[发明专利]工业控制系统共性安全技术测试床

说明书

本发明公开了工业控制系统共性安全技术测试床的设计系统，其包括：故障触发模块，分析测试模块和攻击防御模块，模块之间的通信采用故障流，控制流和状态流实现；所述的故障触发模块，包括故障发生器、故障控制器和故障状态存储器，利用故障流、状态流和控制流，触发故障；所述的分析测试模块，包括进程状态库、分析控制器、状态分析测试器，利用状态流和控制流，分析测试故障信息；所述的攻击防御模块，包括攻防控制器、攻防状态存储器、漏洞库，利用状态流和控制流，能够展示攻防状态信息；本发明根据工业控制系统中共性安全技术的状态转换的特征，触发系统中潜在的安全漏洞，利用故障流，控制流和状态流来实现漏洞的分析测试，发现潜在攻击行为，提高工业控制系统抗攻击能力。

技术领域

本发明公开了工业控制系统共性安全技术测试床的设计系统，其包括：故障触发模块，分析测试模块和攻击防御模块，模块之间的通信采用故障流，控制流和状态流实现；本发明根据工业控制系统中共性安全技术的状态转换的特征，触发系统中潜在的安全漏洞，利用故障流，控制流和状态流实现漏洞的分析测试，实现工业系统的攻击与防御，它属于工业控制系统安全和入侵检测技术领域。

背景技术

工业控制系统(ICS-Industrial control system)工业生产中的控制系统，包括SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)数据采集与监控系统是工业控制的核心系统、DCS(Distributed Control Systems)分布式控制系统、PLC(ProgrammableLogic Controllers)可编程逻辑控制器等，广泛用于电力、水利、能源、数据采集等工业领域。

工业控制系统共性安全技术主要是包括：对工业控制系统中通用的组态软件、监控软件、工业实时数据库、控制站嵌入式软件、工业控制系统协议的漏洞挖掘技术；发现对篡改组态数据、伪造控制指令、实时欺骗分析、超级权限的恶意行为；实现DCS系统、PLC系统和SCADA工业控制系统抵抗攻击的能力。

2010年出现了世界上首次攻击工业控制系统的事件，震网病毒导致伊朗布什尔核电站离心机出现故障，该病毒能够利用对Windows系统和西门子SIMATIC WinCC系统的个漏洞攻击核电站的SCADA 系统，导致铀浓缩离心机出现故障，推迟了伊朗的核电站发展。

2015 年12 月23 日，乌克兰电力部门遭受到Black Energy（黑色能量）攻击，Kyivoblenergo 电力公司发布公告称：“公司因遭到入侵，导致7 个110KV 的变电站和23个35KV 的变电站出现故障，导致80000 用户断电” 。

工业控制系统与互联网技术的深度融合引发了工业控制系统网络安全新的重大挑战，亟需建立工业控制系统共性技术的测试环境。

安天针对电力系统的安全问题，以水电系统为蓝本，建立了“安天小水电演示系统仿真环境”，该仿真环境由工程师站、操作员站、SCADA 服务器、通讯管理机、PLC 控制系统等部分组成，真实再现了水电系统的实际工作环境，通过该仿真环境能够对电力系统的安全问题进行深入的研究和分析。

美国能源部爱达荷国家实验室拥有国家SCADA系统实验床，建立了SCADA系统的实验系统，主要包括PLC可编程逻辑控制器、RTU（Remote Terminal Unit）是一种远端测控单元装置、SCADA系统、HMI（Human Machine Interface）人机界面、网络攻击与防御的工具，能够对SCADA系统的安全性进行分析。

2014年12月中国电子信息产业集团有限公司第六研究所承担建设实验室工业控制系统安全技术国家工程实验室，该实验室与北京邮电大学已经初步建立起以评估、验证、仿真为核心的工业控制系统安全Test Bed测试床。