工业控制系统与信息技术系统的比较

罗克韦尔自动化（中国）有限公司 华 镕

工业控制系统与信息技术系统的比较

罗克韦尔自动化（中国）有限公司 华 镕

最初，工业控制系统（ICS）与信息技术（IT）系统的相似性很小，ICS是孤立的系统，运行专有的控制协议，使用专用的硬件和软件。现在，广泛使用、成本低廉的互联网协议（IP）设备取代了ICS中的专有解决方案，但这也增加了网络安全漏洞和事件发生的可能性。由于ICS采用IT解决方案，提高了企业的连接性和远程访问能力，很多工厂正在用标准的计算机、操作系统（OS）、网络协议，设计和实施项目，所以ICS也变得更加像IT系统。这种集成支持新的IT功能，与过去的ICS比较，明显减少了与外部世界的隔离，因此也需要更多的安全保障，确保这些ICS能可靠工作。典型的IT系统已经设计了安全解决方案，用来对付这些安全隐患，但在ICS环境中引入相同的解决方案时，还须采取特殊的预防措施。在某些情况下，针对ICS环境需要新的安全解决方案。

ICS与传统的IT系统相比有许多不同的特点，包括不同的风险和优先事项。这其中包括了员工生命的健康与安全，生态环境的保护，生产设备的运行，以及对国民经济的影响。 ICS有不同的性能和可靠性要求，使用的操作系统和应用程序与典型的IT系统也不一样。此外，控制系统的设计和操作，有时会形成安保与效率的冲突（例如，需要密码认证和授权不应妨碍或干扰ICS的紧急行动，以下列出了在考虑ICS安保时，要注意的一些特殊因素：

性能要求

ICS一般都是时间关键性系统，各种设备要满足可接受的延迟和抖动标准，有些系统需要确定性响应，高吞吐量通常不是ICS所必需的。与此相反，IT系统通常需要高吞吐量，而可以承受一定程度的延迟和抖动。

可用性要求

许多ICS的过程在本质上是连续的。工业过程控制系统不能接受意外中断。如果需要人为中断，必须提前数天或数周之前计划和安排。具体实施前的测试是必须的，以确保ICS的高可用性。除了意外中断，许多控制系统为了保证生产连续，不允许随便停车和启动。在某些情况下，生产的产品或使用的设备比信息的中断更重要。因此，采用典型的IT策略，如重新启动一个组件，通常在ICS中是不能接受的，会对系统的可用性、可靠性和可维护性要求产生不利影响。有些ICS采用冗余组件，并行运行，在主组件出问题时可以切换到备份组件，提供连续性。

风险管理要求

在典型的IT系统中，数据的机密性和完整性通常是主要问题。对于ICS，人员安全、设备容错能力、防止环境破坏、危害公众健康或信心、合规、设备损失、知识产权损失、产品损失或损坏是主要问题。负责运营、安保和维护ICS的人员必须了解安全和安保之间的重要联系。

安保架构焦点

在典型的IT系统中，安保首要的重点是保护IT资产的运行，无论这些资产是集中式还是分布式、信息在存储还是在传输。在某些架构中，信息的集中存储和处理非常关键，可以给予更多的保护。对于ICS，边缘客户端（如PLC、DCS、操作员站等）需要小心保护，因为他们直接负责终端流程的控制。ICS中央服务器的保护也非常重要，因为中央服务器的问题可能会对每台边缘设备产生不利影响。

物理相互作用

在典型的IT系统中，没有物理与环境的相互作用。在ICS领域，ICS与物理过程和后果有着非常复杂的相互作用，这可以通过物理事件体现出来。所有集成到ICS的安保功能必须进行测试（例如，在可比的ICS上离线进行），以证明ICS的功能完全正常。

时间关键响应

在典型的IT系统中，实施访问控制不考虑数据流的大小。对于一些ICS，自动化的响应时间或人机交互的系统响应是非常关键的。例如，需要在人机界面（HMI）上的密码认证和授权不得妨碍或干扰ICS的紧急行动。信息流不能中断或损害。访问这些系统应受到严格的物理安保控制。

系统运行

ICS的操作系统（OS）和应用程序可能无法容忍典型IT安保做法。老旧系统因资源缺乏和经常中断而特别脆弱。控制网络通常较为复杂，需要不同层次的专业知识（例如，控制网络通常由控制工程师管理，而不是由IT人员）。在一个运行的控制系统网络中，软件和硬件的升级都非常困难。许多系统可能没有所需的功能，包括信息加密、错误日志和密码保护。

资源约束

ICS和实时操作系统往往是受资源限制的系统，通常不包括典型的IT安保能力。ICS组件上可能无法提供计算资源增加安保功能。此外，在某些情况下，由于ICS厂商的许可和服务协议，不允许使用第三方安保解决方案，如果安装的第三方应用没有供应商的确认或批准，可能会失去服务的支持。

通讯

在ICS的环境中使用的现场设备控制和内部处理器通信的通信协议和媒体，通常与通用IT环境中的不一样，可能是专有的。

变更管理

变更管理对保持IT和控制系统的完整性至关重要。未打补丁的软件对系统而言是最大的漏洞之一。IT系统的软件更新，包括安全补丁，通常按照相应的安全策略和规程及时更新。此外，这些规程经常使用基于服务器的工具自动执行。ICS的软件更新不总是能及时实施，因为这些更新需要工业控制应用供应商进行彻底的测试，然后应用的最终用户才能实施，还必须在数天或数周提前计划和安排ICS停机。作为更新过程的一部分，ICS可能还需要重新确认。另一个问题是，许多ICS利用旧版本的操作系统，供应商已不再支持。因此，可用的修补程序可能不适用。变更管理也适用于硬件和固件。在变更管理的过程中，对ICS的部分，需要ICS专家（例如，控制工程师）与安保和IT人员一起工作，仔细评估。

管理支持

典型的IT系统允许多元化的支持方式，由于互联的技术架构，支持的内容可能完全不同。对于ICS，服务支持通常要通过单一的供应商，其他的供应商可能提供不了多元化和互操作的解决方案。

组件寿命

典型的IT组件都有一个大约为3~5年的寿命，由于技术的快速演变，问题比较简单。对于ICS，许多技术都针对特定的应用，部署技术的生命周期通常为15~20年，有时甚至更长。

访问组件

典型的IT组件，通常在本地易于访问，而ICS的组件有时是孤立和远程的，访问他们比较费力。

表1总结了一些IT系统和ICS之间的典型不同点。

表1 比较IT系统和ICS之间的不同

华镕，男，1982年毕业于北京科技大学自动化系，现任罗克韦尔自动化（中国）有限公司全球标准及贸易部中国地区经理。