二、工业控制系统安全防护设计

　　通过以上对工业控制系统安全状况分析，我们可以看到，工控系统采用通用平台，加大了工控系统面临的安全风险，而“两化融合”和工控系统自身的缺陷造成的安全风险，主要从两个方面进行安全防护。

　　• 通过“三层架构，二层防护”的体系架构，对工业企业信息系统进行分层、分域、分等级，从而对工控系统的操作行为进行严格的、排他性控制，确保对工控系统操作的唯一性。

　　• 通过工控系统安全管理平台，确保HMI、管理机、控制服务工控通信设施安全可信。

　　2.1 构建“三层架构，二层防护”的安全体系

　　工业控制系统需要进行横向分层、纵向分域、区域分等级进行安全防护，否则管理信息系统、生产执行系统、工业控制系统处于同一网络平面，层次不清，你中有我、我中有你。来自于管理信息系统的入侵或病毒行为很容易对工控系统造成损害，网络风暴和拒绝式服务攻击很容易消耗系统的资源，使得正常的服务功能无法进行。

　　2.1.1 工控系统的三层架构

　　一般工业企业的信息系统，可以划分为管理层、制造执行层、工业控制层。在管理信层与制造执行系统层之间，主要进行身份鉴别、访问控制、检测审计、链路冗余、内容检测等安全防护;在制造执行系统层和工业控制系统层之间，主要避免管理层直接对工业控制层的访问，保证制造执行层对工业控制层的操作唯一性。工控系统三层架构如下图所示：

　　通过上图可以看到，我们把工业企业信息系统划分为三个层次，分别是计划管理层、制造执行层、工业控制层。

　　管理系统是指以ERP为代表的管理信息系统(MIS)，其中包含了许多子系统，如：生产管理、物质管理、财务管理、质量管理、车间管理、能源管理、销售管理、人事管理、设备管理、技术管理、综合管理等等，管理信息系统融信息服务、决策支持于一体。

　　制造执行系统(MES)处于工业控制系统与管理系统之间，主要负责生产管理和调度执行。通过MES，管理者可以及时掌握和了解生产工艺各流程的运行状况和工艺参数的变化，实现对工艺的过程监视与控制。

　　工业控制系统是由各种自动化控制组件和实时数据采集、监测的过程控制组件共同构成。主要完成加工作业、检测和操控作业、作业管理等功能。

　　2.1.2 工控系统的二层防护

　　1、管理层与MES层之间的安全防护

　　管理层与MES层之间的安全防护主要是为了避免管理信息系统域和MES(制造执行)域之间数据交换面临的各种威胁，具体表现为：避免非授权访问和滥用(如业务操作人员越权操作其他业务系统);对操作失误、篡改数据，抵赖行为的可控制、可追溯;避免终端违规操作;及时发现非法入侵行为;过滤恶意代码(病毒蠕虫)。

　　也就是说，管理层与MES层之间的安全防护，保证只有可信、合规的终端和服务器才可以在两个区域之间进行安全的数据交换，同时，数据交换整个过程接受监控、审计。管理层与MES层之间的安全防护如下图所示：

　　2、MES层与工业控制层之间的安全防护

　　通过在MES层和生产控制层部署工业防火墙，可以阻止来自企业信息层的病毒传播; 阻挡来自企业信息层的非法入侵;管控OPC客户端与服务器的通讯，实现以下目标：

　　• 区域隔离及通信管控：通过工业防火墙过滤MES层与生产控制层两个区域网络间的通信，那么网络故障会被控制在最初发生的区域内，而不会影响到其它部分。

　　• 实时报警：任何非法的访问，通过管理平台产生实时报警信息，从而使故障问题会在原始发生区域被迅速的发现和解决。

　　MES层与工业控制层之间的安全防护如下图所示：