1　工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的作用與意義

風(fēng)險(xiǎn)評估是實(shí)現(xiàn)工控系統(tǒng)信息安全縱深防御的基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)評估能夠準(zhǔn)確地評估工控系統(tǒng)存在的主要信息安全問題和潛在的風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)評估的結(jié)果是工控系統(tǒng)安全防護(hù)與監(jiān)控策略建立的基礎(chǔ)。

工控系統(tǒng)與辦公系統(tǒng)不同，工控系統(tǒng)中使用智能設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和各種專用協(xié)議，尤其是智能設(shè)備具有集成度高、行業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)核不對外開放、數(shù)據(jù)交互接口無法進(jìn)行技術(shù)管控等特點(diǎn)。因此，工控系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)評估，是基于IT風(fēng)險(xiǎn)評估原理，同時(shí)結(jié)合工業(yè)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)而開展的。

同時(shí)，工業(yè)控制系統(tǒng)作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)該注重整個(gè)生命周期的風(fēng)險(xiǎn)評估，而不同的生命周期，其風(fēng)險(xiǎn)評估重點(diǎn)也有所不同。工控系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評估，應(yīng)該從設(shè)備的采購、設(shè)備的運(yùn)行、設(shè)備的維護(hù)、設(shè)備的報(bào)廢幾個(gè)階段分別進(jìn)行。

2　工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的方法與工具

在工控風(fēng)險(xiǎn)評估過程中，可以采用多種操作方法，包括經(jīng)驗(yàn)分析、定性分析和定量分析。無論何種方法，共同的目標(biāo)都是找出組織信息資產(chǎn)面臨的風(fēng)險(xiǎn)及影響，以及目前安全水平與組織安全需求之間的差距。

在工控風(fēng)險(xiǎn)分析的過程中，需要采用風(fēng)險(xiǎn)評估工具進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，以提高風(fēng)險(xiǎn)評估效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工控系統(tǒng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1　經(jīng)驗(yàn)分析法

經(jīng)驗(yàn)分析法又稱為基于知識的分析方法，可以采用基于知識的分析方法來找出目前的安全狀況和基線安全標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。通過多種途徑采集相關(guān)信息，識別組織的風(fēng)險(xiǎn)所在和當(dāng)前的安全措施，與特定的標(biāo)準(zhǔn)或最佳慣例進(jìn)行比較，從中找出不符合的地方，并按照標(biāo)準(zhǔn)或最佳慣例的推薦選擇安全措施，最終達(dá)到消減和控制風(fēng)險(xiǎn)的目的。經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)法比較適合經(jīng)驗(yàn)比較少的操作者，由經(jīng)驗(yàn)比較豐富的操作者按照標(biāo)準(zhǔn)和慣例制訂安全基線，供經(jīng)驗(yàn)比較少的操作者借鑒使用。

基于知識的分析方法，最重要的還在于評估信息的采集。信息采集方法包括：會議討論；對當(dāng)前的信息安全策略和相關(guān)文檔進(jìn)行復(fù)查；制作問卷，進(jìn)行調(diào)查；對相關(guān)人員進(jìn)行訪談；進(jìn)行實(shí)地考察等。

2.2　定量分析法

定量分析法是對構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)的各個(gè)要素和潛在損失的水平賦予數(shù)值或貨幣金額，當(dāng)度量風(fēng)險(xiǎn)的所有要素（資產(chǎn)價(jià)值、威脅頻率、弱點(diǎn)利用程度、安全措施的效率和成本等）都被賦值，風(fēng)險(xiǎn)評估的整個(gè)過程和結(jié)果就都可以被量化了。簡單地說，定量分析就是試圖從數(shù)字上對安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評估的一種方法。

對定量分析來說，有兩個(gè)指標(biāo)是最為關(guān)鍵的，一個(gè)是事件發(fā)生的可能性，另一個(gè)就是威脅事件可能引起的損失。理論上講，通過定量分析可以對安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確地分級，但這有個(gè)前提，那就是可供參考的數(shù)據(jù)指標(biāo)是準(zhǔn)確的，可事實(shí)上，在信息系統(tǒng)日益復(fù)雜多變的今天，定量分析所依據(jù)的數(shù)據(jù)的可靠性是很難保證的，再加上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)缺乏長期性，計(jì)算過程又極易出錯(cuò)，這就給分析的細(xì)化帶來了很大困難，所以，目前的信息安全風(fēng)險(xiǎn)分析，采用定量分析或者純定量分析方法的比較少了。

2.3　定性分析法

定性分析方法是目前采用最為廣泛的一種方法，它具有很強(qiáng)的主觀性，往往需要憑借分析者的經(jīng)驗(yàn)和直覺，或者業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)和慣例，為風(fēng)險(xiǎn)管理諸要素（資產(chǎn)價(jià)值、威脅的可能性、弱點(diǎn)被利用的容易度、現(xiàn)有控制措施的效力等）的大小或高低程度定性分級，例如分為“高”、“中”、“低”三級。

定性分析的操作方法可以多種多樣，包括小組討論（例如Delphi方法）、檢查列表（Checklist）、問卷（Questionnaire）、人員訪談（Interview）、調(diào)查（Survey）等。定性分析操作起來相對容易，但也可能因?yàn)椴僮髡呓?jīng)驗(yàn)和直覺的偏差而使分析結(jié)果失準(zhǔn)。

與定量分析相比較，定性分析的準(zhǔn)確性稍好但精確性不夠，定量分析則相反；定性分析沒有定量分析那樣繁多的計(jì)算負(fù)擔(dān)，卻要求分析者具備一定的經(jīng)驗(yàn)和能力；定量分析依賴大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而定性分析沒有這方面的要求；定性分析較為主觀，定量分析基于客觀；此外，定量分析的結(jié)果很直觀，容易理解，而定性分析的結(jié)果則很難有統(tǒng)一的解釋。

總之，不管是經(jīng)驗(yàn)分析法，還是定性、定量分析法，其核心思想都是依據(jù)威脅出現(xiàn)的頻率、脆弱性的嚴(yán)重程度來確認(rèn)安全事件發(fā)生的可能性，依據(jù)資產(chǎn)價(jià)值和脆弱性的嚴(yán)重程度來確認(rèn)安全事件會造成的損失，最終從安全事件發(fā)生的可能性和損失來判斷風(fēng)險(xiǎn)值。其原理圖如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)值判斷識別原理示意圖

2.4　風(fēng)險(xiǎn)評估的工具

風(fēng)險(xiǎn)評估過程中，可以利用一些輔助性的工具和方法來采集數(shù)據(jù)，包括：

（1）調(diào)查問卷——風(fēng)險(xiǎn)評估者通過問卷形式對組織信息安全的各個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查，問卷解答可以進(jìn)行手工分析，也可以輸入自動(dòng)化評估工具進(jìn)行分析。從問卷調(diào)查中，評估者能夠了解到組織的關(guān)鍵業(yè)務(wù)、關(guān)鍵資產(chǎn)、主要威脅、管理上的缺陷、采用的控制措施和安全策略的執(zhí)行情況。

（2）檢查列表——檢查列表通常是基于特定標(biāo)準(zhǔn)或基線建立的，對特定系統(tǒng)進(jìn)行審查的項(xiàng)目條款。通過檢查列表，操作者可以快速定位系統(tǒng)目前的安全狀況與基線要求之間的差距。

（3）人員訪談——風(fēng)險(xiǎn)評估者通過與組織內(nèi)關(guān)鍵人員的訪談，可以了解到組織的安全意識、業(yè)務(wù)操作、管理程序等重要信息。

（4）漏洞掃描器——漏洞掃描器（包括基于網(wǎng)絡(luò)探測和基于主機(jī)審計(jì)）可以對信息系統(tǒng)中存在的技術(shù)性漏洞（弱點(diǎn)）進(jìn)行評估。許多掃描器都會列出已發(fā)現(xiàn)漏洞的嚴(yán)重性和被利用的容易程度。典型工具有Nessus、ISS、CyberCop Scanner等。

（5）滲透測試——這是一種模擬黑客行為的漏洞探測活動(dòng)，它不但要掃描目標(biāo)系統(tǒng)的漏洞，還會通過漏洞利用來驗(yàn)證此種威脅場景。

總之，工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估采用的理念和方法，是在IT風(fēng)險(xiǎn)評估的理念和方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)控制系統(tǒng)相對比較封閉、規(guī)模大、資產(chǎn)數(shù)量多、漏洞數(shù)量多、脆弱性問題多的特點(diǎn)，建立工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估理念與方法。下面我們通過案例來展示風(fēng)險(xiǎn)評估在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

3　工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的步驟與內(nèi)容

3.1　工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的步驟

工業(yè)控制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評估，按照工控系統(tǒng)的生命周期來評估，每個(gè)生命周期，其風(fēng)險(xiǎn)評估具有不同的特點(diǎn)，但總得來說，每個(gè)生命周期的風(fēng)險(xiǎn)評估，都可以分以下4個(gè)階段進(jìn)行，如圖2所示。

（1）系統(tǒng)調(diào)研階段：確定風(fēng)險(xiǎn)評估的范圍，分析系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，評估相關(guān)子系統(tǒng)的重要性。

（2）脆弱性檢測階段：獲取設(shè)備清單，識別系統(tǒng)的關(guān)鍵資產(chǎn)，確定設(shè)備用途，分析基本組成，對資產(chǎn)進(jìn)行脆弱性檢測。

（3）風(fēng)險(xiǎn)評估階段：對檢測到的每一個(gè)脆弱點(diǎn)，根據(jù)不同設(shè)備類型，結(jié)合現(xiàn)有的安全防護(hù)措施，評估其可能面臨的威脅，及其可能造成的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）風(fēng)險(xiǎn)處理階段：論證殘余風(fēng)險(xiǎn)是否可以接受。如果不可接受，那么需要啟動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)處置計(jì)劃。如果風(fēng)險(xiǎn)可以接受，則建立安全基線列表。

圖2 生命周期風(fēng)險(xiǎn)評估的四個(gè)階段

3.2　工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的范圍

工控設(shè)備安全保密風(fēng)險(xiǎn)需求主要涉及到三大方面，如圖3所示。一是工控設(shè)備所處的物理環(huán)境安全，如防偷竊、非授權(quán)接觸、是否有竊聽竊視裝置等；二是工控設(shè)備自身的安全，主要分析包括硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等方面的安全；三是工控設(shè)備的安全保密管理問題，包括其管理機(jī)構(gòu)、人員、制度、流程等。

圖3 工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的范圍示意圖

4　工業(yè)控制系統(tǒng)威脅源及其引入途徑

4.1　工業(yè)控制系統(tǒng)安全威脅源

工業(yè)控制系統(tǒng)威脅源包括內(nèi)部威脅、外部威脅、可用性威脅。內(nèi)部威脅包括操作人員、維護(hù)人員。外部威脅包括工業(yè)間諜、病毒、異常行為，其可能給工控系統(tǒng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)和等級如表1所示。

表1 工業(yè)控制系統(tǒng)安全威脅源可能給其帶來的風(fēng)險(xiǎn)和等級

4.2　工業(yè)控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)引入途徑

工業(yè)控制系統(tǒng)威脅入侵途徑是多種多樣的，按照類型可以劃分為以下六類：來自互聯(lián)網(wǎng)的攻擊、來自企業(yè)網(wǎng)的攻擊、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)帶來的威脅、現(xiàn)場操作人員造成的威脅、現(xiàn)場運(yùn)維人員帶來的威脅、遠(yuǎn)程運(yùn)維帶來的威脅。在風(fēng)險(xiǎn)評估的過程中，要充分評估以上六種風(fēng)險(xiǎn)引入的可能性。

作者簡介

張曄（1973-），男，現(xiàn)就職于啟明星辰信息技術(shù)集團(tuán)股份有限公司，主要研究方向?yàn)楣I(yè)控制系統(tǒng)信息安全。發(fā)明了工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)維審計(jì)與管理系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)該產(chǎn)品的空白；發(fā)明了動(dòng)態(tài)安全保障體系模型和等級保護(hù)技術(shù)架構(gòu)模型；在國內(nèi)首次提出了工控系統(tǒng)安全的“四化”理念。在相關(guān)媒體發(fā)表過《工業(yè)控制系統(tǒng)安全體系架構(gòu)與管理平臺》、《工業(yè)控制系統(tǒng)安全理念與方法論》、《論信息系統(tǒng)安全“四化”建設(shè)》、《信息安全動(dòng)態(tài)保障體系建設(shè)探討》等系列文章。

摘自《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專刊（第二輯）》