何积丰院士：工业互联网安全发展趋势与关键技术

何积丰院士：工业互联网安全发展趋势与关键技术
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来源：《信息化建设》 2016年第11期
什么叫工业互联网？在中国科学院院士、计算机软件专家、华东师范大学教授何积丰看来，工业互联网不是简单地指给机器上装传感器，而是物理世界、信息世界和人类社会的互联互通，实现普世社会和信息社会相结合。

如何衡量工业互联网做得好与否，主要是看智能制造做到何
种程度。

纵览全球，美国在2012年成立了先进制造业委员会，主要目标是加速美国信息制造业的发展；德国在2013年提出了“工业4.0”，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，
保持德国的国际竞争力。

而我国在2012年才刚刚启动工业互联网的构想。

“从时间上看，我国比人家落后了三年。

”何积丰院士说道：“也因此，工业互联网的发展面临着一些挑战，计算、通信、物理的深度融合亟需发展新的设计范式和模型，信息与物理设施领域链接与融合亟需新
的研究方法和技术工具，针对工业互联网需求亟待建立新的软硬件底层架构、平台与工业智能
系统，同时也亟需研究工业互联网的设计体系与关键技术。

”
由于工业互联网打开了与信息世界连接的通道，所以工业互联网使得闭环公司在产生新的
链接模式和商业模式的同时，也面临着信息世界的诸如病毒、黑客等安全威胁。

针对此，何积
丰院士指出：工控系统需要采月纵深防御的安全理念，以被保护的工业控制系统为核心，构建
多层级纵深防御体系。

工控安全面临严峻形势
何积丰院士毫不讳言，直言现在的工控系统面临着严峻的安全形势，这包括五个方面：一
是随着硬件元器件的可靠性越来越高及冗余技术的使用，安全问题的矛盾主要集中于软件，软
件安全性面临严峻形势；二是工控信息安全标准需求强烈，标准制定工作正全面推进；三是随
着自动化系统IT化，传统边界防护难以满足工业控制环境；四是行业内尚未形成统一气侯，需要整合自动化与信息安全公司优势，带动产业全面发展；五是工控安全防护技术虽然正迅速发
展并在局部开始试点，但距离大规模部署和应用有一定差距。

同时，他也指出，在建设工业互联网过程中，目标是要围绕其控制、计算与通信的核心特征，构建工业互联网的设计体系，研究工业互联网的共性关键技术，形成的工业互联网设计验
证环境，为工业互联网系统的研发、生产、安全等各层面提供理论与技术支撑。

在这一目标指引下，重点方向有八个，分别是建模与设计理论和方法、系统结构设计与实
现模型、系统验证技术、大数据技术、安全防护技术、软硬件协同开发平台、系统的技术标准
与行业标准、面向国家重大应用需求行业的示范应用与成果转化。

何积丰院士从专业的角度，分析了工业控制系统的安全隐患。

他说：“工控系统大多采用
通用协议、通用软件、通用硬件，其漏洞为系统安全带来极大隐患。

威胁主要来自两方面，第
一个方面是系统相关的威胁，主要是指软件漏洞所造成的威胁，例如：攻击者使用软件漏洞传
播恶意代码；攻击者使得系统栈溢出；第二个方面是过程相关的威胁，主要是指在生产过程遭
受的攻击，包括影响现场设备访问控制的威胁；影响中央控制台的威胁。

潜在的攻击途径有远
程支持、防火墙策略、笔记本和串口、无线和合作网络。

入侵途径主要通过企业广域网及商用
网络方式为主，同时通过工控系统与Internet的直接连接、可信第三方连接、经拨号调制解调器、无线网络、电信网络、虚拟网络连接等方式。

”
五大安全策略保障工控安全
何积丰院士指明了安全基本策略和具体防御措施。

安全基本策略有三个要求：通信可控、区域隔离、报警追踪。

从整个架构来说，纵深防御
是基本，共右五条防线：第一道防线是第三方商用防火墙；第二道防线是联合安全网关；第三
道防线是工业PC安全防护；第四道防线是现场设备控制防护；第五道防线是安全可靠的现场设备。

安全防御措施有五大策略：去中心化、智能下移、异构冗余、分布协同和蜜罐技术。

去中
心化的基本想法是要建立一个开放式、扁平化、平整性的系统结构，利用虚拟化技术实现操作
员工作站、企业工作站的“漂移”。

要建立信任模型，改变唯一的端到端信任，形成负反馈协
同验证机制。

智能下移必须具备两个必要条件：计算泛在化和芯片智能化；它能提供两种能力：计算冗余能力和感知认知能力。

异构冗余是指用不同质结构的多变体和设备来提供不同种类的
安全冗余服务，使得攻击者疲于系统的异构动态变换。

它有两种实现方式：软件变体和系统变体。

分布协同可以分为两类：第一类是功能分布协同，工控系统各层之间、同层之间、各种设
备之间通过某种通信协议，协同完成特定的工业任务；第二类安全管理分布协同，自学性和认
知性，慢慢要增强实时性和跨层的协同性。

蜜罐技术是指模拟工控系统某些特征的蜜罐，成为
一种相对主动的安全检测手段，它可以实现网络切片、数据捕获、数据控制和数据分析。

这类
东西可以利用新的发展技术来构建虚拟化，支持悬挂和恢复的功能，有助于冻结安全受危系统、分析攻击方法、打开TCP/IP连接及其它服务。

（本文根据何积丰院士在首届中国产业互联网大会上的演讲整理）。