中国工程科学-工业互联网安全技术发展研究-2021.5-9页_2mb

工业互联网安全技术发展研究总结

核心内容

本文围绕工业互联网安全技术的发展需求、现状、趋势、难点及关键技术攻关路径展开系统研究。随着新一代信息技术与工业运营技术的深度融合，工业互联网成为推动企业数字化转型的重要力量，但其开放性也带来了前所未有的安全挑战。文章提出，工业互联网安全技术需结合工业特点与场景，实现定制化服务，并积极融合新技术，构建主动防御体系，提升内生安全能力，以保障工业互联网的高质量发展。

主要观点

• 工业互联网安全需融合信息安全与功能安全，同时兼顾传统工控安全与互联网安全。
• 传统工控系统向工业互联网的转化使安全威胁从外部渗透到内部，攻击形式更复杂、更具针对性。
• 工业互联网安全技术主要包括安全防护、安全评测、安全监测三大类，其中安全防护技术是核心。
• 工业互联网安全技术的发展趋势包括从边界安全向零信任安全演进、从被动防护向主动前瞻防护转变、从传统分析向智能感知发展。
• 当前工业互联网安全技术面临协议复杂、行业壁垒、技术储备不足等挑战。

关键信息

工业互联网安全技术现状

1. 安全防护技术

   • 包括白名单机制、边界防护、工业主机防护等。
   • 白名单技术适用于工业互联网，因其业务流程相对固定，对实时性和可用性要求高。
   • 工业防火墙支持OPC协议的深度解析，可实现对动态端口和传输指令的实时监控。
   • 工业主机防护需采用主机加固技术，如关闭无关端口、最小权限认证、强制访问控制等。

2. 安全评测技术

   • 涵盖漏洞挖掘、渗透测试等。
   • 工控系统漏洞来源广泛，需结合工业协议与控制流程进行针对性分析。
   • 漏洞挖掘技术包括模糊测试等，渗透测试需依据PTES、NIST SP800-115等标准进行。

3. 安全监测技术

   • 涉及安全监测审计、态势感知等。
   • 安全态势感知技术基于工业协议模拟和深度包检测（DPI），实现对攻击行为的识别与分析。
   • 未来将加强工业协议与设备的识别能力，提升威胁预警、溯源与分析能力。

技术发展趋势

1. 从边界安全向零信任安全演进

   • 零信任安全架构以身份为核心，实现对工业互联网的持续信任评估与动态访问控制。

2. 从被动防护向主动前瞻防护转变

   • 主动防御结合主动探测、流量分析、被动诱捕等技术，实现对网络攻击的提前识别与响应。

3. 从传统分析向智能感知发展

   • AI、大数据等技术的引入增强了安全检测与分析能力，推动安全态势感知向智能、自适应方向发展。

技术难点与挑战

1. 工业协议复杂多样

   • 工业协议如Modbus、DNP3、S7等难以深度解析，影响安全防护效果。

2. 行业壁垒明显

   • 工业场景差异大，安全模型难以统一，需针对具体场景进行定制化开发。

3. 新技术安全储备不足

   • 5G、IPv6等新技术的普及带来新的安全风险，需加快安全技术的适应与研发。

4. 安全意识与产业支撑不足

   • 企业普遍重发展、轻安全，安全投入不足。
   • 安全产业规模小，缺乏龙头企业引领，产品和服务较为松散。

关键技术攻关路径

1. 应用密码技术

   • 推广国产密码算法（如SM9、SM2），构建工业互联网标识解析安全体系，提升数据加密与身份认证能力。

2. 应用SOAR技术

   • 实现跨产品、跨组件的安全能力编排，缩短安全事件响应时间。
   • 建立统一化、标准化的安全接口体系，打破设备孤岛，实现安全联动。

3. 应用工业高交互仿真技术

   • 模拟工业设备与协议，提供真实攻击环境，用于安全事件预警与防护策略制定。
   • 支持多种工业协议（如OPC、Modbus等）的高交互仿真，提升攻击行为识别与分析能力。

对策建议

1. 开展定制化服务

   • 结合工业场景特点，制定适合不同行业的安全技术方案。
   • 例如电力行业采用“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”原则进行部署。

2. 融合新技术，实现主动防御

   • 引入AI、大数据、区块链等技术，提升安全态势感知与威胁检测能力。
   • 通过智能分析实现对高级威胁的快速识别与响应。

3. 打造内生安全能力

   • 在工业系统规划、建设与运维中同步考虑安全能力建设。
   • 推动网络安全企业与工业设备提供商合作，实现设备内嵌安全功能。
   • 企业应结合自身业务特性，构建自适应、自成长的安全体系。

结论

工业互联网安全技术的发展是保障我国工业高质量转型的重要前提。未来需结合工业特性，推动技术融合与创新，提升主动防御与态势感知能力，构建内生安全体系，以应对日益复杂的工业互联网安全威胁。