隨著國(guó)家“兩化融合”的不斷深入，以往“封閉、受限”的工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境已經(jīng)被打破，面臨日益嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)攻擊和入侵威脅，且由于病毒技術(shù)的不斷革新、獲取病毒與相關(guān)技術(shù)知識(shí)的門(mén)檻及成本不斷降低，該油田工業(yè)控制系統(tǒng)在面臨網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還正面臨由U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、光盤(pán)等移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)使用導(dǎo)致的病毒入侵和危害風(fēng)險(xiǎn)。

在此背景下該油田信息技術(shù)公司組織開(kāi)展了工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目，為油田建立有效的工控安全監(jiān)測(cè)、防護(hù)體系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工控安全威脅，整體把握油田下屬庫(kù)站安全風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)油田工控系統(tǒng)安全。

用戶痛點(diǎn)

(1)油田工控系統(tǒng)內(nèi)工業(yè)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制器工控系統(tǒng)資產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)薄弱，工控系統(tǒng)安全狀況監(jiān)測(cè)與聯(lián)動(dòng)防護(hù)手段缺失;

(2)工控系統(tǒng)與工業(yè)協(xié)議缺乏身份認(rèn)證和訪問(wèn)控制，無(wú)法限制非法用戶遠(yuǎn)程控制，存在嚴(yán)重的安全隱患;

(3)在多數(shù)生產(chǎn)單位中，與工業(yè)控制設(shè)備連接的工控主機(jī)(上位機(jī)、工程師站)由于無(wú)法安裝殺毒軟件、U盤(pán)插入管控缺失等原因，致使工控主機(jī)感染大量病毒，容易導(dǎo)致工控主機(jī)功能失效，使工控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行就像“騎在飛行的炸彈”上，給工控網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和油田生產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患;

(4)油田內(nèi)多個(gè)站庫(kù)缺乏統(tǒng)一安全監(jiān)測(cè)和管理措施，對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售公司及下屬站庫(kù)內(nèi)工業(yè)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)應(yīng)用軟件等各類(lèi)設(shè)備安全狀況及公司整體合規(guī)性狀況無(wú)法掌握;未對(duì)工控軟硬件狀態(tài)故障和信息安全事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，導(dǎo)致設(shè)備故障或信息安全事件發(fā)生后可能影響該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售公司及下屬站庫(kù)業(yè)務(wù)。

建設(shè)難點(diǎn)

(1)行業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)高，實(shí)施精度要求高。該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司及下屬多個(gè)站庫(kù)負(fù)責(zé)石油的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)儲(chǔ)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，均屬于高危生產(chǎn)環(huán)境。實(shí)施中涉及關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)的工控機(jī)與PLC數(shù)據(jù)采集，對(duì)實(shí)施精度要求極高，需確保采集各類(lèi)設(shè)備安全信息時(shí)不影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)信息采集軟件和設(shè)備廠商型號(hào)龐雜。根據(jù)該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售公司及各下屬站庫(kù)實(shí)際情況，平臺(tái)數(shù)據(jù)采集需支持多廠商、多型號(hào)的工業(yè)主機(jī)、控制設(shè)備、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及不同廠商的安全設(shè)備，需支持對(duì)100余個(gè)廠商工控設(shè)備的軟硬件進(jìn)行發(fā)現(xiàn)與識(shí)別。

(3)通訊協(xié)議種類(lèi)較多。其中工業(yè)協(xié)議需支持工業(yè)控制系統(tǒng)主流通訊協(xié)議(包括Modbus TCP、MMS、DNP3、OPC DA、OPC UA、Modbus RTU、IEC 104、EthernetIP、Siemens S7、CANBUS 協(xié)議)的識(shí)別和深度解析檢測(cè)，達(dá)到讀取至指令、功能碼、具體線圈/鍵位數(shù)值。

建設(shè)思路

按照該油田工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，本項(xiàng)目中工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)建設(shè)分為三層管理架構(gòu)，如圖1所示，最下一層為被保護(hù)的工業(yè)控制及管理環(huán)境設(shè)備對(duì)象，包括從生產(chǎn)管理層、MES層到控制層的各類(lèi)設(shè)備，比如操作員站、工程師站、RTU、PLC等。

圖1 工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)三層管理架構(gòu)圖

系統(tǒng)通過(guò)采集層對(duì)所有被保護(hù)對(duì)象進(jìn)行集中的信息采集，包括收集網(wǎng)絡(luò)中所部屬的各類(lèi)安全設(shè)備的事件及告警信息。同時(shí)，信息采集裝置可以在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中分布式部署，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響極小甚至無(wú)影響。采集到的所有信息都會(huì)進(jìn)行預(yù)處理，將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的內(nèi)部格式，并提交給上層的核心功能處理層的相應(yīng)組件進(jìn)行處理和分析。

采集層之上是數(shù)據(jù)處理與展示層，該層提供了系統(tǒng)的核心處理功能，主要包括了設(shè)備監(jiān)控、安全信息管理、工控威脅管理和統(tǒng)一接口四大功能組塊。設(shè)備監(jiān)控功能組塊主要提供了被監(jiān)控對(duì)象的識(shí)別梳理和基礎(chǔ)信息支撐，安全信息管理組塊提供了工控網(wǎng)中安全事件信息、漏洞信息的綜合管理功能，工控威脅管理組塊綜合了設(shè)備鏈路的監(jiān)控以及各類(lèi)安全信息的展現(xiàn)和分析功能，統(tǒng)一接口組塊主要綜合了企業(yè)集中監(jiān)控輸出的告警接口、第三方防護(hù)產(chǎn)品信息采集接口及國(guó)家層面監(jiān)控系統(tǒng)的探針管理與信息交換接口等各種對(duì)外接口。

建設(shè)效果

(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)合規(guī)能力監(jiān)控：依據(jù)工信部頒布的《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)指南》，對(duì)該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司各系統(tǒng)逐項(xiàng)予以安全評(píng)估，并最終給予評(píng)分。參考防護(hù)指南評(píng)估引擎，對(duì)來(lái)源于靜態(tài)防護(hù)指南日志以及動(dòng)態(tài)評(píng)估的防護(hù)指南相關(guān)日志予以評(píng)估。

圖2 儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司合規(guī)能力監(jiān)控&評(píng)估

(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)告警監(jiān)控統(tǒng)一管理：對(duì)該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司整體告警進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)告警行為發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的異常。為免系統(tǒng)中重復(fù)告警數(shù)目過(guò)多，對(duì)告警數(shù)據(jù)做了聚合，同時(shí)兼顧了時(shí)間要素，保持最新觸發(fā)的告警排序靠前。告警需進(jìn)行確認(rèn)后才會(huì)消失。

圖3 資產(chǎn)安全狀態(tài)告警與監(jiān)控分析

(3)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)資產(chǎn)監(jiān)控：對(duì)該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司內(nèi)資產(chǎn)進(jìn)行畫(huà)像，力圖對(duì)所管控資產(chǎn)的基礎(chǔ)屬性、運(yùn)行信息、日志信息、異常信息建立全面的知識(shí)庫(kù)。資產(chǎn)的歷史及當(dāng)前信息狀態(tài)一目了然。

圖4 儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司資產(chǎn)畫(huà)像采集分類(lèi)

(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)行為監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司不同系統(tǒng)間及系統(tǒng)內(nèi)部不同資產(chǎn)間的互聯(lián)訪問(wèn)關(guān)系進(jìn)行監(jiān)控。資產(chǎn)互聯(lián)展示的為所監(jiān)控資產(chǎn)間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)關(guān)系，并且可根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息決策為黑名單(禁止)訪問(wèn)或白名單(允許)訪問(wèn);區(qū)域互聯(lián)展示的為所監(jiān)控邏輯區(qū)域間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)關(guān)系，并且可根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息決策為黑名單(禁止)訪問(wèn)或白名單(允許)訪問(wèn)。

圖5 儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司資產(chǎn)互聯(lián)狀態(tài)分析

(5)多元安全信息綜合分析：對(duì)該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司內(nèi)工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備、安全設(shè)備等各類(lèi)設(shè)備日志進(jìn)行審計(jì)，并通過(guò)日志查詢系統(tǒng)可以查詢到資產(chǎn)名、資產(chǎn)IP、資產(chǎn)類(lèi)型、事件時(shí)間、分類(lèi)、等級(jí)、摘要等日志信息。

圖6 監(jiān)控資產(chǎn)多元化信息分析與展示

(6)多維度工控系統(tǒng)綜合安全防護(hù)：通過(guò)在該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司及下屬多個(gè)站庫(kù)內(nèi)工控系統(tǒng)部署工業(yè)防火墻、工業(yè)網(wǎng)閘、主機(jī)安全軟件、安全審計(jì)、安全檢測(cè)等各類(lèi)安全基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域及部分重要PLC的網(wǎng)絡(luò)隔離;對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)行為異常、工業(yè)協(xié)議攻擊、工業(yè)控制關(guān)鍵事件的實(shí)時(shí)檢測(cè)與報(bào)警;對(duì)工業(yè)主機(jī)的主機(jī)移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)、工控主機(jī)運(yùn)行加載的程序進(jìn)行管控，保證工業(yè)主機(jī)安全。

案例亮點(diǎn)

工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)從日常運(yùn)維人員視角出發(fā)，以工控系統(tǒng)內(nèi)資產(chǎn)為核心，可協(xié)助運(yùn)維人員對(duì)工控系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備、軟件及組件進(jìn)行預(yù)維護(hù)，提前防范安全隱患。

工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)可從多種事件和具有上下文信息的安全日志中收集和分析安全事件。該平臺(tái)對(duì)提高該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司管理效率和安全監(jiān)管力度具有重要的作用，可實(shí)現(xiàn)安全保障的關(guān)口前移，防患于未然。

工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)數(shù)據(jù)采集范圍覆蓋油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售全流程工業(yè)控制工藝，對(duì)石油生產(chǎn)的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)儲(chǔ)等多個(gè)特有工藝流程及流程內(nèi)部鍋爐崗、計(jì)量崗、輸油崗、化驗(yàn)崗、消防崗多類(lèi)崗位控制過(guò)程中數(shù)百臺(tái)設(shè)備進(jìn)行全方位、多維度安全監(jiān)測(cè)，管理人員通過(guò)工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)可掌握油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售全流程工業(yè)信息安全狀態(tài)及合規(guī)狀況。

應(yīng)用價(jià)值

項(xiàng)目建成后增強(qiáng)了該油田儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司及下屬多個(gè)站庫(kù)安全監(jiān)測(cè)、防護(hù)能力，有效提升了監(jiān)控水平和應(yīng)急效率，在行業(yè)內(nèi)形成了良好的示范效應(yīng)，促進(jìn)了工業(yè)信息安全市場(chǎng)在石油行業(yè)內(nèi)的加速發(fā)展。工控安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)建設(shè)在采油、采氣、供水、儲(chǔ)運(yùn)與管道等石油行業(yè)內(nèi)多個(gè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，在石油行業(yè)內(nèi)形成了數(shù)億元的應(yīng)用規(guī)模。