[发明专利]基于主动免疫机理的工业控制设备安全防护系统和方法

说明书

本发明涉及基于主动免疫机理的工业控制设备安全防护架构和方法，具体方法为在通过基于主动免疫可信计算架构下，将信息系统安全防护体系划分为可信节点计算环境、可信区域边界和可信通信网络三个组成部分，基于主动免疫的可信计算理论，从相关安全技术和管理手段两个层面来进行总体设计，结合现场工业控制系统设备建立适配工业通信网络场景的主动免疫防护体系框架。本发明中的主动免疫工控安全防护架构通过采用安全高效的密码算法、可信控制芯片、可信软件与可信网络连接，集成主动安全策略管控体系，形成一套适用于工控现场的主动免疫信息安全防护方案，从而为工业控制系统网络中关键设备提供了可信安全的运行环境。

技术领域

本发明涉及一种基于免疫机理的工业控制设备安全防护架构设计方法来为现场工控设备提供安全保护机制，属于工业控制网络安全领域。

背景技术

传统工业控制网络的体系架构主要由多种控制器(PLC、DCS等)、变送器、传感器、执行器、历史数据库、工程师站及操作员站等面向行业应用的关键控制装备共同组成，为保证生产及控制功能的正常执行，需要保证及时性响应和实时数据交互，因而并未针对其信息安全防护能力进行加强。但随着新一代的工控蠕虫病毒和针对工控网络实施的攻击行为相继在电力、石化等行业的现场感知控制网络中陆续爆发，如何保证工控信息安全这一问题也显得尤为重要。

目前大部分信息安全厂商均已从工控通信协议分析和工业病毒行为特征等方面的研究工作推出了针对多种工业控制信息系统的防火墙、病毒查杀工具、白名单软件、入侵检测系统及安全审计工具等产品。但这类产品往往受其本身设计思想的局限性，难以应对新爆发的利用程序自身逻辑设计缺陷进行高级持续性等攻击手段；此外根据已发生过的攻击构建样本库来进行特征比对查杀的这种消极被动应对策略对层出不穷的新漏洞与攻击方法防不胜防，和信息安全基本原则背道而驰；第三这类产品往往缺乏有效的监管机制，往往被设计具有系统的最高管理权限，一旦被攻击者所控制，就会成为入侵者施展网络攻击的跳板，被恶意篡改控制程序下装后会导致难以预估的损失和灾难。因此唯有基于工控系统网络进行构建主动免疫安全防护体系才能针对各类已知与未知攻击进行有效防御，进而保证系统安全。

综上所述，本发明目的通过基于主动免疫机理来构建符合工业控制系统网络应用的安全防护架构和方法。针对工控领域中各计算节点的计算模式和运算特点，设计基于安全可信技术思想进行主动免疫运行防护的新计算节点体系结构，及时识别“自己”和“异己”成分，达到主动免疫效果。并通过在工控系统中构建安全高可信的防护架构来确保整体运行环境可信、资源管理可信、操作管控可信、数据维护可信和策略配置可信，从而达到主动免疫的目的。

发明内容

针对上述技术不足，本发明的目的提供一种基于主动免疫机理的工业控制设备安全防护架构和方法。本发明以工业控制系统网络作为应用场景，通过以系统节点为中心构建网络动态可信链，构成“宿主+可信”双节点的可信免疫架构，提高工控网络的整体系统免疫性，实现对工控网络系统的主动免疫防护。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于主动免疫机理的工业控制设备安全防护方法，通过可信网络连接初始化、可信平台评估以及可信平台决策控制，实现工业控制设备安全防护。

所述可信网络连接初始化，通过节点、边界网关和安全管理中心进行可信连接的发起、身份鉴别与密钥交换，包括以下步骤：

2a)节点的连接申请子模块a发送连接申请消息给边界网关的连接应答子模块；

2b)连接应答子模块发送认证激活消息给节点的身份鉴别请求子模块；

2c)身份鉴别请求子模块发送身份认证请求包给边界网关的证书鉴别请求子模块；

2d)证书鉴别请求子模块从身份鉴别请求子模块发来的身份认证请求包中提取证书后发送给安全管理中心的身份鉴别子模块；

2e)身份鉴别子模块根据证书完成对节点的身份认证后发送证书认证应答给边界网关的证书鉴别请求子模块；