工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 安全是生命不是兒戲

將以太網(wǎng)引入到車間層有很多好處，其中一個(gè)重要的好處就是創(chuàng)建了更加開放的架構(gòu)，可以大量連接各種工廠設(shè)備和管理工具。但是這種開放性也為工廠網(wǎng)絡(luò)的操作人員帶來了一個(gè)必須要解決的問題：安全。

一旦自動(dòng)化系統(tǒng)加入到以太網(wǎng)之中，就同把計(jì)算機(jī)連入互聯(lián)網(wǎng)差不多。在工廠的某個(gè)角落，或者是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，總會(huì)有互聯(lián)網(wǎng)連接存在。因此，企業(yè)必須要采取行動(dòng)保護(hù)工廠環(huán)境免受來自連入互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的威脅。這些威脅可能是黑客、病毒、木馬以及各種其他形式的有毒程序。

這就意味著工廠網(wǎng)絡(luò)管理員需要和IT部門同事一樣的安全防護(hù)工具，而且是專為工廠環(huán)境設(shè)計(jì)的工具。這些工具在設(shè)施內(nèi)部的其他區(qū)域或者是其他遠(yuǎn)程地點(diǎn)必須經(jīng)過授權(quán)才能連接到工廠當(dāng)中。這樣，遠(yuǎn)程管理員就能夠完成諸如配置和診斷、節(jié)點(diǎn)初始化、從設(shè)備連接機(jī)載網(wǎng)絡(luò)和FTP服務(wù)器獲取信息這些任務(wù)。

這個(gè)工具集需要包含各種硬件、軟件和使用工具，比如防火墻、虛擬網(wǎng)（VPN）、網(wǎng)絡(luò)地址翻譯（NAT）技術(shù)和相應(yīng)的政策。一旦自動(dòng)化環(huán)境開放，它就要發(fā)揮效用，同時(shí)它還需要同其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，并能夠從不同地點(diǎn)進(jìn)行管理，保證工廠安全免受互聯(lián)網(wǎng)威脅。

防火墻：道屏障

防火墻是一種古老的安全工具，現(xiàn)今仍然是安防組件的重要組成部分。防火墻位于網(wǎng)絡(luò)之間，主要是控制內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)之間的信息流。它的主要目的是幫助確保只有合法的信息在特定的方向上流動(dòng)。

在工業(yè)環(huán)境下，防火墻能夠保護(hù)可能包括多個(gè)連入互聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化設(shè)備單元，比如工業(yè)PC或者是PLC。在這種情況下，企業(yè)可以安裝一臺(tái)安全模塊，即一端接 收自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)接入、一端連接更大網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單設(shè)備。任何兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的交互都需要取決于設(shè)備上安裝的防火墻所設(shè)定的規(guī)則。

防火墻運(yùn)行有很多策略，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)一般因地制宜地使用信息包檢測(cè)技術(shù)，讓設(shè)備可以連接當(dāng)前的信息流。只有確定來自內(nèi)網(wǎng)的要求得到合法反饋的時(shí)候，才允許信息進(jìn)入。如果有外部源發(fā)送不需要的信息，就會(huì)被屏蔽。

為了保證所有的信息流都合法，專門的信息包檢測(cè)防火墻根據(jù)事先確定的過濾規(guī)則控制信息流。舉例來說，如果有內(nèi)部節(jié)點(diǎn)向外部目標(biāo)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，防火墻將會(huì)在一個(gè)特定的時(shí)間內(nèi)允許響應(yīng)包。在這段時(shí)間過后，防火墻將會(huì)再次屏蔽信息流。

NAT和NAPT

另外一項(xiàng)能夠?yàn)樽詣?dòng)化環(huán)境提供安全功能的技術(shù)是NAT，它應(yīng)用在設(shè)備層面上。NAT一般是在外部公眾的視野內(nèi)隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的實(shí)際IP地址。它向外部節(jié)點(diǎn)顯示公共IP地址，但是卻對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用的IP地址進(jìn)行了變換。

  網(wǎng)絡(luò)地址和端口編譯（NAPT）技術(shù)利用了NAT的概念，并且加入了端口編號(hào)，將技術(shù)又向前發(fā)展了一步。通過NAPT技術(shù)，內(nèi)網(wǎng)在公眾面前只顯示一個(gè) IP地址。而在后臺(tái)，通過添加端口號(hào)將信息包分配給的設(shè)備。NAPT工作表通常部署在路由器上，將私人IP地址端口映射到公共IP地址端口上。

如果來自外部網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備希望向一臺(tái)內(nèi)部設(shè)備發(fā)送信息包，它需要使用帶有特定端口的安全設(shè)備公共地址作為目標(biāo)地址。這個(gè)目標(biāo)IP地址會(huì)被路由器翻譯成帶有端口地址的私人IP地址。

數(shù)據(jù)包IP標(biāo)頭中的源地址保持不變。但是，因?yàn)榘l(fā)送地址是在接收地址的不同子網(wǎng)當(dāng)中，反饋必須要經(jīng)過路由，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給外部設(shè)備，同時(shí)保護(hù)內(nèi)部設(shè)備的實(shí)際IP地址不被外部公眾看到。

 使用VPN的安全通道

   另外一種在本質(zhì)上不安全的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行安全連接的方法，就是使用虛擬私人網(wǎng)絡(luò)（VPN）。VPN基本上是由安全設(shè)備在連接的每一個(gè)端點(diǎn)形成的加密通道，它 必須要產(chǎn)生數(shù)字認(rèn)證。這種認(rèn)證一般就是一個(gè)數(shù)字ID，受信任的伙伴可以用來進(jìn)行識(shí)別。認(rèn)證還保證設(shè)備在一端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以加密的形式將其在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā) 送，然后在傳輸給終端設(shè)備之前在另一端解密。

安全模塊使用數(shù)字認(rèn)證進(jìn)行工作，并采用兩種基本配置方式創(chuàng)建VPN，它們分別是橋接和路由模式：

橋接模式可以用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備在虛擬“平面”網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行安全通訊，而這些設(shè)備的地理位置可能相隔很遠(yuǎn)，或者它們之間的通訊需要跨越網(wǎng)絡(luò)中不安全的部分。它還可以用于無法進(jìn)行路由、或者處于同一子網(wǎng)的通訊。

路由模式可以用來創(chuàng)建位于分離子網(wǎng)上設(shè)備之間的VPN。路由器在OSI模型的第三層級(jí)工作，有一定的智能性，可以識(shí)別出周圍網(wǎng)絡(luò)需要將數(shù)據(jù)發(fā)送給合適的目 標(biāo)地址。數(shù)據(jù)包是在一條安全加密的VPN通道中傳輸，因此這種通訊要比在類似互聯(lián)網(wǎng)這樣的公共網(wǎng)絡(luò)上更加安全。

安全工具

工廠環(huán)境有很多的安全工具，可以根據(jù)你具體的需要按照不同的方式進(jìn)行配置。下面就是一些例子：

特定用戶的防火墻。假定你的承包商正在調(diào)試你工廠中的一些自動(dòng)化設(shè)備。當(dāng)他不在工廠里時(shí)，如果他能夠登錄工廠網(wǎng)絡(luò)，比如進(jìn)行故障診斷，對(duì)于解決突發(fā)問題 就很有益處。在這種情況下，你可以在防火墻當(dāng)中創(chuàng)建一套特定用戶的規(guī)則，保證這個(gè)遠(yuǎn)程用戶能夠接入網(wǎng)絡(luò)。你還可以創(chuàng)建不同級(jí)別的授權(quán)，保證不同的遠(yuǎn)程客戶 只能連接到他們得到授權(quán)的相應(yīng)設(shè)備。

為遠(yuǎn)程用戶創(chuàng)建用戶名和密碼是份簡(jiǎn)單的工作，然后他就可以連接到模塊的IP地址，使用這些秘密信息登錄。安裝默認(rèn)的設(shè)置，他可以連接一段特定的時(shí)間，這段時(shí)間之后，他就會(huì)自動(dòng)登出，防止他從計(jì)算機(jī)前離開卻保持連接了過長(zhǎng)時(shí)間。如果承包商需要更多的時(shí)間，他可以在時(shí)間結(jié)束之前使用一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的表格重新登錄。

站對(duì)站VPN。有時(shí)候公司有一個(gè)中心站，還可能有兩座衛(wèi)星設(shè)施。這種情況站對(duì)站VPN就是更加合適的方案。站對(duì)站VPN在兩站之間一般采用加密連接，根據(jù)配置的情況，允許每個(gè)站上的用戶連接其他站上的任何資源，當(dāng)然這是在假設(shè)他們都有合適權(quán)限的前提下。

這種方式需要每個(gè)位置上的模塊都創(chuàng)建加密VPN通道，防火墻也可以用來提供更加精細(xì)的接入控制，比如允許特定的用戶接觸到一部分資源，而不能查看其它。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)VPN。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)VPN保證用戶可以從有互聯(lián)網(wǎng)連接的任何地點(diǎn)連接其他任何地點(diǎn)上的設(shè)備。這對(duì)于下班之后在家工作需要從遠(yuǎn)程位置登陸進(jìn)行設(shè)備故障診斷的管理員來說，非常重要。

這種方式需要在目標(biāo)位置上的模塊裝有合適的安全客戶端軟件，在管理員的筆記本或者平板電腦上運(yùn)行。軟件幫助管理員建立一個(gè)與任何擁有該模塊的站點(diǎn)的加密VPN連接。無論他身處何處，通過合適的許可，他可以登錄任何需要的設(shè)備。

多點(diǎn)VPN連接?，F(xiàn)在，還是那個(gè)管理員，他希望從家中連接另外五到十個(gè)站點(diǎn)。他并不需要針對(duì)每一個(gè)站點(diǎn)建立相應(yīng)的VPN連接，他可以連接一個(gè)已經(jīng)建立的、與每一個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)VPN連接的中心模塊，然后就可以連接上述站點(diǎn)了。

這對(duì)于每天奔波于各地的服務(wù)工程師來說，是一個(gè)好消息。通過與中心站點(diǎn)的單獨(dú)連接，它們現(xiàn)在可以簡(jiǎn)單并且安全地接入其他需要的站點(diǎn)，節(jié)約了連接時(shí)間。

還有一些工具可以保證基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化環(huán)境像現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)境一樣安全。盡管防火墻和VPN都是安*方案的重要組成部分，對(duì)于遠(yuǎn)程用戶的安全訪問至關(guān)重要，我們還需要縱深防御的安全模型以確保在工業(yè)環(huán)境下達(dá)到真正的深度安全。要時(shí)刻牢記：安全是生命不是兒戲。