工控信息安全研究與教學(xué)仿真系統(tǒng)

一、工控安全業(yè)務(wù)概述

在信息安全領(lǐng)域不斷拓展，利用自身優(yōu)勢和相關(guān)積累自2013年進(jìn)入工控系統(tǒng)信息安全領(lǐng)域，在加大資源投入的基礎(chǔ)上迅速占領(lǐng)了市場，在各個行業(yè)都建立了試點(diǎn)樣板局。目前已經(jīng)建立擁有業(yè)內(nèi)規(guī)模優(yōu)秀，設(shè)備完善的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全實驗室，配備有SIEMENS、AB-Rockwell、Schneider、ABB、三菱、GE、和利時等主流工控系統(tǒng)以及流程類生產(chǎn)裝置，*仿真涉及軌道交通、先進(jìn)制造、石油煉化、煙草等各個行業(yè)工控協(xié)議數(shù)據(jù)及工藝流程。

  在國家政策引導(dǎo)下并聯(lián)合業(yè)內(nèi)工控系統(tǒng)信息安全研究機(jī)構(gòu)、協(xié)同設(shè)計院、用戶一起推動了工控系統(tǒng)信息安全建設(shè)。目前公司已全面推出面向高校教育專業(yè)-信息安全、工業(yè)自動化、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)的工控信息安全教學(xué)試驗箱，能夠指導(dǎo)學(xué)生在此基礎(chǔ)上開展一系列的研發(fā)創(chuàng)新活動，提高就業(yè)實戰(zhàn)水平，同時推動工控信息安全行業(yè)的發(fā)展、協(xié)助企事業(yè)用戶提升工控系統(tǒng)信息安全水平，更全面、更高效地保障企業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、研究與教學(xué)實驗系功能展示（訂制）

Ø  工控系統(tǒng)漏洞挖掘及防護(hù)研究

Ø  工控信息安全設(shè)備測試與驗證

Ø  工控系統(tǒng)信息安全統(tǒng)一管理

Ø  工控信息安全實驗平臺搭建

Ø  工控信息安全攻擊防守演練

Ø  面向行業(yè)工控客戶攻擊防守展示

Ø  工控信息安全技術(shù)培訓(xùn)

Ø  工控系統(tǒng)協(xié)議仿真、深度解析并驗證

Ø  相關(guān)技術(shù)、解決方案交流

Ø  資源、數(shù)據(jù)共享

。。。。。。

三、工控信息安全仿真系統(tǒng)介紹

3、1、仿真實驗平臺實現(xiàn)方案

工控安全設(shè)備及工控信息安全展示平臺

1）、工控安全產(chǎn)品-工業(yè)防火墻、工控異常監(jiān)測等

2）攻擊防守研究與教學(xué)及監(jiān)控系統(tǒng)-攻擊工具包、工程師站、操作員站等

工控信息安全管理系統(tǒng)

（1）產(chǎn)品功能特點(diǎn)

系統(tǒng)的功能由如下12個主要功能模塊組成，具體見下表：

主界面如下圖所示：

全局安全監(jiān)控

安全事件可視化展示

狀態(tài)監(jiān)控

告警展示

主界面支持用戶定義，如上圖所示主界面展示如下信息

• 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示。
• 性能監(jiān)控的信息，顯示設(shè)備通斷狀態(tài)等信息、設(shè)備種類、個數(shù)等信息。
• 告警信息統(tǒng)計展示。

工控漏洞掃描系統(tǒng)

夢潮科技天鏡脆弱性掃描與管理系統(tǒng)V6.0-工控系統(tǒng)版基于工控系統(tǒng)已知的安全漏洞特征（如SCADA/HMI軟件漏洞，PLC、DCS控制器嵌入式軟件漏洞，Modbus、Profibus等主流現(xiàn)場總線漏洞、SCADA/HMI軟件漏洞等），對SCADA、DCS系統(tǒng)、PLC等工業(yè)控制系統(tǒng)中的控制設(shè)備、應(yīng)用或系統(tǒng)進(jìn)行掃描、識別，為工業(yè)控制系統(tǒng)提供完善的*的漏洞分析檢測。

 (1) 產(chǎn)品功能特點(diǎn)

夢潮科技的天鏡脆弱性掃描與管理系統(tǒng)V6.0-工控系統(tǒng)版具有如下特點(diǎn)：

• 支持對西門子、施耐德、GE、亞控等主流工控廠商的SCADA/HMI軟件的漏洞掃描；
• 支持西門子、施耐德、GE等主流工控廠商的DCS系統(tǒng)、PLC控制器的漏洞掃描；
• 支持Modbus、Profibus等主流現(xiàn)場總線的漏洞掃描；
• 支持工業(yè)控制系統(tǒng)漏洞生命周期管理、評估漏洞安全風(fēng)險、漏洞驗證、提供漏洞修復(fù)建議等；
• 完善的工控系統(tǒng)風(fēng)險分析報告。

工控異常監(jiān)測流量分析審計系統(tǒng)

工控異常監(jiān)測系統(tǒng)，是工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全需求的檢測系統(tǒng)。本產(chǎn)品依托多年雄厚的網(wǎng)絡(luò)安全檢測技術(shù)，通過對工業(yè)控制系統(tǒng)中的工控語言進(jìn)行專項解讀，形成了*的工控網(wǎng)絡(luò)檢測策略，實現(xiàn)了對各工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效入侵檢測。

工控異常監(jiān)測系統(tǒng)是在根據(jù)已有的、的攻擊手段的信息代碼對進(jìn)出網(wǎng)段的所有操作行為進(jìn)計實時監(jiān)控、記錄，并按制定的策略實行響應(yīng)(阻斷和進(jìn)行各種形式的報警)，從而防止工控網(wǎng)絡(luò)的攻擊與犯罪行為。

(1) 產(chǎn)品功能特點(diǎn)

工業(yè)網(wǎng)閘

天清安全隔離與信息交換系統(tǒng)工控網(wǎng)閘產(chǎn)品是具有*自主知識產(chǎn)權(quán)的安全隔離與信息交換系統(tǒng)，該產(chǎn)品利用網(wǎng)絡(luò)隔離與訪問控制技術(shù)，可以隔離工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)中的管理層與生產(chǎn)控制層，對重點(diǎn)數(shù)據(jù)提供高安全隔離的保護(hù)，同時正確傳輸OPC指令，保障生產(chǎn)的安全有序進(jìn)行。

（1）產(chǎn)品原理特點(diǎn)

安全隔離技術(shù)的工作原理是使用帶有多種控制功能的固態(tài)開關(guān)讀寫介質(zhì)連接兩個獨(dú)立的主機(jī)系統(tǒng)，模擬人工在兩個隔離網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換。其本質(zhì)在于：兩個獨(dú)立主機(jī)系統(tǒng)之間，不存在通信的物理連接和邏輯連接，不存在依據(jù)TCP/IP協(xié)議的信息包轉(zhuǎn)發(fā)，只有格式化數(shù)據(jù)塊的無協(xié)議“擺渡”。被隔離網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳遞方式采用*的私有方式，不具備任何通用性。

天清安全隔離與信息交換系統(tǒng)工控網(wǎng)閘，只允許生產(chǎn)控制網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)流向生產(chǎn)管理網(wǎng)，允許符合控制網(wǎng)傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)返回到控制網(wǎng)絡(luò)，不容許任何其它數(shù)據(jù)返回到控制網(wǎng)絡(luò)。同時對流經(jīng)的數(shù)據(jù)報文進(jìn)行嚴(yán)格協(xié)議格式檢查和內(nèi)容過濾。天清工控網(wǎng)閘根據(jù)不同的DCS采集系統(tǒng)，采取同步或異步的數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測機(jī)制，并且根據(jù)OPC協(xié)議的特點(diǎn)，使用了高安全的自協(xié)商動態(tài)端口通訊機(jī)制，從而解決了OPC通訊采用動態(tài)端口帶來的安全防護(hù)瓶頸問題，阻止病毒和任何其它的非法訪問，保證了生產(chǎn)控制網(wǎng)和生產(chǎn)管理網(wǎng)的通訊安全。

網(wǎng)絡(luò)安全隔離與信息交換系統(tǒng)要想做好防護(hù)的角色，首先必須能夠保證自身系統(tǒng)的安全性。天清安全隔離與信息交換系統(tǒng)具有*的自身防護(hù)特性，可以阻止來自從網(wǎng)絡(luò)任何協(xié)議層發(fā)起的攻擊、入侵和非法訪問。網(wǎng)絡(luò)之間所有的TCP/IP連接在天清安全隔離與信息交換系統(tǒng)上都要進(jìn)行*的應(yīng)用協(xié)議還原，還原后的應(yīng)用層信息根據(jù)用戶的策略進(jìn)行強(qiáng)制檢查后，以格式化數(shù)據(jù)塊的方式通過隔離交換矩陣進(jìn)行單向交換，在另外一端的主機(jī)系統(tǒng)上通過自身建立的安全會話進(jìn)行終的數(shù)據(jù)通信，即實現(xiàn)“協(xié)議落地、內(nèi)容檢測”。這樣，既從物理上隔離、阻斷了具有潛在攻擊可能的一切連接，又進(jìn)行了強(qiáng)制內(nèi)容檢測，從而實現(xiàn)高等級的通訊安全與自身安全性。

安全隔離與信息交換系統(tǒng)架構(gòu)主要由內(nèi)網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)、外網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)和隔離交換矩陣三部分構(gòu)成。內(nèi)網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)與內(nèi)網(wǎng)相連，外網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)與外網(wǎng)相連，內(nèi)/外網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)內(nèi)外網(wǎng)信息的獲取和協(xié)議分析，隔離交換矩陣根據(jù)安全策略完成信息的安全檢測，內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)之間的安全交換。整個系統(tǒng)具備以下技術(shù)特性：

• 多網(wǎng)絡(luò)隔離的體系結(jié)構(gòu)，通過硬件完成兩側(cè)信息的“擺渡”。
• 被隔離網(wǎng)絡(luò)之間任何時刻不產(chǎn)生物理連接。
• 內(nèi)/外網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)之間沒有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議邏輯連接，通過隔離交換矩陣的全部是應(yīng)用層數(shù)據(jù)，也就是OSI模型的七層協(xié)議全部斷開。
• 數(shù)據(jù)交換方式*私有，不具備可編程性。

（2）功能說明

OPC應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸

支持DCS/SCADA網(wǎng)絡(luò)與管理網(wǎng)絡(luò)之間的OPC應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳輸；支持協(xié)議格式檢查及內(nèi)容過濾；支持同步、異步監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，支持高安全的自動協(xié)商動態(tài)端口通訊機(jī)制；支持情景模式，能夠設(shè)置OPC工控應(yīng)用允許通信的時間；支持端口訪問控制。

數(shù)據(jù)庫訪問

實現(xiàn)對多種（如MySql、SqlServer、Oracle、DB2、Sybase）主流數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全訪問；支持SQLServer和Oracle數(shù)據(jù)庫SQL語句過濾功能；支持實時數(shù)據(jù)庫的訪問與數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)庫同步

支持Oracle、SQL Server、Sybase、Db2等主流數(shù)據(jù)庫間單向和雙向同步；支持同構(gòu)、異構(gòu)同步；支持一對多，多對一同步；支持字段級的同步，具有條件同步等多種同步策略；支持詳細(xì)的日志審計和報警功能；支持病毒檢測。

文件同步

實現(xiàn)文件的安全交換，支持NFS、SMBFS、SAMBA等文件系統(tǒng)，支持跨系統(tǒng)平臺文件同步；支持有客戶端和無客戶端方式；可實現(xiàn)單向和雙向同步；支持多種文件同步控制，支持內(nèi)容過濾和病毒檢測。

FTP訪問

實現(xiàn)安全的FTP訪問，支持對用戶、命令、文件類型等細(xì)粒度訪問控制；支持動態(tài)建立數(shù)據(jù)通道，并可對訪問端口號自由定義；支持中文文件名的過濾控制等多種功能。

定制訪問

實現(xiàn)特定TCP、UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)隔離交換，可合作定制開發(fā)特定協(xié)議的安全檢測，實現(xiàn)如黑白名單控制、關(guān)鍵字過濾等；支持對訪問源地址的控制；透明模式支持時段控制策略，時間模式可以是一次性或周循環(huán)。

網(wǎng)閘工作原理

主機(jī)架構(gòu)

安全審計

工業(yè)防火墻

天清漢馬工業(yè)防火墻IFW-3000（下文均使用IFW-3000來說明）是一款專門為工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)的信息安全產(chǎn)品。

（1）產(chǎn)品功能特點(diǎn)

生產(chǎn)網(wǎng)和管理網(wǎng)的互連互通在極大的提高了信息傳遞效率的同時，也引入了很多的安全風(fēng)險。為有效抵御來自內(nèi)外網(wǎng)對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的攻擊，需要對工業(yè)和關(guān)鍵設(shè)備邊界進(jìn)行安全防護(hù)。目前比較的ISA99/IEC62443工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)推薦使用縱深防御(defense in depth)的安全策略，這是成功的安全實踐。IFW-3000強(qiáng)大的功能和環(huán)境適應(yīng)性可有效支撐縱深防御安全策略的落地。

表格 3-1 縱深防護(hù)功能簡介

表格 3-2 功能參數(shù)表

（2）工業(yè)協(xié)議控制及解析與防護(hù)

IFW-3000可以對的工業(yè)協(xié)議進(jìn)行訪問控制：

1、預(yù)置了百種以上工業(yè)協(xié)議，可實現(xiàn)工業(yè)協(xié)議的白名單安全防護(hù)。

2、預(yù)置了常用的PLC防護(hù)模型，可快速實現(xiàn)控制器的白名單防護(hù)。

3、支持基于二層協(xié)議號和三層網(wǎng)絡(luò)端口號的自定義工業(yè)協(xié)議白名單安全防護(hù)。

IFW-3000工業(yè)協(xié)議的安全防護(hù)，除了具備白名單訪問控制等基本功能外，還需要對工業(yè)協(xié)議有應(yīng)用層的理解與控制，可以實現(xiàn)對工業(yè)指令的過濾。IFW-3000支持基于Modbus/TCP、Modbus/RTU、IEC104等協(xié)議的深度過濾功能。

IFW-3000工業(yè)協(xié)議的安全防護(hù)，除了具備白名單訪問控制等基本功能外，還需要對工業(yè)協(xié)議有應(yīng)用層的理解與控制，可以實現(xiàn)對工業(yè)指令的過濾。IFW-3000支持基于Modbus/TCP、Modbus/RTU、IEC104等協(xié)議的深度過濾功能。

支持防火墻模式配置，支持全通模式、調(diào)試模式和防護(hù)模式

實驗系統(tǒng)組成

工控安全實驗系統(tǒng)由各種工業(yè)仿真現(xiàn)場、工控控制系統(tǒng)、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工控系統(tǒng)信息安全設(shè)備及工控信息安全展示平臺等組成。

1）、工控安全研究與教學(xué)系統(tǒng)   

2）、化工行業(yè)工控安全仿真系統(tǒng)

3）、污水處理或城市給水行業(yè)工控安全仿傎系統(tǒng)

 4）、發(fā)電行業(yè)工控安全仿真系統(tǒng)

 5）、軌道交通行業(yè)工控安全仿真系統(tǒng)

6）、物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)工控安全仿真系統(tǒng)

7）、自動化生產(chǎn)工控安全仿真系統(tǒng)

3.2攻擊工具包

硬件為一臺工業(yè)加固筆記本形態(tài)，軟件集成工控系統(tǒng)上位機(jī)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、工業(yè)控制器（PLC\DCS\RTU等）等專業(yè)攻擊工具。如

1、信息收集，掃描

nmap 號稱掃描器*，歷史為悠久，支持多種掃描方式，準(zhǔn)確度、速度相比其他工具都有很大優(yōu)勢

Ipscan 經(jīng)典、易用的網(wǎng)段掃描工具

nessus開源綜合漏掃軟件，支持系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等漏洞掃描

OpenVAS 基于nessus，在nessus走商業(yè)化路線后成為第二個開源的nessus

2、破解，加解密

hydra 開源，功能為強(qiáng)大的遠(yuǎn)程協(xié)議破解工具，支持眾多遠(yuǎn)程認(rèn)證協(xié)議

bruter windows下圖形界面的遠(yuǎn)程協(xié)議破解工具，支持協(xié)議相對hydra要少一些

passwordspro windows平臺散列破解工具，支持各種類型的散列，和salt散列破解

john the ripper 跨平臺操作系統(tǒng)密碼與散列破解工具

LC6 windows系統(tǒng)密碼破解工具

Cain 上帝之手，具備眾多散列破解、嗅探等功能

3、漏洞利用

Metasploit 集成漏洞攻擊腳本多的綜合漏洞攻擊平臺

4、Web有關(guān)

sqlmap 基于python，開源的sqlmap注入檢測工具

burp suite http協(xié)議底層分析工具，滲透測試人員利器

3.3工控安全實驗箱網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

四、工控安全實驗室攻擊防守教學(xué)展示

4.1、工控系統(tǒng)上位機(jī)操作系統(tǒng)漏洞入侵防護(hù)展示

攻：通過windows開啟的服務(wù)漏洞，進(jìn)行滲透測試，提權(quán)，終遠(yuǎn)程控制上位機(jī)，對遠(yuǎn)程PLC進(jìn)行啟停、賦值等操作包括更改控制邏輯等。

滲透測試，探測服務(wù)器開發(fā)服務(wù)

測試可利用服務(wù)命令

口令猜測

防：通過工控漏洞掃描操作站漏洞，及時封堵；工控異常監(jiān)測發(fā)現(xiàn)未知連接、報警；工業(yè)防火墻進(jìn)行防護(hù)。

防火墻自定義防護(hù)規(guī)則

4.2、工控系統(tǒng)編程組態(tài)監(jiān)控軟件漏洞進(jìn)行的入侵防護(hù)展示

攻：模擬“震網(wǎng)”病毒，西門子上位機(jī)監(jiān)控軟件WinCC漏洞進(jìn)行的攻擊，對下位機(jī)PLC進(jìn)行非法賦值等操作控制。震網(wǎng)病毒解析

       一旦發(fā)現(xiàn)WinCC系統(tǒng)，就利用其中的兩個漏洞展開攻擊：

一是WinCC系統(tǒng)中存在一個硬編碼漏洞，保存了訪問數(shù)據(jù)庫的默認(rèn)賬戶名和密碼，Stuxnet利用這一漏洞嘗試訪問該系統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫。

二是在WinCC需要使用的Step7工程中，在打開工程文件時，存在DLL加載策略上的缺陷，從而導(dǎo)致一種類似于“DLL預(yù)加載攻擊”的利用方式。終，Stuxnet通過替換Step7軟件中的s7otbxdx.dll，實現(xiàn)對一些查詢、讀取函數(shù)的Hook。

防：通過工控漏洞掃描出上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控軟件漏洞，并提供相關(guān)補(bǔ)丁進(jìn)行修補(bǔ)。由于工控特殊情況不能及時升級，工控異常監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)病毒告警聯(lián)動工業(yè)防火墻進(jìn)行防護(hù)。

工控異常監(jiān)測發(fā)現(xiàn)病毒

工業(yè)防火墻做相關(guān)防護(hù)

4.3、工控系統(tǒng)工控協(xié)議漏洞進(jìn)行的入侵防護(hù)展示

攻：西門子S7協(xié)議或者羅克韋爾AB Ethernet/IP協(xié)議，攻擊計算機(jī)通過對工控協(xié)議的深度分析，發(fā)出遠(yuǎn)程停機(jī)、程序下載等指令包，實現(xiàn)對下位機(jī)PLC的非法控制。

利用S7協(xié)議封裝遠(yuǎn)程停機(jī)指令攻擊包

防：工業(yè)防火墻可以對一些特殊指令過濾，防止遠(yuǎn)程停機(jī)，對讀寫下位機(jī)的監(jiān)控電腦進(jìn)行可信認(rèn)證。

制定防護(hù)策略

4.4、工控系統(tǒng)控制器漏洞進(jìn)行的入侵防護(hù)展示

攻：西門子、AB等控制器的漏洞進(jìn)行攻擊，造成控制器內(nèi)存溢出、死機(jī)等狀態(tài)。

防：工控異常監(jiān)測發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中非法指令報價聯(lián)動工業(yè)防火墻對非法指令進(jìn)行攔截。

4.5、MES系統(tǒng)與工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫的入侵防護(hù)展示

攻：利用OPC協(xié)議的漏洞，在通過OPC服務(wù)器與MES服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊過程中，攻擊計算機(jī)可以偽裝合法的OPC Client對工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。

數(shù)據(jù)傳輸

防：工業(yè)網(wǎng)閘可以做到單向隔離，工業(yè)防火墻做OPC動態(tài)端口識別。

OPC動態(tài)端口解析防護(hù)（支持OPC DA、HAD、A&E、DX）

五、工控安全攻擊防守培訓(xùn)（服務(wù)）

5.1培訓(xùn)目標(biāo)：

本培訓(xùn)是夢潮科技培訓(xùn)部開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)攻擊防守技術(shù)方面的信息安全課程。

培訓(xùn)大綱所包含的知識點(diǎn)涵蓋了工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全各個領(lǐng)域的知識點(diǎn)，通過培訓(xùn)可以讓學(xué)員掌握較為全面的工控信息安全技術(shù)知識，在實際的工作當(dāng)中能夠更好的勝任崗位相關(guān)工作，例如滲透測試、安全加固、風(fēng)險評估等，也能夠了解到的安全漏洞，及時把握信息安全的發(fā)展動向。

5.2培訓(xùn)地點(diǎn)：

客戶

5.3培訓(xùn)時間：

五天，早上：9:00~12:00，下午：14:00~17:00

5.4培訓(xùn)資料：

學(xué)員可在培訓(xùn)*天上午領(lǐng)取。

5.5食宿安排：

與用戶溝通。

5.6培訓(xùn)內(nèi)容：

（工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全及攻擊防守實戰(zhàn)培訓(xùn)，5天）

關(guān)鍵詞：仿真實驗平臺實現(xiàn)方案/工控信息安全研究/教學(xué)仿真系統(tǒng)/工控信息安全研究與教學(xué)仿真系統(tǒng)/工控安全業(yè)務(wù)/仿真實驗平臺實現(xiàn)方案