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工业控制系统信息安全研究进展（下）(2)
时间：2016-03-29 09:31 文章来源：http://www.lunwenbuluo.com 作者：彭勇，江常青，谢丰， 点击次数：
a)风险评估概念、流程和指南。风险概念、流程和指南主要描述和规范了风险评估概念、风险评估要素及其关系、风险评估实施流程和指南，它为风险评估研究建立了共性的基础。
对于风险评估风险概念、流程和指南，一方面工业控制系统信息安全风险评估属于风险评估范畴，因此它在风险概念、风险评估的基本流程阶段方面基本继承了通用信息安全风险评估中的相关内容。例如在工业控制系统信息安全标准IEC62443系列、ANSI/ISA-99等标准中直接使用了信息安全通用准则（CC，即国家标准GB/T18336)中风险的概念模型；在美国NISTS
P800-82工业控制系统安全指南中直接使用了信息技术系统风险管理指南中的风险评估流程和方法。但另一方面，正如上文关于工业控制系统同传统IT系统区别中所描述的，工业控制系统是工业领域的生产运行系统，在生产运行系统中执行传统信息技术测试可能会对生产运行系统造成损害甚至引发安全事故，因此在风险评估实施指南方面当前的工作都具体指出了工业控制系统风险评估实施的特点。
b）风险评估整体性框架和方法。风险评估整体性框架和方法是基于对信息安全风险和需求的理解，针对特定的系统或系统类别所建立的指导风险评估实践工作的整体性框架和方法。
信息安全风险评估整体性框架和方法反映对评估对象目标领域安全内涵的理解。例如在控制系统领域中，对安全（safety)的理解是由于系统组件或系统随机硬件故障对健康、安全或环境的影响，因此控制系统领域中采用了基于安全完整性等级（SIL)的风险评估框架和方法。工业控制系统信息安全风险评估是对系统内、外部各种威胁利用系统漏洞导致安全事件的可能性及其所产生的各种自身、环境甚至国家安全所造成的影响和后果的评估。因此，这对工业控制系统信息安全风险评估框架和方法的研究带来了巨大的挑战。Hames等提出了层次全息建模（HHM)的风险评估框架，它用于识别基础设施所面临的各种风险源、对子系统风险及其对整体系统风险进行评价，该方法在关键基础设施中SCADA等工业控制系统进行了应用。另一个关于工业控制系统信息安全风险评估整体性框架是ANSI/ISA-99等标准所提出的基于安全保障级（SAL)的风险评估框架，SAL是一种定性矢量分级框架和方法，它根据系统所面临的有意、无意、威胁内部和外部威胁以及定义了4级安全要求（SAL1-4)，根据这些安全要求在安全生命周期的用途分为目标SAL、实现SAL和能力SAL这3类，并基于7类基础要求为区域、导管、组件或系统定义了矢量安全要求。
c）定性和定量风险评估技术和方法。定性和定量风险评估技术和方法是在确定风险时具体采用的高、中、低等定性分级方法或使用数字值定量计算等评估技术和方法。
在风险评估中，确定风险总的来说就是回答3个问题:什么会出错、出错的可能性有多大、后果会是什么。定性风险评估方法主要是凭借评估者和专家的经验、直觉和主观判断对这些问题给出高、中、低等定性分析和判断，定性方法通常操作简单、直观、容易掌握，但其评价结果通常很大程度依赖于评估者和专家的经验，更具主观性，对负面事件发生的可能性和后果不能给出量化结果。定量风险评估方法也概率风险评估，它主要是对负面事件的可能性用概率或频率表达并给出后果的数字化值从而得出风险的量化值。概率风险评估包括故障树分析(FTA)、攻击树分析、事件树分析（ETA)、漏洞树分析、失效模式和影响分析（FMEA)、失效模式影响和关键性分析（FMECA)、因果分析（CCA)以及使用有向图和逻辑图等方法，一些基于这些方法的扩展或组合等。定量风险评估技术和方法能从数量上说明评估对象的危险程度，精确描述系统的危险性，因此它也是当前工业控制系统信息安全风险评估的主要研究方向。
d）当前工业控制系统风险评估研究和实践的热点。工业控制系统信息安全攻击和漏洞研究、采用树、图等图形化方式更可视化、结构化进行定性/定量（特别是定量方法）风险评估研究是当前工业控制系统风险评估研究和实践的2个热点。
（2）工业控制系统信息安全攻击和漏洞研究
针对工业控制系统的信息安全攻击方法和漏洞是近年来工业控制系统信息安全风险评估的热点，特别是在2010年的“震网”事件展示了对工业控制系统的进行信息安全攻击的动机和能力已成为现实，更进一步加剧了这些领域的学术研究和工程实践的热度。
对关键基础设施工业控制系统的信息安全攻击是传统物理攻击的一种自然发展，在当前工业控制系统标准化和互连的趋势下，采用信息安全攻击对攻击者来说更便宜、风险更低、不受地理限制，并且更容易复制和协作。对工业控制系统的信息安全攻击可简单分为非目标式攻击和目标式攻击。非目标式攻击可以是由于非预期软件错误引发，例如由于1台计算机安装补丁重启导致美国一家核电厂关闭48h;也可以是由于非专门针对控制系统的攻击，例如在一次军事演习中一个海军雷达系统对附近水设施和电力设施造成严重电磁干扰导致无法远程驱动关键阀门的开启和关闭、黑客渗透水过滤厂并将其控制器用于发送垃圾邮件等。目标式攻击是那些有意图和能力、以敲诈勒索甚至实现军事和战略目的的对关键基础设施工业控制系统的攻击。已经有一些关于对工业控制系统的信息安全目标式攻击，但没有任何一个其他攻击像震网病毒那样展示针对关键基础设施工业控制系统的威胁。震网病毒使用了4个未公开漏洞利用、1个WindowsRootkit、第一个已知的可编程逻辑控制器（PLC)Rootkit、防病毒免杀技术、P2P更新、从可信CAs偷来的证书，并不断演变进化；它通过移动盘进入到同其他网络物理隔离的计算机上，自动查找特定工业控制系统软件、精确了解被控物理系统参数并使用PLCRootkit修改控制系统参数并隐藏PLC变动，从而对真实物理设备和系统造成物理损害。
除了研究工业控制系统信息安全外因外，由于工业控制系统设计时未考虑安全、工业控制系统长生命周期、采用商业rr产品和系统、标准化以及同外界连网等趋势，工业控制系统自身的漏洞和攻击面日益增大，因此关于工业控制系统的漏洞研究也成为当前工业控制信息安全风险评估中一个重点和热点专题。例如，在美国NisrSP800-82中将工业控制系统的漏洞分为策略和指南漏洞、平台漏洞（包括平台配置漏洞、平台硬件漏洞、平台软件漏洞和平台恶意软件防护漏洞）和网络漏洞（包括网络配置漏洞、网络硬件漏洞、网络边界漏洞、网络监测和记录漏洞、通信漏洞和无线连接漏洞）。在美国国土安全部控制系统安全计划（CSSP)、美国能源部国家SCADA系统测试床计划（NSTB)等根据其所执行工业控制系统评估发布了工业控制系统漏洞分析报告，详细描述了工业控制系统中的主要共性漏洞、漏洞分类、具体漏洞描述、相关漏洞来源以及漏洞评分方法等。
（3）工业控制系统图形化风险评估方法
定量风险评估，特别是采用树、图等图形化方式的定性/定量（特别是定量方法）风险评估方法是工业控制系统信息安全风险评估研究的一个热点。根据具体方法不同，树、图等图形化方法可以从攻击者、防御者和中立第三方不同用户视角可视化、结构化地展示工业控制系统的攻击路径、系统漏洞、防御措施和消控措施等，还可以进一步进行定性或定量风险分析和评价。
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