工业互联网安全核心能力和关键技术有哪些？

1.工业互联网安全的核心能力

1.1 网络空间安全态势感知能力

网络空间安全态势感知能力是掌握网络环境安全状况、识别网络威胁与攻击的基础能力，是进行网络安 全监测、预警与应急响应的前提。 · 网络空间安全态势感知能力主要包括： 1、需要具备网络流量监测与网络行为分析能力，通过部署网络流量监控与用户行为监控系统，实时检测 网络数据流量异常与可疑用户行为，发现网络攻击威胁。 2、需要具备网络威胁检测与攻击识别能力，通过使用入侵检测系统、漏洞扫描系统等，定期检测网络系 统与设备漏洞，识别各类网络攻击行为与手法，发现被威胁利用的风险。 3、需要具备网络威胁情报分析能力，通过构建网络威胁情报分析平台， 聚合多源威胁情报进行综合分 析，发现新出现的网络攻击目标与手法， 为安全防范提供情报支撑。 4、还需要具备网络安全态势感知与预警能力，通过网络安全监测中心，整合网络流量监测、威胁检测与 情报分析结果，动态掌握网络环境安全状况，对潜在威胁进行风险预警，提高安全意识和应急准备能力。

1.2 工业控制系统安全评估与检测能力

工业控制系统安全评估与检测能力是发现工业控制系统及设备存在的各种安全风险与漏洞的关键能力， 是提高工业控制系统安全性的基础。 · 工业控制系统安全评估与检测能力主要包含： 1、需要具备工业控制系统渗透测试与漏洞扫描能力，通过对工业控制系统网络、设备、应用程序等进行 定期渗透评估与漏洞扫描，发现系统存在的各种安全缺陷与控制漏洞，评估被攻击利用的风险。 2、需要具备工业设备安全检测与代码审计能力，对工业控制设备进行安全设计评估、代码审计，发现设 备软硬件存在的安全缺陷与后门，确保设备安全可靠。 3、需要具备工业协议与网络安全检测能力，对工业专用网络、现场总线、实时网络等进行抓包分析，检 测协议实现和网络传输是否存在安全隐患，保障工业系统安全运行。 4、需要具备物理安全评估能力，对工厂及车间进行定期物理安全审计，发现环境、布局以及人员管理等 方面存在的安全风险，提出补强措施，确保重要设备和信息资产的物理安全。

1.3 工业产品和系统安全设计与验证能力

工业产品和系统安全设计与验证能力是在研发过程中融入安全机制，开展安全性设计和测试，确保产品 和系统满足安全要求的关键能力。 · 工业产品和系统安全设计与验证能力主要包括： 1、需要具备安全需求分析与安全性设计能力，在产品或系统研发初期，进行安全需求调研与安全风险分 析，并将安全机制融入到整个设计方案中。 2、需要具备安全编码与代码审计能力，要求研发人员具备安全编码与漏洞识别能力，并在实现过程中遵 循安全编码规范，开展多轮代码安全审计与检查。 3、需要具备安全评估与测试能力，通过白盒测试、灰盒测试和黑盒测试方法对产品和系统进行全面安全 测试，发现设计和实现中的各类安全缺陷与漏洞。 4、需要具备安全认证能力，对一些重要控制产品和系统,需要进行更严苛的安全认证，由第三方机构对 安全性能进行评估认证，确保满足行业标准要求。

1.4 工业互联网应用系统安全运维与响应能力

工业互联网应用系统安全运维与响应能力是确保系统安全连续稳定运行、组织有效应对安全事件的关键能力。 · 工业互联网应用系统安全运维与响应能力主要包含： 1、需要具备系统安全监测与事件监控能力，通过对工业互联网应用系统的全面监测，实时检测系统运行 异常与安全事件，发现系统存在的潜在风险与威胁。 2、需要具备系统漏洞与补丁管理能力，定期对系统进行漏洞扫描，并及时下发安补丁,进行系统修复， 消除安全隐患。 3、需要具备应急预案制定与演练能力，针对系统安全事件制定完善的应急预案，并定期组织演练，提高 应急响应效率与质量。 4、需要具备安全事件应急响应与处理能力，一旦系统出现安全事件，需要快速启动应急响应机制，采取 有效措施进行事件响应与处理，尽快恢复系统运行，确保业务连续性。 5、工业安全研发与创新能力，是不断提高工业互联网安全技术水平和保障产业安全发展的基础能力。 

工业安全研发与创新能力主要包括： 1、需要具备安全技术监测与跟踪能力，跟踪国内外最新工业互联网安全技术动态，发现新兴技术发展方 向与热点。2、需要具备安全关键技术研发能力，针对工业互联网安全防护的薄弱环节与技术短板,开展前瞻性技术 攻关与自主研发。 3、需要具备安全测试评估与验证能力，通过建立工业互联网安全测试环境，对新研发的安全产品、技术 与系统进行全面测试与验证，确认其有效性与安全性。 4、需要具备安全产品创新与服务能力，基于工业互联网安全需求与技术发展，开展安全产品与服务的创 新设计与开发，推出更加智能的安全防护产品与服务。

2.工业互联网安全的关键技术

2.1 工业网络边界安全技术

网络隔离与身份认证技术。网络隔离与身份认证技术是保障工业网络边界安全的关键技术，主要用于工 业网络边界的访问控制，其主要内容包括： 1、网络隔离技术。通过部署防火墙、VPN等网络隔离设备，将工业控制系统网络与外部网络加以隔离， 控制网络间的数据流量和连接，防止恶意访问和攻击。这是保护工业控制系统安全的基础措施。 2、基于角色的访问控制。根据用户职责和工作需求，设置不同的访问权限和控制策略，控制用户访问网 络和工业设备的范围和内容。这需要建立详细的角色管理制度和访问控制方案。 3、双因素认证。通常使用用户名与密码等单一认证手段难以防止未授权访问，双因素认证引入生物特 征、动态令牌等机制，提高认证强度和安全性。这是访问工业控制系统的重要访问控制方法。 4、集中化身份管理。通过部署统一身份管理系统，集中管理各类系统的用户身份信息和访问权限，实现 单点登录和统一访问控制。这有助于加强用户访问管控和安全审计。 5、强化审计机制。在出口路由器、防火墙等边界设备部署审计功能，记录网络连接与访问活动日志，以 发现异常连接尝试和未授权访问行为。这可强化入侵检测与防护。

工业防火墙技术。工业防火墙技术是采用防火墙设备在工业网络边界或关键接口部署，实现跨网络或子 网的数据流控制与访问控制，从而加强工业网络的安全隔离和保护。工业防火墙技术具有以下主要功能： 1、数据过滤。工业防火墙可以基于IP地址、端口号、网络协议类型、应用类型等信息对流经防火墙的数 据包进行过滤，实现多层次的流量过滤及控制，阻止非授权数据流访问或传输。2、网络地址转换。工业防火墙可以实现网络地址转换（NAT），隐藏工业控制网络内部设备的真实IP地 址,增加网络访问控制的安全级别。 3、VPN功能。工业防火墙可部署VPN功能，实现工业控制网络与外部网络或多个子网之间的VPN连接及 加密通信，确保数据安全传输。 4、入侵检测与防护。工业防火墙可部署入侵检测系统，对流经防火墙的数据进行深度检测分析，发现网 络攻击行为及漏洞利用等威胁，实现入侵防护；第五,高可用性。工业防火墙设备具有高可用性设计，支持设 备高可用集群，确保网络安全功能的连续性与稳定性。

工业VPN与加密技术。工业防火墙技术是通过在工业网络边界设置防火墙设备，对网络流量进行过滤和 访问控制，阻止未经授权的网络连接和恶意流量，保护工业控制网络安全的关键技术。工业防火墙与传统IT 防火墙相比，除了常见的功能如访问控制、内容过滤、NAT映射等之外，还需要具备针对工业协议的深度检 测能力和控制功能，能够识别并控制工业专用网络如PROFINET、ETHERNET/IP等常见协议，实现细粒度安 全访问控制。 工业VPN与加密技术是通过设置VPN设备或相关软件，为工业控制网络的远程访问和接入建立加密隧道 或虚拟专用网络，实现安全隔离和保护的关键技术。与传统VPN技术相比，工业VPN需要对工业网络的数据 加密与认证算法进行优化，减小计算延迟与网络时延，同时还需要兼容针对工业控制网络的网段配置和地址 解析,确保在加密传输下工业系统能够正常运行。此外,工业VPN还需要开启相关安全检测与防护功能，监测 VPN隧道的安全状况，抵御各类攻击威胁，以防非授权访问进入工业控制网络。

2.2 工业控制终端安全技术

工业控制终端安全管理技术。工业控制终端安全管理技术主要指对工业控制系统中的各类终端设备如工业 PC、工业服务器、操作系统等进行系统而全面的安全管理，以保障其安全稳定运行。它主要包括以下几个方面： 1、设备安全管理。选择安全可靠的工业控制终端设备，对物理接口进行严密控制，防止未授权访问。并 定期检查设备运行状态，确保其功能完好。 2、软件安全管理。选择经过认证的操作系统与工业软件，并定期更新补丁，修复潜在漏洞。关闭不必要 的系统服务与端口，减小攻击面。 3、用户与权限管理。根据工作职责设置详细的用户与权限管理方案，用户只被授予必要的最小权限，并 定期审核权限。这是终端安全管理的基础。

4、数据安全管理。对关键数据进行加密处理，定期备份并进行防病毒扫描。部署数据泄密/泄露防护 （DLP）等技术防止数据丢失或泄露。 5、配置与变更管理。部署工业控制终端的配置与变更审计系统，记录操作日志与变更历史，检查异常变 更并及时通知。这有助于发现潜在风险。 6、安全防护管理。选择并部署专业的工业控制终端木马防护与病毒防护系统，并定期更新特征库，检测 威胁。及时修复发现的安全漏洞。 7、安全培训管理。对于工业控制终端的操作人员进行系统安全培训，提高安全意识和规范操作，确保管 理方案得到有效执行。

工业控制终端强制访问控制技术。工业控制终端强制访问控制技术是通过在终端内置专用芯片或设备，实 现对其本地和远程访问的强制控制，拒绝任何未经授权的访问，保障终端安全的关键技术。主要包括： 1、工业控制终端可信计算技术，通过在终端内置可信平台模块（TPM）等专用芯片，对终端操作系统、软 件和硬件环境进行检测和完整性验证，阻止未知或非授权程序运行，保证终端处于可信状态。 2、基于白名单的网络访问控制技术，通过在终端设置网口白名单，只允许预先设置的设备IP、MAC地址 和端口访问终端，拒绝其他未知设备访问，实现网络流量的精准控制。 3、基于主机防火墙的本地访问控制技术，通过在终端内置或部署主机防火墙，根据安全策略限制本地用 户对终端的访问权限,控制进程、设备、系统资源等的使用，阻止未授权访问。 4、基于隔离技术的远程访问控制技术，通过在终端设置专用均从网络接口卡，实现与其他网络的隔离， 只能通过预先设置的工程工作站进行远程访问监控与控制，拒绝其他外部设备连接。

工业控制终端安全编码技术。工业控制终端安全编码技术是指在终端软件设计与开发过程中融入安全编码 规范与标准，开展代码安全审计，发现并修复软件实现中的各种安全漏洞，保证终端软件安全可靠的技术手 段。主要包括： 1、研发人员需要具备安全编码意识和安全编码知识，在设计与实现过程严格遵循相关安全编码规范，如 CWE和CVE漏洞库等，尽量减少各类代码缺陷。 2、需要建立完善的代码安全审计流程，在软件开发的每个阶段，由安全专业人员对源代码进行审计，检 查是否存在缓冲区溢出、SQL注入、跨站脚本、硬编码凭证等各类安全漏洞，并提出修复措施。 3、需要开展集成化安全测试，在模块测试、单元测试和系统测试等各测试阶段，都应融入针对应用软件安全进行的测试用例对代码安全性进行全面检验。 4、需要定期开展源代码扫描，使用第三方源代码安全分析工具，对终端软件源代码进行全面扫描，自动 发现信息泄露、权限错误配置、SQL注入等各种安全漏洞，辅助安全人员开展代码审计。

2.3 工业互联网威胁情报分析技术

工业控制系统威胁情报提取技术。工业控制系统威胁情报提取技术是从各类工控安全监测数据和事件中提 取有价值的威胁情报，发现涉及工控系统的网络攻击活动、安全漏洞利用和异常访问等威胁，为工业生产运营 部门和预警系统提供预警情报，采取针对性防护措施的关键技术。主要包括： 1、需要对工业控制网络和终端进行全面监测，使用网络流量分析、日志分析和端点检测等手段，收集网 络连接与活动、安全日志和终端运行状态等大量原始数据。 2、需要利用大数据分析技术，对海量安全监测原始数据进行聚合、关联分析和异常检测，识别与提取攻 击特征、利用漏洞行为和非授权访问等威胁情报。 3、需要构建工业控制系统威胁情报知识库，收集相关工控系统和设备漏洞信息、攻击手法与工具等，与 提取的威胁情报进行关联，判断威胁情报中的攻击活动所对应的漏洞利用和攻击来源。 4、需要对威胁情报进行威胁评估，分析其对工业控制系统的影响和危害程度，并制定相应的应急响应措 施与预防建议，提供系统运维人员采取针对性防护。

工业控制系统目标识别技术。工业控制系统目标识别技术是通过利用各类开源情报与巡检工具，探测互联 网上存在的与工控系统相关的资产信息，识别工控系统的潜在攻击目标,包括工控终端、网络设备、应用系统 等，以及工厂与企业基础设施中涉及工控系统和生产管理的相关资产。目的是发现互联网上工控系统存在的各 种安全隐患与漏洞，为工控系统安全防护提供全面的资产与风险视图。 工业互联网0day漏洞挖掘技术。工业互联网0day漏洞挖掘技术是针对工业互联网应用系统、工控产品与 网络设备进行针对性渗透攻击与漏洞挖掘，发现其0day漏洞与后门程序。首先对目标资产进行全面信息收集， 分析其技术细节与漏洞历史，寻找潜在的攻击路径与利用点。然后通过边界测试、加载测试等手段模拟实际攻 击,尝试访问非授权资源与非公开接口，挖掘出命令执行、SQL注入、信息泄露等0day漏洞。最后通过人工分析 和自动漏洞挖掘工具，对探测到的漏洞结果进行验证，确定真实存在的0day漏洞，并向产品厂商提交漏洞报 告。0day漏洞挖掘技术是发现系统、产品与设备等存在的未公开漏洞的有效手段，其目的在于通过模拟实际攻 击手法和场景，主动发现工控系统安全防线上的“盲点”与缺口，以补充常规安全测试手段的不足，实现对工控 系统安全的全面评估。发现的0day漏洞信息也为系统开展有针对性的安全修补提供情报支撑。