工業(yè)以太網(wǎng)是指將不同地理位置的功能相對獨立的計算機系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備互相連接起來，利用功能比較完善的網(wǎng)絡(luò)軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和信息交換的控制網(wǎng)絡(luò)。出于各種目的的網(wǎng)絡(luò)入侵和攻擊越來越頻繁，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信息的安全包括一些重要數(shù)據(jù)的安全，逐漸成為政府、企業(yè)和個人的關(guān)注的焦點，與自身利益有著休戚相關(guān)的關(guān)系。下面將就工業(yè)以太網(wǎng)的安全防護(hù)問題進(jìn)行分析和討論。
一、影響網(wǎng)絡(luò)安全的因素和入侵手段
1.影響網(wǎng)絡(luò)安全的幾個主要因素
日益嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)信息安全問題，不僅使利用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)和單位蒙受了很大的經(jīng)濟上的損失，在一些國有企業(yè)中的工業(yè)以太網(wǎng)信息上包含有涉及國家級別的重要信息，所以有時還嚴(yán)重威脅到了國家的安全和主權(quán)問題。為了避免網(wǎng)絡(luò)信息安全出現(xiàn)問題，必須要清楚引發(fā)這一安全問題的諸多因素，影響網(wǎng)絡(luò)安全的因素很多，包括很多自然的因素，也包括很多人為的因素。其中尤以人為的因素危害比較大�？梢跃C合起來歸結(jié)一下，主要有以下影響方面構(gòu)成了對工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的威脅。
1.1 人為的操作失誤
操作人員的一些無意的行為，比如：口令的丟失、操作不合法、不合理的資源訪問控制、管理員不當(dāng)?shù)陌踩渲靡约坝捎谑韬龆鴮?dǎo)致不應(yīng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的人進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)竊取信息等都造成了對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的極大破壞；
1.2 電腦病毒的感染
病毒可以利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行迅速的傳播，它可以比較容易的通過代理服務(wù)器就能以軟件的形式進(jìn)行下載，還可以以郵件接收的形式等進(jìn)入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，然后對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非法攻擊，進(jìn)而造成了比較嚴(yán)重的后果和損失；
1.3 來自工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)攻擊
來自以太網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的攻擊是指在局域網(wǎng)的內(nèi)部進(jìn)行的，一些非法用戶能夠冒充合法用戶，并使用合法用戶的口令以合法的用戶身份登錄工業(yè)網(wǎng)站，進(jìn)而竊取商業(yè)的機密信息威者篡改其中重要的信息內(nèi)容，破壞了應(yīng)用系統(tǒng)的正常運行，另外，系統(tǒng)中出現(xiàn)的漏洞，一些機密資料信息的存儲和傳輸都是引起網(wǎng)絡(luò)安全問題的一個重要內(nèi)部因素。
2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)受到外部入侵攻擊的一些形式和手段
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，黑客對計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的攻擊和入侵手段與方法也不斷變換著形式，可以說只要有傳輸網(wǎng)絡(luò)的存在，對計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓艟蜁詥枖嗟男问桨l(fā)生。下面是黑客攻擊計算機傳輸網(wǎng)絡(luò)的幾種常見方法；
(1)口令形式的入侵，是指利用某種軟件工具來打開已經(jīng)被加密過的口令文件；
(2)利用系統(tǒng)的漏洞實施攻擊，比如，安全漏洞在很多的操作系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)中和硬件系統(tǒng)中普遍存在著，黑客就能夠利用這些漏洞入侵并攻擊計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；
(3)通過拒絕服務(wù)的手段實施網(wǎng)絡(luò)攻擊，即是指利用用戶服務(wù)計算機的崩潰狀態(tài)對服務(wù)器進(jìn)行攻擊，阻止服務(wù)器繼續(xù)提供相應(yīng)的服務(wù)。一般來講，防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)安全問題有幾種主要的關(guān)鍵技術(shù)，比如，防火墻技術(shù)、入侵檢測技術(shù)、防護(hù)網(wǎng)關(guān)和加密技術(shù)等。下面就防護(hù)網(wǎng)關(guān)和入侵檢測兩項技術(shù)在工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。
二、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的措施之防護(hù)網(wǎng)關(guān)技術(shù)
(1)pSafetyLink網(wǎng)關(guān)的整體架構(gòu)介紹
在pSafetyLink網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的兩端有兩個獨立的主機系統(tǒng)構(gòu)成，兩個主機系統(tǒng)都具有獨立的運算和存儲單元來實施計算和存儲功能，并且能各自獨立的運行各自的操作系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)。其中的一端主機系統(tǒng)是控制端系統(tǒng)、任務(wù)是接入到SCADA控制網(wǎng)絡(luò)，另外一端主機系統(tǒng)是信息端系統(tǒng)，任務(wù)是接入到信息網(wǎng)絡(luò)，即外網(wǎng)。控制端系統(tǒng)與信息端系統(tǒng)的主機能夠分別獨立的運行專用的、高性能的工業(yè)通信軟件，控制端系統(tǒng)提供了多種標(biāo)準(zhǔn)的SCADA通信標(biāo)準(zhǔn)客戶端以及主端的通信功能，比如，OPC Client(支持OPC DA1.0～DA3.0和A E1.0)、IEC60870-5-104Master、Mo dbus Master和DNP3.0 Master等，目的是用來支持自定義的通信協(xié)議的自由擴展，從而實現(xiàn)對SCADA系統(tǒng)的接入，并與之進(jìn)行通信的功能。信息端系統(tǒng)主機則提供給服務(wù)器強大的通信功能，比如，0PC Server、IEC60870-5-104 Slave、Mo dbus Slave和DNP3.0Slave等，目的是用來支持自定義的通信協(xié)議的自由擴展，從而實現(xiàn)對多種遠(yuǎn)程系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的接入，并與之進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互功能。
(2)pSafetyLink網(wǎng)關(guān)技術(shù)分析—網(wǎng)絡(luò)隔離(PSL)
pSafetyLink網(wǎng)關(guān)的控制端系統(tǒng)主機與信息端系統(tǒng)主機之有專用的PSL網(wǎng)絡(luò)隔離傳輸(PSL)技術(shù)來進(jìn)行功能的實施和連接。PSL技術(shù)采用的物理層是利用專用的隔離硬件連接構(gòu)成的，而鏈路層和應(yīng)用層則使用私有的通信協(xié)議和加密的傳輸方式進(jìn)行連接通信，PSL技術(shù)借由實際的物理隔離狀態(tài)和專有的隔離傳輸技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)實現(xiàn)了完全的自我定義、自我審查和自我解析等功能，這種傳輸機制在理論上講具有徹底的不可攻擊性特點，進(jìn)而從根本上就防止了不合法數(shù)據(jù)的入侵與通過，保證了控制端系統(tǒng)免遭攻擊和侵入。
三、入侵檢測系統(tǒng)
入侵檢測系統(tǒng)是IDS(英文全稱即Intrusion Detection Systems)的簡稱，IDS是保障工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全體系的一種重要的防護(hù)手段，入侵檢測系統(tǒng)可以解釋成是對于防火墻的合理和有效的補充，它能夠幫助工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來對付來自網(wǎng)絡(luò)上的各種不合法的訪問，甚至是惡意攻擊，從而也就對系統(tǒng)管理員的安全管理能力進(jìn)行了有效的擴展，這包括對安全因素的審計和監(jiān)視，還有對進(jìn)攻的識別和反應(yīng)等，大大的穩(wěn)固了工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)信息的安全基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，提高了整體的完整性。IDS是從工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵點處進(jìn)行信息的收集工作的，接下來是對這些網(wǎng)絡(luò)信息的分析。目的是要查看清楚信息傳輸網(wǎng)絡(luò)中是否存在著違背安全管理策略的非法行為，尋覓將來可能遭到襲擊的某些顯著跡象。IDS技術(shù)被公認(rèn)為是藏在防火墻后面的第二道安全保障措施，能夠在完全不影響網(wǎng)絡(luò)性能的同時，另外對信息傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實時監(jiān)測，從而能夠提供針對來自信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部攻擊，以及誤操作等多種因素造成的侵入實施實時的保護(hù)。
1.入侵檢測模型結(jié)構(gòu)
下面的通用入侵檢測模型，又名Denning模型，(如下圖1所示)，由6個主要部分組成：
圖1：入侵檢測模型
(1)主體，在系統(tǒng)上進(jìn)行活動的實體，比如用戶；
(2)對象，代表系統(tǒng)資源，比如文件等；
(3)審計記錄，由六個元素構(gòu)成即，主體，活動，對象，異常條件，資源使用狀況和時間戳；
(4)活動簡檔，保存主體正�；顒拥南嚓P(guān)信息；
(5)異常記錄，表示發(fā)生異常事件的一些情況；
(6)活動規(guī)則，用以判斷有入侵行為時是否采取措施。
Denning模型的工作原理：因為入侵者的系統(tǒng)使用模式與正常用戶的不同，所以可以通過識別這些異常模式，來檢測出攻擊者的入侵情況。
2.入侵檢測系統(tǒng)的工作原理，現(xiàn)在可以用于實時入侵檢測的工作原理主要有兩種：
2.1 異常檢測
異常檢測(英文全稱Anomaly Detection)，此項技術(shù)假設(shè)是在這樣的情況下進(jìn)行實施的，即所有的入侵活動都是不同于正�；顒拥�，意即異�；顒��；诖�，如果可以給系統(tǒng)建立起一個代表系統(tǒng)正常活動的獨特的特征文件的話，那么就能夠利用統(tǒng)計手段來對那些不同于我們已建立的代表系統(tǒng)的特征文件的非法狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計計算。進(jìn)而識別出入侵的非法企圖。比如，一個程序員的正�；顒赢�(dāng)然是不同與一個打字員的，因此，根據(jù)他們各自的不同活動而建立的特征文件具有雙方用戶與眾不同的獨特特性，這樣。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的入侵者即使嘗試經(jīng)由正常用戶的身份進(jìn)行登錄，這樣的行為因為與正常用戶的行為并不吻合，所以最終能夠被檢測出來，并加以制止。
2.2 特征檢測
特征檢測(英文全稱Signature-based detection)，此項檢測系統(tǒng)是基于這樣的理論基礎(chǔ)之上的，即可以利用某種特征模式或特征描述方法來對已知攻擊進(jìn)行表達(dá)。此項檢測技術(shù)首先假設(shè)入侵者的非法活動能夠用某一種模式來進(jìn)行表示，而接下來，系統(tǒng)對主體活動進(jìn)行檢測，最終目標(biāo)就是看看是否符合這種模式。
四、小結(jié)
本文探討了與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)有關(guān)的問題，隨著工業(yè)化進(jìn)展的加速和工業(yè)中科技水平的應(yīng)用，會促使工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中針對信息傳輸?shù)陌踩雷o(hù)變得更加完善。本文闡述了影響以太網(wǎng)絡(luò)安全的主要因素和入侵手段，以及重要的針對以太網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)措施，希望能夠?qū)M(jìn)一步探討以太網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)有所幫助。
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本文標(biāo)題：工業(yè)以太網(wǎng)的安全問題之防護(hù)網(wǎng)關(guān)和入侵檢測系統(tǒng)
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