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隨著工業自動化和控制系統(Industry Automation & Control System, 簡稱IACS)與運營技術(OT)的數位化和互聯化,傳統封閉的工業環境逐漸暴露於網路攻擊之下。2010年“震網”(Stuxnet)病毒攻擊伊朗核設施事件,揭示了關鍵基礎設施的脆弱性,迫使全球重新審視工業網路安全。然而,傳統IT安全標準(如ISO 27001)難以應對OT場景的獨特需求(如即時性、設備長生命週期、物理安全耦合等)。為此,國際電子電機委員會(IEC)聯合行業專家制定IEC 62443標準,旨在為工業自動化和控制系統(IACS)提供定制化安全框架,填補行業空白,並於2009年發佈首版,後續持續反覆運算以適應新興威脅。
IEC 62443標準統一了工業網路安全術語和方法論,推動能源、製造、交通等行業建立可落地的安全體系,例如通過“安全等級(SL)”量化防護目標,指導企業按需投資。同時要求設備供應商(如PLC製造商)和系統集成商遵循安全開發流程(IEC 62443-4-1),從源頭減少漏洞,提升工業產品全生命週期安全性。並且與NIST SP 800-82, ISO 27001等標準互補,形成跨領域解決方案。IEC 62443已成為全球工業專案招投標的常見要求(如歐洲能源設施),協力廠商認證(如TÜV)加速了市場對可信產品和服務的篩選。企業獲得IEC 62443的認證將得以強化安全防護能力,獲得合規與市場准入優勢,接入提升商業競爭力。
IEC 62443的誕生標誌著工業網路安全從“被動回應”轉向“主動防護”,通過標準化方法論和技術要求,為全球關鍵基礎設施築起動態防禦屏障,成為工業4.0時代不可或缺的安全基石。
什麼是IEC 62443?
IEC 62443是國際電子電機委員會(IEC)制定的一套針對工業自動化與控制系統(IACS)網路安全的標準。該標準通過構建綜合性框架,指導組織採取防護措施以應對工業系統面臨的網路威脅。其聚焦風險評估、系統設計、安全開發等關鍵環節,旨在降低工業環境中的安全脆弱性。IEC 62443對工業自動和控制系統的網路安全從多個角度進行了嚴格要求,包括:
1. 安全等級(SL)劃分:基於風險評估定義SL1(基礎防護)至SL4(抵禦國家級攻擊),明確系統需滿足的7項基礎要求(FR),如存取控制(FR2)、資料完整性(FR4)和事件回應(FR7)。
2. 區域與管道模型:將工業網路劃分為邏輯“區域”(按功能或風險等級),區域間通信通過嚴格管控的“管道”實現,最小化攻擊面。例如,工廠控制區與辦公網路需隔離,僅允許加密資料通過指定管道傳輸。
3. 縱深防禦策略:要求疊加物理安全、網路分段、設備加固、監控審計等多層防護,避免單點失效。例如,在SCADA系統中同時部署防火牆(網路層)、白名單機制(主機層)和日誌分析(管理層)。
4. 安全開發生命週期(SDLC):強制供應商在硬體/軟體發展階段嵌入安全設計,涵蓋需求分析、代碼審核、滲透測試等環節,確保工業元件(如RTU、DCS)符合IEC 62443-4-2的安全功能要求。
其中IEC 62443-4對SDLC(安全開發生命週期)的關鍵技術要求,規範了工業元件和產品的安全開發流程,通過貫穿開發全流程的安全實踐,SDLC 要求從源頭減少漏洞,確保工業設備滿足安全標準,核心要求包括:
1. 安全需求分析:基於目標安全等級(SL)定義安全功能(如認證、加密)和抗攻擊能力(如防篡改)。
2. 威脅建模:識別開發各階段潛在威脅(如未授權訪問、資料洩露),並設計針對性防護措施。
3. 安全設計原則:遵循最小許可權、默認安全(Secure by Default)等原則,降低漏洞引入風險。
4. 代碼與測試安全
o 代碼審核:靜態/動態分析確保代碼無已知漏洞(如緩衝區溢位)。
o 滲透測試:類比攻擊驗證防護有效性(如協議逆向破解測試)。
5. 供應鏈管理:確保協力廠商元件(如開源庫)符合安全要求,記錄來源與版本。
6. 安全更新機制:支援固件/軟體的漏洞修復和補丁分發,避免生命週期中斷。
7. 文檔與培訓:提供安全配置指南,並對開發團隊進行安全編碼培訓。
難點和挑戰
從傳統的開發方法到保證網路安全的安全設計和開發理念的轉變有很高的經驗壁壘
IEC 62443標準所要求的各個環節的開發和測試工作如何快速落地?
工業設備依賴大量協力廠商軟硬體(如開源庫、通信晶片),如何建立有效的供應鏈安全管理機制?
開發團隊需掌握安全編碼、威脅建模等技能,培訓週期長且資源投入大
缺乏標準化安全測試工具和方法滿足IEC 62443-4規定的安全功能驗證要求
解决方案
安全編碼規範檢測 (Coding Standard)
安全性漏洞掃描 (SAST)
軟體物料清單/固件安全檢測 (SBOM)
軟體成分分析/開源元件安全 (SCA/CVE)
模糊測試 (Fuzzing)
滲透測試 (Penetration Testing)
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