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石化工业控制网络安全的分析与防护

2012-05-10 09:59
老猫
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  随着我国工业信息化建设的不断深入,信息化已经成为企业发展的重要推动力量,国外石化企业信息化建设和应用已经走在我们前面。经济全球化的发展以及WTO的加入,更对石化企业提出了新的挑战,就石化企业而言,信息化是生存和发展的必由之路。

  信息化是一项系统工程,信息化安全也是信息化建设的关键环节。特别是随着互联网日新月异的发展和企业集团信息化整合的加强,企业网络应用的范围在不断扩大,如通过互联网获取信息、展现企业形象、开展电子商务等,通过广域网实现集团内部资源共享、统一集团管理等,企业信息化网络不再是单纯意义上的Intranet,而更多的则是基于Internet的网络和应用。但网络开放的同时,带来的安全问题就更加严峻了,各种安全问题如病毒、攻击和入侵等已经引起了人们的高度重视。

  石化企业信息化与其它行业相比有一个突出特点,就是以管控一体化为重点。这是由石化行业自身的特点决定的,并具有一定的时代特点。

  石化企业是典型的资金和技术密集型企业,生产的连续性很强,装置和重要设备的意外停产都会导致巨大的经济损失,因此生产过程控制大多采用DCS等先进的控制系统,生产管理上也更注重安全和平稳运行。通过加强生产管理,可以实现管理与生产过程控制的融合,通过优化调度、先进控制和优化控制等手段,在保证生产平稳的基础上获取更大的经济效益,因此,石化企业信息化的重点是管控一体化。当今的石化企业普遍采用基于ERP/SCM、MES和PCS三层架构的的管控一体化信息模型,MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系统的中间位置。MES系统在整个信息系统中主要担当了两个方面的重要作用:一是数据双向通道的作用。即通过MES系统的实施,可以有效弥补企业PCS层及ERP/SCM层之间的数据间隙,由下至上,通过对底层PCS层数据的搜集、存储及校正,建立过程控制数据层次上的数字化工厂,结合生产调度层次上的调度事件信息数据等,为上层ERP/SCM计划管理层提供准确统一的生产数据;由上至下,通过对实时生产数据的总结,上层ERP/SCM层可以根据未来订单及现阶段生产状况调整生产计划,下发MES层进行计划的分解及产生调度指令,有效指导企业生产活动。因此,MES系统在数据层面上,起到了沟通PCS层和ERP/SCM层的桥梁作用,并保证了生产数据、调度事件等信息的一致性及准确性。另一方面,生产活动的复杂性产生了很多实际的用户需求,为了满足这些用户需求,MES系统也可以视为一个功能模块的集合。

  由DCS、PLCSCADA等控制系统构成的控制网络,在过去几十年的发展中呈现出整体开放的趋势。以石化主流控制系统DCS为例,在信息技术发展的影响下,DCS已经进入了第四代,新一代DCS呈现的一个突出特点就是开放性的提高。过去的DCS厂商基本上是以自主开发为主,提供的系统也是自己的系统。当今的DCS厂商更强调开放系统集成性。各DCS厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术,而是纷纷把DCS的各个组成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如,多数DCS厂商自己不再开发组态软件平台,而转入采用其它专业公司的通用组态软件平台,或其它公司提供的软件平台。这一思路的转变使得现代DCS的操作站完全呈现PC化与Windows化的趋势。在新一代DCS的操作站中,几乎清一色采用PC+Windows的技术架构,使用户的投资及维护成本大幅降低。

  同时,DCS网络技术也呈现出开放的特征。过去,由于通信技术相对落后,网络技术开放性是困扰用户的一个重要问题。而当代网络技术、软件技术的发展为开放系统提供了可能。网络技术开放性体现在DCS可以从多个层面与第三方系统互联,同时支持多种网络协议。目前在与企业管理层信息平台互联时,大多采用基于TCP(UDP)/IP协议的以太网通信技术,使用OPC等开放接口标准。

  开放性为用户带来的好处毋庸置疑,但由此引发的各种安全漏洞与传统的封闭系统相比却大大增加。对于一个控制网络系统,产生安全漏洞的因素是多方面的。

  1、网络通信协议安全漏洞

  随着TCP(UDP)/IP协议被控制网络普遍采用,网络通信协议漏洞问题变得越来越突出。

  TCP/IP协议簇最初设计的应用环境是美国国防系统的内部网络,这一网络是互相信任的,因此它原本只考虑互通互联和资源共享的问题,并未考虑也无法兼容解决来自网络中和网际间的大量安全问题。当其推广到社会的应用环境后,安全问题发生了。所以说,TCP/IP在先天上就存在着致命的安全漏洞。

  1) 缺乏对用户身份的鉴别

  2) 缺乏对路由协议的鉴别认证

  3) TCP/UDP自身缺陷

 

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