工业控制系统的英文简称是ICS(Industrial Control System),简单地理解就是对物理设备控制的系统,比如地铁中车辆的调度等,靠人工肯定是不行的,基本上都是靠工控系统完成。工控系统是制造、电力、交通、能源、水利、冶金、航空航天等国家重要基础设施的“大脑”和“神经中枢”,有超过80%涉及国计民生的关键基础设施依靠工业控制系统来实现自动化作业。
早期的工控系统都是封闭的,内部使用专有的通信协议,采用物理隔离的方式,这在一定程度上保障了工控系统的相对安全(当然,也正因为如此,早期的工控系统在安全设计上是先天不足的)。但随着近年来互联网技术的发展,工业化与信息化不断融合,促进了工控系统和互联网的融合。
这种融合发展已成为大势所趋,尤其在制造领域更加明显。控制系统作为智能制造的基础层、自动化控制层的核心,不可避免地面临着新的挑战。如近十几年来发展活跃的FCS(现场总线控制系统)把DCS(集散控制系统)的控制分散到现场的智能仪表,使DCS形态发生了巨大的改变,从原来的三层结构变成了一个扁平化的结构,演变为一个庞大的嵌入式智能设备网络。
此外,随着智能化发展迅速,大数据、云计算和人工智能与控制系统的结合越来越紧密。如对工业大数据的挖掘、存储、管理、分析和运用正受到各个控制系统生产商的重视。通过从工业网络上获取海量数据上传到云,经过云端服务器对这些数据进行提炼、精简和专业化的处理,再加以数据模型的分析和运用,有效地提高生产过程的质量和效率,甚至通过控制系统对工厂的预测性维护也成为可能,大幅缩短工厂运营故障的平均修复时间(MTTR),进而提高工厂的效益。这方面,杭州的ET工业大脑便走在了业界的前列。
然而在享受工控系统与互联网技术融合带来的巨大好处的同时,也面临着一个严峻的事实,工控系统与互联网的交互越来越紧密,导致工控系统暴露在互联网世界中。
以下是近几年在国外发生的例子:2000年3月,澳大利亚昆士兰新建的Maroochy污水处理厂出现故障,控制系统被一位前工程师通过一台手提电脑和一个无线发射器侵入,控制了150个污水泵站,前后三个多月,总计有100万公升的污水未经处理直接经雨水渠排入自然水系,导致当地环境受到严重破坏。2008年,攻击者入侵波兰罗兹(LodZ)市的城市铁路系统,用一个电视遥控器改变了轨道扳道器的运行,导致四节车厢脱轨。
2015年12月23日,乌克兰首都基辅部分地区和乌克兰西部的140万名居民突然发现家中停电了,而且电力公司的电话也打不进,社会处于恐慌之中。普通百姓当时根本没想到,这并不是普通的停电事故,而是电力公司的网络系统遭到黑客攻击。这样的例子还非常多,它对我们工控系统的安全敲响了警钟!
我们国家对工控系统的安全非常重视。习近平总书记2018年4月份在全国网络安全和信息化工作会议中指出,“没有网络安全就没有国家安全,就没有经济社会稳定运行,广大人民群众利益也难以得到保障。要树立正确的网络安全观,加强信息基础设施网络安全防护”。2017年6月1日实施的《网络安全法》,也将工控的安全提高到非常重要的地位,明确提出要“保护关键信息基础设施免受攻击、侵入、干扰和破坏”。工信部在2016年和2017年分别制定并印发了《工业控制系统信息安全防护指南》、《工业控制系统信息安全行动计划 (2018-2020年) 》等,加快我国工业控制系统信息安全保障体系建设, 提升工业企业工业控制系统信息安全防护能力, 促进工业信息安全产业发展。
各大工业控制系统供应商也认识到,随着IT与OT融合的快速发展,工业控制系统网络越来越走向开放性,工业控制系统信息安全正面临严峻的挑战。当前,工业控制系统商均推出保证工业控制系统信息安全的对策,从而积极避免不法入侵事件的发生,保证系统安全稳定运行,提高信息安全性。
作为企业,也要建立工控安全责任制,不但要明确主体责任,还要持续性加大工控安全投入,做到防患于未然,保障工控安全。事后控制不如事中控制,事中控制不如事前控制。
当前,杭州市正在深入实施数字经济“一号工程”,全面推进数字产业化、产业数字化和城市数字化协同融合发展,争创全国数字经济第一城。为实现这一目标,要充分认工业控制系统信息安全防护体系建设的重要性,政府、企业、供应商勠力同心,努力实现工业控制系统“可发现、可防范、可替代”,为社会、经济的发展和人民群众安居乐业提供可靠的信息安全保障。
作者介绍
方翔,杭州市经济和信息化委员会云计算与大数据产业处处长,杭州市网络安全专家库成员。