電力局助理工程師評定論文火電廠控制系統(tǒng)安全

　　與早期自下而上逐步推廣應(yīng)用DCS不同，這篇電力局助理工程師評定論文為加強工控信息安全工作是由上而下發(fā)動，一下子就轟轟烈烈展開了，這使電力行業(yè)有點措手不及。但是，“軍令”如山，必須快步跟上，轟轟烈烈，同時也要少走彎路。迅速制定正確的信息安全工作策略，才能把各種力量凝聚在一個正確方向上，協(xié)同戰(zhàn)斗，確保火電廠控制系統(tǒng)信息安全工作健康向前發(fā)展�！�山西電力》(雙月刊)創(chuàng)刊于1981年，系山西省電力公司主管，山西電力科學(xué)研究院、山西省電機工程學(xué)會和山西電力技術(shù)院共同主辦的國內(nèi)外公開發(fā)行的電力技術(shù)期刊，主要面向全國電力行業(yè)技術(shù)與管理人員。

　　摘要：本文根據(jù)火電廠控制系統(tǒng)特點，指出控制系統(tǒng)信息安全防護應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息安全防護具有不同安全工作策略，并對當前控制系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)和應(yīng)用側(cè)兩個信息安全戰(zhàn)場的互相協(xié)調(diào)和促進進行了探討。最后，作者還對控制大區(qū)和管理大區(qū)隔離問題以及DCS信息安全認證和測試這兩個具體問題提出了一些想法。

　　關(guān)鍵詞：火電廠;控制系統(tǒng);信息安全;策略

　　1我國工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全發(fā)展態(tài)勢

　　從2011年底起，國家各部委發(fā)布了一系列關(guān)于工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的文件，把工控信息安全列為“事關(guān)經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家安全”的重要戰(zhàn)略，受到國家層面的高度重視。在國家層面的推動下，工控信息安全工作轟轟烈烈展開，大批行政指令以及標準應(yīng)運而生;在行政和市場雙重動力的推動下，安全信息產(chǎn)業(yè)如雨后春筍般發(fā)展，工控信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟迅速壯大。這種形勢下，我國電力、石化、鋼鐵等各大行業(yè)的集團和公司面臨著如何迅速研究工控信息安全這個新課題，學(xué)習(xí)這一系列文件精神和標準，加強工控信息安全管理，研究采取恰當?shù)男畔�安全技術(shù)措施等，積極穩(wěn)妥地把工控信息安全工作踏踏實實地開展起來這一系列緊迫任務(wù)。但是，當前面臨的困難是，從事信息安全產(chǎn)業(yè)的公司大多不太熟悉特點各異的各行業(yè)工控系統(tǒng)，有時還不免把工控系統(tǒng)視作一個互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)去思考和防護,而從事工控系統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)的人們大多還來不及了解信息安全技術(shù)，主導(dǎo)制定本行業(yè)的相關(guān)標準和本行業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的工作策略，并推動兩支力量的緊密配合。這正是當前面臨的困境和作者力圖要與同仁們一起學(xué)習(xí)和探討的問題。

　　2從工控系統(tǒng)特點出發(fā)正確制定信息安全發(fā)展策略

　　火電廠控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)相比，相對來說，與外部完全開放的互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系極少，分布地域有限，接觸人員較少，而對實時性、穩(wěn)定性和可靠性卻要求極高。這正是我們制定火電廠控制系統(tǒng)信息安全工作策略的基本出發(fā)點。為了形象起見，我們以人類抵抗疾病為例。人要不生病，一方面要自身強壯，不斷提高肌體的免疫系統(tǒng)和自修復(fù)能力;另一方面，要盡可能營造一個良好的外部環(huán)境(不要忽冷忽熱，空氣中污染物少，無彌漫的病菌和病毒)。人類積累了豐富的經(jīng)驗，根據(jù)實際情況采取非常適當?shù)谋Ｗo措施。例如，對于一般人來說，他們改變環(huán)境的可行性較差。因此，確保自身強壯以及發(fā)現(xiàn)病兆及時吃藥修復(fù)等是其保護自己的主要手段。但是，對于新生兒，因為自身免疫系統(tǒng)還比較脆弱，短時間也不可能馬上提高。剛出生時醫(yī)生也有條件將其暫時置于無菌恒溫保護箱中哺養(yǎng)，以隔絕惡劣的環(huán)境。信息安全與人類抵抗病十分相似。對于一般互聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，分布地域極廣，接觸人員多而雜，因此信息安全策略重點，除了在適當?shù)攸c采取一些防火墻等隔離措施外，主要依靠提高自身健壯性，以及查殺病毒等措施防御信息安全。

　　對于工控系統(tǒng)，特別是火電廠控制系統(tǒng)，它與外部互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系較少，分布地域有限，接觸人員較少。因此，對火電廠應(yīng)該首先把重點放在為控制系統(tǒng)營造一個良好環(huán)境上。也就是說，盡可能與充斥病毒和惡意攻擊的源泉隔離，包括從互聯(lián)網(wǎng)進來的外部入侵，以及企業(yè)內(nèi)外人員從內(nèi)部的直接感染和入侵。前者可采取電力行業(yè)中證明行之有效的硬件網(wǎng)絡(luò)單向傳輸裝置(單向物理隔離裝置)等技術(shù)手段;后者則主要通過加強目前電廠內(nèi)比較忽視和薄弱的信息安全管理措施�；痣姀S控制系統(tǒng)采取這種信息安全策略可以達到事半功倍的效果。從當前國內(nèi)外出現(xiàn)的不少工控系統(tǒng)遭受惡意攻擊和植入病毒導(dǎo)致的嚴重事故來看，幾乎大多數(shù)是沒有或者隔離措施非常薄弱經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)端侵入，或者通過企業(yè)內(nèi)外人員從內(nèi)部直接植入病毒導(dǎo)致。

　　當然，我們不能忽視提高控制系統(tǒng)自身健壯性的各種努力和措施，以便萬一惡意攻擊和病毒侵入的情況下仍能萬無一失確保安全。但是，開展這方面工作，特別是在已經(jīng)投運的控制系統(tǒng)上進行這方面工作要特別慎重，這不僅因為這些工作代價較高，而且在當前信息安全產(chǎn)業(yè)中不少公司還不太熟悉相關(guān)行業(yè)工控系統(tǒng)特點，有些產(chǎn)品在工控系統(tǒng)中應(yīng)用尚不成熟，而火電廠控制系統(tǒng)廠家對自身產(chǎn)品信息安全狀態(tài)研究剛剛開始，或者由于種種原因沒有介入和積極配合的情況下風險較高。這不是聳人聽聞，實踐已經(jīng)發(fā)生，有的電廠為此已經(jīng)付出了DCS停擺，機組誤跳的事故代價。

　　3火電廠控制系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)和應(yīng)用側(cè)兩個信息安全戰(zhàn)場的不同策略及相互協(xié)調(diào)

　　火電廠控制系統(tǒng)，主要是DCS，不僅是保證功能安全的基礎(chǔ)，也是提高自身健壯性，確保信息安全的關(guān)鍵，它包括供應(yīng)側(cè)和應(yīng)用側(cè)兩個信息安全戰(zhàn)場。在DCS供應(yīng)側(cè)提高自身健壯性，并通過驗收測收，確保系統(tǒng)信息安全有許多明顯的優(yōu)點。它可以非常協(xié)調(diào)地融入信息安全策略，可以離線進行危險性較大的滲透性測試，發(fā)現(xiàn)的漏洞對應(yīng)用其控制系統(tǒng)的電廠具有一定的通用性等。此外，DCS供應(yīng)側(cè)在提高信息安全方面積累的經(jīng)驗和措施，培養(yǎng)起來的隊伍，也將有助于現(xiàn)有電廠DCS的測試評估，以及安全加固等直接升級服務(wù)或配合服務(wù)。與信息安全產(chǎn)業(yè)的公司提供服務(wù)擴大了公司的市場不同，DCS供應(yīng)側(cè)提高其信息安全水平增加了DCS成本。

　　因此，為了推動DCS供應(yīng)側(cè)提高信息安全水平，除了目前已經(jīng)在發(fā)揮作用的行政手段外，我們還必須加強市場手段的動力。為此，當前我們電力行業(yè)應(yīng)盡快從信息安全角度著手制定DCS準入標準，制定火電廠DCS信息安全技術(shù)標準和驗收測試標準，以及招標用典型技術(shù)規(guī)范書等�；痣姀SDCS應(yīng)用側(cè)，是當前最緊迫面臨現(xiàn)實信息安全風險，而且范圍極廣的戰(zhàn)場，必須迅速有步驟地點面結(jié)合提高信息安全，降低風險。具體意見如下：

　　3.1應(yīng)迅速全面開展下列三方面工作

　　(1)全面核查DCS與SIS及互聯(lián)網(wǎng)間是否真正貫徹落實了發(fā)改委2014年14號令和國家能源局2015年36號文附件中關(guān)于配置單向物理隔離的規(guī)定，沒有加裝必須盡快配置，已配置的要檢查是否符合要求。(2)迅速按照《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護指南》加強內(nèi)部安全管理，杜絕內(nèi)部和外部人員非法接近操作、介入或在現(xiàn)場總線及其它接入系統(tǒng)上偷掛攻擊設(shè)備等，并適度開展一些風險較小的安全測評項目。上述兩項工作，在已投運系統(tǒng)上實施難度較低，實施風險相對較低，但是卻能起到抵御當前大部分潛在病毒侵襲和惡意攻擊的風險。(3)通過試點，逐步開展對已運DCS進行較為深入的安全測評，適度增加信息安全技術(shù)措施，待取得經(jīng)驗后，再組織力量全面推廣，把我國火電廠控制系統(tǒng)信息安全提高到一個新的水平。

　　為了提高這項工作的總體效益，建議針對國內(nèi)火電廠應(yīng)用的各種型號的DCS品牌出發(fā)，各大電力集團互相協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌規(guī)劃，選擇十個左右試點電廠，由應(yīng)用單位上級領(lǐng)導(dǎo)組織，國家級或重點的測評機構(gòu)、實驗室技術(shù)指導(dǎo)，相關(guān)DCS供應(yīng)商、優(yōu)秀信息安全產(chǎn)品生產(chǎn)商以及電廠負責DCS的工程師一起成立試點小組。這樣不僅可以融合DCS廠家的經(jīng)驗，包括他們已經(jīng)開展的信息安全測評和信息安全加強措施，減少不必要的某些現(xiàn)場直接工作帶來的較大風險。也有利于當前復(fù)合人才缺乏的情況下，確保工控系統(tǒng)技術(shù)和工控系統(tǒng)信息安全技術(shù)無縫融合，防止發(fā)生故障而影響安全生產(chǎn)(目前已經(jīng)有電廠在測試和加入安全措施導(dǎo)致DCS故障而停機的事件)。

　　4DCS信息安全若干具體問題的建議

　　4.1關(guān)于控制大區(qū)和管理大區(qū)隔離的問題

　　根據(jù)國家發(fā)改委2014年14號令頒發(fā)的《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》，以及國家能源局36號文附件《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護總體方案》的要求：(1)生產(chǎn)拉制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間通信應(yīng)當部署專用橫向單向安全隔離裝置，是橫向防護的關(guān)鍵設(shè)備。(2)生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)的控制區(qū)與非控制區(qū)之間應(yīng)當采取具有訪問功能的設(shè)施，實現(xiàn)邏輯隔離。2016年修訂的電力行業(yè)標準《火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)條件》(DL/T 924-2016)對隔離問題做了新的補充規(guī)定：(1)當MIS網(wǎng)絡(luò)不與互聯(lián)網(wǎng)連接時，宜采用SIS與MIS共用同一網(wǎng)絡(luò)，在生產(chǎn)控制系統(tǒng)與SIS之間安裝硬件的網(wǎng)絡(luò)單向傳輸裝置(單向物理隔離裝置)。(2)當MIS網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接時，宜采用SIS網(wǎng)絡(luò)獨立于MIS網(wǎng)絡(luò)，并加裝硬件的網(wǎng)絡(luò)單向傳輸裝置(單向物理隔離裝置)，而在生產(chǎn)控制系統(tǒng)與SIS之間安裝硬件防火墻隔離。根椐當前嚴峻的網(wǎng)絡(luò)安全形勢，應(yīng)當重新思考單向物理隔離裝置這個行之有效的關(guān)鍵安全措施的設(shè)置點問題。

　　建議無論是剛才提到的哪一種情況，單向物理隔離裝置均應(yīng)設(shè)置在生產(chǎn)控制系統(tǒng)(DCS)與SIS之間，理由是：(1)生產(chǎn)控制系統(tǒng)(DCS)對電廠人身設(shè)備危害和社會影響極大，而且危險事件瞬間爆發(fā)。因此，一定要把防控惡意操作、網(wǎng)絡(luò)攻擊和傳播病毒的區(qū)域限制在盡可能小的范圍內(nèi)，這樣可以最大限度提高電廠控制系統(tǒng)應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)危害的能力。(2)SIS是全廠性的，涉及人員相對廣泛，跟每臺機組均有聯(lián)系。因此，一旦隔離屏障被攻破，故障將是全廠性的，事故危害面相對較大。

　　4.2DCS信息安全認證和測試驗收問題

　　火電廠在推廣應(yīng)用DCS的30年歷史中，從一開始就適時提出了供編制招標技術(shù)規(guī)范書參考的典型技術(shù)規(guī)范書，進而逐步形成了標準， 明確規(guī)定了功能規(guī)范、性能指標以及驗收測試等一系列要求。隨后又根據(jù)發(fā)展適時增加了對電磁兼容性和功能安全等級認證的要求。當前，為確保得到信息安全的DCS產(chǎn)品，歷史經(jīng)驗可以借鑒。筆者認為，宜首先對控制系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)開展阿基里斯認證(Achilles Communications Certification，簡稱ACC)作為當前提高DCS信息安全的突破口。眾所周知，ACC已得到全球前十大自動化公司中八個公司的確認，并對其產(chǎn)品進行認證;工業(yè)領(lǐng)域眾多全球企業(yè)巨頭，均已對其產(chǎn)品供應(yīng)商提供的產(chǎn)品強制要求必須通過ACC認證。目前，ACC事實上已成為國際上公認的行業(yè)標準。

　　國內(nèi)參與石化和電廠市場競爭的不少外國主流DCS均已通過了ACC一級認證。至于國產(chǎn)主流DCS廠家，他們大多也看到了ACC認證是進入國際市場的門檻，也嗅到了國內(nèi)市場未來的傾向，都在積極為達到ACC一級認證而努力(緊迫性程度明顯與行業(yè)客戶對ACC認證緊迫性要求有關(guān))。此外，我國也已建立了進行測試認證的合格機構(gòu)，具備了國內(nèi)就地認證的條件。根據(jù)調(diào)查判斷，如果我們電力行業(yè)側(cè)開始編制技術(shù)規(guī)范書將ACC一級認證納入要求，相信在行政推動和市場促進雙重動力下，國產(chǎn)主流DCS在一年多時間內(nèi)通過ACC一級認證是可以做到的。除ACC認證外，如前所述，當前還急需編制招標用火電廠信息安全技術(shù)規(guī)范和驗收測試標準，使用戶在采購時對其信息安全的保障有據(jù)可依。從源頭抓起，取得經(jīng)驗，必將有利于在運DCS信息安全工作，少走彎路。

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