工业控制系统IDS技术研究综述
《基于Snort的工业控制系统入侵检测系统设计与实现》
《基于Snort的工业控制系统入侵检测系统设计与实现》一、引言随着工业4.0时代的到来，工业控制系统（ICS）在网络化、智能化的同时，也面临着日益严峻的安全威胁。
针对工业控制系统的入侵检测系统（IDS）设计显得尤为重要。
Snort作为一种开源的轻量级网络入侵检测系统，具有强大的检测能力和灵活性，因此本文将探讨基于Snort的工业控制系统入侵检测系统的设计与实现。
二、系统设计1. 需求分析在工业控制系统中，安全威胁主要包括恶意攻击、非法入侵、数据篡改等。
因此，设计一个基于Snort的入侵检测系统，需要具备实时监控、快速响应、高准确性等特点。
系统需要能够检测出常见的网络攻击行为，并能够提供详细的日志信息以便后续分析。
2. 系统架构设计本系统采用分布式架构，主要由数据采集层、预处理层、检测分析层和报警响应层组成。
数据采集层负责收集网络流量数据；预处理层对数据进行清洗和格式化；检测分析层采用Snort进行实时检测；报警响应层根据检测结果进行报警和响应。
3. 关键技术实现（1）数据采集：通过使用网络抓包工具（如tcpdump）或镜像端口技术，实时采集网络流量数据。
（2）预处理：对采集到的数据进行清洗和格式化，去除无效数据和噪声。
（3）Snort配置：根据工业控制系统的特点，定制Snort规则库，实现高效的入侵检测。
（4）报警响应：根据检测结果，通过邮件、短信等方式进行报警，并采取相应的安全措施。
三、系统实现1. 开发环境搭建首先需要搭建Snort的开发环境，包括安装Snort软件包、配置数据库等。
同时，还需要搭建其他相关软件和工具，如网络抓包工具、日志分析工具等。
2. 规则库定制根据工业控制系统的特点和常见的攻击手段，定制Snort规则库。
规则库应包括常见的网络攻击行为、恶意软件、非法入侵等。
为了提高准确性，可以通过不断更新规则库来适应新的安全威胁。
3. 系统测试与优化对系统进行测试，包括功能测试、性能测试和安全测试等。
工业控制系统入侵检测研究综述_赖英旭
3 工业控制系统攻击分析
工业系统中的攻击按工业网络部署层次可分 为 3 类：1) 监控网攻击，即来自信息空间的网络攻 击，如篡改数据分组，破坏其完整性；2) 系统攻击， 注入非法命令破坏现场设备，或违反总线协议中数 据分组格式的定义，如篡改其中某些参数，令其超 出范围而形成攻击；3) 过程攻击，命令是符合协议 规范的，但违背了工控系统的生产逻辑过程，使系 统处于危险状态（如反应釜的进料阀与一个出料阀 不能同时打开）。其中，监控网攻击主要来自信息 空间，其安全保障可借鉴传统安全技术。但现实中 更多的攻击途径集中于系统攻击和过程攻击，且攻 击方法已经转向慢渗透方式，仅统计网络流量特性 已不能满足需求。目前，有学者提出在检测特征中
第 38 卷第 2 期 2017 年 2 月
doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017036
通信Байду номын сангаас报
Journal on Communications
Vol.38 No.2 February 2017
工业控制系统入侵检测研究综述
赖英旭 1，刘增辉 2，蔡晓田 1，杨凯翔 1
2017036-2
第2期
赖英旭等：工业控制系统入侵检测研究综述
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增加语义描述，如控制命令的相关参数、传感器的 可信测量值等信息，可以检测出错误命令注入、篡 改报文等系统攻击，取得了阶段性成果。但是由于 未考虑控制命令之间的行为依赖关系，检测的准确 性有待提高。 3.1 ICS 系统风险根源分析
入侵检测系统在工业控制系统中的应用考察
入侵检测系统在工业控制系统中的应用考察工业控制系统（Industrial Control System，简称ICS）是由工业设备、传感器、执行器、计算机控制组成的自动化系统，广泛应用于各个行业中的生产过程控制。
随着信息技术的迅速发展，工业控制系统正逐渐与互联网和计算机网络结合，实现远程监控和管理，提高生产效率。
然而，与此同时，工业控制系统也面临着网络安全威胁的风险。
恶意入侵者可能利用网络攻击手段，对工业控制系统进行入侵，造成设备损坏、生产中断甚至事故发生的严重后果。
为了提高工业控制系统的安全性，入侵检测系统（Intrusion Detection System，简称IDS）被广泛应用于工业控制系统中。
入侵检测系统是一种通过监控和分析网络流量、系统日志等信息，识别和报告潜在入侵行为的安全防护设备。
在工业控制系统中，入侵检测系统的应用将有助于提前发现和阻止攻击者的非法入侵行为，减少系统受损和生产中断的风险。
首先，入侵检测系统可以实时监控工业控制系统中的网络流量，分析其中存在的异常行为。
工业控制系统通常具有复杂的网络架构，涉及到控制层、数据层和管理层等多个层次。
攻击者可能利用各种手段，通过未授权的方式进入工业控制系统中的网络中，进行未经授权的操作，破坏系统的正常运行。
入侵检测系统通过分析网络流量中的异常行为，如大量数据包传输、协议异常、端口扫描等，及时发现潜在的入侵行为，并通过报警系统通知管理员进行相应的应对。
其次，入侵检测系统可以监控工业控制系统中的系统日志，并通过与已知攻击行为的对比分析，识别出潜在的恶意攻击行为。
工业控制系统中的各个设备和组件都会产生大量的系统日志，记录系统的运行状态、事件和操作历史等信息。
攻击者可能通过篡改系统日志、删除关键日志信息来掩盖自己的入侵行为。
入侵检测系统通过对系统日志的实时监控和分析，识别出与已知攻击行为相匹配的日志模式，及时发现潜在的入侵行为，并及时采取相应的应对措施。
工业控制系统网络攻击检测与防护技术研究
工业控制系统网络攻击检测与防护技术研究随着工业控制系统网络攻击事件的频发，工业控制系统网络安全问题日益凸显。
工业控制系统（Industrial Control System，ICS）作为现代工业生产的基石，负责监控、控制和保护工厂的设备和过程，其网络安全受到威胁将直接影响生产安全与工业发展。
因此，开展针对工业控制系统网络攻击的检测与防护技术研究势在必行。
工业控制系统网络攻击的类型丰富多样，包括信息窃取、服务拒绝、身份伪造、恶意代码注入等。
这些攻击行为可能破坏工业控制系统的正常运行，甚至导致生产中断和巨大经济损失。
因此，有效检测和防护这些攻击行为成为确保工业控制系统安全的重要环节。
首先，在工业控制系统网络攻击检测技术方面，传统的安全设备（如防火墙、入侵检测系统）在ICS环境中无法满足需求。
针对工业控制系统的特点，研究者提出了一些新的检测技术和方法。
其中一种常用的方法是基于行为的检测，该方法通过分析工业控制系统的行为特征和规律，可以实时检测出异常行为并及时采取应对措施。
此外，还有基于机器学习和人工智能的检测方法，通过训练算法模型来识别网络攻击行为，并根据新的攻击特征不断更新模型，提高检测的准确率和效果。
其次，在工业控制系统网络攻击防护技术方面，建立安全防护系统是至关重要的。
一方面，需要加强网络传输安全，采用合理的网络拓扑结构、网络隔离策略和数据传输加密等措施，防止攻击者通过网络入侵系统。
另一方面，需要完善身份验证机制和访问控制策略，限制非授权用户对工业控制系统的访问权限，减少网络攻击的机会。
同时，加强设备和软件的安全性，保证其及时更新和修补漏洞，防止被利用进行攻击。
此外，工业控制系统网络攻击的检测与防护技术研究还需要注重以下几个方面的考虑。
首先，要加强对工业控制系统网络攻击的实时监测和及时响应能力。
及早发现攻击行为，及时采取应对措施，可以最大程度减少攻击造成的损失。
其次，要加强对工业控制系统网络攻击漏洞的研究和修复，及时修补系统中的漏洞，减少攻击者的机会。
网络安全防护技术在工业控制系统中的应用研究
网络安全防护技术在工业控制系统中的应用研究网络安全是当今信息化社会不可忽视的重要领域，尤其是在工业控制系统中。
工业控制系统作为现代生产的核心，广泛应用于各个行业，包括能源、交通、通信等关键领域。
然而，工业控制系统的信息化也使其面临着各种安全威胁。
为了保护工业控制系统的稳定运行和数据安全，网络安全防护技术在工业控制系统中的应用研究变得至关重要。
工业控制系统面临的主要威胁之一是恶意软件攻击。
恶意软件可以通过网络传播，进而感染工业控制系统并对其造成破坏。
为了防止恶意软件的入侵，我们可以采用多种网络安全防护技术。
其中之一是入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）。
入侵检测系统可以监测网络流量和系统日志，及时检测出潜在的入侵行为。
而入侵防御系统可以在检测到入侵行为时，自动阻止攻击并进行告警。
通过使用这些技术，可以提高工业控制系统的安全性，防止恶意软件攻击对生产和运营造成的损失。
另一个需要关注的安全威胁是工业控制系统的物理攻击。
工业控制系统的硬件设备和设施往往分布在不同的物理位置，这为攻击者提供了机会，他们可以对系统进行物理破坏。
为了应对这些威胁，我们可以采取措施，如视频监控、门禁系统、安全锁等。
此外，还可以使用访问控制技术，对系统进行权限管理，只有授权人员才能对系统进行操作和访问。
通过这些措施，可以有效遏制物理攻击对工业控制系统的影响。
除了以上两种常见的安全威胁外，网络安全防护技术还应用于加密通信。
在工业控制系统中，数据的传输是至关重要的。
为了防止数据被窃取和篡改，我们可以采用加密技术来保护数据的机密性和完整性。
传统的加密算法如DES、AES在工业控制系统中得到了广泛应用。
而现代的公私钥加密技术则为数据的传输提供了更强的安全性。
通过使用加密技术，可以有效地防止数据在传输过程中被攻击者获取和篡改。
此外，网络安全防护技术还可以应用于安全审计和日志管理。
安全审计是对系统中的安全事件和操作进行跟踪和记录的过程，可以帮助用户发现潜在的安全问题并采取相应的措施。
工业控制系统的网络安全防护与检测技术研究
工业控制系统的网络安全防护与检测技术研究近年来，随着信息技术的迅猛发展，工业控制系统（Industrial Control System，ICS）的网络化趋势日益明显。
然而，这也带来了网络安全威胁的增加。
针对工业控制系统的特殊需求和网络环境的特点，研究工业控制系统的网络安全防护与检测技术变得尤为重要。
工业控制系统是指用于控制、监视和管理工业过程的计算机系统。
它涵盖了各个行业领域，如能源、交通和制造业。
与传统的计算机系统相比，工业控制系统有其特殊性。
首先，工业控制系统对稳定性和实时性要求较高，不能容忍网络安全事件对工业生产过程的干扰。
其次，工业控制系统的硬件和软件通常是定制的，使用的操作系统和网络协议也可能不同，这增加了网络攻击的风险。
最后，工业控制系统往往运行在长期使用的设备上，缺乏及时升级和更新，容易受到已知漏洞的攻击。
针对工业控制系统的网络安全防护，首先需要建立一个多层次的网络安全架构。
这包括物理层的安全，如安装防火墙、入侵检测系统和安全设备，以保护工业控制系统的物理网络环境。
其次是网络层的安全，通过网络隔离、访问控制和网络监测来保护工业控制系统的网络通信。
再次，系统层的安全是指加强工业控制系统的操作系统和软件的安全性，升级和修补已知的漏洞，限制系统访问权限，并使用强密码进行身份验证。
最后，还需要加强应用层的安全，制定合适的安全策略和措施，以防止恶意软件的入侵和攻击。
为了提高工业控制系统的网络安全，研究人员还开发了一些专门的网络安全检测技术。
其中，入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）和入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS）是最常用的技术之一。
IDS能够监测和识别工业控制系统中的异常流量和攻击行为，并及时发出警报。
而IPS则可以主动地阻止入侵行为，保护工业控制系统免受攻击。
此外，还有基于行为分析的安全检测技术，通过分析工业控制系统的正常行为模式，来检测潜在的异常行为并做出响应。
《基于Snort的工业控制系统入侵检测系统设计与实现》
《基于Snort的工业控制系统入侵检测系统设计与实现》一、引言随着工业自动化和信息技术的发展，工业控制系统（ICS）已成为现代工业生产的重要组成部分。
然而，随着ICS的广泛应用，其面临的安全威胁也日益严重。
为了保障工业控制系统的安全稳定运行，设计并实现一套有效的入侵检测系统（IDS）显得尤为重要。
本文将介绍一种基于Snort的工业控制系统入侵检测系统的设计与实现。
二、系统设计1. 系统架构本系统采用分层架构设计，包括数据采集层、数据处理层、规则匹配层和告警输出层。
数据采集层负责收集工业控制系统的网络流量数据；数据处理层对收集到的数据进行预处理和特征提取；规则匹配层利用Snort的规则引擎进行入侵检测；告警输出层将检测到的入侵行为进行告警输出。
2. 数据采集数据采集是IDS的核心部分，通过部署在网络关键节点的探针或传感器，实时收集工业控制系统的网络流量数据。
为了保证数据的实时性和准确性，我们采用了高效的数据采集技术，包括流量镜像、网络抓包等。
3. 数据处理与特征提取数据处理层对收集到的网络流量数据进行预处理和特征提取。
预处理包括去除噪声、数据清洗等操作，以保证数据的可靠性。
特征提取则根据工业控制系统的特点，提取出与入侵行为相关的特征，如流量模式、协议特征等。
4. 规则匹配与告警输出规则匹配层利用Snort的规则引擎进行入侵检测。
Snort是一款开源的IDS系统，具有强大的规则匹配能力和灵活的配置选项。
通过配置Snort的规则库，实现对工业控制系统常见攻击的检测。
当检测到入侵行为时，系统将触发告警输出层，将告警信息发送给管理员或相关人员。
三、系统实现1. 开发环境与工具本系统采用C语言进行开发，使用Linux操作系统和Snort 作为核心组件。
开发过程中使用了Wireshark等网络分析工具进行数据包分析和调试。
同时，我们还使用了一些开源的库和框架，如OpenSSL等，以支持系统的功能实现。
2. 规则库构建与优化为了实现对工业控制系统常见攻击的检测，我们构建了一个包含多种规则的规则库。
《基于Snort的工业控制系统入侵检测系统设计与实现》
《基于Snort的工业控制系统入侵检测系统设计与实现》一、引言随着工业自动化和信息技术的发展，工业控制系统（ICS）的安全问题日益突出。
针对ICS的入侵检测系统（IDS）是保护其免受攻击的重要手段。
Snort作为一种开源的轻量级网络入侵检测/防御系统（IDS/IPS），具有强大的检测能力和灵活的配置，因此在工业控制系统中得到了广泛应用。
本文将介绍基于Snort 的工业控制系统入侵检测系统的设计与实现。
二、系统设计1. 系统架构设计本系统采用分层架构设计，包括数据采集层、数据处理层、检测分析层和用户界面层。
数据采集层负责收集网络流量数据；数据处理层对原始数据进行预处理和解析；检测分析层使用Snort 进行入侵检测；用户界面层则提供可视化界面，方便用户查看和管理系统。
2. 检测策略设计针对工业控制系统的特点，本系统设计了多种检测策略。
首先，根据ICS的通信协议和业务逻辑，制定相应的规则库，用于识别异常流量和行为。
其次，采用深度包检测技术，对网络流量进行深度解析，提取关键信息。
最后，结合机器学习和人工智能技术，提高检测准确性和效率。
3. 报警与响应机制设计当系统检测到入侵行为时，将触发报警机制，通过邮件、短信等方式通知管理员。
同时，系统将自动或手动启动响应机制，如隔离受感染的设备、记录日志等，以减轻损失。
三、系统实现1. 数据采集与预处理数据采集层使用网络抓包工具（如Pcap）实时采集网络流量数据。
预处理阶段主要对原始数据进行清洗、去噪和格式化，以便后续分析。
2. Snort规则编写与配置根据检测策略，编写相应的Snort规则。
规则包括规则头、检测引擎、动作等部分。
配置Snort以启用所需的检测功能，如深度包检测、协议分析等。
3. 检测分析与报警实现检测分析层使用Snort对预处理后的数据进行入侵检测。
当检测到入侵行为时，触发报警机制，并通过用户界面层展示相关信息。
报警信息包括时间、源/目的IP、攻击类型等。
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入侵检测作为一种主动的安全防护技术，通 过对系统通信行为的实时监视、分析，以检测出 异常的攻击行为操作，并在攻击行为产生危害之 前进行拦截、报警、系统恢复等操作[6]。针对工 业控制系统入侵检测的研究与应用，相关学者根 据工控系统信息安全特点进行了大量的理论研 究。本文对当前的工控入侵检测研究进行总结、 归纳与分析，首先介绍了工控系统结构与安全脆 弱性问题，对入侵检测技术在工控系统异常行为 检测中的应用进行分析，讨论工控环境下异常行 为检测的关键问题，最后对工控系统入侵检测研 究进行展望，提出相关问题的研究发展方向。
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网络空间安全
Cyberspace Security
Vol.10 N2 o0.12 9F年eb第.2021期9
工业控制系统IDS技术研究综述
严益鑫，邹春明
（公安部第三研究所/上海网络与信息安全测评工程技术研究中心，上海 200031）
Yan Yixin, Zou Chunming (The Third Research Institute of Ministry of Public Security/Shanghai Engineering Research Center of Cyber and Information
Security Evaluation, Shanghai 200031)
1 引言
随着工业控制系统信息化发展的需求，工业 控制系统日渐趋于形成了一个开放式的网络环 境。由于传统工业控制系统是基于物理隔离的， 主要关注系统的功能安全，缺乏对信息安全的考 虑，缺少专门的安全防御措施[1]。
2010 年“震网（Stuxnet）”病毒的爆发
让世界明白工业控制系统已成为黑客的主要 目 标 [2]， 随 后 “ 毒 区 ” （ D u Q u ） 和 “ 火 焰 ” （Flame）病毒又相继出现，与“震网”共同形 成“网络战”攻击群。2014 年，功能更为强大 的Havex 以不同工业领域为目标进行攻击，至 2016年已发展到88个变种。2015 年底发生的乌 克兰大面积停电事件又一次为工控安全拉响警 报 。 2 0 1 7 年 5 月 发 生 的 Wa n n a C r y 勒 索 病 毒 全 球 大
Abstract: As an industrial brain, the industrial control system (ICS) has become more and more open on the Internet. Therefore, the network security of industrial control systems has received more and more attention from the state. This paper starts with the current situation and national legal policy of ICS network security. Firstly, it introduces the architecture and characteristics of ICS system. Secondly, according to the two aspects of misuse intrusion detection and abnormal intrusion detection, this paper analyzes the current research status of ICS IDS technology and algorithm. Finally, the current development and application status of ICS IDS and research trend have been prospected. Key words: industrial control system; intrusion detection system; misuse of intrusion detection; abnormal intrusion detection
摘 要：工业控制系统（Industrial Control System，ICS）作为工业大脑，与互联网连接的趋势
越来越明显，但是开放的同时也暴露出严重的脆弱性问题。入侵检测作为重要的安全防御措施，
能及时发现可能或潜在的入侵行为。论文从ICS网络安全现状及国家法律政策入手，首先介绍了
ICS系统架构及其特点，给出了IDS入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）的介绍，其
次从误用入侵检测、异常入侵检测两个方面，对现有的ICS IDS的技术、算法的研究现状进行分
析，最后针对当前ICS IDS的发展与应用现状，对整个ICS IDS的研究趋势进行了展望。
关键词：工业控制系统；入侵检测系统；误用入侵检测；异常入侵检测
中图分类号：Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ309
文献标识码：A
An overview of intrusion detection systems in industrial control system
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爆发事件，至少150个国家、30万用户受害，造 成损失达80亿美元，事件中受损的工控系统数量 占总数的13.4%。2017年9月赛门铁克宣称，一 年来美国、土耳其和瑞士的数百电网遭到大规模 攻击，掌握电网登录凭证的黑客有可能具备制造 断电事件的能力。高频率的工控安全事件引起了 国家高度的重视。