引言

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS）由封閉走向開放，網(wǎng)絡(luò)安全威脅日益嚴(yán)峻。2019年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《信息安全技術(shù) 工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品安全技術(shù)要求》（GB/T 37941-2019）為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)與測評(píng)提供了權(quán)威依據(jù)。本文圍繞該標(biāo)準(zhǔn)，探討工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品的安全技術(shù)要求及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)要點(diǎn)，旨在為產(chǎn)品研發(fā)與安全部署提供參考。

一、標(biāo)準(zhǔn)概述

GB/T 37941-2019 針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品提出了全面的安全技術(shù)要求，涵蓋產(chǎn)品自身安全、審計(jì)功能、性能與可靠性等方面。該標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)審計(jì)產(chǎn)品需具備實(shí)時(shí)監(jiān)測、協(xié)議解析、行為分析、事件告警等核心能力，同時(shí)須滿足工業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)性、可靠性及安全性需求。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)應(yīng)嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)中的功能與安全等級(jí)要求。

二、網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品的安全技術(shù)要求

1. 產(chǎn)品自身安全

• 身份鑒別：支持多因子認(rèn)證，確保管理用戶合法性。
• 訪問控制：基于角色的權(quán)限管理，最小化授權(quán)。
• 數(shù)據(jù)保護(hù)：審計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密，傳輸加密，防篡改。
• 日志安全：自身操作日志完整記錄，不可刪除。
• 漏洞與抗攻擊：具備一定的抗?jié)B透、抗拒絕服務(wù)能力。

2. 審計(jì)功能要求

• 流量采集：支持工業(yè)協(xié)議（如Modbus、OPC、DNP3、S7等）的深度解析。
• 行為審計(jì)：記錄網(wǎng)絡(luò)會(huì)話、指令操作、參數(shù)變更等，支持異常行為檢測。
• 事件告警：對(duì)違反安全策略的行為實(shí)時(shí)告警，支持Syslog、SNMP等方式外發(fā)。
• 審計(jì)數(shù)據(jù)管理：提供檢索、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表及數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，存儲(chǔ)周期滿足要求。

3. 性能與可靠性

• 實(shí)時(shí)性：在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)流量環(huán)境下，審計(jì)分析延遲低于毫秒級(jí)。
• 高可用：支持雙機(jī)熱備、故障切換，確保審計(jì)連續(xù)性。
• 可擴(kuò)展：適應(yīng)不同規(guī)模工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，支持分布式部署。

三、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)要點(diǎn)

1. 協(xié)議深度解析與識(shí)別

工業(yè)控制協(xié)議種類繁多且私有協(xié)議普遍，開發(fā)中需采用DPI/DFI技術(shù)，建立協(xié)議特征庫，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別與語義解析。對(duì)于Modbus TCP、EtherNet/IP等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，應(yīng)支持功能碼、寄存器地址等的細(xì)粒度審計(jì)。

2. 實(shí)時(shí)流處理架構(gòu)

為滿足工業(yè)實(shí)時(shí)性，應(yīng)采用高性能數(shù)據(jù)平面（如DPDK、PF_RING）與流式計(jì)算框架結(jié)合，實(shí)現(xiàn)流量采集、解析、分析、告警的流水線作業(yè)。避免使用高延遲的通用計(jì)算路徑。

3. 行為基線建模

利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立正常工況下的網(wǎng)絡(luò)行為基線，通過無監(jiān)督學(xué)習(xí)檢測偏離基線的異常操作（如非授權(quán)指令、異常參數(shù)修改）。模型需輕量化，適應(yīng)邊緣計(jì)算環(huán)境。

4. 安全通信與數(shù)據(jù)保護(hù)

審計(jì)產(chǎn)品與管理平臺(tái)間的通信應(yīng)采用TLS/SSL加密，審計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)使用SM4等國密算法加密。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)，防止審計(jì)記錄被篡改。

5. 高可靠與冗余設(shè)計(jì)

硬件層面支持Bypass功能，軟件層面支持集群部署與負(fù)載均衡。開發(fā)中需考慮看門狗、心跳檢測等機(jī)制，保證審計(jì)服務(wù)不中斷。

6. 符合標(biāo)準(zhǔn)的安全開發(fā)流程

遵循GB/T 37941-2019的安全功能要求，在需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試各階段融入安全考量，進(jìn)行威脅建模與安全測試，確保產(chǎn)品通過標(biāo)準(zhǔn)符合性測評(píng)。

四、應(yīng)用實(shí)踐建議

• 部署位置：建議旁路部署于工業(yè)交換機(jī)鏡像端口，不影響生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。
• 策略配置：根據(jù)工藝特點(diǎn)定制審計(jì)規(guī)則，重點(diǎn)關(guān)注關(guān)鍵指令與參數(shù)變更。
• 聯(lián)動(dòng)響應(yīng)：與堡壘機(jī)、防火墻等聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)阻斷高危行為。

五、結(jié)論

2019信息安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品的開發(fā)提供了明確規(guī)范。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)中，應(yīng)緊扣標(biāo)準(zhǔn)要求，突破協(xié)議解析、實(shí)時(shí)處理、行為分析等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建既安全又實(shí)用的審計(jì)產(chǎn)品。隨著5G、TSN等新技術(shù)在工業(yè)場景的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品需持續(xù)演進(jìn)，為工控網(wǎng)絡(luò)安全保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 37941-2019 信息安全技術(shù) 工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)審計(jì)產(chǎn)品安全技術(shù)要求.
[2] 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)指南. 工信部.
[3] 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全框架.
[4] 相關(guān)學(xué)術(shù)論文與行業(yè)報(bào)告.