公平地說，運營技術 (OT) 和工業(yè)控制系統(tǒng) (ICS) 的網(wǎng)絡安全遠遠落后于企業(yè) IT 的網(wǎng)絡安全。然而，向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 邁進意味著縮小這一差距并保護制造流程以及能源、健康和交通等關鍵基礎設施現(xiàn)在至關重要。

隨著連接性的增加和單個組件連接到網(wǎng)絡（允許遠程監(jiān)控、軟件更新、更好的數(shù)據(jù)分析以及來自此類系統(tǒng)的自動化），攻擊面顯著增加，防止網(wǎng)絡攻擊的需求成為業(yè)務當務之急。這不僅適用于關鍵基礎設施，例如2013/14 年俄羅斯蜻蜓攻擊，而且全面而言，例如臺積電 2018 年由 WannaCry 惡意軟件變種導致的關閉。

僅就制造業(yè)而言，Verizon 最新的數(shù)據(jù)泄露調查報告在過去一年中記錄了 200 多起基于間諜活動的安全漏洞和 700 多起出于經(jīng)濟動機的攻擊。

行業(yè)標準的制定、協(xié)議和認證在保護此類系統(tǒng)方面發(fā)揮著關鍵作用。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的演變

OT 中的網(wǎng)絡安全之所以滯后，主要是因為許多遺留系統(tǒng)是為非連接世界創(chuàng)建的。雖然事件甚至發(fā)生在 80 年代——參見1982 年報道的中央情報局對蘇聯(lián)天然氣基礎設施的攻擊——機會更少，黑客更難實施。

事實上，直到世紀之交，當以太網(wǎng)被引入時，OT 系統(tǒng)才變得更加廣泛連接。因此，今天仍在使用的許多單獨組件從未針對 TCP/IP 連接的含義進行設計，某些連接工業(yè)電子設備的通信協(xié)議（例如 Modbus）也沒有設計。

此外，許多運行此類系統(tǒng)的組織希望從孤立的 OT 模型轉變?yōu)楦踊ヂ?lián)的 IT 甚至 IIoT 模型，以此作為更有效地使用數(shù)據(jù)的一種方式。要使用舊設備做到這一點，并將數(shù)據(jù)從工廠的一側移動到另一側，必須打開防火墻端口和針孔，從而增加攻擊面。

就其本質而言，OT 系統(tǒng)是分層的，安全標準通常反映了Purdue 模型，其中網(wǎng)絡分為功能層：從 0 級（傳感器和執(zhí)行器）到 OT 環(huán)境，再到最高級別 5 級，公司的企業(yè)IT網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)流經(jīng)這些級別以提供有關工廠的數(shù)據(jù)，并為 ICS 提供業(yè)務環(huán)境以調整性能或設置交付計劃。

?

?

普渡模型（來源：物聯(lián)網(wǎng)安全基金會）

該模型也非常適合 IIoT 設備；可以說，每個物聯(lián)網(wǎng)設備都是“盒子里的普渡模型”，帶有傳感器、處理器和與企業(yè)網(wǎng)絡的連接。但是，對于智能城市中使用的遠程監(jiān)控設備，系統(tǒng)不只是連接到企業(yè)網(wǎng)絡，而是直接連接到云，如果你愿意的話，可以達到 6 級。這使它們更接近于互聯(lián)網(wǎng)傳播的威脅。

安全標準、指南、法規(guī)

隨著互聯(lián)網(wǎng)對我們的經(jīng)濟和社會福祉變得越來越重要，創(chuàng)新在整個價值鏈中盛行，需要標準和法規(guī)來保護所有利益相關者免受意外后果和惡意意圖的影響。

我們不再處在一個遵循預先定義的 M2M 模型的世界中，其中只有一個（或極少數(shù)）供應商的已知設備構成系統(tǒng)，并且每個元素都可以信任。這種舊模型意味著可以專門為供應商實施專有協(xié)議：例如，ABB 或霍尼韋爾，它們各有不同，有時甚至會產(chǎn)生矛盾。

轉向 IIoT 系統(tǒng)改變了這一點。不僅設備來自多個供應商，傳感器還連接到 LoRa 或 5G 等廣域網(wǎng) (WAN)，并位于遠程。因此，需要在整個生態(tài)系統(tǒng)中使用和采用標準。

正如已經(jīng)指出的那樣，“標準的偉大之處在于有這么多可供選擇”，但有這么多標準制定機構，難怪TüV Reinland 的 2019 年網(wǎng)絡安全趨勢報告警告說：“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)面臨重大標準挑戰(zhàn)?！?/p>

這里值得一提的包括美國國家標準與技術研究院 (NIST) 的通用標準 SP 800-82 和 ISA/IEC 62443，以及來自政府組織的若干行業(yè)特定標準和指南。還有來自 ABB、通用電氣和西門子等主要參與者的供應商特定標準。

還值得注意的是，沒有標準可以從傳感器一直延伸到云端。此外，傳統(tǒng)上，標準之間存在一些沖突和矛盾，導致不兼容和/或不合規(guī)。然而，這在 OT/IIoT 領域變得越來越少，我們通常會在這些領域看到融合。即使是特定于供應商的協(xié)議現(xiàn)在也參考了更廣泛的標準，例如 SP 800-82，尤其是 ISA/IEC 62443。

SP 800-82

SP 800-82 始于 15 年前，作為 NIST 的 ICS 和監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集 (SCADA) 系統(tǒng)網(wǎng)絡安全標準。

它專門解決 ICS 威脅和漏洞，以及風險管理、推薦實踐、架構和工具。每次更新都變得更加全面，例如，為低、中和高影響的 ICS 設備添加了量身定制的安全基線。

NIST 還在解決中型公司對 ICS 安全性的擔憂，并已開始擴大機器人、智能交通和化學加工等領域的測試平臺。

ISA/IEC 62443

具有國際性，適用于 ICS 用戶而不僅僅是供應商，這可能是最突出的 ICS 網(wǎng)絡安全系列標準。

創(chuàng)建這些規(guī)范是為了比 SP 800-82 更具體地針對工業(yè)控制用例。它們提供了一個靈活的框架來減輕當前和未來工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)的安全漏洞。

與 SP 800-82 一樣，它們旨在防止對公眾和員工造成危險、喪失公眾信心、違反監(jiān)管要求、IP 盜竊、經(jīng)濟損失和國家安全攻擊，并已成為許多行業(yè)特定標準的基礎.

與普渡模型相匹配，它們是分層的，分為四個層次：一般、政策和程序、系統(tǒng)和組件。尚未全部發(fā)布，但有四個特別值得強調：62443-2-4（系統(tǒng)集成政策）；62443-4-1（安全開發(fā)生命周期的要求）；62443-4-2（組件安全規(guī)范）；和 62443-3-3（安全要求和級別）。

這些標準很詳細，代表了整個工業(yè)控制部門的要求。概述了每個級別的安全要求，以保護正常運行時間、知識產(chǎn)權和安全，并對 IIoT 生態(tài)系統(tǒng)中的每個利益相關者有明確的期望。各個供應商的指導方針和行業(yè)特定標準（用于能源生產(chǎn)）現(xiàn)在通?；?62443，翻譯相關小節(jié)以適應該行業(yè)的語言和協(xié)議。

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會的網(wǎng)絡安全通用監(jiān)管框架已整合 ISA/IEC 62443，美國 NIST SP 800-82 已與之保持一致。

還值得注意的是，該標準因訪問成本高而受到批評，這可能會阻止或減緩公司實施最佳實踐的速度。

行業(yè)特定標準

如前所述，為保護電力網(wǎng)絡等關鍵基礎設施而制定了許多行業(yè)特定標準。例如，美國能源部與美國網(wǎng)絡安全和基礎設施安全局 (CISA) 合作開發(fā)了基于 ISA/IEC 62443 的標準。該組織熱衷于強調最佳實踐，已在信息圖中發(fā)布了其建議。

這些也符合英國國家網(wǎng)絡安全中心制定的能源基礎設施指南。

雖然標準經(jīng)常重疊，但仍有解釋和實施的空間。我們如何確保每個人都選擇以一致的方式解釋它們，以及我們如何衡量合規(guī)程度？當每個傳感器和每個控制系統(tǒng)都不同時，就會有認證系統(tǒng)。

雖然政府現(xiàn)在要求關鍵基礎設施必須滿足一定的安全級別，但安全漏洞主要集中在薄弱環(huán)節(jié)。在購買 IIoT 設備時，詢問供應商是否對設備進行了充分的滲透測試，以及它是否滿足與其他供應商同等水平的所有要求。

以能源為例：如何確保所有加入網(wǎng)絡的智能電表的可信度？為此，我們必須建立信任，然后通過這些通用標準強制執(zhí)行。

部分原因正在發(fā)生變化：美國國防部今年宣布了網(wǎng)絡安全成熟度模型認證計劃。網(wǎng)絡安全從作為任何采購周期的第四個支柱——連同成本、進度和性能——轉變?yōu)榛A。此外，第三方評估現(xiàn)在是強制性的。

成本是安全的敵人，對這些系統(tǒng)進行全面認證的成本非常高。再加上缺乏認證機構，很容易理解為什么許多部門仍在使用自我認證。

因為沒有一刀切的方法，標準仍然必須針對單個組織進行情境化。讓專家能夠確定組織的運營和戰(zhàn)略背景背景，然后應用這些最佳實踐是至關重要的。然而，技能嚴重短缺。

零信任，轉向 IIoT、云、邊緣計算

基礎設施的管理方式發(fā)生了重大變化。傳感器現(xiàn)在位于遠程并通過 WAN 進行通信，這使得隔離其中一些功能變得更加困難，包括控制和分析功能。

Covid-19 大流行以及為家庭工作人員提供遠程訪問監(jiān)控系統(tǒng)的需求只會加速這一趨勢。這也增加了加強安全的緊迫性。

這需要超越 ISA/IEC 62443 和 NIST SP 800-82 來更具體地解決 IIoT 及其在工業(yè)環(huán)境中引入云和邊緣計算的問題。

從歷史上看，OT 安全依賴于隱式信任，基于假定的可信網(wǎng)絡。系統(tǒng)不再基于單一或幾乎單一的供應商模型。隨著來自多個供應商的 IIoT 設備數(shù)量的增加，隱含的信任是不夠的。我們需要“零信任”網(wǎng)絡，確保設備關系和安全狀態(tài)，并強化設備以抵御不受信任的環(huán)境。事實上，這是物聯(lián)網(wǎng)安全基金會智能建筑工作組的重點。

IT 已經(jīng)朝著這個方向發(fā)展。IIoT 世界也應該如此。事實上，供應商和標準機構一直在研究設備的自動部署配置：例如，英特爾及其Secure Device Onboarding現(xiàn)已提交給 FIDO 聯(lián)盟。

這在現(xiàn)實世界（例如智能城市部署）中意味著，傳感器安裝將成為即插即用，設備知道要聯(lián)系的來源，從而與基礎設施的其他部分建立信任關系。

這將通過邊緣計算和人工智能部署加速，因此傳感器、執(zhí)行器和控制系統(tǒng)將變得更加智能：當它們收集數(shù)據(jù)時，它們還可以檢查其有效性。

我們從安全可靠的芯片、軟件和基于云的管理系統(tǒng)開始，它們的通信同樣安全可靠。結果是強大的基礎設施。但這也意味著必須建立標準和認證。

增加的連接性意味著增加的脆弱性，而防火墻不是答案。它們創(chuàng)造了一種虛假的安全感，并沒有真正保護關鍵系統(tǒng)。在這樣一個世界中，我們都可以在確保連接安全方面發(fā)揮作用。對于那些希望從擁有更智能的 IIoT 系統(tǒng)中受益的人，請記住這些明智的話：“如果它不安全，它就不是智能的?！?/p>

–John Moor 是物聯(lián)網(wǎng)安全基金會的常務董事。本文是與 Paul Dorey 教授（CSO 機密）、Pam Gupta（OutSecure）、Paul Kearney 教授（伯明翰城市大學）、Nirmal Misra（設備管理局）和 Haydn Povey（Secure Thingz）合作編寫的。