工业控制系统信息安全与功能安全的有机结合
DCS、SIS、PLC三大控制系统的特点与差异分析
DCS、SIS、PLC三大控制系统的特点与差异分析摘要：本文简略阐述了DCS、SIS、PLC三大控制系统本身的特点，并针对三者z之间所具有的差异性展开了综合性的探究，旨在明确区分各种控制系统的优劣势，为后续系统的高效应用提供参考。
关键词：工业生产；控制系统；装置引言：当前在工业生产领域较常应用DCS、SIS以及PLC三种控制系统，但从本质上来看，其在实际应用阶段存在着诸多不同，然而现阶段在上述控制系统的实际应用方面依然面临着一定的不利因素，基于此，有必要对其展开更为深入的研究。
1DCS、SIS、PLC三大控制系统的特点分析1.1DCS对于DCS控制系统来说，其主要包括三层，分别是过程控制级、集中操作监控级以及综合信息管理级，不同的层级中间包含着两级通信电路，通信网络则会为各装置之间的通信联系提供支持。
过程控制级的构成涉及到部分测控装置、智能调节器以及现场控制站，在集中操作监控级中则包含着网间连接器、操作站以及监控计算机等多个部分，网间连接器同上位管理级之间共同组成了信息综合管理级。
该控制系统主要包括以下几方面特点。
首先便是其技术应用的特殊性，网络是该控制系统实施最主要的技术之一，其全部的操作都直接关系到网络的应用，不管是哪个网络都要基于网络展开工作，其中最为基础的便是分散过程控制级。
其次便是其在硬件设备组装方式方面的特殊性，对于工业化生产来说，不同的工业生产有着各不相同的生产条件和需求，所以其在控制系统方面的要求也存在着较大的差异性，若是单纯采用传统的控制系统难以随便都控制系统进行调整。
但DCS控制系统所使用的是积木化的硬件设备组装形式，所以，工作人员能够从用户自身的实际需求出发，对系统的规模进行优化调整。
DCS控制系统如图1所示。
图1 DCS控制系统再次，其软件的设计呈现出模块化的特点，这种设计形式能够在极大程度上提升功能的多样性，进而为用户提供更多的选择，此举不仅能够起到减小工作量的作用，还可以减少对于系统空间的占用，可以为计算机的高质量运行创造良好的条件。
功能安全与信息安全-信息安全
2）网络信息安全策略
（1）威严的法律：安全的基石是社会法律、法规和手 段，即通过建立与信息安全相关的法律、法规，使非 法分子慑于法律，不敢轻举妄动。
（2）先进的技术：先进的技术是信息安全的根本保障 ，用户对自身面临的威胁进行风险评估，决定其需要 的安全服务种类。选择相应的安全机制，然后集成先 进的安全技术。
3、信息安全的威胁及策略
1）信息安全的威胁
（1）病毒。通过网络传播的计算机病毒，破坏性非常高， 而且用户很难防范，是计算机系统最直接的威胁。
（2）网络犯罪和黑客对网络攻击。利用计算机网络破坏计 算机信息系统，传播计算机病毒、黄色淫秽图像，窃取国家 秘密或企业商业机密等，其动机有些是政治原因，也有一些 仅仅是为了炫耀自己的技术。
1982年前苏联西伯利亚天然气管道大爆 炸，就是美国CIA事先在控制系统设下逻 辑炸弹引起的。“从外星可见的最大非核 爆炸”
信息安全事故发生的几个原因
现有网络系统和协议还是不健全、不完善、不安 全的；
思想麻痹，没有清醒地意识到黑客入侵所会导致 的严重后果，舍不得投入必要的人力、财力和物 力来加强网络的安全性；
没有采用正确的安全策略和安全机复措施和备份意识。
网络信息安全的关键技术
安全技术 身份认证技术 访问控制技术 加密技术 防火墙技术 安全审计技术 安全管理技术
二、工控信息安全
重大事件
2010年9月24日，伊朗布什尔核电站控制 系统遭受攻击，导致大量离心机损坏。
2010年出现的毒区（Duqu）和2012年出 现的火焰(Flame)病毒都是针对工业控制 系统的计算机病毒。信息安全界将此列为 2010十大IT事件。
（2）完整性。完整性是指数据和资源未被改变，真实可信。 完整性机制分为预防机制和检测机制。常用的保障信息完 整性方法有：协议、纠错编码方法、密码校验、数字签名、 公证等。
和利时：增强控制系统内生安全
聚焦■Focus22工业安全和利时：增强控制系统内生安全★本刊记者/文晓完善和建设控制系统基础安全、增强控制系统内生安全将是今后工业控制系统信息安全最需要开拓和创新的核心所在。
未来，和利时将继续在控制系统内生安全方面加大技术开发和技术创新的力度，为推动国家工业信息安全事业的建设贡献力量。
随着智能制造领域的发展，两化深度融合已经成为产业结构调整和转型升级的重要手段，而工业安全正是实现两化融合的重要保障。
面对当前日益严峻的工业安全威胁，和利时集团产品管理部总经理李蒙表示：“和利时目前已具备包括信息安全、功能安全和本质安全在内的完整安全产品族，能够为用户提供一体化的整体解决方案，通过丰富的产品类型，可打通上下游的信息安全技术和产品壁垒，实现网络、控制、安全的统一。
”打造完整工业安全解决方案一直以来，功能安全都是工业安全领域的主要领域，但近年来，随着工业控制系统网络安全事故频发，全球对于工业领域信息安全问题的重视程度达到前所未有的高度。
谈到如何看待功能安全与信息安全的关系，李蒙介绍道：“信息安全、本质安全、功能安全，从本质上来说，其结果都是指向安全的。
它们具有相同的目标，面向的是不同的场景和环境，其本质都是为了保护控制系统的安全运行，且为并列关系，缺一不可。
一切安全行为都是基于威胁出发的，信息安全的威胁是来源于网络、流量以及个人或组织的攻击行为，其与功能安全的威胁来源不同，作用对象也不同。
传统的工业控制系统是封闭网络，其安全需求不需要或很少需要考虑来自外界网络的威胁，因此功能安全是保障系统可靠运行的有效措施。
随着工业控制系统的发展，产生了来自网络的威胁，需要由信息安全解决网络的威胁问题，因此功能安全和信息安全是协同作用的关系，是相辅相成的关系，都是为解决和消除控制系统存在的威胁而服务的。
”作为国产控制系统供应商和自动化解决方案提供商，和利时具有专业的工业控制领域技术积累，同时也非常了解工业企业用户需求。
工业控制信息安全标准
工业控制信息安全标准首先，工业控制信息安全标准需要包括对网络安全的规定。
工业控制系统通常由多个网络组成，这些网络之间可能存在连接，因此网络安全是保障工业控制系统信息安全的基础。
在网络安全标准中，需要规定网络拓扑结构、网络访问控制、网络隔离等内容，以确保工业控制系统的网络安全。
其次，工业控制信息安全标准还需要规定对设备和数据的安全要求。
工业控制系统中包括大量的设备和数据，这些设备和数据的安全直接关系到整个系统的安全。
因此，需要规定设备的安全防护要求、设备的访问控制、数据的加密传输等内容，以确保设备和数据的安全。
此外，工业控制信息安全标准还需要规定对人员的安全管理要求。
工业控制系统的安全不仅仅依赖于技术手段，人员的安全意识和行为也至关重要。
因此，需要规定人员的安全培训要求、人员的权限管理、人员的安全行为规范等内容，以提高人员的安全意识和行为规范，从而提升整个系统的安全性。
另外，工业控制信息安全标准还需要规定对安全事件的监测和应急响应要求。
安全事件的监测和应急响应是保障工业控制系统信息安全的重要手段。
因此，需要规定安全事件的监测要求、安全事件的报告要求、安全事件的应急响应流程等内容，以及时发现和应对安全事件，减小安全事件对系统造成的影响。
最后，工业控制信息安全标准还需要规定对安全管理的要求。
安全管理是保障工业控制系统信息安全的基础，需要规定安全管理的组织架构、安全管理的责任分工、安全管理的审核评估等内容，以建立健全的安全管理体系，保障工业控制系统的信息安全。
综上所述，工业控制信息安全标准是保障工业控制系统信息安全的重要手段，需要包括网络安全、设备和数据安全、人员安全管理、安全事件监测和应急响应、安全管理等内容。
只有建立和完善工业控制信息安全标准，才能有效保障工业控制系统的信息安全，确保生产系统的稳定运行。
工业控制系统信息安全现状及发展趋势
工业控制系统信息安全现状及发展趋势作者：夏春明刘涛王华忠吴清来源：《信息安全与技术》2013年第02期【摘要】文章基于工业安全事件信息库RISI，对国内外电力、石化、交通、水利等国家基础设施行业的典型工业控制系统安全事件进行统计，从工业控制系统的自身特点、网络结构及引发安全事件的攻击手段等角度分析了工控系统的现状，总结了国内外针对工业控制系统安全所面临的问题、相关措施及未来的发展趋势。
【关键词】工业控制系统；信息安全；现状；趋势【中图分类号】 T-19 【文献标示码】 A1 引言随着科学技术的发展，工业控制系统（Industrial Control Systems， ICS）已成为电力、水力、石化天然气及交通运输等行业的基石。
但工业控制系统往往缺乏或根本不具备防护能力，与此同时工业控制系统的每次安全事件都会造成巨大的经济损失，并直接关系到国家的战略安全。
特别是2010年爆发的Stuxnet病毒让全球都明白，一直以来被认为相对安全的工业控制系统已经成为黑客攻击的目标，因此，工业控制系统安全是世界各国关注的焦点。
本文将从工业控制系统特点出发、立足典型工控安全事件，对该领域的现状及未来发展趋势做详细阐述和分析。
2 典型工业控制系统基本结构工业控制系统是由各种自动化组件、过程监控组件共同构成的以完成实时数据采集、工业生产流程监测控制的管控系统，其结构如图1所示，主要分为控制中心、通信网络、控制器组。
工业控制系统包括过程控制、数据采集系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、程序逻辑控制（PLC）以及其他控制系统等，目前已广泛应用于电力、水力、石化、医药、食品以及汽车、航天等工业领域，成为国家关键基础设施的重要组成部分。
作为工业控制系统的重要组件，SCADA、DCS及PLC各具特点。
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统：SCADA经通信网络与人机交互界面进行数据交互，可以对现场的运行设备实时监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等。
工业控制系统信息安全标准化
工业控制系统信息安全标准化是为了确保工业控制系统的安全
性和可靠性而制定的一系列标准。
这些标准涉及到工业控制系统的各个方面，包括系统安全、网络安全、数据安全等。
通过制定和实施这些标准，可以规范工业控制系统在设计、开发、部署、运行和维护过程中的安全行为，提高系统的安全性、可靠性和可控性。
同时，标准化也有助于促进工业控制系统之间的互操作性和兼容性，降低安全风险和成本。
工业控制系统信息安全标准化的主要内容包括：
系统安全：制定系统安全标准和规范，确保工业控制系统的物理安全、逻辑安全和网络安全。
网络安全：制定网络安全标准和规范，确保工业控制系统的网络通信安全、网络设备安全和网络管理安全。
数据安全：制定数据安全标准和规范，确保工业控制系统的数据完整性、数据保密性和数据可用性。
应用安全：制定应用安全标准和规范，确保工业控制系统中的应用程序的安全性和可靠性。
安全管理：制定安全管理标准和规范，确保工业控制系统在安全管理方面的规范化和标准化。
工业控制系统信息安全标准化的实施需要政府、企业和社会各界的共同努力。
政府应加强标准化工作的引导和支持，企业应加强自身的标准化建设和管理，社会各界应加强标准化的宣传和推广。
总之，工业控制系统信息安全标准化是保障工业控制系统安全的重要手段，对于促进工业控制系统的发展和应用具有重要意义。
工业控制系统和SCADA系统
振劢全球的 Stuxnet蠕虫病毒
Stuxnet蠕虫病毒引収全球关注
首次在2010年7月公布的Stuxnet病毒，乊所以震惊全球工业界，是 因为这是丐界上首个与门针对工业控制系统编写的破坏性病毒，而丏 很快席卷全球。由此引収了工业界对信息安全的特别关注。
据Symantec报告，仅仅到2010年9月29日，全球已有十万台主计算 机叐到感染，其中月60%在伊朗，其余在印度尼西亚、印度、美国、 澳大利亚、英国等地。
Stuxnet蠕虫病毒的重要特性（1）
在两个点乊间其传播速度很慢，典型路径是通过USB闪存驱劢 和其它可揑拔的存贮介质传播。
在同一点内可通过多个网络路径传播，丏传播速度很快。 它会在要攻击的机器内对许多反病毒技术迚行搜索，为避免被
这些反病毒技术所检出，它还会产生发化以躲避被检出的可能。 它能不命令接触，幵在互联网上控制服务器収出指令和迚行修
工业控制系统和SCADA系统 （ICS/SCADA） 的信息安全问题
上海工业自劢化仦表研究院 彭瑜
2012.11 上海国际工博会
内容提要
振劢全球的Stuxnet蠕虫病毒 工业控制系统和SCADA系统的信息安全漏
洞和脆弱性分析 国内外控制系统信息安全研究现状 工业控制系统和SCADA系统的信息安全实
Stuxnet震网病毒的出现
由亍这些信息安全事件只丌过是一些孤立的事件，而丏问 题基本上还处在经营层面信息管理，很少出现过目标直接 针对工业控制系统（ICS）和SCADA系统的攻击，所以， 尽管其数量也在丌断上升，即丌曾引起工业界普遍关注。
丌过，在2010年6月17日由VirusBlokAda公司的与家检 测出以西门子的ICS/SCADA为攻击目标的Stuxnet震网病 毒乊后，引起了全球工业界的极度关注。
安全无止境——解析工控系统中的功能安全与信息安全
显， 引起 人们 的广泛 关注 。 工控系
全有显著 区别。 工业的信息安全
是 联 系 到生 产 过 程 的 ， 生 产 过 程
一
旦被黑客入侵， 会有几种情况发
统 的信 息安 全 与普 通 的信 息安 全 生： 盗取机密信息， 无论是恶意的
自动化系统将各个部 分分成
打 开或 者在 压 力故 障 时排 放 掉 一 就 是很 多设备 或产 品是嵌 入 式 ＲＰ 区、 ＭＥ Ｓ 区和 ＤＣＳ 区三 层 ，
部 分气体来保证安全 ， 但是在失 的 ， 所 以之前的很多Ｉ Ｔ 解决方案 区中又分为若 干单元 。 这 些单元
控 或 失 效 的 状 况下 ， 压 力或 温 度 不 能 直 接 应 用到 生 产 中， 这 是我 相 对 于某 个 范 围是 独 立 的 ， 这 样
一
问题 本刊记 者采访 了西 门子 （ 中国）有 限公 司的惠敦 炎教 授 、 隋 爱芬
博 士 及李 佳 工程 师三 位行 业 专 家， 请他 们 就 ｒ ， ｌ ｋ 信息安 全 的特点 、 与
功 能安 全 关 系等 方 面做 出点评 。
记者 ： 由于 以太 网、互联 网技 息安 全 和 办 公系统 的普 通信 息安
记者： 西 门子公 司提供 了什 么 分析， 特别是风 险分析 的基础上 ， 对各 个 部 分 一层一 层制 定安 全 方 案。
功能 ， 使其进入 ・个安全的状态。
信息安 全 （ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ ）
惠敦 炎教 授 ： 西 门子公司是
相比有哪些特点？
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工业控制系统信息安全与功能安全的有机结合
工业控制系统的应用日益广泛，加强安全防范成为工业领域重点关注的内容。
工业控制系统中，由于信息和功能安全的需要，在进行安全防范时，为了解决信息与功能控制之间的矛盾，需要利用信息技术手段，强化二者的结合，实现安全防范的一体化目标，在构建工业控制系统安全架构时，既能够满足工业系统的功能运行需求，又能够最大程度地保证信息安全。
标签：工业;控制系统;安全;防范
工业领域在信息技术发展过程中也得到了优化和完善，尤其是在利用信息手段进行工业生产控制时，需要能够在信息安全和功能安全之间寻求一种平衡，以便能够更好地保护工业控制系统的运行能力。
文章通过探索适用于工业控制系统的一体化安全措施，旨在为工业发展奠定坚实基础。
一、工业控制系统安全结合意义
在工业领域发展过程中，控制系统的安全性成为行业关注的焦点。
工业控制系统的安全，是由功能安全以及信息安全所构成。
信息安全是在工业控制系统的应用中，防范系统在信息技术模式中会面临的网络信息不安全因素。
工业控制系统在利用信息技术提高控制效率和能力的同时，也受到了一些不安全因素的威胁，如网络病毒的攻击等，对于工业控制系统来说，加强安全保护是更好地应用系统进行工业生产的基础。
在对控制系统进行信息安全保障的同时，也要综合考虑到工业控制系统的实际应用功能。
工业控制系统，需要具备实践应用性，离不开功能的支持[1]。
在控制系统当中设计信息安全防范体系时，就要符合信息安全和功能安全的结合目的。
只有在信息安全技术运行时，对功能安全不会造成影响的模式才能哦故被有效应用。
例如，当工业控制系统执行工业生产任务时，安全体系需要对每个工作指令进行安全分析，并阻止可能存在的风险性指令。
在信息安全防御中就要保证对控制系统指令的判断要准确有效，如果将控制系统所执行的工业生产指令阻止，则会严重影响到工业生产的正常秩序，这就需要加强控制系统的信息安全与功能安全的结合研究，形成信息和功能的安全一体化控制。
当控制系统执行信息安全防御的同时，不仅可以有效地阻止不安全信息数据通过，还不会影响功能执行情况，具备更加完善的安全保护机制。
二、工业控制系统安全结合原理
工业控制系统在执行安全防御措施时，应当根据信息安全需求和功能执行要求，将二者之间的矛盾予以解决。
信息安全技术中，需要结合工业生产情况，对每个信息数据和指令进行深入的分析，以此来确定当工业控制系统执行一体化的安全防御任务时，更加准确和全面地诊断系统运行情况，并采取积极有效的措施进行处理。
一体化的安全技术中，包括了信息安全和功能安全，那么一体化的安全技术中就需要能够同时处理信息与功能的安全需求[2]。
确定了控制系统的安全分析对象以后，还要对信息安全因素进行分析与检测，以便可以形成信息安
全防御机制，并利用信息技术方式进行报警等。
在功能安全保护中，要强化对安全信息指令的分析和控制，权衡出信息安全和功能安全矛盾中的最佳解决措施，并形成工业控制系统的安全结合体系。
三、工业控制系统安全结合技术
1.功能安全技术
工业控制系统的功能安全技术中，需要对控制系统所要实现的工业生产任务进行解析，并建立起全面的功能架构，可以从功能实现的角度去判断故障性问题。
功能安全技术中，通过FMEA方法，即失效模式及效应分析措施，利用计算机计算各项功能数据是否存在可能的失效因素，这对工业控制系统实现生产目标来说极为重要[3]。
利用FMEA方式的事件分析方法，可以针对具体的功能指令和环境采取全面分析，进而发现矛盾性的事件，以便擦剂矛盾产生的原因并予以解决。
功能安全技术也是一种系统故障的判断渠道，可以有助于工业控制系统的故障识别，避免出现控制功能失效等情况。
2.信息安全技术
信息安全技术中，主要应当关注工业控制系统所处的网络环境安全、数据传输安全等。
信息安全技术中，要以IEC标准，即工业领域的先关内容实时标准化管理，如工业当中的测试标准等[4]。
信息安全技术应用，需要利用潜在失效模式及后果分析，确定信息安全中的风险因，并采用运行适当的运行管理和技术控制等方法，从信息环境安全层面去解决安全性的问题。
安全技术的应用，在传统管理方法中仅对数据和指令的风险性进行判断，但对于整个的工业控制体系考虑不够充分，这也是引起信息安全矛盾的关键。
3.安全结合技术
工业控制中，解决功能安全和信息安全矛盾，是提高控制系统安全一体化的重要举措。
在利用信息技术手段时，需要建立起不同的功能模块，利用功能模块对工业控制系统的数据信息进行全面的衡量和判断。
在安全技术应用中，考虑到功能和信息的结合型，需要在模块中设计对控制系统运行功能的判断技术，信息安全中会涉及到的技术，最后再通过功能模块来判断和检测执行信息安全時，先对功能安全进行预测性的措施，然后通过分析信息安全对功能安全的影响性，来进行两者矛盾的科学计算，这种计算是依赖于计算机程序实现的，以计算机对事件不同方案进行演算，并对每个解决方案进行可行性分析，确定好可行性安全方案后，还需要比对不同方案的优越性，利用计算机技术最终确定最佳解决方案[5]。
在这个判断和选择的过程当中，利用计算机程序模拟出不同安全一体化方案的结果，再以风险评估的方式去深入分析。
分析中不仅仅对安全目标的实现进行判断，还要从工业控制系统运行成本、技术落实等全方位去综合评估，以便确保安全措施的有效性。
结束语：
工业控制系统的运行安全关系到工业生产的可靠性和稳定性。
在工业控制系统运行中，人们对于信息安全和功能安全都有所认知，但在实际控制当中会出现信息与功能的矛盾，深入探讨工业控制系统安全结合技术，对更好地促进工业控制系统完善意义重大。
参考文献：
[1].《工业控制系统信息安全产品及服务指南（2019版）》和《工业控制系统信息安全专刊（第六辑）》正式出版[J].自动化博览，2019，36（S2）：6.
[2]章恒. 工业控制系统信息安全现状分析[C]. 天津市电子学会、天津市仪器仪表学会.第三十三届中国（天津）2019’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集.天津市电子学会、天津市仪器仪表学会：天津市电子学会，2019：256-258.
[3]李涛. 重庆市工业控制系统信息安全现状及监管策略分析[C]. 公安部网络安全保卫局.2019互联网安全与治理论坛论文集.公安部网络安全保卫局：《信息网络安全》北京编辑部，2019：137-141.
[4]沈烈初.新时代“机械”装备工业面临紧迫解决的问题装备的“功能安全”与“网络安全（信息安全）”[J].中国仪器仪表，2019（05）：22.
[5]柯巍. 工业控制系统信息安全研究综述[C]. 中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社.中国计量协会冶金分会2018年会论文集.中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社：《冶金自动化》杂志社，2018：289-291+295.。