加速工業(yè)4.0：擴(kuò)展工業(yè)控制系統(tǒng)中的安全終端

理解工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全

工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）中的網(wǎng)絡(luò)安全問題勢(shì)必延緩工業(yè)4.0的采用。許多企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)現(xiàn)ICS網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)非常難以理解，因?yàn)楸姸嘁蛩貙?dǎo)致其非常復(fù)雜。此外，開發(fā)工業(yè)控制系統(tǒng)解決方案的工程師可能尚未看到在設(shè)備層面的重大網(wǎng)絡(luò)安全要求。保障工業(yè)控制系統(tǒng)安全的傳統(tǒng)方法依賴于限制對(duì)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的訪問，并通過信息技術(shù)（IT）解決方案監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量。在工廠中使用設(shè)備的產(chǎn)品負(fù)責(zé)人會(huì)發(fā)現(xiàn)如果將網(wǎng)絡(luò)安全問題視為IT問題，就很容易解決。然而，隨著工業(yè)4.0的出現(xiàn)，傳統(tǒng)方法將不再足以保障工業(yè)控制系統(tǒng)的安全。如果公司沒有應(yīng)對(duì)終端設(shè)備安全問題的策略，ICS網(wǎng)絡(luò)安全面臨的挑戰(zhàn)最終將延緩工業(yè)4.0的采用。為了采用并充分利用工業(yè)4.0，網(wǎng)絡(luò)安全必將成為企業(yè)規(guī)劃的關(guān)鍵部分。ADI公司認(rèn)識(shí)到工業(yè)4.0為市場(chǎng)帶來的挑戰(zhàn)。盡管工業(yè)市場(chǎng)歷來變化緩慢，但工業(yè)4.0的采用卻以創(chuàng)紀(jì)錄的速度大大超出了預(yù)期。伴隨著這些變化，網(wǎng)絡(luò)安全正成為采用工業(yè)4.0最具挑戰(zhàn)性的障礙之一。ICS網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則已經(jīng)付諸實(shí)施或正在建立中，以確保工廠的安全，但它們沒有提供有關(guān)如何加速工業(yè)4.0計(jì)劃的指導(dǎo)。我們的使命是通過擴(kuò)展安全終端并使其更易于實(shí)施安全性，使我們的客戶能夠更快速地采用工業(yè)4.0解決方案。

圖1.終端設(shè)備需要轉(zhuǎn)型以適應(yīng)工業(yè)4.0的采用。

工業(yè)4.0正在改變工業(yè) 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全

工業(yè)4.0正在改變ICS網(wǎng)絡(luò)安全問題是有原因的。工業(yè)4.0的本質(zhì)是增加對(duì)工廠中設(shè)備控制的訪問權(quán)限和可訪問性。這意味著對(duì)數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限增加以擴(kuò)大透明度，減少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，縮減資本支出，降低運(yùn)營支出，提高帶寬并優(yōu)化機(jī)器互通。增加對(duì)控制的訪問權(quán)限和可訪問性意味著工廠系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估正在發(fā)生變化。ICS網(wǎng)絡(luò)安全解決方案需要適應(yīng)不斷變化的風(fēng)險(xiǎn)，而傳統(tǒng)實(shí)施于系統(tǒng)的防范措施（例如設(shè)置防火墻和將設(shè)備置于閉鎖門之后）與工業(yè)4.0的目標(biāo)相背。這意味著需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全加固，以便在確保安全的方法中實(shí)現(xiàn)更多功能。為了實(shí)現(xiàn)可信數(shù)據(jù)和安全操作，身份和完整性將成為此領(lǐng)域中每個(gè)設(shè)備的核心。

工業(yè)市場(chǎng)中有許多不同的標(biāo)準(zhǔn)，為工業(yè)控制系統(tǒng)安全性的實(shí)施提供指導(dǎo)。例如，NIST為美國管理的市場(chǎng)提供安全指導(dǎo)。IEC 62443是針對(duì)歐洲管理的國際市場(chǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)草案。這是兩個(gè)最主要的標(biāo)準(zhǔn)，為工業(yè)控制系統(tǒng)安全性的實(shí)施和安全狀況評(píng)估提供了有用的準(zhǔn)則；但是，它們并沒有就如何加速工業(yè)4.0的采用提供指導(dǎo)。IEC 62443目前沒有提供有關(guān)在PLC下實(shí)施安全性的任何準(zhǔn)則，最近成立的ISA99工作組旨在解決IEC 62443框架內(nèi)工廠底層的網(wǎng)絡(luò)安全問題。當(dāng)前，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可接受的安全狀態(tài)，必須在未達(dá)到足夠安全級(jí)別的設(shè)備上實(shí)施防范措施。這些防范措施通常依賴于諸如防火墻之類的方法來限制訪問，并切斷或隔離易受攻擊的設(shè)備。將來，設(shè)備需要達(dá)到更高的安全級(jí)別才能實(shí)現(xiàn)向工業(yè)4.0的過渡。

ADI公司：擴(kuò)展工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全終端

ADI公司在擴(kuò)展安全終端方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。我們的傳統(tǒng)市場(chǎng)空間位于物理終端，即將現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并生成數(shù)據(jù)的地方。這使我們有機(jī)會(huì)通過在信號(hào)鏈中更早地提供身份和完整性來建立可信數(shù)據(jù)，并構(gòu)建安全終端的全新定義。傳統(tǒng)上，安全終端始于工業(yè)控制系統(tǒng)安全框架中的網(wǎng)關(guān)、PLC乃至服務(wù)器。這種觀點(diǎn)讓人聯(lián)想到工廠的傳統(tǒng)IT網(wǎng)絡(luò)安全觀點(diǎn)，而它仍然存在于整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。在信號(hào)鏈中將安全終端進(jìn)一步向下擴(kuò)展，其前景非常有吸引力，因?yàn)檫@使得基于該數(shù)據(jù)的決策具有更高的可信度。在信號(hào)鏈中越早建立身份和完整性，就可以在驅(qū)動(dòng)決策的數(shù)據(jù)中建立更高的信任和可信度。

ICS網(wǎng)絡(luò)安全無法以一體適用的解決方案來應(yīng)對(duì)，必須采用深入的防御方法并根據(jù)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估加以應(yīng)用。隨著以太網(wǎng)應(yīng)用于終端，ADI公司的策略是擴(kuò)展ICS網(wǎng)絡(luò)安全的深度。實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0需要工廠采用新的連接方法。這意味著以太網(wǎng)已經(jīng)并將繼續(xù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。ADI公司的安全策略是關(guān)注以太網(wǎng)連接的位置，因?yàn)檫@會(huì)顯著改變網(wǎng)絡(luò)中任何一臺(tái)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的影響。我們當(dāng)前的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案和TSN解決方案系列一直是公司安全開發(fā)的重點(diǎn)。近期，可提供雙端口、多協(xié)議連接的fido5000 RapID?平臺(tái)將能夠?qū)崿F(xiàn)多項(xiàng)安全功能，包括提供密鑰生成/管理、安全啟動(dòng)、安全更新和安全存儲(chǔ)器訪問，從而防止網(wǎng)絡(luò)綁定攻擊。此產(chǎn)品系列路線圖包括單芯片解決方案，該方案具有硬件可信根、安全設(shè)備生命周期管理、安全通信/相互身份驗(yàn)證和防篡改保護(hù)。隨著工業(yè)領(lǐng)域不斷采用智能化程度更高的傳感器，工廠連接將越來越向下擴(kuò)展，從而推動(dòng)了設(shè)備層面額外的安全需求。ADI公司致力于開發(fā)安全產(chǎn)品組合，以便使ICS安全解決方案的采用更加輕松，并在終端建立信任，以便加速工業(yè)4.0的采用。

圖2.實(shí)現(xiàn)最高可信度的決策：就在實(shí)現(xiàn)從物理到數(shù)字轉(zhuǎn)換的地方。

作者簡介

Erik Halthen作為Sypris Electronics（2016年被ADI收購）的一員，在網(wǎng)絡(luò)安全解決方案方面擁有豐富的背景知識(shí)。Erik就職于ADI網(wǎng)絡(luò)安全卓越中心，擔(dān)任工業(yè)解決方案的安全系統(tǒng)經(jīng)理。Erik充分利用自己擔(dān)任防務(wù)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全項(xiàng)目經(jīng)理時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)開發(fā)能夠滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵市場(chǎng)需求的領(lǐng)先安全解決方案。