《工业控制网络安全技术与实践》一导读

前　　言

本文讲的是工业控制网络安全技术与实践一导读,随着信息技术和网络技术的迅猛发展，国家安全边界已经超越地理空间限制，延伸到信息网络，网络空间成为继陆、海、空、天之后的第五大国家主权空间。作为网络空间安全的重要组成部分，工业控制网络安全涉及国家关键基础设施和经济社会稳定，辐射范围广泛，应当予以充分重视。
工业控制系统广泛应用于电力、水利、污水处理、石油化工、冶金、汽车、航空航天等诸多现代工业，其中超过80%涉及国计民生的关键基础设施（如铁路、城市轨道交通、给排水、通信等）。随着工业化与信息化的深度融合、“互联网+”及国务院“中国制造2025”战略的提出，工业控制系统中信息化程度越来越高，通用软硬件和网络设施的广泛使用打破了工业控制系统与信息网络的“隔离”，带来了一系列网络安全风险。其中涉及的不仅仅是信息泄露、信息系统无法使用等“小”问题，而是会对现实世界造成直接的、实质性的影响，如设备故障、环境污染、人员伤亡甚至危害国家安全，其后果是无法预计的。
我国政府对工业控制系统的安全性予以高度重视，在国家战略、规范管理、信息共享、技术支撑等方面不断突破，致力于构建完善的工业控制网络安全保障体系。但是，目前国内网络安全研究团队的研究对象多集中在互联网和传统信息系统上，掌握工业控制网络安全知识、了解工业控制网络漏洞分析与安全防御技术的人极少，远不能满足各行业对工业控制网络人才的渴求，不能适应国家的发展战略。
本书围绕工业控制系统的安全，对工业控制系统、工业控制网络、工业控制系统整体安全性、SCADA系统安全性、工业控制网络漏洞、工业控制网络协议、工业控制网络安全防御等进行了详细的阐述。最后列举了几个典型工业控制安全案例，旨在帮助读者全面了解工业控制系统安全领域的相关知识，建立防护意识。
本书共分为8章，各章主要内容概述如下：
第1章介绍了工业控制系统与工业控制网络的概念，描述了国内工业控制行业的现状及工业控制网络安全的趋势，并说明了工业控制系统中常用的术语。
第2章介绍了工业控制系统中SCADA与DCS这两个典型系统、控制器、现场设备，着重描述了PLC设备，并介绍了几种典型的工业控制网络。
第3章介绍了工业控制网络常见的安全威胁，并针对工业控制系统不同网络层的脆弱性进行了分析。
第4章介绍了SCADA系统的组成、安全需求、安全目标及脆弱性，描述了SCADA系统边界防护、异常行为检测、安全通信及密钥管理、风险评估与安全管理，介绍了SCADA系统安全测试平台，最后简要介绍了SCADA系统典型案例及发展趋势。
第5章详细介绍了四种常见的工业网络协议，并说明了各协议存在的安全问题，并有针对性地提出安全防护技术。
第6章介绍了工业控制网络漏洞的特征、分类、发布平台及态势，描述了针对已知漏洞的检测技术和针对未知漏洞的挖掘技术，分析了上位机、下位机及工业控制网络设备漏洞。
第7章全面介绍了工业控制网络安全防护技术，描述了工业控制安全设备的引入和使用方法，详细说明了对已知与未知工业控制安全威胁的处理方法。
第8章举例分析了几个典型的工业控制行业现状与安全趋势，并描述了相匹配的安全解决方案。
全书逻辑清晰，行文流畅，采用通俗易懂的方式介绍工业控制系统网络安全的相关知识，并提供了适当的图解，具有很强的可读性和实用性。
工业控制网络安全是集合了工业控制与网络安全的综合性、应用型方向，要求学习该方向的读者能够将系统知识与专业知识有机结合，在注重提升理论高度的前提下，将理论知识与工程实践紧密联系起来。本书结合工业控制网络安全领域的知识特点，充分考虑其知识体系、教育层次和课程设置，增设各行业典型实际案例，努力做到紧跟前沿技术的发展，使读者能够学以致用。教师可以基于本书增加实验课程，使学生更生动直观、深刻具体地掌握真实有效、切实可行的工业控制网络安全防护手段和思想。无论是初学者还是有一定经验的从业者，都可以从本书中找到所需要的内容。
本书可以作为高等院校自动化、计算机科学与技术、信息安全等相关专业的本科生、研究生教学用书，或工业控制系统安全相关人员的培训教材，也可以作为对工业控制网络安全感兴趣的普通读者和相关技术人员的参考资料。
希望更多的读者能通过学习本书更清晰、全面地掌握工业控制网络安全知识，为增强工业控制网络安全防护能力打下较为系统和扎实的基础。
在编写的过程中，本书除了借鉴多位专家的多年工作和研究内容外，还参考了大量的国内外优秀书籍、论文及网上公布的相关资料，并以参考文献的形式列出，可为读者进一步深入研究提供参考信息。
本书从策划到编写，得到了教育部高等学校信息安全专业教学指导委员会秘书长封化民教授的大力支持和指导，他对教材进行了审阅，提出了宝贵的建议，并欣然作序；解放军信息工程大学电子技术学院教授陈性元、北京航空航天大学博士生导师李春升、解放军电子工程学院博士生导师陆余良、国防科技大学电子工程所所长王伟、清华大学网络科学与网络空间研究院副研究员诸葛建伟、北京邮电大学副教授雷敏也审阅了本书，对本书内容提出了大量的意见和建议；机械工业出版社华章公司的各位编辑在本书的出版过程中给予了大力支持与帮助。在此深表感谢。
工业控制网络安全是自动化与信息安全结合演变的新兴领域，本书作为该领域的首本教材，在编写时虽力求全面、系统，但随着工业化和信息化大规模发展，工业控制系统网络安全技术日新月异，加之作者能力所限，书中难免有一些错误和不当之处，恳请读者提出宝贵意见，以期再版修订。

作　者
2017年5月

目　　录

第1章 绪　　论
1.1.1　什么是工业控制系统
1.1.2　什么是工业控制网络
1.1.3　工业控制网络与传统IT信息网络
1.2　国内工业控制行业现状
1.3　国内工业控制网络安全趋势分析
1.4　工业控制系统常用术语
1.5　本章小结
第2章 工业控制系统基础
2.1　数据采集与监视控制系统
2.1.1　什么是SCADA系统
2.1.2　SCADA 后台子系统的主要功能
2.1.3　SCADA 系统未来的技术发展
2.2　分布式控制系统
2.2.2　DCS的组成
2.2.3　DCS的特点
2.3　工业控制系统中的常用控制器
2.3.1　可编程逻辑控制器
2.3.2　可编程自动化控制器
2.3.3　远程终端单元
2.4.1　智能电子设备
2.4.2　人机界面
2.5　PLC设备的技术原理
2.5.2　PLC的基本组成与工作原理
2.5.3　PLC的基本指令系统
2.5.4　PLC的通信技术
2.5.5　PLC的接口技术
2.6　典型工业领域的工业控制网络
2.6.2　石化行业的工业控制网络
2.6.3　电力行业的工业控制网络
2.6.4　市政交通行业的工业控制网络
2.7　本章小结
第3章 工业控制网络安全威胁
3.1.1　现场总线控制网络
3.1.2　过程控制与监控网络
3.1.3　企业办公网络
3.2　工业控制网络常见的安全威胁
3.2.1　高级持续性威胁攻击
3.2.2　工业控制网络病毒
3.2.3　工业控制网络协议安全漏洞
3.3　工业控制系统脆弱性分析
3.3.1　现场总线控制网络脆弱性分析
3.3.2　过程控制与监控网络脆弱性分析
3.3.3　企业办公网络脆弱性分析
3.4　本章小结

原文标题：工业控制网络安全技术与实践一导读