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    馬玉敏（1971－）
女，江蘇省丹陽(yáng)市人，同濟(jì)大學(xué)CIMS研究中心博士，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)。

6.1   網(wǎng)絡(luò)中的安全性

    信息安全、網(wǎng)絡(luò)可用性和可靠的通信是確保一個(gè)公司商業(yè)成功的三個(gè)主要特征。針對(duì)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的攻擊，或者從互聯(lián)網(wǎng)對(duì)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)未經(jīng)授權(quán)的接入嘗試，自動(dòng)化系統(tǒng)的管理員都應(yīng)該給予高度警惕。除此之外，在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中由公司職員或外部服務(wù)人員造成的有意或無(wú)意的安全威脅，同樣威脅到自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。信息、生產(chǎn)過(guò)程以及操作過(guò)程的安全比以往任何時(shí)候都更為重要。

    安全并非是一個(gè)靜態(tài)過(guò)程，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，很難對(duì)“虛擬”風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。然而，人們必須針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的防衛(wèi)，并且根據(jù)最新的技術(shù)檢測(cè)這些防衛(wèi)的有效性并進(jìn)一步加以改進(jìn)。對(duì)于安全等級(jí)的改進(jìn)應(yīng)當(dāng)從風(fēng)險(xiǎn)的定義和評(píng)估開(kāi)始。充分認(rèn)識(shí)風(fēng)險(xiǎn)有助于適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)。

    風(fēng)險(xiǎn)或者威脅總是在薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)。在每個(gè)案例中，必須為具有潛在高風(fēng)險(xiǎn)的薄弱環(huán)節(jié)確定相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)采取防范措施。區(qū)分優(yōu)先次序涉及從經(jīng)濟(jì)角度衡量風(fēng)險(xiǎn)，并且與相應(yīng)的安全措施的代價(jià)進(jìn)行平衡。

6.2   應(yīng)急規(guī)劃

    關(guān)于災(zāi)難準(zhǔn)備的全面性安全概念不僅包括如何防止病毒和黑客，也包括自然災(zāi)害、硬件錯(cuò)誤、人為錯(cuò)誤等預(yù)防計(jì)劃。為了保護(hù)系統(tǒng)免受可能出現(xiàn)的災(zāi)難，所有與安全相關(guān)的方面都應(yīng)被考慮，并且應(yīng)建立全面的防護(hù)墻。該防護(hù)墻將承受攻擊，并且有時(shí)可能因?yàn)橐恍┮蛩囟獾狡茐摹Ｓ糜诰S持防護(hù)墻功能的防范措施被概括地稱為IT安全。

圖2   自動(dòng)化組件中的機(jī)械安全解決方案



圖3   在工業(yè)交換機(jī)中建立訪問(wèn)控制表

6.3   網(wǎng)絡(luò)攻擊的檢測(cè)與處理

    人們總是期望能從自己的桌面上自由地接入互聯(lián)網(wǎng)，也希望能從辦公環(huán)境接入自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，因此互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)能直接或者間接的相互連接（例如遠(yuǎn)程診斷/監(jiān)控）。由于自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)至少使用一些與辦公環(huán)境網(wǎng)絡(luò)相同或者相似的協(xié)議，因此它極有可能具有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。遺憾的是，這些不同的網(wǎng)絡(luò)間幾乎沒(méi)有采取保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的措施，這就意味著滲透進(jìn)公司網(wǎng)絡(luò)獲取敏感數(shù)據(jù)或者破壞重要的操作過(guò)程的核心功能是有可能的。
因此防護(hù)概念的一個(gè)重要部分就是偵查與處理網(wǎng)絡(luò)攻擊。即時(shí)響應(yīng)通常能夠避免進(jìn)一步破壞。

    6.3.1 網(wǎng)絡(luò)攻擊

    為了滲透進(jìn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，必須具有基本現(xiàn)狀知識(shí)，它能夠使攻擊獲得成功。現(xiàn)狀知識(shí)可以通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程（掃描）或者通過(guò)非技術(shù)（社會(huì)工程或廢品）手段獲得，包括連接掃描和穿越防火墻兩種。
（1）連接掃描—確定公共可訪問(wèn)服務(wù)

    如圖4所示，使用簡(jiǎn)單的建立連接嘗試以及確認(rèn)（端口或者返回的數(shù)據(jù)格式），就能判定目標(biāo)計(jì)算機(jī)的服務(wù)類(lèi)型，這樣，這些服務(wù)的弱點(diǎn)就會(huì)被利用。為了使掃描不被記錄，攻擊者不將應(yīng)答信息返還給目標(biāo)系統(tǒng)，因此建立連接嘗試失敗。如果在短時(shí)間內(nèi)多次嘗試失敗，這就表明一次攻擊，或者至少是一次攻擊的準(zhǔn)備。
（2）穿越防火墻—確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?BR>

    如圖5所示，在穿越防火墻中，數(shù)據(jù)包與起始值為1的TTL（Time to Live，生存期）一起發(fā)送到合法端口。第一個(gè)接收器（路由，交換機(jī)等等）將TTL減至0并拒絕該數(shù)據(jù)包。然而，數(shù)據(jù)包的被拒并不是不留痕跡的；拒絕數(shù)據(jù)包的接收器會(huì)對(duì)發(fā)送者返還一個(gè)回饋“超時(shí)，拒絕數(shù)據(jù)包，我的IP地址是…”。下一個(gè)數(shù)據(jù)包與值為2的TTL一起，重復(fù)著該過(guò)程。這樣攻擊者就能獲得網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不會(huì)使NAT路由器崩潰。

    網(wǎng)絡(luò)攻擊的類(lèi)型主要有：

    （1）不安全的中繼點(diǎn)

    如果一個(gè)攻擊者訪問(wèn)了一個(gè)不安全的中繼點(diǎn)，那么它就可以偽裝成一個(gè)交換機(jī)，并對(duì)數(shù)據(jù)包相應(yīng)地加以標(biāo)識(shí)（標(biāo)簽），而真正的交換機(jī)將提供所有的網(wǎng)絡(luò)資源的訪問(wèn)權(quán)。

    （2）含無(wú)效參數(shù)的IP數(shù)據(jù)包

    這種攻擊經(jīng)常被用來(lái)中斷目標(biāo)系統(tǒng)的操作（拒絕服務(wù)）。由于其無(wú)效參數(shù)，這些IP數(shù)據(jù)包易于識(shí)別。如果出現(xiàn)多次這樣的數(shù)據(jù)包表明系統(tǒng)遭到了攻擊。例如，如果源地址或目標(biāo)地址，以及源端口和目標(biāo)端口相同，則多數(shù)計(jì)算機(jī)會(huì)因?yàn)槟撤N執(zhí)行錯(cuò)誤而崩潰。

    （3）SYN 泛濫

    在SYN泛濫情況下，攻擊者不停地發(fā)送同步數(shù)據(jù)包以啟動(dòng)一個(gè)連接建立。這些數(shù)據(jù)包被發(fā)送到目標(biāo)系統(tǒng)以打開(kāi)其端口，并能不停地改變?cè)炊丝凇Ｄ繕?biāo)計(jì)算機(jī)便會(huì)建立一個(gè)TCP連接并發(fā)送帶有SYN和ACK標(biāo)記的確認(rèn)信息，并等待通信連接的確認(rèn)，但是攻擊者并不會(huì)發(fā)送。這樣，建立了大量的“半”連接，這最終將耗盡目標(biāo)系統(tǒng)的大量資源，使它再也無(wú)法完成實(shí)際任務(wù)。

    （4）IP欺詐

    在IP欺詐的情況下，操作數(shù)據(jù)包的發(fā)送者IP地址，使其看上去像是來(lái)自于另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。IP欺詐經(jīng)常被用來(lái)通過(guò)防火墻或是在進(jìn)行攻擊的情況下隱藏攻擊者的身份。

    （5）登錄攻擊

    在登錄攻擊情況下，發(fā)送至目標(biāo)計(jì)算機(jī)的TCP數(shù)據(jù)包具有以下屬性：

    ●    SYN標(biāo)志被置位；

    ●    發(fā)送地址與目標(biāo)計(jì)算機(jī)的地址是相同的。

    目標(biāo)計(jì)算機(jī)便會(huì)將它本身的ACK標(biāo)志當(dāng)作是新建立連接的SYN標(biāo)志。這種無(wú)限循環(huán)將導(dǎo)致目標(biāo)系統(tǒng)的崩潰。

    （6）MAC（地址）泛濫/人為干擾

    諸如“disniff”或“macof”這種軟件，會(huì)產(chǎn)生帶有不同MAC地址的數(shù)據(jù)包。如果在網(wǎng)絡(luò)攻擊中，一個(gè)交換機(jī)面對(duì)帶有成千上萬(wàn)的不同的MAC發(fā)送地址的數(shù)據(jù)包，其內(nèi)部的MAC列表（ARP列表）便會(huì)超出限度。交換機(jī)因此無(wú)法為特殊的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)使用其分配選項(xiàng)。結(jié)果，交換機(jī)就變成了集線器。這意味著它將所有接收到的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所有端口，由此攻擊者便能記錄所要的數(shù)據(jù)包。

    其它的攻擊方式還有：數(shù)據(jù)泛濫、SYN發(fā)送者無(wú)法找到、ICMP回復(fù)請(qǐng)求、緩沖器溢出、Smurf攻擊和整數(shù)溢出等。

    6.3.2 Rootkit

    Rootkit是在系統(tǒng)中隱藏運(yùn)行的程序，它最早出現(xiàn)于2000年左右，鑒于其結(jié)構(gòu)，功能和操作方法，是最復(fù)雜的一種攻擊形式，它威脅著網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全。為了不被識(shí)破，Rootkit隱藏了它的過(guò)程、注冊(cè)表信息、相關(guān)文件和網(wǎng)絡(luò)連接。Rootkit截取了所有與硬盤(pán)空間相關(guān)的請(qǐng)求、運(yùn)行過(guò)程以及注冊(cè)表信息，并操縱它們使自己不被發(fā)現(xiàn)并刪除。Rootkit可以無(wú)需交換文件就可以隱藏目標(biāo)。它也可以在網(wǎng)絡(luò)掃描下隱藏自身的網(wǎng)絡(luò)連接信息，并使自己不被包括在連接列表窗體（網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)）中。它們和正在運(yùn)行的服務(wù)使用同一端口，這樣它們就可以順利通過(guò)防火墻了。

    要保護(hù)系統(tǒng)不受Rootkit的侵害非常困難，因?yàn)橄到y(tǒng)的源代碼一般都是公開(kāi)的，也就是說(shuō)要編譯一個(gè)新的不被防毒系統(tǒng)所識(shí)破的Rootkit是一件十分容易的事情。由于Rootkit一般都在系統(tǒng)的核心活動(dòng)，它們擁有與操作系統(tǒng)本身相同的權(quán)限。它們操縱防火墻和病毒掃描器的驅(qū)動(dòng)程序。

    Rootkit的應(yīng)用范圍很廣，包括：

    ●    可以隱藏鍵盤(pán)記錄程序和其它間諜軟件，這些軟件可以獲取密碼或用于工業(yè)間諜活動(dòng)；

    ●    可以在不需要服務(wù)器操作知識(shí)的情況下通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或FTP服務(wù)器散布非法的內(nèi)容；

    ●    可以用來(lái)建立后門(mén)，為了DDoS攻擊和其它網(wǎng)絡(luò)攻擊提供方便；

    ●    可以用來(lái)操縱簽名和樣本文件，它們被用來(lái)偵測(cè)垃圾郵件、病毒、蠕蟲(chóng)病毒、特洛伊木馬等。

6.4 防范機(jī)制

    信息安全包括了保護(hù)數(shù)據(jù)/文件不被誤操作、盜竊、間諜以及操縱的所有合適的措施。為了防止機(jī)密數(shù)據(jù)的丟失越來(lái)越多地使用了防火墻，入侵檢測(cè)/響應(yīng)和防入侵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)也可以結(jié)合在一起使用，其目的就是將公司網(wǎng)絡(luò)屏蔽于外網(wǎng)之外。

    6.4.1 分級(jí)保護(hù)機(jī)制

    一個(gè)結(jié)合安全措施的解決方法主要針對(duì)于它的最薄弱的連接，所以，所有可能的薄弱環(huán)節(jié)都必須考慮周到。所需要的安全措施一般應(yīng)該提供相同的防護(hù)等級(jí)，因?yàn)楣艨偸菍?duì)準(zhǔn)那些最薄弱的點(diǎn)。為了使過(guò)程更為簡(jiǎn)單，可將可能的保護(hù)機(jī)制劃分等級(jí)。表1顯示了所達(dá)到的保護(hù)程度。

    表1   分級(jí)安全機(jī)制