工业物联网面临的信息安全形势非常严峻

张猛

近年来， 世界各国掀起了以工业物联网为代表的第四次工业革命，智能工厂、产品“智造”更是引起了广泛关注，工业物联网向人们展示了一幅美好的画面，并表现出广阔的市场发展前景。

工业物联网是一个新概念，是传统工业自动化和工业信息化结合发展到一定阶段的产物。工业物联网突破了传统局域网的限制，将工厂生产、企业管理和市场营销等环节进行了强有力的结合，全方位采集底层基础数据，并进行更深层面的数据分析与挖掘，充分发挥整个企业中机器和人的潜能，提高生产效率。它具有以下四个典型特点：

一是全面感知。工业物联网利用射频识别技术、微机电传感器、二维码等手段随时获取产品从生产到销售到最终用户使用各个阶段的信息数据。传统工业自动化系统信息采集只局限于生产质检阶段，而企业信息化系统并不过分关注具体生产过程。

二是互联传输。工业物联网需利用专用网络与互联网相结合的方式，将物体信息实时准确地传递出去。它对网络的依赖性更高，比传统工业自动化、信息化系统都更强调数据交互。

三是智能处理。工业物联网综合利用云计算、云存储、模糊识别、神经网络等智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，并结合大数据技术，深入挖掘数据价值。

四是自组织与自维护。一个完善的工业物联网系统具有自组织与自维护功能。每个节点为整个系统提供自己处理获得的信息或决策数据，当某个节点失效或数据发生变化时，整个系统会自动根据逻辑关系做出相应调整。比如，当用户使用产品过程中出现问题，该“节点故障数据”将回传至系统中“技术部门节点”与“销售部门节点”，技术部门会对故障原因进行分析，若为设计原因可以及时调整生产线，降低损失；销售部门可以根据当前统计数据预估损失，并调整销售策略；售后部门则提前做好售后服务准备。整个系统是全方位互联互通的。

与此同时，工业物联网技术在信息安全方面存在的各种隐患也逐步暴露出来，如工业核心数据泄露、互联终端遭非法操控等，甚至发生黑客通过入侵电力能源工业网络系统攻击国家战略基础设施的事件，这又为工业物联网的发展蒙上一层阴影。工业物联网信息安全面临着四个方面的威胁：

（一）系统漏洞频发导致安全形势进一步恶化。近年来，工业物联网领域安全危机四伏，黑客通过系统漏洞对工业物联网应用进行攻击，实现系统破坏或者数据窃取的目的。虽然工业物联网概念较新，但是其依托的却是现代成熟的工业自动化技术与通信技术，这就导致传统黑客攻击方法对工业物联网系统是可行的。

另外，工业物联网系统中的大量有价值数據，也吸引着各方黑客去攻击和破坏。

截至2015年12月，中国国家信息安全漏洞共享平台、美国CVE（公共漏洞库）和ICS-CERT（工控系统网络安全应急响应小组）共披露工控系统相关漏洞达949个，涉及国内外厂商120个， 漏洞数量较2014年增长38%。根据ICS-CERT统计，工业领域网络安全事件呈快速爆发趋势，2010年仅为39件，而2013年竟高达256件。这些网络安全事件多分布在能源（151件，59%）、关键制造业（52件，20%）、市政交通（15件，10%）等涉及国计民生的关键基础行业。能源与关键制造业网络安全事件占总数的80%，这与工业能源领域高度的自动化与信息化密切相关。可以预见，随着工业物联网的快速发展，它面临的安全形势也将更加严峻。

（二）系统节点互联导致安全问题影响范围进一步扩大。和以往工业自动化、信息化系统采用局域网不同，工业物联网从一开始定义便是一个高度互联互通的网络。一个完整的工业物联网系统往往拥有数万个“数据节点”，一旦某个节点被攻破渗透，将对整个系统造成巨大影响，且破坏将通过节点网络高速扩散。2013年Black Hat大会上，有黑客展示了通过入侵某工业生产线网络中某一数据节点逐步夺取整个系统控制决策权，最终更改生产线生产流程决策的过程。包含物料采购子系统、生产子系统、销售数据统计系统在内的整个系统全部沦陷，而整个入侵过程只耗时不到2分钟。这个案例说明，随着工业物联网的发展，工业信息安全问题已不再局限于传统工控系统所涉及的具体生产应用范围，极有可能扩大到整个工业物联网系统的每个节点。

（三）新技术新应用集成导致网络安全问题更加突出。工业物联网系统是一个开放的系统。随着业务不断拓展，大量新技术与新应用被集成进工业物联网系统。受客观条件限制，这些新技术、新应用本身的安全防护强度并没有经过可靠性验证，极易成为整个系统的“安全短板”。

2013年9月，国内某大型金融企业新上线一套内部运营管理系统，该系统某些功能创新性实现了数据分散性存储与控制，但是在对该系统进行综合安全评估时，安全专家竟然从门禁系统入手，一步一步破解获得系统权限，最终成功入侵核心数据库。安全专家表示，整个系统的安全性具有明显的“短板效应”，虽然系统多个关键业务数据节点都进行了多重软硬件加密，但是由于某些非核心业务的新功能（如门禁）本身存在漏洞导致整个系统的安全受到威胁。

（四）网络攻击力量快速发展导致应对难度显著增加。由于工业领域关系一国经济命脉，一旦遭受攻击将造成重大损失。

目前西方国家都积极建立“网络安全部队”，为本国国家战略利益服务。美国是最早建立“ 网络安全部队”并进行网络攻击的国家。

总之，随着工业物联网面临的信息安全形势越来越严峻，有必要对工业物联网面临的信息安全隐患进行梳理，研究提升工业领域信息安全保障能力的方法。