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研發(fā)用于檢查控制系統(tǒng)健康狀況的流量可視化與分析技術(shù)
——快速檢測(cè)威脅極其重要的基礎(chǔ)設(shè)施的安全事故——

2015年9月18日，橫河電機(jī)集團(tuán)(Yokogawa，社長(zhǎng)：Takashi Nishijima)宣布與日本國立信息通信技術(shù)研究院(NICT，院長(zhǎng)：Masao Sakauchi博士)、京都大學(xué)的Yasuo Okabe教授以及前京都大學(xué)的副教授Hiroki Takakura合作，共同研發(fā)一種控制系統(tǒng)流量的可視化與分析技術(shù)，以驗(yàn)證其完整性。該項(xiàng)技術(shù)能快速檢測(cè)惡意軟件感染等安全事故，是業(yè)界*網(wǎng)絡(luò)健康狀況檢查服務(wù)，由橫河電機(jī)發(fā)售。它結(jié)合了可視化技術(shù)和流量數(shù)據(jù)的收集與分析，以便驗(yàn)證控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的完整性，預(yù)計(jì)將提高公用事業(yè)領(lǐng)域中控制系統(tǒng)的安全性。

背景

由于以極其重要的基礎(chǔ)設(shè)施(如公共設(shè)施：電力、天然氣、水)為目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)攻擊的擴(kuò)散，控制系統(tǒng)的安全性zui近幾年已經(jīng)成為令人非常擔(dān)憂的問題。由于控制系統(tǒng)越來越依賴操作系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，而兩者都是開放、通用的，因此現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)攻擊非常普遍，且有多種感染途徑，不僅通過互聯(lián)網(wǎng)，還可以通過USB存儲(chǔ)設(shè)備及其他媒介，因此很難防止所有的惡意軟件感染。所以，目前急需一種能快速檢測(cè)安全事故的技術(shù)。這種技術(shù)不應(yīng)影響控制系統(tǒng)的可用性(穩(wěn)定、連續(xù)操作)，因?yàn)檫@些系統(tǒng)需要保持不間斷操作很長(zhǎng)時(shí)間，甚至長(zhǎng)達(dá)幾十年。

成就

NICT、橫河電機(jī)及京都大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了一種控制系統(tǒng)流量的可視化與分析技術(shù)，用于驗(yàn)證完整性，并快速檢測(cè)惡意軟件感染等安全事故。

圖1 開發(fā)的技術(shù)的原理圖

與流量的數(shù)量和方向不斷變化的通用信息系統(tǒng)不同，流量狀況正常時(shí)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更易于識(shí)別，因?yàn)檫@些系統(tǒng)是設(shè)計(jì)用于特定目的的。我們主要集中于這一特點(diǎn)。

我們的技術(shù)將正常控制系統(tǒng)流量狀況的數(shù)據(jù)保存為白名單。參照該名單，該項(xiàng)技術(shù)監(jiān)視控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)，檢測(cè)任何異常情況，如流量增加或用未知IP地址通信，這些可能是惡意軟件造成的。

另外，通過使用NICT開發(fā)的實(shí)時(shí)流量可視化系統(tǒng)NIRVANA*，我們改善了這項(xiàng)技術(shù)，使其符合控制系統(tǒng)使用的*通信協(xié)議。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)能更容易地鑒別流量狀況(圖2和圖3)。

由于無需在每個(gè)控制系統(tǒng)主機(jī)(或服務(wù)器)上安裝檢測(cè)軟件，該技術(shù)很容易引進(jìn)，且不會(huì)影響控制系統(tǒng)的可用性。

圖2 控制網(wǎng)絡(luò)可視化示例(正常情況下)

圖3 控制網(wǎng)絡(luò)可視化示例(發(fā)生事故時(shí))
這種情況下，控制室A中的主機(jī)被惡意軟件感染，網(wǎng)絡(luò)流量增加。

未來前景

該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)與橫河電機(jī)用于控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全支持服務(wù)相融合，預(yù)計(jì)將使用于極其重要的基礎(chǔ)設(shè)施中的控制系統(tǒng)更加安全。我們的目標(biāo)是使世界變得更加安全，因此將繼續(xù)研發(fā)用于控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

術(shù)語

※ NIRVANA（NICTER Real-network Visual ANAlyzer）(NICTER實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)可視分析儀)

NICT研發(fā)的一種系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)流量可視化與分析。NIRVANA通過流量可視化，減少了管理大規(guī)模、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的工作量。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可快速采取行動(dòng)。NIRVANA是NICT的技術(shù)，可按照合同進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

NIRVANA的實(shí)時(shí)流量可視化
（左側(cè)：包到包的可視化模式，右側(cè)：地址塊視圖）