石油天然氣管道工控系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)與態(tài)勢(shì)感知——保障國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全
引言：
奇安信科技集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“奇安信”）是中國(guó)最大的網(wǎng)絡(luò)安全公司之一，專(zhuān)門(mén)為政府、軍隊(duì)、企業(yè)，教育、金融等機(jī)構(gòu)和組織提供企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)，已覆蓋90%以上的中央政府部門(mén)、中央企業(yè)和大型銀行，已在印度尼西亞、新加坡、加拿大、中國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展了安全業(yè)務(wù)。
奇安信工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全事業(yè)部基于自身在大數(shù)據(jù)、威脅情報(bào)、防病毒、安全攻防、態(tài)勢(shì)感知等方面的突出優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新性的提出了“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)工業(yè)安全”的技術(shù)發(fā)展理念，構(gòu)建了層次清晰、定位明確、融合聯(lián)動(dòng)的工業(yè)信息安全產(chǎn)品體系。
石油天然氣管道承擔(dān)國(guó)家戰(zhàn)略物資的傳輸任務(wù)，其工控系統(tǒng)屬于國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。奇安信通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，幫助客戶(hù)對(duì)管道工控系統(tǒng)整體安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和響應(yīng)處置，提升了其安全與可靠性運(yùn)營(yíng)水平。
一、 項(xiàng)目概況
1. 項(xiàng)目背景
近年來(lái)石油天然氣基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)成為黑客組織的攻擊目標(biāo)，2017年發(fā)生的針對(duì)沙特某石油天然氣裝置功能安全儀表系統(tǒng)（SIS）的攻擊為各國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全主管機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)企業(yè)敲響了警鐘。
本項(xiàng)目用戶(hù)負(fù)責(zé)長(zhǎng)距離輸油氣管道的運(yùn)營(yíng)管理、建設(shè)和科研, 承載著國(guó)家重大戰(zhàn)略物資輸送的任務(wù)，擁有集油氣管道輸送技術(shù)研發(fā)、服務(wù)、培訓(xùn)、檢測(cè)和監(jiān)測(cè)為一體的專(zhuān)業(yè)科研機(jī)構(gòu)，科研力量雄厚，科研設(shè)施完備，擁有管道核心技術(shù)研發(fā)能力，在油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝、管道完整性管理、管道化學(xué)添加劑、管道規(guī)劃、信息與經(jīng)濟(jì)等研究領(lǐng)域整體處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
2. 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶(hù)轄區(qū)內(nèi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)全方位、全天候的安全監(jiān)測(cè)，對(duì)工控系統(tǒng)的資產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)工控系統(tǒng)的“可視化”，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)以及非法訪問(wèn)事件，實(shí)現(xiàn)工業(yè)信息安全的閉環(huán)管理，全面提高管道公司工業(yè)安全防護(hù)的整體水平。
3. 項(xiàng)目目標(biāo)
用戶(hù)承擔(dān)著國(guó)家重大戰(zhàn)略物資輸送的任務(wù)，其油氣調(diào)控系統(tǒng)屬于國(guó)家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，一旦遭受攻擊，損失極大。為貫徹、落實(shí)習(xí)總書(shū)記4.19講話精神，按照《網(wǎng)絡(luò)安全法》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，本項(xiàng)目建設(shè)油氣調(diào)控系統(tǒng)分控中心工控系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)與態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)，協(xié)助運(yùn)營(yíng)人員及時(shí)進(jìn)行處置響應(yīng)，提升油氣傳輸可靠性。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
通過(guò)前期調(diào)研了解到，各廠站端的工業(yè)流量匯聚到分控中心。為能夠?qū)崟r(shí)采集流量、不影響現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，采取了在交換機(jī)旁路部署工業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ISD）進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，在分控中心采用工業(yè)安全監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)（ISDC）進(jìn)行整體態(tài)勢(shì)感知的解決方案。
1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
根據(jù)普渡模型，ISD和ISDC總體部署模式如下圖所示：
工業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ISD）是針對(duì)工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行異常監(jiān)測(cè)、威脅發(fā)現(xiàn)和安全審計(jì)的一體化產(chǎn)品。產(chǎn)品通過(guò)旁路方式部署，對(duì)工控系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行被動(dòng)無(wú)損采集，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)信息安全威脅和其造成的系統(tǒng)運(yùn)行異常。產(chǎn)品可部署于生產(chǎn)管理層、過(guò)程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)控制層，協(xié)助運(yùn)營(yíng)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并響應(yīng)處理，提升工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性水平。
工業(yè)安全監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)（ISDC）采集分布式部署在工業(yè)控制系統(tǒng)中的工業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ISD）、工業(yè)主機(jī)防護(hù)，工控防火墻相關(guān)數(shù)據(jù)，以可視化方式集中展示資產(chǎn)、拓?fù)洹⑼{、脆弱性和工控系統(tǒng)安全運(yùn)行狀況，對(duì)安全事件進(jìn)行場(chǎng)景化分析、集中管理和處置跟蹤。
2. 網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)或安全互聯(lián)架構(gòu)
本項(xiàng)目工業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ISD）采用交換機(jī)旁路部署模式，工業(yè)安全監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)安全進(jìn)行整體安全監(jiān)測(cè)與態(tài)勢(shì)感知。
3. 具體應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式
本項(xiàng)目在油氣調(diào)控行業(yè)背景下實(shí)現(xiàn)以下安全功能：
（1）自動(dòng)資產(chǎn)發(fā)現(xiàn)
基于被動(dòng)流量發(fā)現(xiàn)資產(chǎn)，支持多種廠商型號(hào)控制器，包括西門(mén)子，施耐德，羅克韋爾等。通過(guò)自動(dòng)學(xué)習(xí)建立工控通信模型，形成資產(chǎn)白名單，監(jiān)測(cè)非法設(shè)備接入。支持資產(chǎn)管理，可管理廠商名稱(chēng)、設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備型號(hào)、IP地址、MAC地址、使用協(xié)議、重要性等。
（2）無(wú)損漏洞識(shí)別
對(duì)識(shí)別后的資產(chǎn)進(jìn)行脆弱性檢查，包括資產(chǎn)所對(duì)應(yīng)的漏洞信息、開(kāi)放的端口和不安全的協(xié)議。其中漏洞識(shí)別支持3大漏洞庫(kù)CVE，CNVD，CNNVD，覆蓋220+廠商，3300+條漏洞。由于是被動(dòng)的流量識(shí)別，相對(duì)于主動(dòng)漏洞掃描的方式安全無(wú)損。
（3）網(wǎng)絡(luò)威脅檢測(cè)
系統(tǒng)內(nèi)嵌IDS入侵檢測(cè)引擎和AV反病毒引擎，實(shí)時(shí)檢測(cè)工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的威脅行為。IDS引擎支持緩沖區(qū)溢出、跨站腳本、拒絕服務(wù)、惡意掃描、SQL注入、WEB攻擊等。AV引擎支持對(duì)傳統(tǒng)IT協(xié)議中傳輸?shù)奈谋尽⒏郊?nèi)容進(jìn)行解析提取。對(duì)提取后的數(shù)據(jù)進(jìn)行病毒掃描，支持的協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、SMB等。
同時(shí)內(nèi)置攻擊檢測(cè)模塊，支持對(duì)Flood攻擊、掃描、畸形包攻擊、應(yīng)用層攻擊的實(shí)時(shí)檢測(cè)。用戶(hù)通過(guò)啟用對(duì)應(yīng)防護(hù)模塊，有效的檢測(cè)工控網(wǎng)絡(luò)中非正常報(bào)文，提升防護(hù)能力。
（4）異常操作監(jiān)測(cè)
通過(guò)搭載的數(shù)據(jù)包解析引擎對(duì)關(guān)鍵事件進(jìn)行檢測(cè)，如：工程師站組態(tài)變更、操控指令變更、PLC下裝、固件升級(jí)等。本功能同時(shí)支持對(duì)OPC、Modbus TCP、S7、IEC104、CIP協(xié)議的白名單檢測(cè)，可以針對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)包進(jìn)行快速有針對(duì)性的捕獲與深度解析，能夠檢測(cè)出數(shù)據(jù)包的有效指令、數(shù)據(jù)內(nèi)容和負(fù)載信息，并結(jié)合白名單對(duì)不符合規(guī)則的流量進(jìn)行告警。
（5）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)
進(jìn)行流量審計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信情況。可識(shí)別多種主流工業(yè)控制協(xié)議，支持2000+種IT常用應(yīng)用協(xié)議識(shí)別，可識(shí)別工控系統(tǒng)內(nèi)的違規(guī)IT應(yīng)用，例如游戲、視頻、社交應(yīng)用。基于網(wǎng)絡(luò)基線模塊監(jiān)測(cè)偏離基線的異常流量，識(shí)別設(shè)備斷線、非法連接等異常。
（6）響應(yīng)工單處置
在發(fā)現(xiàn)高危告警后，安全管理員可將告警內(nèi)容和響應(yīng)建議通過(guò)工單方式發(fā)送給指定的安全事件處置人員,對(duì)告警的處理進(jìn)行閉環(huán)管理、統(tǒng)計(jì)和分析。
（7）自動(dòng)報(bào)表生成
提供靈活的報(bào)表管理功能，可以支持快速報(bào)表，實(shí)時(shí)的輸出期望的報(bào)表內(nèi)容，也可按照客戶(hù)指定的周期自動(dòng)生成報(bào)表以幫助用戶(hù)周期回顧安全情況。同時(shí)系統(tǒng)提供了報(bào)表模板的靈活編輯，用戶(hù)可以根據(jù)自身需要在數(shù)十個(gè)預(yù)置報(bào)表展示內(nèi)容中選擇自身需要內(nèi)容，調(diào)整順序以形成自身需要的報(bào)表。對(duì)于用戶(hù)定制化的報(bào)表內(nèi)容，安全團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)情況進(jìn)行報(bào)表定制以應(yīng)對(duì)中國(guó)式報(bào)表需要。
（8）動(dòng)態(tài)大屏展示
為用戶(hù)提供了大屏展示模塊和儀表盤(pán)功能，提供全面實(shí)時(shí)的信息展示。從資產(chǎn)、協(xié)議流量、網(wǎng)絡(luò)威脅等多個(gè)視角，結(jié)合實(shí)時(shí)曲線、動(dòng)態(tài)占比、動(dòng)態(tài)排行等顯示模塊，對(duì)工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全狀況進(jìn)行直觀展示。
4. 方案特點(diǎn)
（1）以資產(chǎn)為中心
產(chǎn)品通過(guò)資產(chǎn)自動(dòng)識(shí)別、資產(chǎn)管理、資產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖繪制，提供了以資產(chǎn)為中心的安全管理視角。工業(yè)生產(chǎn)流程比較固定，相較于以告警事件為中心的威脅分析方案，以資產(chǎn)為中心的漏洞發(fā)現(xiàn)與風(fēng)險(xiǎn)分析更符合工業(yè)環(huán)境管理習(xí)慣。級(jí)聯(lián)無(wú)損部署方式，不影響生產(chǎn)。
（2）多功能合一
ISD集流量審計(jì)、AV檢測(cè)、IDS檢測(cè)、白名單監(jiān)測(cè)、工控關(guān)鍵操作監(jiān)測(cè)引擎于一體，全面檢測(cè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的病毒傳播、入侵行為。兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)IT網(wǎng)絡(luò)與工控網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)能力，適合IT/OT混合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時(shí)滿足合規(guī)要求和安全監(jiān)測(cè)的要求。
（3）直觀的可視化效果
工業(yè)安全監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)ISDC利用可視化技術(shù)，將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的可視化展現(xiàn)，包括2D/3D地圖，條形統(tǒng)計(jì)圖等各種形式，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的直觀展示，用戶(hù)可以清晰的了解到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)。
三、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果
1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)
（1）以“大數(shù)據(jù)分析”為核心的威脅發(fā)現(xiàn)和溯源技術(shù)
大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)為工業(yè)信息安全提供了新的技術(shù)手段，對(duì)工業(yè)企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，將工業(yè)大數(shù)據(jù)和信息安全分析技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析并從功能維度進(jìn)行匯總、查看、統(tǒng)計(jì)及處置。基于大數(shù)據(jù)處理的工業(yè)態(tài)勢(shì)感知成為對(duì)工控系統(tǒng)安全威脅和系統(tǒng)狀態(tài)異常分析的有力武器。利用大數(shù)據(jù)分析能夠?qū)Π踩珣B(tài)勢(shì)、攻擊源、攻擊事件和工控資產(chǎn)進(jìn)行可視化展示，并通過(guò)可視化界面進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)查詢(xún)，及時(shí)對(duì)工控環(huán)境中未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)防。最終做到“四得”：看得清用戶(hù)、抓得住行為、報(bào)得準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)和響應(yīng)得及時(shí)。
（2）以“積極防御”為核心的縱深防御技術(shù)
為了實(shí)現(xiàn)持續(xù)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)，企業(yè)需要建立能夠隨著時(shí)間不斷演進(jìn)的安全架構(gòu)和技術(shù)支撐體系。本平臺(tái)基于網(wǎng)絡(luò)安全滑動(dòng)標(biāo)尺模型進(jìn)行安全防護(hù)。該標(biāo)尺模型共包含五大類(lèi)別，分別為架構(gòu)安全、被動(dòng)防御、積極防御、情報(bào)和進(jìn)攻。這五大類(lèi)別之間具有連續(xù)性關(guān)系，并有效展示了防御逐步提升的理念，形成縱深防護(hù)體系。
架構(gòu)安全：在系統(tǒng)規(guī)劃、建立和維護(hù)的過(guò)程中充分考慮安全防護(hù)。
被動(dòng)防御：在無(wú)人員介入的情況下，附加在系統(tǒng)架構(gòu)之上可提供持續(xù)的威脅防御或威脅洞察力的系統(tǒng)。
積極防御： 分析人員對(duì)處于所防御網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的威脅進(jìn)行監(jiān)控、響應(yīng)、學(xué)習(xí)（經(jīng)驗(yàn)）和應(yīng)用知識(shí)（理解）的過(guò)程。
情報(bào)：收集數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)利用轉(zhuǎn)換為信息，并將信息生產(chǎn)加工為評(píng)估結(jié)果以填補(bǔ)已知知識(shí)缺口的過(guò)程。
進(jìn)攻：在友好網(wǎng)絡(luò)之外對(duì)攻擊者采取的直接行動(dòng)（按照國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全法要求，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)主要是通過(guò)法律手段對(duì)攻擊者進(jìn)行反擊）。
現(xiàn)階段大多數(shù)企業(yè)的信息安全工作都聚焦于“架構(gòu)安全”和“被動(dòng)防御”對(duì)“積極防御”和“情報(bào)”則涉及較少，本項(xiàng)目建設(shè)以 “情報(bào)”驅(qū)動(dòng)的“積極防御”縱深防御平臺(tái)，提高企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力。
（3）以“人+機(jī)器”為核心的安全運(yùn)營(yíng)技術(shù)
新形勢(shì)下的網(wǎng)絡(luò)安全，本質(zhì)是“三人”的對(duì)抗：人與人的對(duì)抗、人與機(jī)器的對(duì)抗、人工智能的對(duì)抗。人工智能時(shí)代，機(jī)器人可以替代一切，但不能替代網(wǎng)絡(luò)安全工程師，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全是逆向思維、是不走尋常路，而人工智能是經(jīng)驗(yàn)的決定。只有采用“人+機(jī)器”的方法，把人的知識(shí)驅(qū)動(dòng)和機(jī)器的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合起來(lái)，才能真正做到“誰(shuí)進(jìn)來(lái)？做什么？拿了什么？”，從而掌控全局。
2. 實(shí)施效果
本項(xiàng)目采用奇安信工業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ISD）和工業(yè)安全監(jiān)測(cè)控制平臺(tái)（ISDC）對(duì)油氣調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，該項(xiàng)目為石油管道系統(tǒng)首套大型工控系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)與態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)應(yīng)用，提升了油氣傳輸可靠性，降低安全運(yùn)營(yíng)成本，為下一步在石油及其它大型工業(yè)企業(yè)推進(jìn)奇安信倡導(dǎo)的工業(yè)安全監(jiān)測(cè)和響應(yīng)體系建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
聲明
本報(bào)告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應(yīng)替代律師意見(jiàn)。本報(bào)告所有材料或內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開(kāi)場(chǎng)合使用報(bào)告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
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