网络信息安全之工业控制系统信息安全技术-34页文档资料说课讲解
工业控制系统中信息安全技术的研究与应用
工业控制系统中信息安全技术的研究与应用摘要：随着工业控制系统在各个行业中的广泛应用，信息安全技术的重要性也越来越凸显出来。
本文通过对工业控制系统中信息安全技术的研究与应用进行深入探讨，旨在提高工业控制系统的安全性和可靠性，保护工业控制系统的运行稳定和机密性。
1. 引言工业控制系统是现代工业生产的基石，其涵盖领域广泛，包括制造业、电力系统、供水系统等。
然而，随着信息技术的发展，工业控制系统也面临着越来越多的安全威胁。
信息安全技术的研究与应用成为保护工业控制系统的关键。
2. 工业控制系统的安全威胁工业控制系统面临着各种来自内外部的安全威胁。
其中包括物理攻击、网络攻击、恶意软件等。
这些威胁可能导致生产中断、数据泄露、设备损坏等严重后果。
3. 工业控制系统中的信息安全技术为了应对工业控制系统的安全威胁，信息安全技术在工业控制系统中得到了广泛应用。
主要包括以下几个方面：3.1 访问控制技术访问控制技术通过对系统的用户和权限进行管理，确保只有经过授权的用户能够对系统进行操作和访问。
这可以有效地防止未授权人员对工业控制系统进行恶意操作。
3.2 加密技术加密技术是确保数据传输的机密性和完整性的重要手段。
通过对通信数据进行加密，可以防止黑客对数据进行窃取或篡改。
加密技术在工业控制系统中的应用可以有效保护系统的数据安全。
3.3 安全识别与认证技术安全识别与认证技术通过对系统用户的身份识别和认证，防止未经授权的用户访问工业控制系统。
这种技术可以提高系统的安全性，并减少系统被黑客攻击的风险。
3.4 安全监控技术安全监控技术可以对工业控制系统的运行状态进行实时监控和分析，发现系统中的异常行为并做出相应的应对措施。
通过及时发现和应对系统的安全问题，可以降低系统受到攻击的风险。
4. 工业控制系统中信息安全技术的研究为了进一步提高工业控制系统的安全性和可靠性，信息安全技术也在不断地进行研究。
其中主要包括以下几个方面：4.1 漏洞挖掘和修复技术漏洞是工业控制系统中的一大安全隐患，黑客可以通过利用系统漏洞进行入侵。
工业控制系统信息安全
工业控制系统信息安全工业控制系统信息安全一、工业控制系统安全分析工业控制系统(Industrial Control Systems, ICS)，是由各种自动化控制组件和实时数据采集、监测的过程控制组件共同构成。
其组件包括数据采集与监控系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)、远程终端(RTU)、智能电子设备(IED)，以及确保各组件通信的接口技术。
典型的ICS 控制过程一般由控制回路、HMI、远程诊断与维护工具三部分组件共同完成，控制回路用以控制逻辑运算，HMI 执行信息交互，远程诊断与维护工具确保ICS能够稳定持续运行。
1.1 工业控制系统潜在的风险1. 操作系统的安全漏洞问题由于考虑到工控软件与操作系统补丁兼容性的问题，系统开车后一般不会对Windows平台打补丁，导致系统带着风险运行。
2. 杀毒软件安装及升级更新问题用于生产控制系统的Windows操作系统基于工控软件与杀毒软件的兼容性的考虑，一般不安装杀毒软件，给病毒与恶意代码传染与扩散留下了空间。
3. 使用U盘、光盘导致的病毒传播问题。
由于在工控系统中的管理终端一般没有技术措施对U盘和光盘使用进行有效的管理，导致外设的无序使用而引发的安全事件时有发生。
4. 设备维修时笔记本电脑的随便接入问题工业控制系统的管理维护，没有到达一定安全基线的笔记本电脑接入工业控制系统，会对工业控制系统的安全造成很大的威胁。
5. 存在工业控制系统被有意或无意控制的风险问题如果对工业控制系统的操作行为没有监控和响应措施，工业控制系统中的异常行为或人为行为会给工业控制系统带来很大的风险。
6. 工业控制系统控制终端、服务器、网络设备故障没有及时发现而响应延迟的问题对工业控制系统中IT基础设施的运行状态进行监控，是工业工控系统稳定运行的基础。
1.2 “两化融合”给工控系统带来的风险工业控制系统最早和企业管理系统是隔离的，但近年来为了实现实时的数据采集与生产控制，满足“两化融合”的需求和管理的方便，经过逻辑隔离的方式，使工业控制系统和企业管理系统能够直接进行通信，而企业管理系统一般直接连接Internet，在这种情况下，工业控制系统接入的范围不但扩展到了企业网，而且面临着来自Internet的威胁。
工业控制系统的信息安全分析及解决方案
工业控制系统的信息安全分析及解决方案工业控制系统在过程生产、电力设施、水力油气和运输等领域有着广泛的应用。
传统控制系统的安全性主要依赖于其技术的隐秘性，几乎未采取任何安全措施。
随着企业管理层对生产过程数据的日益关注，工业控制系统越来越多地采用开放lnternet技术实现与企业网的互连。
目前，大多数工业通信系统在商用操作系统的基础上开发协议，通信应用中存在很多漏洞。
在工业控制系统与Internet或其他公共网络互连时，这些漏洞将会暴露给潜在攻击者。
此外，工业控制系统多用于控制关键基础措施，攻击者出于政治目的或经济目的会主动向其发起攻击，以期造成严重后果。
例如，2010年，震网病毒席卷全球，伊朗布什尔核电站因遭此攻击延期运行。
因此，近年来，工业控制系统的信息安全问题成为一个广泛关注的热点问题。
本文主要首先结合工业控制系统的特点，分析控制系统的要求及其面临的威胁和攻击，其次结合相关标准，从网络防护角度介绍了目前的信息安全解决思路，并介绍了相关的研究趋势，包括安全通信协议和安全控制器。
1、工业控制系统的信息安全分析1.1工业控制系统概述工业控制系统是以计算机为基本组件，用于监测和控制物理过程的系统。
这类系统包含了大部分网络系统与物理系统连接的网络化系统。
根据其应用范围，控制系统又可分为过程控制系统（PCS），监控和数据采集系统（SCADA），或网络一物理系统（CPS）。
控制系统通常由一系列网络设备构成，包括：传感器、执行器、过程控制单元和通信设备。
控制系统通常采用分层结构，典型的控制系统网络结构如图1所示，第一层为安装有传感器和执行器等现场设备的物理设施，现场设备通过现场总线网络与可编程逻辑控制器（PLC）或远程终端设备（RTU）连接，PLC或RTU设备负责实现局域控制功能。
第二层为控制网络，主要负责过程控制器和操作员站之间的实时数据传输。
操作员站用于区域监控和设置物理设施的设定值。
第三层为企业网，企业工作站负责生产控制，过程优化和过程日志记录。
解读工业控制系统信息安全防护指南
解读工业控制系统信息安全防护指南工业控制系统（Industrial Control System，简称ICS）作为现代工业领域的关键基础设施，在数字化转型的浪潮中扮演着越来越重要的角色。
然而，随着网络攻击日益复杂和频繁，工业控制系统面临着信息安全的重大挑战。
为了保护工业控制系统的安全性，制定并实施一套科学合理的信息安全防护指南变得至关重要。
本文将解读工业控制系统信息安全防护指南，帮助读者加深对工业控制系统信息安全的理解，并提供一些实用的建议。
一、工业控制系统信息安全现状分析随着工业控制系统与互联网的深度融合，工业控制系统信息安全面临着前所未有的挑战。
网络攻击手段日益多样化，传统的信息安全措施已经无法满足工业控制系统的需求。
此外，许多工业控制系统在设计和实施过程中存在漏洞和弱点，给攻击者提供了可乘之机。
因此，制定一套适合工业控制系统特点的信息安全防护指南势在必行。
二、工业控制系统信息安全防护指南的构成1. 安全策略与管理工业控制系统信息安全防护指南的基础是制定和执行安全策略与管理措施。
包括制定安全政策、风险评估与管理、安全培训与意识培养等，旨在确保系统操作人员和管理人员对信息安全的重要性有清晰的认识，并且能够采取必要的防护措施。
2. 边界防护边界防护是工业控制系统信息安全的第一道防线。
通过实施防火墙、入侵检测系统、虚拟专用网络等技术手段，限制来自外部网络的访问和攻击，并及时发现和响应潜在的安全威胁。
3. 身份认证与访问控制工业控制系统需要实现严格的身份认证与访问控制，确保只有经过授权的人员才能访问系统和进行相关操作。
这可以通过密码、智能卡、双因素认证等方式实现，并且需要对访问行为进行审计和监控。
4. 数据保护与隔离数据的保护与隔离是工业控制系统信息安全的关键环节。
通过加密通信、权限控制、数据备份等手段，确保工业控制系统中的数据不被非法获取、篡改或破坏，并保持数据的完整性和可靠性。
5. 恶意代码防护工业控制系统信息安全防护指南应包括恶意代码防护策略。
工业控制网络安全浅析
2023-11-06CATALOGUE 目录•工业控制网络安全概述•工业控制网络的安全防护技术•工业控制网络的安全策略•工业控制网络的安全管理实践•结论01工业控制网络安全概述工业控制网络安全是指保护工业控制系统（ICS）免受网络威胁和攻击，确保系统的可用性、完整性和机密性。
定义工业控制网络的特点是实时性、可靠性和安全性，其中安全性涉及防止恶意攻击、数据泄露、系统损坏等风险。
特点定义与特点工业控制网络的安全威胁攻击者可能通过伪造合法用户的身份和凭证，绕过安全措施，获得对ICS系统的访问权限。
网络钓鱼恶意软件拒绝服务攻击物理破坏包括病毒、蠕虫、木马等，这些软件可以感染ICS系统，窃取或破坏数据，甚至控制系统操作。
攻击者通过发送大量无效请求或垃圾数据，使ICS系统过载，无法正常响应合法请求。
攻击者可能对ICS系统的硬件或网络设施进行物理破坏，导致系统失效或瘫痪。
工业控制网络的安全管理制定并实施针对ICS系统的安全政策和标准，包括访问控制、数据保护和加密等。
建立安全策略和标准对ICS系统的使用人员进行安全培训，提高他们对常见网络威胁和攻击的识别能力，增强安全意识。
安全培训和意识提升定期对ICS系统进行安全审计和检查，发现潜在的安全隐患并及时采取措施予以解决。
定期安全审计和检查采用入侵检测系统（IDS）、防火墙、反病毒软件等安全技术和工具，保护ICS系统的安全。
部署安全技术和工具02工业控制网络的安全防护技术防火墙防火墙是工业控制网络中的第一道防线，用于阻止未经授权的访问和数据泄露。
它可以根据预先设定的安全策略，对网络流量进行监控和过滤。
入侵检测系统（IDS）IDS可以实时监测网络流量，发现并报告任何可疑的活动。
IDS可以检测到来自内部或外部的攻击，并及时发出警报，以便管理员采取相应的措施。
防火墙和入侵检测系统（IDS）数据加密和安全通信协议数据加密数据加密是保护工业控制网络安全的重要手段。
通过加密通信，可以确保数据在传输过程中不会被窃取或篡改。
工业控制系统信息安全-PPT课件(全) (2)
工业控制系统信息安全-PPT课件（全）1. 引言随着信息技术的快速发展，工业控制系统（Industrial Control System，简称ICS）逐渐成为各个行业的重要组成部分。
然而，与其它领域的信息系统相比，工业控制系统面临着更加严峻的信息安全挑战。
本课程将介绍工业控制系统信息安全的重要性、相关的安全威胁以及保护工业控制系统安全的策略和方法。
2. 工业控制系统简介2.1 工业控制系统的定义工业控制系统是指用于实时监控、控制和管理工业生产过程的系统，其中包括了传感器、执行器、数据采集和处理设备、控制逻辑、通信网络以及人机界面等组件。
2.2 工业控制系统的分类根据控制对象的不同，工业控制系统可以分为过程控制系统和离散控制系统两大类。
过程控制系统被广泛应用于化工、制药等行业，而离散控制系统则常用于汽车制造、电子设备生产等行业。
3. 工业控制系统信息安全威胁3.1 网络攻击网络攻击是工业控制系统面临的主要安全威胁之一。
黑客可以通过网络渗透、拒绝服务攻击、恶意软件等手段，对工业控制系统进行未授权访问、干扰或破坏。
3.2 内部威胁内部威胁是指对工业控制系统造成威胁的内部人员。
这些人员可能是工作人员、供应商或顾问，他们可能滥用权限、窃取机密信息或故意破坏系统。
3.3 物理安全威胁物理安全威胁包括对工业控制系统硬件设备的破坏、改变或拆卸，以及对终端设备和通信线路的非法访问。
4. 工业控制系统信息安全保护策略4.1 安全生命周期管理安全生命周期管理是指在工业控制系统的设计、开发、部署和维护过程中，持续关注和管理系统的安全性。
这包括制定安全策略、风险评估、安全培训等措施。
4.2 网络安全防护工业控制系统应采用网络安全防护措施，包括网络隔离、入侵检测和防御系统、安全审计等，以确保系统的网络安全性。
4.3 身份认证与访问控制通过身份认证和访问控制机制，可以限制只有授权人员才能访问工业控制系统，并确保其权限合理、可控。
如何保护工业控制系统的网络信息安全
如何保护工业控制系统的网络信息安全在当今数字化时代，工业控制系统（Industrial Control Systems，简称ICS）已成为现代工业的关键基础设施。
然而，随着工业互联网的迅猛发展，ICS网络信息安全问题日益凸显。
本文将探讨如何保护工业控制系统的网络信息安全，并提出相关建议。
首先，建立完善的网络防火墙是保护ICS网络信息安全的首要措施。
位于ICS网络入口处的防火墙能够监控网络请求和数据传输，阻止不明来源的流量进入系统。
同时，防火墙还能对入侵行为进行实时检测和日志记录，便于后续的溯源分析和威胁应对。
其次，保证ICS网络的物理安全至关重要。
ICS网络通常控制着关键的工业设备和系统，因此，防止未经授权的物理访问是防范风险的关键。
建议设置访问控制和监控设备，例如需要身份验证的门禁系统、摄像头和报警器，以及对重要区域的实时监控，保护工业控制设施不受未经授权的人员侵入。
第三，及时更新和维护ICS网络的软件和设备是保护网络信息安全的关键步骤。
厂商经常发布安全补丁和更新，以修复已知漏洞和强化系统安全。
因此，ICS系统管理员应及时关注安全更新，并进行软件和设备的定期维护。
此外，在更新过程中，应尽量避免影响到生产环境的稳定性和可靠性。
第四，加强员工的网络安全意识教育。
工业控制系统的操作人员需要具备充分的网络安全意识，能够警惕潜在的威胁和攻击。
因此，企业应定期开展网络安全培训和演练，提高员工对网络攻击和社会工程学等常见攻击手段的认识和警觉。
此外，应用多层次的身份验证机制也能有效提高ICS网络的安全性。
传统的用户名和密码方式已经不再足够安全，建议采用多因素身份验证，如使用令牌、生物识别和单一登录等技术。
这样能确保只有经过身份验证的用户才能访问敏感的ICS系统。
最后，建议开展定期的安全评估和漏洞扫描。
通过对ICS网络进行安全评估和漏洞扫描，能够及时识别和修复系统中的潜在漏洞和脆弱性。
此外，还可以主动检测和响应未知的威胁，提高系统的适应性和应对能力。
网络信息安全之工业控制系统信息安全技术
关键技术及难点
工业控制系统信息安全防护和测评体系
对信息系统安全实行等级保护是国家信息安全政 策，并颁布了系列国家标准，包括定级、设计、 实施、测评等环节的基本要求和指南 工业控制系统信息安全也应实行等级保护政策， 基于行业/系统重要性不同来分级 现行的等级保护标准并不适合，需要制定针对工 业控制系统信息安全的等级保护标准 通过实施等级保护政策和标准，建立规范化的工 业控制系统信息安全防护和测评体系
震网病毒警示
近年来针对工业控制系统入侵事件有：
2007年攻击者入侵加拿大一个水利控制系统，破 坏了用于取水调度的控制计算机 2008年攻击者入侵波兰某城市地铁系统，通过电 视遥控器改变轨道扳道器，导致四节车厢脱轨 2010年震网病毒入侵伊朗布什尔核电站的ICS 系 统，严重威胁到核反应堆的安全运营 2011年黑客入侵美国伊利诺伊州城市供水系统， 使其供水泵遭到破坏
关键技术及难点
基于复制和模拟结合的测试床方案：采用真实设 备构建典型的生产控制环境，使用了实时数字仿 真器模拟生产控制过程，此类测试床综合考虑了 成本、研究目的和内容之间的均衡，是当前工业 控制系统模拟仿真测试床 以仿真为主的测试床方案：在信息空间和物理空 间均使用仿真技术，包括பைடு நூலகம்理过程仿真器、网络 仿真器和攻击仿真等，为工业控制系统及攻击测 试建模提供了一种低成本的方法，由于缺乏与实 际设备交互的真实性，此方法多用于学术研究
安全风险分析
工业控制系统是一个国家重要基础设施，涉 及核设施、钢铁、有色、化工、石油石化、 电力、天然气、先进制造、水利枢纽、环境 保护、铁路、城市轨道交通、民航及城市供 水供气供热等诸多国计民生领域 随着计算机和网络技术的发展，特别是信息 化与工业化深度融合及物联网的快速发展， 工业控制系统正在面临病毒、木马攻击的威 胁，信息安全问题日益突出
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安全风险分析
3. 工控系统采用通用软硬件带来的风险
工业控制系统越来越多地采用开放的工业标准来 实现工业控制系统的集成，包括工业以太网、基 于 TCP/IP 协 议 的 OPC (Object Linking and Embedding for Process Control) 技术等 在系统中大量使用了通用的PC服务器．终端产品 以及通用的操作系统、数据库系统等 这种开放性结构很容易遭到来自企业管理信息网 或互联网的病毒、木马、黑客的攻击
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震网病毒警示
震网病毒给工业控制系统安全带来严重的 危害，同时也敲响了警钟，引起了世界主 要工业国家的高度重视 我国工业和信息化部于2019年9月发布了《 关于加强工业控制系统信息安全管理的通 知》(工信部协[2019]451号)，要求各级政 府和国有大型企业切实加强工业控制系统 信息安全防护和管理
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震网病毒特点
病毒攻击具有很强的目的性和指向性
震网病毒虽然能够像传统蠕虫病毒一样在互联网 上进行传播，但并不是以获取用户数据或牟利为 目的，其最终攻击目标是重要工业基础设施－工 业控制系统 通过修改系统的数据采集、监测、调度等命令逻 辑，造成系统的采集数据错误，命令调度混乱， 甚至完全操纵控制系统的指控逻辑，按攻击者的 意图对工业生产实施直接破坏
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震网病毒警示
震网病毒给工业控制系统信息安全敲响了 警钟，网络攻击正在从开放的互联网向封 闭的工业控制网蔓延 据权威工业安全事件信息库(RISI)统计，截 止到2019年10月，全球已发生了200余起针 对工业控制系统的攻击事件 2019年后，随着通用开发标准与互联网技 术的广泛使用，针对工业控制系统的攻击 行为也出现大幅度增长
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安全风险分析
2. “两化融合”给工业控制系统带来的风险
最初的工业控制网络与企业管理信息网络是物理 隔离的。随着工业化和信息化深度融合，越来越 多的工业控制网络通过逻辑隔离方式，实现与企 业管理信息网络的互联互通 企业为了实现管理与控制的一体化，提高企业信 息化和综合自动化水平，引入了制造执行系统 (MES)，实现两个网络之间的数据交换 导致来自互联网的外部攻击可能通过企业管理网 络渗透到工业控制网络，形成很大的安全威胁
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安全风险分析
工业控制系统主要由各种自动化控制组件 和实时数据采集、监测的过程控制组件共 同构成，主要的组件有：
数据采集与监控系统(SCADA) 分布式控制系统(DCS) 可编程逻辑控制器(PLC) 远程终端(RTU) 智能电子设备(IED) 确保各组件通信的接口技术等
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安全风险分析
工业控制系统主要存在三类安全风险 ： 1. 工业控制系统无防护带来的风险
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安全风险分析
工业控制系统是一个国家重要基础设施，涉 及核设施、钢铁、有色、化工、石油石化、 电力、天然气、先进制造、水利枢纽、环境 保护、铁路、城市轨道交通、民航及城市供 水供气供热等诸多国计民生领域 随着计算机和网络技术的发展，特别是信息 化与工业化深度融合及物联网的快速发展， 工业控制系统正在面临病毒、木马攻击的威 胁，信息安全问题日益突出
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震网病毒警示
近年来针对工业控制系统入侵事件有：
2019年攻击者入侵加拿大一个水利控制系统，破 坏了用于取水调度的控制计算机 2019年攻击者入侵波兰某城市地铁系统，通过电 视遥控器改变轨道扳道器，导致四节车厢脱轨 2019年震网病毒入侵伊朗布什尔核电站的ICS 系 统，严重威胁到核反应堆的安全运营 2019年黑客入侵美国伊利诺伊州城市供水系统， 使其供水泵遭到破坏
工业控制系统信息安全技术 —信息安全新挑战、新方向
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震网病毒事件
2019年9月24日，伊朗布什尔核电站的工业 控 制 系 统 遭 到 震 网 (Stuxnet) 病 毒 攻 击 ， 导 致其核设施不能正常运行 据媒体报道，可能是负责建设布什尔核电 站的俄罗斯工程技术人员所使用的U盘感染 了震网病毒，通过“摆渡”方式，把震网 病毒传播到工业控制网络，使工业控制技术复杂化
震网病毒从感染、传播到攻击，综合利用了7个 不同层次的系统漏洞，涉及Windows等通用系统 和工控专用系统的开发技术和漏洞利用技术，需 要精通和掌握多种编程语言和高级编程技巧 为了抗查杀，震网病毒还利用安全证书仿冒、 Rootkit等技术精心设计了一套自保护机制 国外信息安全专家称，震网病毒具备相当的高端 性，其背后有强大的技术支撑和财政支持
出于工业控制软件与操作系统补丁兼容性考虑， 工控系统开机后一般不会对Windows操作系统打 补丁，导致系统带着漏洞运行 出于工业控制软件与杀毒软件兼容性考虑，工控 系统通常不安装杀毒软件，给病毒与恶意代码的 传播和攻击留下了可乘之机
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安全风险分析
工业控制系统中的管理终端一般没有采取措施对 移动U盘和光盘使用进行有效的管理，导致移动介 质的滥用而引发的安全事件时有发生 在工业控制系统维护时，通常需要接入笔记本电 脑。由于对接入的笔记本电脑缺乏有效的安全监 管，给工业控制系统带来很大的安全风险 由于对工业控制系统的操作行为缺乏有效的安全 监管和审计，异常操作行为会给工业控制系统带 来很大的安全风险
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震网病毒特点
基于“摆渡”的渗透攻击技术
在一般情况下，工业控制所在的内部网是与互联 网物理/逻辑隔离的，为了能够渗透到内部网， 震网病毒设计了一套比较完善的传播策略和攻击 流程，可通过U盘“摆渡”到内部网进行传播 震网病毒“摆渡”到内部网并激活后，利用某些 版本工业控制系统软件漏洞，实施对特定PLC设 备进行攻击，其最终攻击目标是PLC，这也是震 网病毒区别于其它传统病毒的主要特点
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震网病毒事件
与传统病毒相比，震网病毒是一种直接破 坏工业基础设施的恶意代码，被认为是全 球首个投入实战的网络战武器 信息安全界将震网病毒攻击伊朗核设施事 件列为2019年十大IT事件之一 2019年出现的毒区(Duqu)病毒和2019年出 现的火焰(Flame)病毒等都是专门攻击工业 控制系统(ICS)的计算机病毒