基于数字孪生的水务工业控制系统攻防验证技术
信息技术与网络安全 9期
陈 升1，2，宗志锋1，倪 华2，黄非易3，刘 虹3
(1.上海市水务信息中心，上海200050；2.上海工业控制安全创新科技有限公司，上海200085； 3.华东师范大学 软件工程学院，上海200062)
摘要： 随着工业物联网的发展，水务工业控制系统面临着工控现场设备不能碰、工控网络环境不能改动、工控系统安全隐患分析不充分等痛点问题。迫切需要搭建面向特定行业的工控安全仿真验证环境，实现工控安全问题充分暴露，安全隐患充分验证等目标。文章利用数字孪生新兴技术，实现了水务制水工艺流程和工业机理的仿真建模。通过搭建水务系统数字孪生仿真验证试验床，提出了面向水务工控系统功能安全和信息安全联动的攻防验证技术，为保障工业互联网场景下水务行业工业控制系统安全提供技术参考。
中圖分類號： TP319
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.09.002
引用格式： 陳升，宗志鋒，倪華，等. 基于數字孿生的水務工業控制系統攻防驗證技術[J].信息技術與網絡安全，2021，40(9)：9-13.
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.09.002
引用格式： 陳升，宗志鋒，倪華，等. 基于數字孿生的水務工業控制系統攻防驗證技術[J].信息技術與網絡安全，2021，40(9)：9-13.
Digital twins based attack and defense verification technology for water industrial control systems
Chen Sheng1，2，Zong Zhifeng1，Ni Hua2，Huang Feiyi3，Liu Hong3
(1.Shanghai Water Information Center，Shanghai 200050，China； 2.Shanghai Trusted Industrial Control Platform Co.，Ltd.，Shanghai 200085，China； 3.School of Software Engineering，East China Normal University，Shanghai 200062，China)
Abstract： Along with the development of the Industrial Internet of Things, water industry is faced with the situations including that industrial control field device control systems cannot be touched, cannot be changed with network environments, and the security risks cannot be analyzed fully. It is necessary to establish security simulation environment for industrial control systems in special applications for possible hazard analysis. This work applies the emerging digital twin technology to achieve the modeling of the industrial process and the mechanism of water industrial control systems. By building a digital twin simulation verification testbed for water utilities system, the attack and defense verification technology oriented to the functional security and information security linkage of water industry control system is proposed, which provides technical reference for ensuring the security of water industry industrial control system under the industrial Internet scenario.
Key words : digital twins；Industrial Internet of Things；attack and defense verification；information security
0 引言
工業控制系統(簡稱“工控系統”)是國家實施制造強國和網絡強國戰略的重要保障，對于維護工業生產秩序、確保工業生產安全、促進兩化融合健康發展具有重要意義。作為國家關鍵基礎設施和網絡空間安全的重要組成部分，工控系統是能源電力、軌道交通、鋼鐵石化等重點領域的神經中樞。全球范圍的工控系統面臨日趨嚴峻的網絡安全形勢，特別是與民生緊密相關的城市關鍵基礎設施系統成為黑客攻擊的“重災區”。2020年，美國、以色列、中國都發生了水務系統安全攻擊事件，造成水廠控制系統遭受破壞，相關城市用水安全影響社會經濟運行和數千萬人工作生活。2021年2月，美國佛羅里達州水處理廠工控系統受到網絡攻擊，導致飲用水化學成分改變，嚴重影響居民用水安全和社會穩定。
由于“工控現場設備不能碰、工控網絡環境不能改動、工控系統安全隱患分析不充分”等痛點問題，迫切需要搭建面向特定行業的工控安全仿真驗證環境，實現工控安全問題充分暴露、安全隱患充分驗證，防患于未然。傳統仿真驗證技術側重于硬件工藝模擬復現，缺乏“極端場景安全驗證”和“安全和業務實時聯動性”能力，難以滿足工業現場安全應急需求。
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作者信息：
陳 升1，2，宗志鋒1，倪 華2，黃非易3，劉 虹3
(1.上海市水務信息中心，上海200050；2.上海工業控制安全創新科技有限公司，上海200085；
3.華東師范大學 軟件工程學院，上海200062)
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