CN104811437B - 一种工业控制网络中生成安全策略的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种工业控制网络中生成安全策略的系统,包括:一个安全策略配置模块、一个网络环境发现模块、一个网络环境监测模块和一个基础模块;安全策略配置模块,用于安全策略的定义和安全策略的修改;网络环境发现模块,用于发现网络中的访问关系,它根据IP地址、Mac地址及ID号,按照一定格式存储在系统中;网络环境监测模块,用于网络实时监测,它通过实时监测网络环境来监测已定义的安全策略,并将安全策略的不足主动提供给安全策略配置模块。

Description

一种工业控制网络中生成安全策略的系统和方法
技术领域
本发明是一种工业控制网络中生成安全策略的系统和方法,涉及信息安全领域,涉及安全应用技术,属于工业控制信息安全技术范畴。
背景技术
目前网络安全产品中,采用基于规则的技术实现检测。比如:在异常检测系统中,管理员会配置一批安全策略软件,通过安全策略来检测出异常行为。安全策略作为一种行之有效的通用技术手段,它存在着配置难,且极易失效的难点。无效的安全策略,将会极大的降低网络安全设备的实用性。
网络安全设备投入使用后,管理员面临着极大的上线困难。原因之一是工控网络系统复杂,分段管理,管理员无法从系统运行流程的角度分析流量,导致安全策略的完整性无法保证。原因之二是工控网络存在较多的冗余设备和安全保障设备,这批设备平时极少参与正常流程,同时工艺流程的转换也会导致网络流量的变化,导致最初完整的安全策略不再能完全覆盖网络环境。
鉴于上述问题,本发明提出了一种工业控制网络中生成安全策略的系统和方法。通过本系统辅助管理员掌握当前网络环境,产生有效的安全策略,并通过告知的方式主动进行安全策略更新。它可以使管理员摆脱冗长,复杂的安全策略配置工作。
发明内容
本发明目的是,提出一种工业控制网络中生成安全策略的系统和方法,其应用于工业控制网络安全产品。通过本系统辅助管理员掌握当前网络环境,产生有效的安全策略,并通过告知的方式主动进行安全策略更新。使管理员摆脱冗长,复杂的安全策略配置工作。
首先本发明提出了一种工业控制网络中生成安全策略的系统,该系统包括:一个安全策略配置模块、一个网络环境发现模块、一个网络环境监测模块和一个基础模块;安全策略配置模块,用于安全策略的定义和安全策略的修改;网络环境发现模块,用于发现网络中的访问关系,它根据IP地址、Mac地址及ID号,按照一定格式存储在系统中;网络环境监测模块,用于网络实时监测,它通过实时监测网络环境来监测已定义的安全策略,并将安全策略的不足主动提供给安全策略配置模块。
所述一定格式在实施例中已经有说明格式的具体情况,刷新后内存中访问关系信息表如表1。实施例中说的是数据分析模块。此模块是属于网络环境发现模块的子模块。
安全策略配置模块包括:
一个安全策略修改模块:负责修改已经定义的安全策略和删除无效的安全策略,并将修改后的安全策略存储在系统中。
一个安全策略定义模块:负责定义新的安全策略,并将修改后的安全策略存储在系统中。
网络环境发现模块包括:
一个数据包重组模块:负责数据包解析,抽取对应分析字段提供给数据分析模块。
一个数据分析模块:负责分析字段,掌握网络环境访问关系信息,并完成去重、归并和存储,
网络环境监测模块包括:
一个实时监测模块:负责网络环境的实时监测。它监测网络环境的实时流量,并完成已定义安全策略的检查。
一个监测日志模块:负责详细记录实时监测的完整信息。
基础模块包括:
一个网络IO模块:负责系统中IO数据交换。
一个信息存储模块:负责系统信息的格式化存储。主要包含:网络环境中的访问关系信息;网络环境监测日志信息;网络环境监测告警信息;安全策略信息;
其次本发明提出了一种工业控制网络中生成安全策略的方法。该方法的步骤为:
第一步:完成网络环境的发现。
通过对网络环境中数据流的分析,掌握网络中负责的访问关系。
其步骤又可分为:
1A:网络IO模块接收网络数据包,并传递给数据包重组模块。
1B:数据包重组模块完成分析数据的重组和预处理,组成预分析数据,并将预分析数据传递给数据分析模块。
1C:数据分析模块完成数据分析、去重和归并工作。生成的网络访问关系信息表传递给信息存储模块。
1D:信息存储模块完成访问关系信息表的本地存储。
第二步:完成初步安全策略的定义。
针对工业控制网络中业务情况分析掌握的网络访问关系,制订工业控制网络的安全策略。
其步骤又可分为:
2A:逐条分析存储的网络访问关系信息表。
2B:将符合工业控制网络业务流程的访问关系,制订为安全策略。
2C:通过安全策略定义模块将新制订的一条安全策略输入系统。此步操作可以通过拖拽访问关系或手动输入完成。
2D:用户针对每一条网络访问关系进行步骤2B和2C。最终完成对网络访问关系信息表的处理,形成安全策略信息集。
2E:安全策略信息集通过信息存储模块完成本地存储。
第三步:工业网络环境中验证网络安全策略信息集,
在工业网络环境中验证安全策略信息集,实际考查安全策略信息集的准确性和有效性。
其步骤又可分为:
3A:实时监测模块处理工业网络中每一条访问关系,按安全策略信息集要求执行对应的动作(静默或告警)。
3B:实时监测模块将每一次操作情况提交给监测日志模块。
3C:监测日志模块根据操作情况产生各种类型日志,告警信息。
3D:监测日志模块将各种类型的告警信息传递给网络IO模块。
3E:监测日志模块将各种类型的日志信息传递给信息存储模块。
第四步:网络安全策略的调整。
针对告警信息提示,修改网络安全策略信息集。主要操作有:删除、修改、合并。
其步骤又可分为:
4A:逐条分析网络环境监测告警信息。
4B:根据网络环境监测告警信息,查询网络访问关系信息表。
4C:定位需要修改的一条网络安全策略信息或一组网络安全策略信息。
4D:通过安全策略修改模块完成网络安全策略信息的更新。
4E:用户针对每一条网络环境监测告警信息进行步骤4B、4C和4D。
4F:最终生成工业控制网络安全策略。
本发明有益效果在于:
1、区别于现有技术,本发明能提高安全策略的正确性。通过帮助用户掌握实际的工业控制网络环境,网络安全策略的制定不再是简单分析管理规定和软件需求,避免了理解偏差而导致的错误安全策略。
2、本发明能提高安全策略的完整性。通过系统在工业控制网络环境中验证安全策略,验证周期往往覆盖一个工业生产周期,并模拟异常情况,避免了手动安全策略覆盖面不足的问题。
3、本发明能降低生成安全策略的难度。系统提供了安全策略制定的参考信息,用户在制定安全策略时能进行充分的判断,从而提高安全策略制定的效率,避免反复无效的确认过程。
本发明通过分析工业控制网络环境的方式来帮助用户生产安全策略。一是通过发现的网络环境,用户可以直接将访问关系转换成安全策略。二是通过告警的网络异常,用户可以将异常告警信息反映到安全策略的修改上。
附图说明
图1为本发明系统架构图;
图2为本发明系统部署图。
具体实施方式
参见附图2,本发明针对工业网络要求,提供的技术方案如下:
一种工业网络中生成安全策略的护系统,包括工业网络安全设备,中心服务器以及操作员站。
系统按图示部署到工业控制网络中,分别在操作员站,中心服务器及工业网络安全设备。也可以将中心服务器和工业网络安全设备合并,功能模块都部署在工业网络安全设备上。本实施例使用三节点部署方式。
工业网络安全设备上部署的数据包重组模块静默的分析通过工业网络防火墙的数据包,并把信息传给数据分析模块。
数据分析模块分析网络访问关系,刷新访问关系信息表。刷新后内存中访问关系信息表如表1:
表1
A,B,C,D为网络中发现的访问关系。
管理员通过操作员站调用中心服务器上的安全策略定义模块,完成安全策略信息集的定义。内存中安全策略信息表如表2:(定义内容包含,不仅限于以下示例)
表2
安全策略信息集下发到工业网络安全设备。
实施监测模块持续监测网络环境情况。
如果流量满足网络安全策略,则监测日志模块记录流量信息。
如果流量不满足网络安全策略,则不仅监测日志模块记录流量信息,而且产生告警信息。
网络管理员处理告警信息,在操作员站上调用中心服务器上的安全策略修改模块,完成安全策略集的更新。
更新后的安全策略下发到工业网络安全设备。
本发明针对需要修改网络安全策略的原因:1、网络中新添加系统,需要新添加网络安全策略。2、多人添加的具体网络安全策略,可以用一条或更少的几条代替。3、网络中新发现资产,需要增加和此资产有关的安全策略。4、已定义的安全策略,长时间没有匹配。进排查,相关功能或系统已经不存在,则需要去掉已经无效的安全策略。
本发明独特地提供了一种帮助管理员定义工业网络安全策略的实现方式。因为工业控制网络信息安全的特殊性,网络管理员往往缺乏对网络环境的了解,网络部署情况复杂,而异常情况需要能及时处理。工业控制网络对网络安全策略提出了很高的要求。而传统的安全策略定义方式需要排查整个网络物理实体,并按网络业务系统定义安全策略。传统模式不仅工作量大、难度高,而且安全策略制定效果无法衡量,风险高。本发明技术方案中通过数据包分析的手段,掌握网络环境。通过从工业网络中实际分析的访问关系来帮助用户定义、调整网络安全策略。
通过本发明技术,网络管理员直观知道,工业控制网络中存在哪些访问关系、哪些访问关系应该允许。网络管理员能迅速制定针对工业控制网络环境的安全策略。本发明技术解决了工业控制网络中,安全策略制定中存在的高成本、不确定问题。
以上对本发明所提供的一种工业控制网络中生成安全策略的系统和方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种工业控制网络中生成安全策略的系统,其特征是系统包括:一个安全策略配置模块、一个网络环境发现模块、一个网络环境监测模块和一个基础模块;安全策略配置模块,用于安全策略的定义和安全策略的修改;网络环境发现模块,用于发现网络中的访问关系,它根据 IP 地址、Mac 地址及 ID 号, 按照一定格式存储在系统中;网络环境监测模块,用于网络实时监测,它通过实时监测网络环境来监测已定义的安全策略,并将安全策略的不足主动提供给安全策略配置模块; 安全策略配置模块包括: 一个安全策略修改模块:负责修改已经定义的安全策略和删除无效的安全策略,并将 修改后的安全策略存储在系统中;一个安全策略定义模块:负责定义新的安全策略,并将修改后的安全策略存储在系统中;网络环境发现模块包括: 一个数据包重组模块 :负责数据包解析,抽取对应分析字段提供给数据分析模块;一个数据分析模块:负责分析字段,掌握网络环境访问关系信息,并完成去重、归并和存储 ; 网络环境监测模块包括: 一个实时监测模块:负责网络环境的实时监测 ;它监测网络环境的实时流量,并完成已定义安全策略的检查;一个监测日志模块:详细记录实时监测的完整信息; 基础模块包括: 一个网络 IO 模块:负责系统中IO 数据交换; 一个信息存储模块:负责系统信息的格式化存储;系统信息主要包含:网络环境中的访问关系信息;网络环境监测日志信息 ;网络环境监测告警信息;安全策略信息。
2.根据权利要求 1 所述的系统生成安全策略的方法,其特征是步骤为:
步骤 1):完成网络环境的发现 ;通过对网络环境中数据流的分析,掌握网络中负责的访 问关系 ;具体包括 :
1A :网络 IO 模块接收网络数据包,并传递给数据包重组模块;
1B :数据包重组模块完成分析数据的重组和预处理,组成预分析数据,并将预分析数据传递给数据分析模块;
1C :数据分析模块完成数据分析、去重和归并工作,生成的网络访问关系信息表并传递 给信息存储模块;
1D :信息存储模块完成访问关系信息表的本地存储;
步骤 2):完成初步安全策略的定义 ;根据上述工业控制网络中业务情况分析掌握的网 络访问关系,制订工业控制网络的安全策略;具体包括:
2A :逐条分析信息存储模块存储的网络访问关系信息表 ;
2B :将符合工业控制网络业务流程的访问关系,制订为安全策略 ;
2C :通过安全策略定义模块将 2B 制订的一条安全策略输入系统;此步操作能通过拖拽访问关系或手动输入完成 ;
2D :用户针对每一条网络访问关系进行步骤2B和2C ;最终完成对网络访问关系信息表的处理,形成安全策略信息集 ;
2E :安全策略信息集通过信息存储模块完成本地存储;
步骤 3):在工业网络环境中验证安全策略信息集,实际考查安全策略信息集的准确性和有效性 ;具体包括:
3A :实时监测模块处理工业网络中每一条访问关系,按安全策略信息集要求执行应的静默或告警动作;
3B :实时监测模块将每一次操作情况提交给监测日志模块 ;
3C :监测日志模块根据操作情况产生各种类型日志,告警信息;
3D :监测日志模块将各种类型的告警信息传递给网络 IO 模块;
3E :监测日志模块将各种类型的日志信息传递给信息存储模块 ;
步骤 4):网络安全策略的调整 ;针对告警信息提示,修改网络安全策略信息集 ;主要操 作有 :删除、修改、合并;
步骤 4)具体为:
4A :逐条分析网络环境监测告警信息;
4B :根据网络环境监测告警信息,查询网络访问关系信息表;
4C:定位需要修改的一条网络安全策略信息或一组网络安全策略信息;
4D:通过安全策略修改模块完成网络安全策略信息的更新;
4E :用户针对每一条网络环境监测告警信息进行步骤 4B、4C 和 4D ;
4F :最终生成工业控制网络安全策略。
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