面向稳控系统E1通道的网络靶场实验台的设计与实现

随着智能电网和跨区稳定控制技术的发展,信息通信与电力系统的耦合更加紧密,网络攻击带来的安全风险也越来越高。稳控系统E1通道作为重要的测控通道,其安全性对稳控系统起到重要的作用,因此,开展面向稳控系统E1通道的半实物仿真和攻防演练,对发现E1通道的安全漏洞有重要意义。首先,基于半实物仿真技术设计了面向稳控系统E1通道的网络靶场实验台,介绍基于该实验台的攻防演练方案;然后,通过该实验台对一个典型的在运稳控系统E1通道开展仿真和攻击模拟实验,测试了稳控系统的安全隐患,并验证了实验台的有效性;最后,提出几种提升E1通道安全性的方法,并展望了实验台的应用前景。

新型ADETCS下工业信息物理系统综合安全控制

针对一类虚假数据注入(FDI)攻击与故障共存的工业信息物理系统(ICPS),在新型自适应离散事件触发通信机制(ADETCS)下,研究了综合安全控制与通信的协同设计问题。引入ADETCS取代传统离散事件触发通信机制,构建安全与通信可自适应协同优化运行的ICPS架构;通过对ADETCS中阈值函数的优化设计,获得一种可随系统动态行为双向连续变化的新型ADETCS;在该机制下,基于主动容侵和容错的思想,通过构造Lyapunov泛函,借助新型Bessel-Legebdre不等式、锥补线性化(CCL)等少保守性技术,在统一的自适应变采样框架下,推证出鲁棒估计器与综合安全控制器的求解方法,使ICPS可同时防御FDI攻击与故障,并具有更优的自适应通信调节能力。仿真结果表明:新型ADETCS中阈值函数的巧妙设计及CCL的应用,相较现存通信机制和设计方法,可使ICPS的综合安全控制性能与资源节约获得更优的折中平衡。

一种虚实结合的工控安全实训靶场平台设计

针对目前实体工控安全实训靶场不能开展多人同时在线操作的实验教学、攻防比赛、红蓝对抗,以及虚拟工控安全实训靶场不能基于应用层和实体设备开展攻击演示、漏洞扫描与挖掘、安全研究等问题.设计了一种虚实结合的工控安全实训靶场平台,通过融合实体设备仿真和虚拟化应用层仿真的能力,满足用户开展实验教学、攻防演练、红蓝对抗、漏洞扫描与挖掘、攻击效果演示以及安全研究等工作,为今后我国工控安全实训靶场建设提供参考依据.

基于软件机器人的工控靶场应用软件行为模拟

工控靶场为开展工业控制系统(ICS)安全研究提供重要支撑。面向工控靶场关键任务之一的应用软件行为模拟,提出一种软件机器人方法以实现工控靶场应用软件行为的逼真模拟。考虑软件图形界面及软件内在显隐式规则,提出基于尺度不变特征变换(SIFT)图像相似度的软件菜单采集算法及混合状态机模型对应用软件行为进行建模。针对软件机器人的智能化问题,使用深度Q网络(DQN)算法驱动软件机器人对应用软件行为进行自主学习,同时结合多重经验回访和多重目标网络对DQN算法进行优化。实验结果表明:基于DQN的软件机器人能够对工控软件进行有效学习,且优化后的DQN算法自主学习效果更佳。

工控网络安全靶场异构资源建模封装技术研究

针对工控网络安全靶场的异构资源种类多、管控难的问题,采用元建模的方式对各类试验资源进行建模,分类并统一描述真实资源的功能、性能、接口、形态等属性,建立与真实资源映射的模型,实现模型复用、快速重构;分析资源的管控接口、采集接口和I/O接口,建立资源构件化封装规范,对各类资源进行构件化封装,为工控网络安全靶场资源的灵活配置、自动管控提供技术支撑。通过软件工具对资源建模封装的方法进行了验证。该研究的意义在于通过建模封装技术,实现对资源的可视化操作和统一管理。

工业控制系统网络安全防护体系建设研究

工业控制系统是国家关键基础信息系统,其安全性已提升到国家战略层面。随着工业化与信息化的深度融合,智能制造技术将打破传统的人机物协同边界,工业控制系统将直接面对来自网络的安全威胁。结合工业控制系统遭遇的网络病毒攻击事件,对照《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》的通用要求,对工业控制系统的特性和面临的网络安全威胁进行了研究。提出了构建从通信网络、区域边界到计算环境的多层级、多层次安全防护,对网络监测运营平台和安全管理中心进行系统监控与管理的纵深防护体系。初步建成的工业控制系统网络安全防护体系经过网络安全等级保护测评与实践验证,可有效应对多种新型网络攻击、防止恶意软件的破坏、阻止恶意报文的传输,从而保护工业控制系统的安全运行。同时,工业控制系统遭遇网络病毒攻击后的应对措施及经验,对实战防御研究及防护体系的建设完善具有借鉴和指导意义。

基于语义级协议解析的工控网络安全监测方法

随着工业自动化技术的发展,生产效率提高的同时安全隐患日益增加,因此保障工控系统网络安全至关重要。基于语义级协议解析的工控网络安全监测方法具备实时、高效、可靠等特点,提出一种基于特征关联分析的工控协议语义级协议解析方法。该方法结合协议基本特征关联分析技术与协议消息序列逆向分析技术,深度解析工控协议,为工控网络安全监测提供技术支撑。实验结果表明,在专用工控场景下,基于语义级协议解析的工控网络安全监测准确率达95%以上,该系统可为工控网络提供实时、准确、高效的监测与诊断。

贵州移动工控网络靶场平台建设项目

随着科技的进步,通信技术不断升级和创新,从传统的有线通信向无线通信、5G、物联网等新技术演进,提高了通信网络的效率、速度和覆盖范围,推动了通信行业的迅猛发展。在信息时代,通信行业扮演着不可或缺的角色,对全球互联互通、经济增长、社交互动和危机应对具有深远的影响,逐渐成为现代社会的支柱之一。本文结合行业背景和工业业务场景,介绍全生命周期的工业控制系统信息安全靶场资源管控系统,实现共性组件和资源的调度,支持跨网络、跨架构的攻防演练,为工业控制系统安全测试验证和攻防演练提供切实可行的方案。

城市水务集团供水全生命周期工控网络安全提升方案

供水是城市关键基础设施之一,关乎居民用水安全,对其安全性和稳定性要求很高。本文对某水务集团水全生命周期工控系统面临的安全风险进行了分析,强调了工业控制安全,从“预警”“监测”“响应”“防护”和“保障”五个维度构建纵深防御体系。

工业互联网安全风险防控中的CPS应用探索

随着数字技术与传统基础设施的紧密结合,工业互联网已然逐步成为新基建领域的核心战场。新基建催生的全新产业形态和发展模式,势必带来全新的风险和挑战,这也是与传统环境相比较明显的差异之一。在全力推进“新基建”的过程中,必须高度警惕并防范可能出现的各类新型风险,将预防及管控工业风险视为至关重要的一环。因此,针对工业互联网安全风险防控中的信息物理融合系统(Cyber Physical Systems,CPS)应用展开研究。

A note on diagnosis and performance degradation detection in automatic control systems towards functional safety and cyber security

This note addresses diagnosis and performance degradation detection issues from an integrated viewpoint of functionality maintenance and cyber security of automatic control systems.It calls for more research attention on three aspects:(i)application of control and detection uni ed framework to enhancing the diagnosis capability of feedback control systems,(ii)projection-based fault detection,and complementary and explainable applications of projection-and machine learning-based techniques,and(iii)system performance degradation detection that is of elemental importance for today's automatic control systems.Some ideas and conceptual schemes are presented and illustrated by means of examples,serving as convincing arguments for research e orts in these aspects.They would contribute to the future development of capable diagnosis systems for functionality safe and cyber secure automatic control systems.

标准引领 网络安全四大能力全面支撑网络强国建设

网络安全作为中国电子技术标准化研究院新兴技术领域的重点发展方向,在院领导带领下,网络安全人才培养成果显著,技术队伍规模持续扩大,专业水平不断提升。系统梳理网络安全研究能力和网络安全标准化科研成果,全面展示中国电子技术标准化研究院网络安全研究领域近10年来阶段性成果。网络安全研究基础不断夯实,形成了标准研制、政策研究、技术研发、检验检测四大研究能力。网络安全标准化科研成果丰硕,标准化在在网络安全工作中的作用和影响力不断增强。所开展的工作有效保障了数据安全治理、个人信息保护、工业控制系统安全、关键信息基础设施安全保护、商用密码应用安全评估、云计算服务安全评估等网络安全重点工作的顺利开展,为建设网络强国提供了有力的标准化支撑。

安全仪表系统全寿命期信息安全工作策略研究

安全仪表系统(SIS)是工业生产过程中至关重要的安全保护层,其信息安全一旦遭受攻击或破坏极易产生严重的事故后果。当前有不少安全仪表系统安全设计考虑不足,安全技术融合应用深度不够,为解决SIS设计实施和运行维护全寿命期信息安全工作难点问题,分析SIS信息安全面临的主要挑战,阐述SIS全寿命期信息安全的理念,研究信息安全风险评估的流程和主要内容,提出信息安全定级模型和信息安全规格书编制要求;分别针对SIS设计实施和运行维护阶段,构建相应的信息安全工作策略和方法。研究结果可为SIS信息安全全寿命的工作提供有力的技术指导和参考,进一步增强SIS的信息安全风险防控能力。

基于网络靶场技术的安全检测方法设计

为加强电力工控系统安全,研究了基于网络靶场技术的电力工控系统安全检测方法。通过在网络靶场平台上构建1个电力工控系统,模拟仿真试验环境。利用漏洞扫描、安全分析和攻击仿真等技术,对电力工控系统进行全面深入的安全检测,以识别并修复系统中的漏洞、提高系统安全性。通过分析电力工控系统的特点和安全威胁,介绍了基于网络靶场技术的安全检测方法,并设计试验进行验证。试验结果表明,该方法在检测电力工控系统安全性方面具有较高的有效性。该方法创新性地使用了网络靶场技术来检测电力工控系统的安全隐患,较好地解决了电力工控系统在线检测或手工检测的局限性问题。

基于深度学习的电力工控流量应用层报文异常检测

准确可靠的电力工控流量异常检测方法是识别网络攻击和实现主动防御的关键手段,对于保证电网的安全稳定运行具有重要意义。文中针对现有电力工控流量异常检测方法存在的检测深度不足、攻击分类少、未知异常识别能力弱等问题,提出了一种基于飞蛾扑火优化(MFO)算法和一维卷积神经网络(1D-CNN)的电力工控流量应用层报文异常检测方法。首先,在深度协议解析的基础上对流量数据的应用层报文进行多维度特征提取;其次,利用随机森林算法计算特征重要度,剔除冗余特征;然后,训练所搭建的1D-CNN报文异常检测模型,并结合MFO算法进行超参数调优,提升模型性能;最后,利用Softmax分类器输出报文的异常检测结果。仿真结果验证了所提方法的有效性。

核电工控系统网络安全态势感知解决方案研究

核电厂工控系统复杂多样,且各工控系统独立防护,使核电厂缺乏整体的网络安全监控和防御能力。为解决这一问题,针对核电工控系统特点、现状及国家政策法规要求,研究了核电工控系统网络安全态势感知解决方案。该方案应用了全流量回溯分析、无损漏洞检测、单向通信、日志及工控协议快速范化解析等关键技术。该方案以核电厂为单位,对核电工控系统业务零影响、全兼容,能够监控全厂工控系统资产安全状态与告警威胁趋势、感知网络安全态势、洞悉安全风险、提供综合决策与行动。通过搭建样机系统进行全系统功能测试及第三方安全评估,验证了方案的可行性、可靠性和安全性。该方案可有效提升核电工控系统网络安全整体防护能力,为未来在核电领域中的应用提供了良好实践。

油田工控系统信息安全体系构建分析

对油田工业环境而言,工控系统与常规的办公自动化系统看似一致,其实存在着诸多微观差异。在构建对应的安全保障体系时,需从工控系统的具体特征出发,展开具有针对性的构建,才能取得一定效果。对这一问题,首先应深入考察工控信息系统自身安全需求,而后以此作为基础展开具有针对性的安全框架构建。

核工业网络安全仿真测试床的建设研究

为研究网络空间,特别是核电系统的各种安全威胁和防护问题,对核工业网络安全仿真测试床的建设进行研究。采用分组分析法,从工控网络测试验证、安全研究与演练等角度对仿真测试床分组,并从安全仿真与建模技术研究、典型安全测试与评估靶标方面进行需求评判。该研究通过建设网络安全仿真测试床,构建出虚拟化、云计算等底层基础架构的组合,提供功能强大的虚拟机或物理机,并组建无限接近于真实网络环境的虚拟网络环境。研究核工业控制系统网络和系统本身的安全威胁、防护机制以及核工业系统基础设施的安全建设问题,为解决日益严峻的核工业安全形势提供参考。

核电厂基于FPGA的仪控系统网络安全研究

基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的系统解决方案具有设计简单、并行处理能力高、系统可验证、许可成本低等特点,在核电厂仪控系统中得到了广泛应用。在当前核安全监管体系中,与FPGA技术相关的监管要求多聚焦于功能安全,对网络安全的监管要求相对较少,存在安全监管空白和弱项。通过研究、分析FPGA技术自身特点,从产品和系统生命周期的角度,全面梳理和介绍了FPGA技术存在的安全脆弱性、面临的安全威胁和当前主流的安全防御技术。结合当前监管实践,提出核电厂基于FPGA仪控系统的网络安全解决方案。对如何加强基于FPGA仪控系统的网络安全建设提出具体意见和建议,以期提高对基于FPGA技术网络安全工作的全面认识,为进一步提升核电厂网络安全水平奠定基础。

工业工程应用人工智能的工控安全系统设计

针对工控系统安全防御的问题,分析当前工控系统面临的网络威胁现状,通过集成人工智能技术,有效检测和防范潜在的网络威胁,提高了攻击检测的准确性和响应速度。结果表明,所提出的工控安全系统设计能有效检测和防范潜在的网络威胁,显著提升攻击检测的准确性和响应速度,人工智能驱动的工控安全系统不仅增强了系统的防御能力,而且能够准确识别和迅速响应多样化的网络攻击和恶意行为。