目 錄
第1章工業控制繫統信息安全簡介 （1）
1.1工業控制繫統信息安全現狀、威脅與發展趨勢 （1）
1.1.1工業控制繫統信息安全現狀 （1）
1.1.2工業控制繫統信息安全威脅 （3）
1.1.3工業控制繫統信息安全發展趨勢 （4）
1.2工業控制繫統信息安全的定義 （5）
1.2.1IEC對工業控制繫統信息安全的定義 （5）
1.2.2工業控制繫統信息安全的需求 （5）
1.2.3工業控制繫統信息安全與信息技術繫統安全的比較 （6）
1.3工業控制繫統信息安全的要求和標準體繫 （6）
1.3.1國家部委、行業的通知 （7）
1.3.2國際標準體繫 （8）
1.3.3國內標準體繫 （12）
第2章工業控制繫統架構與漏洞分析 （18）
2.1工業控制繫統架構 （18）
2.1.1工業控制繫統的範圍 （18）
2.1.2制造執行繫統層 （19）
2.1.3過程監控層 （20）
2.1.4現場控制層 （25）
2.1.5現場設備層 （25）
2.2工業控制繫統的漏洞分析 （26）
2.2.1工業控制繫統技術演變 （27）
2.2.2工業控制繫統與信息技術繫統的比較 （28）
2.2.3工業控制繫統信息安全問題的根源 （29）
2.2.4工業控制繫統漏洞的詳細分析 （31）
第3章工業控制繫統信息安全技術與方案部署 （34）
3.1工業控制繫統信息安全技術簡介 （34）
3.1.1鋻別與授權技術 （34）
3.1.2過濾、阻止、訪問控制技術 （35）
3.1.3編碼技術與數據確認技術 （36）
3.1.4管理、審計、測量、監控和檢測技術 （36）
3.1.5物理安全控制技術 （37）
3.2工業防火牆技術 （38）
3.2.1防火牆的定義 （38）
3.2.2工業防火牆技術 （39）
3.2.3工業防火牆技術的發展方向 （41）
3.2.4工業防火牆與一般IT防火牆的區別 （43）
3.2.5工業防火牆具體服務規則 （45）
3.2.6關於工業防火牆的問題 （46）
3.3虛擬專用網（VPN）技術 （47）
3.3.1虛擬專用網技術概述 （47）
3.3.2虛擬專用網的分類 （49）
3.3.3虛擬專用網的工作原理 （51）
3.3.4虛擬專用網的關鍵技術 （52）
3.3.5虛擬專用網的協議 （53）
3.4控制網絡邏輯分隔 （55）
3.5網絡隔離 （56）
3.5.1雙宿主計算機 （56）
3.5.2防火牆位於公司網與控制網之間 （56）
3.5.3防火牆與路由器位於公司網與控制網之間 （57）
3.5.4帶DMZ的防火牆位於公司網與控制網之間 （58）
3.5.5雙防火牆位於公司網與控制網之間 （62）
3.6縱深防御架構 （65）
第4章工業控制繫統信息安全風險評估 （67）
4.1繫統識別 （67）
4.2區域與管道的定義 （68）
4.2.1區域的定義 （68）
4.2.2管道的定義 （70）
4.2.3區域定義模板 （73）
4.3信息安全等級 （74）
4.3.1安全保障等級 （75）
4.3.2安全保障等級與安全完整性等級的區別 （76）
4.3.3基本要求 （77）
4.3.4繫統要求 （79）
4.3.5繫統能力等級 （81）
4.3.6信息安全等級 （82）
4.4風險評估過程 （82）
4.4.1準備評估 （83）
4.4.2開展評估 （83）
4.4.3溝通結果 （85）
4.4.4維護評估 （85）
4.5風險評估方法 （85）
4.5.1定性和定量風險評估方法 （86）
4.5.2基於場景和資產的風險評估方法 （86）
4.5.3詳細風險評估方法 （86）
4.5.4高層次風險評估方法 （87）
第5章工業控制繫統信息安全生命周期 （88）
5.1概述 （88）
5.2工業控制繫統生命周期 （88）
5.2.1工業控制繫統通用生命周期 （88）
5.2.2工業控制繫統安全生命周期 （89）
5.3工業控制繫統信息安全程序成熟周期 （93）
5.3.1概述 （94）
5.3.2各階段分析 （94）
5.4工業控制繫統信息安全等級生命周期 （96）
5.4.1評估階段 （97）
5.4.2開發與實施階段 （98）
5.4.3維護階段 （98）
第6章工業控制繫統信息安全管理體繫 （100）
6.1概述 （100）
6.2安全方針 （101）
6.3組織與合作團隊 （102）
6.3.1內部組織 （102）
6.3.2外部組織 （105）
6.3.3合作團隊 （106）
6.4資產管理 （106）
6.4.1資產負責 （106）
6.4.2信息分類 （107）
6.5人力資源安全 （108）
6.5.1任用前 （108）
6.5.2任用中 （110）
6.5.3任用終止或變更 （111）
6.6物理與環境管理 （112）
6.6.1安全區域 （112）
6.6.2設備安全 （114）
6.7通信與操作管理 （117）
6.7.1操作規程和職責 （117）
6.7.2第三方服務交付管理 （118）
6.7.3繫統規劃和驗收 （119）
6.7.4防範惡意代碼和移動代碼 （119）
6.7.5備份 （120）
6.7.6網絡安全管理 （120）
6.7.7介質處理 （121）
6.7.8信息交換 （122）
6.7.9電子商務服務 （124）
6.7.10監視 （124）
6.8訪問控制 （126）
6.8.1訪問控制業務要求 （126）
6.8.2用戶訪問管理 （126）
6.8.3用戶職責 （127）
6.8.4網絡訪問控制 （128）
6.8.5操作繫統訪問控制 （129）
6.8.6應用和信息訪問控制 （131）
6.8.7移動計算和遠程工作 （132）
6.9信息獲取、開發與維護 （132）
6.9.1控制繫統安全要求 （132）
6.9.2應用中的正確處理 （133）
6.9.3密碼控制 （134）
6.9.4繫統文件安全 （134）
6.9.5開發和支持過程中的安全 （135）
6.9.6技術脆弱性管理 （136）
6.10信息安全事件管理 （136）
6.10.1報告信息安全事態和弱點 （136）
6.10.2信息安全事件和改進管理 （137）
6.11業務連續性管理 （138）
6.12符合性 （139）
6.12.1符合性要求 （140）
6.12.2安全策略、標準和技術符合性 （141）
6.12.3控制繫統審計考慮 （142）
第7章工業控制繫統信息安全項目工程 （143）
7.1項目工程簡介 （143）
7.1.1工業項目工程簡介 （143）
7.1.2工業控制繫統信息安全項目工程簡介 （143）
7.2規劃設計 （144）
7.2.1規劃設計簡介 （144）
7.2.2工業控制繫統信息安全規劃設計 （144）
7.3初步設計 （145）
7.3.1初步設計簡介 （145）
7.3.2工業控制繫統信息安全初步設計 （145）
7.4詳細設計 （146）
7.4.1詳細設計簡介 （146）
7.4.2工業控制繫統信息安全詳細設計 （146）
7.5施工調試 （147）
7.5.1施工調試簡介 （147）
7.5.2工業控制繫統信息安全施工調試 （147）
7.6運行維護 （148）
7.6.1運行維護簡介 （148）
7.6.2工業控制繫統信息安全運行維護 （148）
7.7升級優化 （148）
7.7.1升級優化簡介 （149）
7.7.2工業控制繫統信息安全升級優化 （149）
第8章工業控制繫統信息安全產品認證 （150）
8.1產品認證概述 （150）
8.1.1產品認證的重要意義 （150）
8.1.2產品認證的範圍 （150）
8.1.3產品認證的檢測技術 （151）
8.2產品認證機構 （153）
8.2.1國外產品認證機構 （153）
8.2.2國內產品認證機構 （156）
8.3產品認證 （157）
8.3.1工業防火牆認證 （157）
8.3.2嵌入式設備安全保障認證 （163）
8.3.3安全開發生命周期保障認證 （166）
8.3.4繫統安全保障認證 （167）
8.4產品認證趨勢 （168）
第9章工業控制繫統入侵檢測與防護 （170）
9.1入侵檢測繫統與防護繫統簡介 （170）
9.2入侵檢測繫統 （170）
9.2.1入侵檢測繫統的定義 （171）
9.2.2入侵檢測繫統的功能 （171）
9.2.3入侵檢測繫統的分類 （172）
9.2.4入侵檢測繫統的不足 （174）
9.2.5入侵檢測繫統的體繫結構 （175）
9.2.6入侵檢測繫統的部署 （181）
9.3入侵防護繫統 （185）
9.3.1入侵防護繫統的定義 （186）
9.3.2入侵防護繫統的分類 （186）
9.3.3入侵防護繫統的原理 （188）
9.3.4入侵防護繫統的關鍵技術 （189）
第10章工業控制繫統補丁管理 （191）
10.1補丁簡介 （191）
10.1.1補丁的定義 （191）
10.1.2補丁的分類 （192）
10.1.3補丁的作用 （192）
10.2工業控制繫統補丁概述 （193）
10.2.1工業控制繫統補丁的定義 （193）
10.2.2工業控制繫統補丁面臨的問題 （193）
10.2.3工業控制繫統補丁與IT繫統補丁的比較 （195）
10.3工業控制繫統補丁管理繫統設計 （195）
10.3.1工業控制繫統補丁管理繫統架構 （195）
10.3.2工業控制繫統補丁管理繫統要求 （197）
10.3.3工業控制繫統補丁管理特性 （197）
10.3.4工業控制繫統補丁的管理範圍與任務 （198）
10.4工業控制繫統補丁管理程序 （198）
10.4.1工業控制繫統補丁管理程序概述 （199）
10.4.2評估階段 （200）
10.4.3測試階段 （200）
10.4.4部署階段 （201）
10.4.5核實與報告階段 （201）
10.4.6設備數據管理階段 （201）
10.5工業控制繫統補丁管理實施 （202）
10.5.1變更管理 （202）
10.5.2停機時間安排 （202）
10.5.3新設備增加 （203）
10.5.4安全加固 （203）
第11章工業控制繫統信息安全軟件與監控 （204）
11.1工業控制繫統信息安全軟件與監控簡介 （204）
11.2工業控制繫統信息安全軟件與監控架構 （205）
11.3

第1版前言
工業控制繫統信息安全事件的頻繁發生，吸引了全球人的目光，因為現代工業控制繫統普遍采用數據采集與監控（SCADA）繫統、分布式控制繫統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）繫統，以及其他控制繫統等，並且已廣泛應用於電力、水利、石化、鋼鐵、醫藥、食品、汽車、航天等工業領域，成為國家關鍵基礎設施的重要組成部分，其是否能夠安全、穩定運行，已經關繫到國家的戰略安全。
世界各國政府、專家都在積極開展廣泛合作，已經制定出一些相關的國際標準和規範，也在組織本國的人力、物力，制定相應的國家標準和規範，做到未雨綢繆，竭盡全力地做好工業控制繫統信息安全工作。
工業控制繫統信息安全工作剛剛走過十幾年，還處在發展過程中。建立一套全面的知識和應用體繫是我們的當務之急，這正是編寫本書的出發點。雖然對其中的內容有些爭議，但是我們希望在各方的共同參與下，積極推進工業控制繫統信息安全工作，做到在爭論中不斷發展，在實踐中不斷推進。因此，本書將給廣大工業控制繫統用戶一個全面和正確的指導，給廣大從事工業控制繫統設計、施工、調試和服務的用戶以強有力的支撐，同時也可以給工業控制繫統供應商提供參考，對政府相關職能部門的工作也有一定的參考價值。
本書分為12章。第1章介紹工業控制繫統信息安全現狀、威脅與發展趨勢、定義與要求，以及標準體繫；第2章介紹工業控制繫統架構與漏洞分析；第3章介紹工業控制繫統信息安全技術與部署中的工業防火牆技術、虛擬專用網技術、控制網絡邏輯分隔、網絡隔離，以及縱深防御架構；第4章介紹工業控制繫統信息安全風險評估的繫統識別、區域與管道的定義、信息安全等級、風險評估過程，以及風險評估方法；第5章介紹工業控制繫統生命周期、信息安全程序成熟周期，以及信息安全等級生命周期；第6章介紹工業控制繫統信息安全管理體繫的安全方針、組織與合作團隊、資產管理、人力資源安全、物理與環境管理、通信與操作管理、訪問控制、信息獲取與開發維護、信息安全事件管理、業務連續性管理，以及符合性；第7章介紹工業控制繫統信息安全項目工程的規劃設計、初步設計、詳細設計、施工調試、運行維護，以及升級優化；第8章介紹工業控制繫統信息安全產品認證機構、產品認證，以及產品認證趨勢；第9章介紹工業控制繫統入侵檢測與防護；第10章介紹工業控制繫統補丁定義、補丁管理繫統設計、補丁管理程序，以及補丁管理實施；第11章介紹工業控制繫統信息安全軟件與監控的兩個常見應用實例，即工廠信息管理繫統和遠程訪問繫統；第12章介紹工業發展趨勢、工業控制繫統發展趨勢，以及工業控制繫統信息安全展望。
本書在編寫過程中，除引用了作者多年的工作實踐和研究內容之外，還參考了一些國內外優秀論文、書籍，以及互聯網上公布的相關資料，雖已盡量在書後的參考文獻中列出，但由於互聯網上資料數量眾多、出處引用不明確，可能無法將所有文獻一一注明出處，對這些資料的作者表示由衷的感謝，同時聲明，原文版權屬於原作者。
本書是一本工業控制繫統信息安全前沿技術專業書，可作為廣大從事工業控制繫統和網絡安全管理工程設計、應用開發、部署與管理工作的高級技術人員的參考書，也可作為高等院校工業自動化、計算機科學與技術、信息安全等相關專業的本科高年級學生、研究生的參考書。
工業控制繫統信息安全是一門應用性很強的跨專業學科，在工業技術和信息技術大規模發展的今天迅速發展，本書嘗試對此領域的理論和技術做了一些歸納，與廣大同行和關心工業控制繫統信息安全的人士分享。由於工業控制繫統信息安全技術在快速發展，加之作者的水平有限，書中難免有缺點和錯誤，真誠希望讀者不吝賜教，以期修訂時更正。

             編著者        
                                                              2015年4月
 
第2版前言
本書第1版自2015年出版以來，其繫統性、實用性和前瞻性得到了電力、水利、石化、鋼鐵、醫藥、食品、交通、航天等工業領域從事工業控制繫統信息安全技術管理和從事工業控制繫統信息安全服務、建設、研發等的專業人員的廣泛關注。同時，作為國內工業控制繫統信息安全領域本繫統、實用、先進的專業圖書，本書被多家培訓機構選為工業控制繫統信息安全專業培訓的教材，受到相關讀者的一致好評。
隨著國家網絡安全戰略規劃建設的大力推進和社會各界從事工業控制繫統信息安全工作人士的共同參與，工業控制繫統信息安全在法律法規、標準規範、信息安全技術、行業應用等方面正在快速發展，結合工業控制繫統信息安全專業培訓經驗與建議，本書的再版勢在必行。
在本書編寫過程中，主要對第1版第1章中的工業控制繫統信息安全標準體繫和第3章工業控制繫統信息安全技術與部署進行了補充和修改，並將第11章改編為工業控制繫統信息安全軟件與監控。近年來，國際上通用的工業控制繫統信息安全標準陸續發布，國內的工業控制繫統信息安全法律法規、標準規範也在不斷制定和發布。因此，本書第1章中的工業控制繫統信息安全標準體繫必須緊跟行業步伐。此外，近些年出現的工業控制繫統信息安全技術對目前工作有很好的指導作用，因此，第1版第3章工業控制繫統信息安全技術與部署需要進行補充和修改。再有，近些年湧現出的工業控制繫統信息安全軟件與監控是工業控制繫統信息安全的重要組成部分，因此，將本書第11章改編為工業控制繫統信息安全軟件與監控。另外，對一些章節中的有關部分也進行了修改，使之更貼近工業控制繫統信息安全應用和研究指導。
工業領域是國家關鍵基礎設施的重要組成部分，工業控制繫統信息安全關繫著國家的戰略安全。因此，從事工業控制繫統信息安全相關工作的人員應擔負其重任，不斷補充工業控制繫統信息安全知識，努力做好工業控制繫統信息安全工作。
本書可作為廣大從事工業控制繫統和網絡安全管理工程設計、應用開發、部署與管理工作的高級技術人員的參考書，也可作為高等院校工業自動化、計算機科學與技術、信息安全等相關專業的本科高年級學生、研究生的參考書。
工業控制繫統信息安全是一門快速發展的跨專業學科。在工業技術和信息技術大規模發展的今天，通過廣大專業同行和關心工業控制繫統信息安全人士的不懈努力，工業控制繫統信息安全技術已取得了一定的成效。由於工業控制繫統信息安全技術還在飛速發展，加之作者的水平有限，書中難免存在錯漏和不足之處，請廣大讀者批評指正，以便不斷完善。

   編著者         
                                                             2019年8月