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    1　前言

    工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全認(rèn)證對(duì)于保護(hù)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全有著極其重要的意義，它能幫助工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步與成熟；幫助工業(yè)控制系統(tǒng)及安全產(chǎn)品的供應(yīng)商及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，用更高更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范產(chǎn)品開發(fā)流程，提高工業(yè)控制系統(tǒng)及其安全產(chǎn)品的市場競爭力；有利于國家對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)及其安全產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入進(jìn)行管理，保證工業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)營單位采購產(chǎn)品的安全性；幫助工業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)營單位強(qiáng)化員工的信息安全意識(shí)，規(guī)范組織信息安全行為，減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。鑒于工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全認(rèn)證的重要意義，各國政府、行業(yè)協(xié)會(huì)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)及相關(guān)企業(yè)等單位都積極推動(dòng)此項(xiàng)工作的開展，依托現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)認(rèn)證項(xiàng)目，設(shè)計(jì)認(rèn)證制度。ISASecure嵌入式設(shè)備安全保障認(rèn)證（Embedded Device Security Assurance，EDSA） 、全球工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)認(rèn)證（ G l o b a lIndustrial Cyber Security Professional, GICSP）是目前工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全領(lǐng)域已推出的且得到普遍認(rèn)可的信息安全認(rèn)證。

    2　ISASecure嵌入式設(shè)備安全保障認(rèn)證（EDSA）

    ISA安全兼容協(xié)會(huì)（ISA Security ComplianceInstitute, ISCI）成立于2007年，致力于為工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全提供保障。ISCI通過推行ISASecure項(xiàng)目開發(fā)ISASecure認(rèn)證規(guī)范，ISASecure認(rèn)證規(guī)范均由工業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)營單位、行業(yè)協(xié)會(huì)、用戶、學(xué)術(shù)界、政府和監(jiān)管機(jī)構(gòu)合作共同審核，幫助工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商和運(yùn)營單位識(shí)別網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品及實(shí)踐。EDSA作為第一個(gè)ISASecure認(rèn)證，目的在于促進(jìn)工業(yè)行業(yè)加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全。

    嵌入式設(shè)備主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件和嵌入式軟件組成，是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的器件。嵌入式設(shè)備具備便利靈活、性價(jià)比高及嵌入性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，直接監(jiān)視、控制或執(zhí)行工業(yè)過程。EDSA提供了一套通用的設(shè)備及過程規(guī)范，從設(shè)備開發(fā)、生產(chǎn)、采購等各階段保障嵌入式設(shè)備安全。

    基于不斷發(fā)展的工業(yè)設(shè)備安全趨勢(shì)，EDSA提供安全保障要求逐級(jí)提高的三個(gè)設(shè)備認(rèn)證級(jí)別：級(jí)別1、級(jí)別2和級(jí)別3。三個(gè)級(jí)別都對(duì)以下技術(shù)要素進(jìn)行認(rèn)證：軟件開發(fā)安全性評(píng)估（Software DevelopmentSecurity Assessment，SDSA）、功能安全性評(píng)估（Functional Security Assessment, FSA）、通訊健壯性測試（Communication Robustness Testing,CRT）。SDSA用于檢測設(shè)備在開發(fā)過程中的安全性，F(xiàn)SA用于審查設(shè)備功能的安全性，CRT測試設(shè)備在從正常到極高網(wǎng)絡(luò)速率下遭受正常和異常網(wǎng)絡(luò)流量時(shí)保證必要服務(wù)的能力。級(jí)別2和3對(duì)于SDSA和FSA的要求是逐級(jí)遞增的，CRT標(biāo)準(zhǔn)適用于各個(gè)級(jí)別。EDSA架構(gòu)如圖1所示。
 

圖1　EDSA架構(gòu)

    2.1　軟件開發(fā)安全性評(píng)估（SDSA）

    對(duì)于嵌入式設(shè)備開發(fā)的整個(gè)生命周期，SDSA的認(rèn)證要求包括：安全性管理流程、安全要求規(guī)范、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和威脅建模、詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)、文檔安全指引、軟件模塊執(zhí)行和核查、安全集成測試、安全過程驗(yàn)證、安全響應(yīng)中心規(guī)劃、安全性驗(yàn)證測試、安全響應(yīng)執(zhí)行。

    SDSA的基本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有認(rèn)證級(jí)別，隨著認(rèn)證級(jí)別的遞增，認(rèn)證要求逐漸嚴(yán)格。例如，所有級(jí)別的ISASecure嵌入式設(shè)備需要確立書面的安全要求與指定的適用范圍。再如：所有認(rèn)證級(jí)別要求改變管理過程，然而級(jí)別2和級(jí)別3會(huì)對(duì)這一過程提出更多的要求。

    2.2　功能安全性評(píng)估（FSA）

    FSA從安全功能和執(zhí)行準(zhǔn)確性的角度來測試嵌入式設(shè)備。安全功能可能由嵌入式設(shè)備本身或系統(tǒng)環(huán)境中支持該設(shè)備的更高級(jí)別組件來決定，例如，在某些情況下，特定設(shè)置的防火墻需與其它設(shè)備一起部署才能實(shí)現(xiàn)安全性。FSA的組織形式遵照ISA-99.03.03系統(tǒng)安全要求和安全保障級(jí)別所公認(rèn)的ISA99基金會(huì)要求，涉及范圍包括：訪問控制、使用控制、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)可信度、數(shù)據(jù)流量限制、及時(shí)響應(yīng)事件、網(wǎng)絡(luò)資源的可用性。

    FSA的基本標(biāo)準(zhǔn)適用于各級(jí)別認(rèn)證，隨著認(rèn)證級(jí)別的遞增，F(xiàn)SA的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)相應(yīng)提高。例如：各級(jí)別的ISASecure設(shè)備必須支持自動(dòng)執(zhí)行基于授權(quán)用戶的訪問控制，除非此功能被明確分配給更高級(jí)別的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的組件。

    2.3　通訊健壯性測試（CRT）

    CRT用于測試嵌入式設(shè)備或其它關(guān)聯(lián)設(shè)備在非正常或惡意的網(wǎng)絡(luò)通訊流量的情況下執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的情況，測試又可稱為“協(xié)議模糊測試”。在不同的流量速率下，生成無效的消息和消息序列發(fā)送至嵌入式設(shè)備，設(shè)備對(duì)于每種協(xié)議已知攻擊的對(duì)抗程度也是本測試的一部分內(nèi)容。
 

圖2　ISASecure通訊健壯性測試協(xié)議

    當(dāng)出現(xiàn)不正常的信息響應(yīng)或設(shè)備無法繼續(xù)保證基本服務(wù)時(shí)，表明設(shè)備存在潛在的安全漏洞，CRT不檢查執(zhí)行的正確性或是否符合強(qiáng)制性控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。因此，ISASecure CRT的一個(gè)關(guān)鍵定義是“充分保證必要的服務(wù)”，以下是必要的服務(wù)：過程控制/安全回路、過程視圖、命令（變化如設(shè)定點(diǎn)的過程控制參數(shù)）和過程警報(bào)。要通過ISASecure CRT，過程控制/安全回路需要適應(yīng)所有網(wǎng)絡(luò)流量條件，然而可以允許一些必要服務(wù)，如提供關(guān)鍵過程的歷史信息，對(duì)等控制通訊因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)接口的大流量而不是由于其它網(wǎng)絡(luò)流量條件的干擾而丟失。

    ISCI為圖2中的協(xié)議開發(fā)CRT規(guī)范，按照優(yōu)先級(jí)將協(xié)議分組，其中，組1的優(yōu)先級(jí)最高。

    滿足ISASecure認(rèn)證規(guī)范的嵌入式設(shè)備可以獲得ISASeucre EDSA的認(rèn)證證書，擁有該認(rèn)證的產(chǎn)品即擁有了一個(gè)標(biāo)志，證明其產(chǎn)品在安全特性和功能上得到了承認(rèn)。目前，已有一些工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備獲得了ISASecure嵌入式設(shè)備安全保障認(rèn)證，如：霍尼韋爾安全管理器、Experion C300分布式控制系統(tǒng)、Experion現(xiàn)場總線接口模塊、橫河電機(jī)CENTUM?VP生產(chǎn)控制系統(tǒng)等。

    3 　全球工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)認(rèn)證（GICSP）

    全球信息安全認(rèn)證（ GlobalInformation Assurance Certification，GIAC）是全球領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證，針對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施老化、技術(shù)過時(shí)、安全做法落后以及缺乏專業(yè)培訓(xùn)等現(xiàn)狀，GIAC從提升個(gè)人技能和知識(shí)水平入手，旨在幫助設(shè)計(jì)、部署、操作和維護(hù)工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的機(jī)構(gòu)落實(shí)最佳做法。2013年5月在得克薩斯州的休斯敦市，GIAC及行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者成立了一個(gè)由行業(yè)專家組成的小組，該小組完成一份工作任務(wù)分析的調(diào)查問卷，并發(fā)送給各個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施參與商以確保認(rèn)證能夠與其工作職責(zé)相符，確定符合GICSP認(rèn)證目標(biāo)所必備的知識(shí)、技術(shù)和能力范圍。同年9月，GIAC推出了全球工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)認(rèn)證（GICSP）。

    針對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施攻擊的警告已經(jīng)持續(xù)多年，但是近幾年來，真正的威脅開始被確定，并給關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)和系統(tǒng)帶來可識(shí)別性的影響。關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，如電廠、石油天然氣等，其工業(yè)控制系統(tǒng)的安全保障水平直接關(guān)系到國家公眾利益、經(jīng)濟(jì)秩序和國家安全，一旦受到威脅和破壞，所造成的直接和間接損失是無法估量和難以接受的。工業(yè)控制系統(tǒng)安全與每個(gè)參與系統(tǒng)相關(guān)的工作人員（實(shí)際操作設(shè)備的工程師、管理和配置控制系統(tǒng)的過程控制工程師、SCADA系統(tǒng)技術(shù)支持和網(wǎng)絡(luò)安全專家等）對(duì)于安全部署和維護(hù)過程控制系統(tǒng)的知識(shí)、技能和能力是息息相關(guān)的。GICSP認(rèn)證的主要目標(biāo)是為工業(yè)控制系統(tǒng)工程師和網(wǎng)絡(luò)專家提供一個(gè)橋梁，將他們的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行融合，教育和認(rèn)證系統(tǒng)供應(yīng)商、項(xiàng)目工程承包商、運(yùn)營商、IT服務(wù)供應(yīng)商和維護(hù)支持人員，要求其具備IT、工程和網(wǎng)絡(luò)安全技能方面的復(fù)合知識(shí)體系，以確保工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全。

    GICSP項(xiàng)目計(jì)劃建立一個(gè)有關(guān)過程控制設(shè)計(jì)和信息技術(shù)安全的開放的知識(shí)體系，集合IT、工程和網(wǎng)絡(luò)安全技能以保障工業(yè)控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)之初到淘汰下線期間的安全。預(yù)計(jì)GICSP將成為全球范圍內(nèi)工業(yè)控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的網(wǎng)關(guān)認(rèn)證。

    4　建議

    目前，我國工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全形勢(shì)非常嚴(yán)峻，信息安全防護(hù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和完善的認(rèn)證體系。工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全認(rèn)證作為保障工業(yè)控制系統(tǒng)安全的有效手段，迫切需要國家主管部門從政策和科研層面積極部署，企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等相關(guān)單位積極參與對(duì)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和方法進(jìn)行完善。工業(yè)自動(dòng)化與控制產(chǎn)品供應(yīng)商應(yīng)不斷加強(qiáng)自身的信息安全意識(shí)和行動(dòng)，運(yùn)營單位完善管理制度對(duì)重要控制系統(tǒng)進(jìn)行審核認(rèn)證，共同提升工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全保障水平。

    作者簡介

    郭嫻（1984-），湖北人，工程師，工學(xué)博士，畢業(yè)于中國科學(xué)院高能物理研究所計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)就職于工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，主要從事工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全相關(guān)研究工作。

    摘自 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專刊