应急处理预案，立即采取安全应急措施。
报告上级业务主管部门和安全主管部门，必要时可断开生产控制区与管理办公区之间的横向边界连接；
在紧急情况下可协调断开生产控制区与下位或上位控制系统之间的纵向边界连接，以防止事态扩大，同时注意保护现场，以便进行调查取证和分析。
3.3
安全管理
除了采用信息安全技术措施控制重要工业控制系统的信息安全威胁外，安全管理措施也是必不可少的手段，所谓“三分技术，七分管理”就是这个道理。安全技术措施和安全管理措施可以相互补充，共同构建全面、有效的信息安全保障体系。安全管理部分结合工业控制系统业务特点划分四部分重点内容：融入安全生产管理体系、全体人员安全管理、全部设备安全管理及全生命周期安全管理。
3.3.1 融入安全生产管理体系
安全生产单位作为重要工业控制系统网络安全的责任主体，应健全重要工业控制系统安全防护的组织保证体系和安全责任体系，明确主管安全生产的单位领导作为安全防护主要责任人，成立网络安全工作领导小组，设立重要工业控制系统安全部门，明确职责，并确认与落实各组织的安全责任体系，真正意义上将网络安全管理融入到安全生产管理体系中。
3.3.2 全体人员安全管理
安全管理的主体在于人，包括重要工业控制系统安全防护的管理、运行、维护、使用等全体人员。生产企业应遵循安全管理制度要求设置相应的安全岗位，配备安全管理专职并明确岗位职责。落实人员录用、人员离岗、安全意识教育和培训、外部人员访问管理等安全管理的要求。
3.3.3 全部设备安全管理
安全管理的客体在于重要工业控制系统，针对重要工业控制系统的软硬件设备、业务软件、安全防护设备等组成单元，应实现从供应链设备选型安全、设备接入及使用（需要关注设备接入和使用阶段的授权、审核与审批）、建立设备资产台账以及安全评估检查中后的安全加固过程中等全生命周期和全方位的安全管理。
3.3.4全生命周期安全管理
重要工业控制系统及设备在规划设计、研究开发、施工建设、安装调试、升级改造、退役报废等全生命周期阶段应采取相应安全管理与评估措施。
四、总结语
在重要工业控制系统安全防护实践与探索中总结经验，结合国家安全防护标准，防护导则提出的安全防护技术、应急备用措施和全面安全管理三个维度构建的立体安全防护体系将极大提高重要工业控制系统的安全性，同时对生产企业、自动化厂商和安全厂商等工业控制系统相关上下游生态链也提出了新的要求和挑战。威努特作为专注工控安全的高新技术企业，目前已为全国4000多家客户提供全生命周期解决方案和专业化的安全服务，安全建设和安全服务覆盖发电、石油石化、轨道交通、烟草、智能制造、市政、智慧矿山、化工、水利和港口等多个重要领域，可靠性深得用户认可。聚焦重要工业控制系统的安全防护建设工作，威努特一直在路上。（耿冠宇）
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