本書介紹了工業互聯網的基本架構，並從工業互聯網的網絡架構、數據異構等角度剖析了工業互聯網面臨的安全問題，在此基礎上，介紹工業互聯網的安全模型、防御體繫和目前常用的防御技術，給出了相關的行業應用和案例。此外，本書還梳理了工業互聯網安全的熱點研究方向和問題，方便讀者進一步深入研究工業互聯網的安全問題。

序一
序二
序三
前言
*1章 緒論1
1.1 工業互聯網的出現與發展1
1.1.1 工業互聯網出現的必然性1
1.1.2 工業互聯網發展的持續性4
1.2 從架構看特性8
1.2.1 工業互聯網的參考體繫架構8
1.2.2 繫統特性分析10
1.3 從特性看安全14
1.3.1 信息繫統的開放性與控制繫統的封閉性之間的矛盾14
1.3.2 工業時代確定性思維和信息時代非確定性思維之間的衝突15
1.3.3 信息物理融合帶來的復雜性與一致性問題16
1.4 工業互聯網安全威脅的特點17
1.4.1 雲邊網端結構的攻擊面更為廣泛17
1.4.2 面向供應鏈的攻擊無處不在17
1.4.3 工業互聯網平臺的網絡安全風險日益嚴峻18
1.4.4 新技術和新應用帶來新風險18
1.4.5 信息物理融合安全威脅顯著增加19
1.5 工業互聯網安全的發展趨勢19
1.5.1 多層次、智能化、協同化的安全保障體繫逐步構建完善19
1.5.2 人機物交互全生命周期一體化安全成為全局性目標20
1.5.3 工業互聯網的大數據深度挖掘和安全防護成為熱點20
1.5.4 內生安全防御和動態防御技術成為未來發展的重點20
1.5.5 未知入侵和功能故障的全域智能感知成為重要手段20
1.5.6 跨安全域與跨域安全的功能安全和信息安全一體化難題急需破解21
1.6 本書的知識結構21
1.7 本章小結23
1.8 習題23
*2章 工業互聯網安全基礎24
2.1 工業互聯網安全的特征與內涵24
2.1.1 工業互聯網安全的特征24
2.1.2 工業互聯網安全的內涵26
2.2 工業互聯網安全內涵的剖析29
2.2.1 繫統性審視29
2.2.2 一體化考量30
2.2.3 對立統一性蘊含30
2.2.4 不失一般性31
2.2.5 具有特殊性32
2.3 攻擊面和攻擊向量的變化33
2.3.1 橫向擴散使攻擊面變得龐大34
2.3.2 工業數據暴露出全生命周期的攻擊面34
2.3.3 棕色地帶存在“過時”的攻擊面34
2.3.4 攻擊向量跨越信息物理空間35
2.4 功能安全與信息安全一體化35
2.4.1 IT與OT的安全需求差異35
2.4.2 功能安全與信息安全的平行發展37
2.4.3 功能安全與信息安全的融合需求40
2.5 體繫化安全框架構建原則44
2.5.1 安全體繫融入工業互聯網繫統設計44
2.5.2 一般性與特殊性相統一的過程構建45
2.5.3 對像防護與層次防護的整體安全呈現47
2.5.4 提供功能安全與信息安全融合能力47
2.5.5 緩解暗湧現性對安全繫統動力學的衝擊和影響48
2.6 主要工業互聯網參考安全框架49
2.6.1 我國工業互聯網安全框架49
2.6.2 其他安全框架54
2.6.3 工業互聯網安全框架發展趨勢55
2.7 本章小結56
2.8 習題56
第3章 信息物理融合威脅建模58
3.1 威脅建模58
3.1.1 信息物理融合威脅的特點58
3.1.2 信息物理融合威脅建模的新視角59
3.2 安全故障分析模型（物理側）62
3.2.1 故障樹分析法62
3.2.2 事件樹分析法65
3.2.3 STAMP67
3.3 網絡安全威脅模型（信息側）74
3.3.1 KillChain工控模型74
3.3.2 ATT&CK工控模型79
3.4 信息物理融合的威脅模型84
3.4.1 STPA-SafeSec威脅模型84
3.4.2 端點繫統架構層模型95
3.4.3 面向智能電網業務特性的威脅量化模型107
3.5 本章小結110
3.6 習題110
第4章 威脅模式分析111
4.1 典型事件和技術矩陣111
4.1.1 典型攻擊事件112
4.1.2 技術矩陣115
4.2 攻擊可達性的典型模式116
4.2.1 結合漏洞傳播的USB擺渡攻擊模式及防護117
4.2.2 第三方供應鏈污染及防護119
4.2.3 基於推送更新的水坑模式及防護121
4.2.4 邊緣網絡滲透及防護122
4.3 橫向移動性模式124
4.3.1 利用POU在控制器之間擴散及防護125
4.3.2 利用POU從控制器向上位機擴散及防護126
4.3.3 利用工控協議從上位機向控制器擴散及防護128
4.3.4 暴力破解PLC密碼認證機制及防護130
4.4 持續隱蔽性模式131
4.4.1 工業組態軟件的DLL文件劫持及防護132
4.4.2 隱蔽的惡意邏輯攻擊及防護134
4.4.3 PLC梯形邏輯炸彈及防護135
4.4.4 利用PLC引腳配置Rootkit及防護136
4.5 破壞殺傷性模式139
4.5.1 過程控制攻擊及防護139
4.5.2 針對PLC的勒索及防護141
4.5.3 欺騙SCADA控制現場設備及防護 142
4.5.4 干擾控制決策的虛假數據注入及防護144
4.5.5 突破安全儀表繫統及防護146
4.5.6 級聯失效造成繫統崩潰及防護147
4.6 本章小結149
4.7 習題149
第5章 設備安全分析150
5.1 設備安全分析基礎150
5.1.1 設備安全分析的對像和重點150
5.1.2 設備安全分析的支撐技術與目標154
5.2 設備發現157
5.2.1 設備發現基礎158
5.2.2 設備探測發現的常用方法161
5.2.3 設備真實性判斷164
5.3 設備定位167
5.3.1 基於互聯網信息挖掘的設備定位168
5.3.2 基於網絡特征分析的設備定位171
5.3.3 定位結果的信心度分析178
5.4 設備漏洞分析179
5.4.1 工業互聯網設備常見的漏洞和分析方法179
5.4.2 工業互聯網可編程邏輯控制器的漏洞分析185
5.4.3 電子汽車漏洞評估192
5.5 本章小結200
5.6 習題201
第6章 控制安全分析202
6.1 控制層惡意代碼分析203
6.1.1 跨越信息物理空間的實體破壞性攻擊204
6.1.2 面向控制層的隱蔽欺騙載荷211
6.1.3 防御措施216
6.2 控制協議安全測試217
6.2.1 私有協議逆向分析218
6.2.2 認證機制突破與繞過221
6.2.3 工控語義攻擊的發現與驗證224
6.3 本章小結228
6.4 習題228
第7章 工業互聯網安全風險評估229
7.1 風險評估的基本概念和方法229
7.1.1 風險評估要素及其關繫230
7.1.2 工業互聯網安全分析的原理231
7.1.3 安全風險評估的實施流程231
7.2 風險評估的準備232
7.3 風險信息收集233
7.4 風險計算分析233
7.4.1 發展戰略識別234
7.4.2 業務識別234
7.4.3 資產識別235
7.4.4 戰略、業務和資產的分析237
7.4.5 威脅識別237
7.4.6 脆弱性識別240
7.4.7 已有安全措施的識別241
7.4.8 風險分析243
7.4.9 風險可接受準則245
7.4.10 風險處置策略245
7.5 風險評估處置246
7.6 本章小結248
7.7 習題248
第8章 安全防御技術基礎249
8.1 安全防御的演進249
8.2 安全設計與規劃技術255
8.2.1 網絡隔離與訪問控制255
8.2.2 數據加密與身份認證257
8.2.3 入侵檢測與攻擊防御259
8.3 安全運營與響應技術262
8.3.1 資產偵測與安全管理264
8.3.2 數據保護與安全審計266
8.3.3 安全監測與態勢評估269
8.3.4 應急處置與協同防護272
8.4 常用的安全攻防技術274
8.4.1 大數據安全偵查274
8.4.2 威脅狩獵與安全分析275
8.4.3 工業蜜罐與網絡誘騙278
8.4.4 入侵容忍與移動目標防御281
8.4.5 內生安全與擬態防御284
8.4.6 工業雲及嵌入式取證287
8.4.7 攻擊源追蹤與定位290
8.5 本章小結293
8.6 習題293
第9章 安全防御前沿技術295
9.1 控制繫統全生命周期的內生安全295
9.1.1 控制裝備與軟件平臺的安全增強技術295
9.1.2 控制繫統運行安全技術299
9.2 工程文件全生命周期保護302
9.2.1 邏輯組態存儲時的安全技術303
9.2.2 邏輯組態編譯時的安全技術306
9.2.3 邏輯組態傳輸時的安全技術307
9.2.4 邏輯組態運行時的安全技術309
9.3 信息物理融合異常檢測311
9.3.1 基於水印認證機制的異常檢測方法311
9.3.2 基於D-FACTS的信息物理協同防御方法316
9.4 控制邏輯代碼安全審計322
9.4.1 PLC的程序運行機制與編程方法323
9.4.2 PLC代碼安全規範325
9.4.3 文本化編程語言安全分析方法329
9.4.4 梯形圖編程語言安全分析方法332
9.5 本章小結336
9.6 習題336
*10章 工業互聯網安全技術應用與行業案例337
10.1 工業互聯網設備繫統安全案例337
10.1.1 工業惡意軟件Triton攻擊事件回顧337
10.1.2 工業惡意軟件Triton的原理338
10.1.3 工業惡意軟件的防護341
10.2 工業互聯網安全風險評估案例343
10.2.1 案例背景343
10.2.2 風險評估的準備343
10.2.3 要素識別344
10.2.4 脆弱性和已有安全措施的關聯分析349
10.2.5 計算風險349
10.2.6 風險評估建議352
10.3 智能制造行業安全技術防護建設案例353
10.3.1 案例背景353
10.3.2 方案實現354
10.3.3 案例結論356
10.4 工業繫統應急響應取證安全案例357
10.4.1 案例背景358
10.4.2 取證過程358
10.4.3 案例結論360
10.5 本章小結362
10.6 習題362
後記364
參考文獻366