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關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全分析及防護(hù)

文檔作者：劉松朱錢祥陳開放文檔來源：安全管理網(wǎng)華中科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月07日
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技術(shù)嘹望I TECHNOLOGY OUTLOOK 1日蟹
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全分析及防護(hù)
Analysis and Protection of Critical Infrastructure Cyber Security
· 華中科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院劉松Liu Song 朱錢祥Zhu Qianxiang 陳開放Chen Kaifang
摘要：關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施(critical infrastructure，CI)是現(xiàn)代社會(huì)服務(wù)的主要提供者，其提供的服務(wù)一
旦中斷，很可能會(huì)給社會(huì)造成災(zāi)難性后果。近年來，隨著智能化的控制設(shè)備在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的大
規(guī)模應(yīng)用，在帶來智能控制的同時(shí)也引入了信息安全問題?！罢鹁W(wǎng)” 、 “Duqu” 以及“Flame”等
蠕蟲病毒攻擊事件的先后發(fā)生，拉響了關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全的警鐘。文章首先從關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施及其
信息安全特點(diǎn)的角度對(duì)其安全性進(jìn)行了分析，并針對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施典型入侵攻擊及防護(hù)進(jìn)行了論述，
然后從關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全防護(hù)框架和安全測(cè)試平臺(tái)兩個(gè)方面開展對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施防護(hù)的研究工
作，最后對(duì)我國(guó)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的信息安全防護(hù)工作作出了展望。
關(guān)鍵詞：信息安全關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施防護(hù)框架測(cè)試平臺(tái)
Abstract：Critical infrastructures(cD are the main provider of modern social services．a(chǎn)nd
it’s likely to cause serious disaster to society if the services are interrupted．In recent years，
intelligent control devices are used in a large scale in the field of CI，it brings intelligent control
as well as introduces cyber security problems in C1．The a~acks which were brought about
by “Stuxnet” virus “Ouqu” virus and “Flame” virus happened one after another
and alterted the alarm of CI cyber security．The paper analyzes the security of CI frOm the
perspective of CI and its information security features firstly，and expouds typical CI intrusion
a~acks and protection．then carried out the research of CI protection fr0m CI cyber security
protective framework and testbed．Finaly it make a outlook of the protection of CI of the
country．
Key words：cyber security critical infrastructure protective framework testbed
【中圖分類號(hào)】TP393 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼1 A 文章編號(hào)1606—5123(2016)03—0045—05
1 引言
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施是指對(duì)一個(gè)國(guó)家至關(guān)重要的物理的或虛
擬的系統(tǒng)和資產(chǎn)_1]，其中包含能源、電力、供水、交通、
信息網(wǎng)絡(luò)、公共衛(wèi)生服務(wù)系統(tǒng)、國(guó)家應(yīng)急處理系統(tǒng)等，這
些系統(tǒng)和資產(chǎn)的功能喪失或遭受破壞，會(huì)給國(guó)家安全、經(jīng)
濟(jì)穩(wěn)定以及公眾健康與安全帶來嚴(yán)重的影響。近年來，隨
著“兩化”(信息化與工業(yè)化)的相互滲透與融合，智能化
的控制產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，控制系統(tǒng)設(shè)
備正逐漸從專有標(biāo)準(zhǔn)向通用的標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議以及軟硬件
轉(zhuǎn)化，并通過各種形式和企業(yè)管理網(wǎng)、因特網(wǎng)等“公共網(wǎng)
絡(luò)”相連，將原本相對(duì)封閉的系統(tǒng)相互聯(lián)系在一起，在實(shí)
現(xiàn)智能控制的同時(shí)也增加了其脆弱性，并引入了諸如木
馬、病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊等網(wǎng)絡(luò)安全問題：相關(guān)控制系統(tǒng)存在
的漏洞被發(fā)現(xiàn)并公布，攻擊技術(shù)的不斷加強(qiáng)。這些都使得
基金項(xiàng)目：容忍入侵的工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)， 國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(61433006)；
容忍入侵的信息物理融合系統(tǒng)安全策略優(yōu)化與實(shí)時(shí)控制方法，國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(61272204)
TECHNOLOGY OUTLOOK I技術(shù)嘹望
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的信息安全威脅。2007年，
“Aurora” 演習(xí)中針對(duì)電力控制系統(tǒng)其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的
控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)信息攻擊導(dǎo)致其自毀；20l0年， “震網(wǎng)”
(Stuxnet)蠕蟲病毒侵入伊朗布什爾核電站，將核電站近五分
之一的離心機(jī)物理破壞，核電站的建設(shè)計(jì)劃毀于一旦[3 ：
201 1年，代號(hào)為“夜龍”(Night Dragon)的網(wǎng)絡(luò)攻擊以石
油、能源、天然氣公司為攻擊目標(biāo)，竊取有競(jìng)爭(zhēng)力的自營(yíng)
業(yè)務(wù)和項(xiàng)目融資等敏感信息。
2 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施特征及信息安全特點(diǎn)
2．1 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施特征
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施包括能源、供水、交通、電信、緊急服
務(wù)等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的系統(tǒng)和資產(chǎn)，其分布范圍廣泛，設(shè)計(jì)
的初衷是為社會(huì)向提供特定的服務(wù)。如圖1所示，將基礎(chǔ)
設(shè)施抽象成為一個(gè)包含有節(jié)點(diǎn)和邊的網(wǎng)絡(luò)圖，多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)
施之間不僅在物理結(jié)構(gòu)上，而且在信息層上相互依賴。隨
著信息技術(shù)的高速發(fā)展，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施越來越依賴于IT信
息系統(tǒng)以加快各層信息之間的交互并降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)
也使關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域面臨著嚴(yán)重的安全威脅(如木馬、蠕
蟲、網(wǎng)絡(luò)攻擊等)，影響其社會(huì)服務(wù)的交付。由于關(guān)鍵基礎(chǔ)
設(shè)施之間的相互依賴，特定服務(wù)的中斷會(huì)傳播到與其關(guān)聯(lián)
的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)，甚至一個(gè)“正常”服務(wù)的擾動(dòng)都會(huì)
對(duì)相互依賴的系統(tǒng)造成重大的影響 Ⅱ 。
圖1 相互依賴的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施群
2．2 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全特點(diǎn)
根據(jù)美國(guó)第2l號(hào)總統(tǒng)令的定義，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安
全是指通過物理手段或信息防御措施來降低入侵、攻擊、
自然或人為災(zāi)難的影響對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)。
信息安全的目標(biāo)是保證信息的保密性、完整性和可用
性。傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)關(guān)注的最大的風(fēng)險(xiǎn)是信息泄露，故其將
保密性放在首位，優(yōu)先保證，完整性次之，可用性最后。
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)屬于信息物理融合系統(tǒng)，首先考慮的是
所有部件的可用性，其直接關(guān)系到社會(huì)服務(wù)的提供，完整
性次之，保密性最后。關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施控制系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)特
定的功能而選取的，導(dǎo)致其資源有限，且為了不影響特定
控制功能的實(shí)現(xiàn)以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制與響應(yīng)，信息加密
處理簡(jiǎn)單且相關(guān)防病毒軟件未能安裝或及時(shí)更新補(bǔ)丁。關(guān)
鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)攻擊目標(biāo)多樣且來源復(fù)雜，攻擊不僅針對(duì)
系統(tǒng)本身，而且能竊取與系統(tǒng)相關(guān)的機(jī)密信息，而一旦遭
受攻擊可能直接導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)世界中的危害，造成關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)
施的異常運(yùn)行或癱瘓，并影響相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)發(fā)生級(jí)聯(lián)效
應(yīng)，給社會(huì)帶來災(zāi)難性影響。從彈性和風(fēng)險(xiǎn)的角度來看，
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部組件以各種方式相互連接、相互依賴，
使得很難充分了解失效的潛在影響。即使我們了解關(guān)鍵基
礎(chǔ)設(shè)施在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的相互依賴關(guān)系，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的
有機(jī)增長(zhǎng)和演化可能導(dǎo)致不可預(yù)見的和微妙的依賴關(guān)系，
會(huì)引入新的單點(diǎn)失效和造成其他系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。
3 “震網(wǎng)”病毒分析
2010年，震驚各界的“震網(wǎng)”(Stuxnet)蠕蟲病毒——
第一個(gè)以現(xiàn)實(shí)世界中的基礎(chǔ)設(shè)施(如能源、國(guó)家電網(wǎng)等)為攻
擊目標(biāo)的計(jì)算機(jī)病毒——肆虐全球。伊朗遭受到的攻擊最為
嚴(yán)重： “震網(wǎng)”病毒感染了約60％的個(gè)人電腦，并侵入布什
爾核電站，將核電站近五分之一的離心機(jī)物理破壞，導(dǎo)致核
燃料被迫卸載，最終導(dǎo)致核電站的建設(shè)計(jì)劃毀于一旦。
3．1 入侵過程
“震網(wǎng)”病毒主要通過可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，利用多個(gè)
windows操作系統(tǒng)“零日漏洞”使用偽造的數(shù)字簽名侵入隔
離工業(yè)控制網(wǎng)，專門針對(duì)西門子的SCADA軟件進(jìn)行特定攻
擊，通過直接篡改控制設(shè)備參數(shù)，來間接影響現(xiàn)實(shí)世界物理
設(shè)備和工藝流程，其入侵過程如圖2所示，具體步驟如下：
(1)攻擊者侵入核電站建設(shè)人員位于互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)：
(2)震網(wǎng)病毒感染插在宿主主機(jī)上的可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備(如
u盤閃存)，經(jīng)由核電站建設(shè)人員在內(nèi)網(wǎng)中交叉使用感染病
毒的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備通過Windows系統(tǒng)快捷方式文件解析漏
洞(MS1O一046)侵入核電站內(nèi)網(wǎng)：
●MS10-046使得攻擊者利用Windows系統(tǒng)在解析快
捷方式文件時(shí)存在的機(jī)制缺陷，使系統(tǒng)加載攻擊者指定的
DLL文件，觸發(fā)攻擊；
●病毒會(huì)在移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的根目錄下創(chuàng)建如下病毒
文件：
O~wtr4132．tmp；
O~wtr4141．tmp；
●同時(shí)，還會(huì)創(chuàng)建下列快捷方式文件，指向-wlr4141．1rnp：
~Copy of Shortcut to．Ink；
oCopy of Copy of Shortcut to．Ink ；
~Copy of Copy of Copy of Shortcut to．Ink；
~Copy ofCopy ofCopy ofCopy ofShortcut to．Ink ；
(3)在內(nèi)網(wǎng)中，通過RPC遠(yuǎn)程執(zhí)行漏洞(MS08—067)~D打
印機(jī)后臺(tái)程序服務(wù)漏洞(MSIO一061)進(jìn)行傳播：
●MS08-067使得攻擊者通過精心構(gòu)造的RPC請(qǐng)求，遠(yuǎn)
程執(zhí)行代碼；
●MS10-061使得攻擊者通過提交精心構(gòu)造的打印請(qǐng)
求，獲取系統(tǒng)權(quán)限執(zhí)行任何代碼；
(4)病毒衍生以下病毒文件到系統(tǒng)目錄：
~％System32％＼drivers~nrxcls．sys；
o％System32％＼drivers~'nrxnet．sys；
~％Windir％int~oem7A．PNF：
o％Windir％inf~ndmeric3．PNF；
~％Windir％＼intkmdmcpq3．PNF；
o％Windir％in~oem6C．PNF：
(5)WinCC開發(fā)工具搜索。
， 靜艘辯
／ 主機(jī)
赫
攻擊者
圖2 “震網(wǎng)”病毒入侵過程示意圖
3．2 攻擊行為
“震網(wǎng)”病毒的最終攻擊目標(biāo)是工業(yè)控制網(wǎng)中的PLC，
其控制著現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，與物理設(shè)備直接關(guān)聯(lián)。 “震
網(wǎng)”病毒在宿主主機(jī)上查詢HKLM／SOFTwARE／SIEMENS／
WinCC／Setup~IHKLM／SOFTWARE／SIEMENS／STEP7兩個(gè)
注冊(cè)表鍵值判斷主機(jī)中是否安裝了WinCC~DStep7開發(fā)工
具，如下圖3所示。一旦發(fā)現(xiàn)WinCC開發(fā)工具，利用其存
在的硬件編碼漏洞中保存的默認(rèn)賬戶和密碼來訪問系統(tǒng)的
SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)再利用DLL加載策略上的缺陷將原文件
中的s7otbxdx替換為s7otbxsx．dll實(shí)現(xiàn)一些查詢、讀取函數(shù)的
Hook。進(jìn)而獲取PLC訪問權(quán)限，修改PLC控制指令，同時(shí)向
HMI提供虛假數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致離心機(jī)物理破壞。
圖3 注冊(cè)表鍵值查詢
技術(shù)嘹望l TECHNOLOGY OUTLOOK I口
3．3 防護(hù)措施
“震網(wǎng)”病毒事件說明國(guó)家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)成為“黑
客”的攻擊目標(biāo)，即使是物理隔離的專用網(wǎng)絡(luò)也不能幸免，
而一旦遭受信息攻擊則會(huì)給國(guó)家?guī)砭薮蟮膿p失。從“震
網(wǎng)”病毒傳播的途徑和方式，針對(duì)其的安全防護(hù)可以從以下
幾個(gè)方面人手：一、物理隔離。將業(yè)務(wù)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)隔離開來
避免直接的信息攻擊；二、加強(qiáng)終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全防護(hù)。
在終端設(shè)備上開啟防火墻，安裝殺毒軟件并及時(shí)更新系統(tǒng)補(bǔ)
丁及漏洞；三、規(guī)范移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的使用，避免病毒通過移
動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)“擺渡”侵入業(yè)務(wù)網(wǎng)。提高安全意識(shí)，關(guān)閉計(jì)算
機(jī)的自動(dòng)播放功能，采用白名單技術(shù)，使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)
先對(duì)其進(jìn)行安全掃描；四、增強(qiáng)專用控制軟件的安全意識(shí)，
及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟件中存在的安全問題并更新存在漏洞的軟件；
五、關(guān)閉計(jì)算機(jī)中不必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
4 “火焰”病毒分析
Worm．Win32．Flame俗稱“火焰”病毒，是由卡巴斯基
實(shí)驗(yàn)室于2012年發(fā)現(xiàn)的信息竊取類“間諜”軟件，能長(zhǎng)期
潛伏并有針對(duì)性地侵入目標(biāo)方系統(tǒng)進(jìn)行情報(bào)搜集。目前主
要出現(xiàn)在中東地區(qū)，針對(duì)伊朗石油部門進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊，獲
取其商業(yè)情報(bào)。
“火焰”病毒目前發(fā)現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，并具有很
強(qiáng)攻擊性、可擴(kuò)展性和可更新性的后門程序和蠕蟲病毒。
“火焰”病毒由7個(gè)功能組件構(gòu)成，如圖4所示。Mssecmgr．ocx
文件是“火焰”病毒的主要組件，包括多種加密算法、lua
解析器、漏洞攻擊模塊和文件壓縮算法等，并受其感染的
系統(tǒng)信息存儲(chǔ)在SQLite等數(shù)據(jù)庫(kù)中。Mssecmgr．OCX文件運(yùn)行
后會(huì)自動(dòng)與command&amp;amp;controlJ]~務(wù)器連接，試圖下載或更新
模塊。
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圖4 “火焰”病毒組件
“火焰”病毒在感染病毒的宿主主機(jī)內(nèi)一經(jīng)激活，可
利用鍵盤、錄音、USB、藍(lán)牙、wifi、網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)進(jìn)程
在內(nèi)的多種途徑全方面的搜集信息，同時(shí)可利用后門組件
advnetcfg．OOX在受感染的宿主上開啟“后門”與控制服務(wù)器
連接，更新病毒組件模塊。若信息搜集任務(wù)完成，其可自
行銷毀，不留痕跡。
TECHNOLOGY OUTLOOK I技術(shù)嘹望
4．1 傳播
與“震網(wǎng)”病毒的傳播類似， “火焰”病毒的傳播主
要通過以下幾個(gè)方面：一是可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)設(shè)備進(jìn)行感
染傳播；二是利用Windows系統(tǒng)存在的漏洞(如打印后臺(tái)服
務(wù)程序代碼執(zhí)行漏洞，快捷方式自動(dòng)文件執(zhí)行漏洞等)進(jìn)行
傳播：三是通過局域網(wǎng)信息共享進(jìn)行傳播。
“火焰”病毒一經(jīng)接受來自控制服務(wù)器的命令，會(huì)自
動(dòng)加載并執(zhí)行其主模塊mssecmgr．OCX文件，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的
邏輯順序，通過復(fù)制、加載、寫入等方式將病毒的各個(gè)組
件注入glJwinlogon．exe、explorer．exe、iexplore．exe、services．
exe等系統(tǒng)進(jìn)程，其啟動(dòng)過程如圖5所示。
： (boot32dr—v．s—ys~ 、、
．． ． ．． ．． ．． ． ． ．． ． ．． ． ． ．_一／
'
圖5 “火焰”病毒啟動(dòng)過程
“火焰”病毒一旦進(jìn)入系統(tǒng)，就會(huì)自動(dòng)在系統(tǒng)上創(chuàng)建
C：Program FilesCommonFilesMicrosoftShared-MSSecurityM gr
的新目錄，并在不同的目錄下生成多個(gè)不同的文件。
4-2 防護(hù)
與“震網(wǎng)”病毒相比， “火焰”病毒結(jié)構(gòu)復(fù)雜、隱蔽
性強(qiáng)，攻擊目的在于搜集目標(biāo)方的情報(bào)而不是直接針對(duì)控
制對(duì)象本身，導(dǎo)致關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)核心信息遭到竊取，
給國(guó)家?guī)砭薮髶p失。針對(duì)“火焰”病毒的傳播特點(diǎn)，主
要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行防護(hù)：一是建立移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備使用
規(guī)范，關(guān)閉計(jì)算機(jī)自動(dòng)播放功能，采用合理有效的u盤掃描
殺毒工具；二是實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)以及殺毒軟件：三是加強(qiáng)內(nèi)
網(wǎng)安全建設(shè)，不隨意開放網(wǎng)絡(luò)共享，關(guān)閉不必要的網(wǎng)絡(luò)服
務(wù)端口：四是提高安全意識(shí)，加強(qiáng)安全教育。
5 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全防護(hù)框架及驗(yàn)證平臺(tái)
5．1 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全框架
應(yīng)聯(lián)邦政府要求，NIST于2014年2月12日發(fā)布了第一
版《提升關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全框架》 ?？蚣懿捎没陲L(fēng)
險(xiǎn)的方法將信息安全風(fēng)險(xiǎn)納入組織風(fēng)險(xiǎn)管理流程來進(jìn)行信
息安全風(fēng)險(xiǎn)管理?？蚣芫劢褂跇I(yè)務(wù)需求，依靠一系列存在
的標(biāo)準(zhǔn)、指南、實(shí)踐來幫助關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)恢復(fù)
力。框架共分為三個(gè)部分：一是框架核心；二是框架實(shí)施
層；三是框架剖面。
框架核心包括一系列信息安全活動(dòng)、期望達(dá)到的效果
以及適用于各類關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施部門的應(yīng)用參考。核心由識(shí)
別、防護(hù)、檢測(cè)、響應(yīng)、恢復(fù)5個(gè)可以并行和連續(xù)的功能
組成，明確定義了各步驟所需技術(shù)的類別、子類別和參考
資料，從信息安全管理的全生命周期為組織提供了安全標(biāo)
準(zhǔn)、指南和實(shí)踐的方式，幫助其了解和調(diào)整安全項(xiàng)目，為
個(gè)人組織剖面的建立提供了具體指導(dǎo)。
框架實(shí)施層提供了一個(gè)組織如何看待信息安全風(fēng)險(xiǎn)以
及管理對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的流程的環(huán)境，并按照信息安全風(fēng)險(xiǎn)管理
實(shí)踐表現(xiàn)出的特征分為從部分實(shí)施到自適應(yīng)依次遞增的四
個(gè)等級(jí)，而其中每個(gè)實(shí)施層由以下三個(gè)要素決定：(1)風(fēng)險(xiǎn)
管理方法：(2)整個(gè)組織安全程序集成的級(jí)別：(3)與第三方
的合作以應(yīng)對(duì)共享的安全風(fēng)險(xiǎn)。
框架剖面提供一種機(jī)制用來創(chuàng)建反映安全風(fēng)險(xiǎn)管理全
局狀態(tài)的“剖面” ，這其中包括安全活動(dòng)與業(yè)務(wù)需求、風(fēng)
險(xiǎn)容忍和資源的一致性?？蚣鼙磉_(dá)一個(gè)組織通過識(shí)別已經(jīng)
實(shí)施或計(jì)劃實(shí)施子類如何管理在每個(gè)框架核心功能和分類
的安全風(fēng)險(xiǎn)，可以被認(rèn)為是框架核心中的安全標(biāo)準(zhǔn)、指南
以及實(shí)踐在針對(duì)某個(gè)場(chǎng)景的一個(gè)具體應(yīng)用。組織可以通過
創(chuàng)建一個(gè)反映已有的網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)踐的“當(dāng)前”剖面，一個(gè)
反映在未來實(shí)踐中期望狀態(tài)的“目標(biāo)”剖面，對(duì)比二者，
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的反饋不斷更新調(diào)整安全活動(dòng)以滿足業(yè)務(wù)需求、
風(fēng)險(xiǎn)容忍和資源的需求，改菩網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)。
5．2 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全測(cè)試平臺(tái)
針對(duì)信息安全攻擊的破壞性及不可控性，直接在真實(shí)
的環(huán)境下進(jìn)行信息安全分析實(shí)驗(yàn)可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成難以想
象的破壞，進(jìn)而給國(guó)家造成嚴(yán)重的影響。因此針對(duì)關(guān)鍵基
礎(chǔ)設(shè)施信息安全相關(guān)研究、開發(fā)、測(cè)試等需在測(cè)試平臺(tái)上
開展，以驗(yàn)證其有效性。
美國(guó)能源部NSTB(National SCADA Test Bed)tTl計(jì)劃中
愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)試靶場(chǎng)(CITR)就
是一個(gè)專門用于控制系統(tǒng)網(wǎng)際安全評(píng)估、標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)、推
廣和培訓(xùn)的大規(guī)模測(cè)試床；美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室搭建的
VCSEt81(Virtual Con~ol Systems Environment)測(cè)試平臺(tái)，用于
模擬電網(wǎng)系統(tǒng)信息安全攻擊場(chǎng)景，分析信息攻擊對(duì)電網(wǎng)系
統(tǒng)造成的影響，驗(yàn)證相關(guān)策略對(duì)電網(wǎng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性提
升的效果；美國(guó)Iowa州立大學(xué)搭建的PowerCyber Security
測(cè)試床，用于進(jìn)行智能電網(wǎng)系統(tǒng)脆弱性分析、信息物理影
響評(píng)估以及信息安全攻防演練；Queiroz等人 提出一種全
軟件仿真的SCADA測(cè)試平臺(tái)，以供水SCADA系統(tǒng)為對(duì)象，
針對(duì)分布式拒絕服務(wù)攻擊場(chǎng)景進(jìn)行了研究。 ．
為方便關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全相關(guān)研究工作的開展，
擬搭建關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全防護(hù)測(cè)試與驗(yàn)證平臺(tái)。本平
臺(tái)以天然氣管道輸送系統(tǒng)為背景，采用半實(shí)物仿真方案(其
中控制網(wǎng)絡(luò)采用實(shí)物仿真與軟件虛擬仿真相結(jié)合的方式實(shí)
現(xiàn)，而底層物理對(duì)象則在PC機(jī)中仿真實(shí)現(xiàn))，模擬天然氣
輸送系統(tǒng)整體的運(yùn)行機(jī)制和各層次的功能。本平臺(tái)擬從識(shí)
別、防護(hù)、檢測(cè)、響應(yīng)以及恢復(fù)這幾個(gè)方面人手進(jìn)行開展如
下工作：分析關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施不同層次中信息流的流動(dòng)與交互
規(guī)則；對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行脆弱性分析；針對(duì)其存在的脆弱
性評(píng)估不同類型的信息攻擊造成的影響；分析關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施
系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性；驗(yàn)證相關(guān)防護(hù)措施能否阻止信息攻擊導(dǎo)
致的級(jí)聯(lián)崩潰以及提高關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的安全性能。
6 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)代社會(huì)越來與依賴于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施有效運(yùn)作以提
供必需的社會(huì)服務(wù)，如能源、供水、應(yīng)急服務(wù)等，這些
服務(wù)交付的中斷或擾動(dòng)會(huì)給國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和國(guó)民健康安
全帶來嚴(yán)重的威脅。隨著信息化技術(shù)在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)
域的大規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能控制、信息交互便利、產(chǎn)生
了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但也讓關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)暴露在攻
擊者面前，使其面臨著前所未有的信息安全威脅。近年
來，我國(guó)加大了對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息安全的重視程度，2014年成
立了以習(xí)總書記為組長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全與信息化領(lǐng)導(dǎo)小組，
但總體上來說在保護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全方面的工作
開展的相對(duì)較晚，而且大部分關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)在建立
初期并未著重考慮信息安全問題，致使其存在嚴(yán)重的安
全隱患。為此應(yīng)該向歐美等在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全保
護(hù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平的國(guó)家學(xué)習(xí)，加大對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施
保護(hù)的投入與研究，在國(guó)家層面上制定相關(guān)頂層設(shè)計(jì)以
及出臺(tái)戰(zhàn)略性政策文件，從以下幾個(gè)方面人手：首先要
盡早確定關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的含義；其次，要建立與完菩關(guān)
鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全信息共享與部門協(xié)作機(jī)制；最后加強(qiáng)對(duì)
關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和分析。最終指導(dǎo)我國(guó)關(guān)鍵基
礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)工作高效有序進(jìn)行，確保其能持續(xù)不斷
地為社會(huì)提供穩(wěn)定的服務(wù)。
技術(shù)嘹望I TECHNOLOGY OUTLOOK I
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作者簡(jiǎn)介
劉松(1991一)男碩士研究生關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息安全防
護(hù)方向
朱錢祥(1985．)男博士研究生關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全防護(hù)
分析
陳開放(1990．)碩士研究生工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)控制系
統(tǒng)信息安全分析

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