CN112543123A - 工业自动控制系统安全防护及预警系统 - Google Patents

工业自动控制系统安全防护及预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种工业自动控制系统安全防护及预警系统。该系统包括集团级平台、厂间级平台、车间级平台、采集器、安全防护对象；安全防护对象为工业网络系统内的控制设备；采集器与安全防护对象相连，用于采集各个安全防护对象的信息；车间级平台与该车间内所有的采集器相连，用于接收车间区域内采集器采集到的信息进行预警及展示；厂间级平台与该厂间内所有的车间级平台相连，用于获取各车间级平台的信息，进行厂级的分析、预警及决策；集团级平台与该集团内所有的厂间级平台相连，用于获取各厂间级平台的信息，进行展示及监控。通过将原有系统及设备接入本发明系统，能实现对企业网络安全设备的安全日志信息的实时集中汇集、综合分析、态势感知。

Description

工业自动控制系统安全防护及预警系统
技术领域
本发明属于工控安全技术领域，具体涉及一种工业自动控制系统安全防护及预警系统。
背景技术
随着互联网技术的发展，工业自动控制系统安全受到极大的威胁，加强安全防护及预警势在必行。
当前网络安全设备、工业主机设备、智能化设备的日志等信息需要进行实时集中汇集、综合分析、态势感知。工控网络及安全信息采集至少需要包括资产数据、日志数据、事件数据3类数据进行对比分析。需要对网络内各类设备信息安全泄露的各种途径进行全方位管理、监控、监视和预警。
对于预警方面，需要进行智能预警，对各种违规行为进行有效预警、分析，增强的联动策略设置和响应，并允许客户定制增强功能，系统可自动处理安全信息事件。
当前工控设备接口类型繁多、设备通讯协议种类各样，导致很难有一种设备能够完全采集、监视终端设备的运行情况，安全防护情况。因此如何克服现有技术的不足是目前工控安全技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种工业自动控制系统安全防护及预警系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
工业自动控制系统安全防护及预警系统，包括集团级平台、厂间级平台、车间级平台、采集器、安全防护对象；
安全防护对象为工业网络系统内的控制设备；
采集器与安全防护对象相连，用于采集各个安全防护对象的信息；
车间级平台与该车间内所有的采集器相连，用于接收车间区域内采集器采集到的信息，进行预处理、筛选、分析后产生预警信息，并在车间级平台进行展示；
厂间级平台与该厂间内所有的车间级平台相连，用于获取各车间级平台的信息，进行厂级的分析、预警及决策；
集团级平台与该集团内所有的厂间级平台相连，用于获取各厂间级平台的信息，形成集团统一的信息展示平台、预警平台及监控平台。
进一步，优选的是，安全防护对象为包括工业主机、PLC控制器、防护网关、数采网关、智能仪表、交换设备、服务器、生产系统和办公系统。
进一步，优选的是，采集器包括工控采集器、主机采集器、网络采集器、远程采集器及防护采集器；
工控采集器与PLC可编程控制器相连；
主机采集器与工程师站、操作员站、服务器相连；
网络采集器与交换机设备相连；
远程采集器与智能设备相连；
防护采集器与防护设备相连。
进一步，优选的是，采集器采集到的信息包括资产信息、安全信息、状态信息、报警信息及故障信息。
进一步，优选的是，在待防护的网络内设置虚拟安全防护对象，并与采集器相连。
进一步，优选的是，在集团级平台、厂间级平台、车间级平台上均设置黑客攻击行为模型，用于准确定位攻击者，并且分析攻击者的攻击行为与攻击者活动轨迹。
本发明采集器在不影响已在用设备的正常运行，占用设备系统资源的情况下实现信息收集，安全防护。车车间级平台对采集器采集的信息进行解析，信息类型多样化，复杂化，信息存在异构、非异构等多种类型，对各类信息的解析建立大量的分析模型和策略。
车间级平台利用采集器对工控主机、网络、控制器、安全设备基础信息数据进行采集，为车间运维工程师日常运维提供资产发现、资产画像、日志审计功能，实现车间级工控安全信息采集与监测。
厂间级平台对各车间级平台上传数据进行汇聚、分析，实现工厂内工控安全现状的综合呈现。为厂级管理者提供厂级合规性安全评估、厂级大屏监控、互联监控、日志关联分析等功能，实现工厂级工控安全监测现状呈现。
集团级平台对各厂间级平台上报工控安全监测数据进行汇总分析，实现集团总体安全趋势展示。为集团管理者提供集团级视角地图展示、集团级合规性安全评估、集团级告警趋势分析等功能，实现集团级工控安全趋势、现状展示。
本发明系统专门针对工业控制系统网络安全威胁进行感知与捕获的主动防御系统，可以有效感知攻击者甚至是工业蠕虫病毒等通过技术手段对工业控制系统进行针对性攻击的行为，对被防护网络的攻击事件进行实时预警。
本发明系统可以在待防护的网络内自动部署大量完全逼真的工控设备作为“影子系统”用于迷惑攻击者，然后利用采集器来采集。
如图2，本发明系统在集团级、厂级、车间级平台上设置黑客攻击行为模型，模型为目前国内外成熟的防黑客攻击模型，模型内收集了长期积累的黑客渗透测试的攻击方法，通过传感器监测的攻击行为数据，并利用专家经验形成的攻击行为模型，可以准确定位攻击者，并且分析攻击者的攻击行为与攻击者活动轨迹。
本发明对采集的信息进行统一的归一化处理，并进行设备监控、互联监控、报警监控等监测管理，同时通过监测KPI指标形成安全指数、健康性指数和防护指数的趋势监测。
集团级平台获取各厂间级平台的信息，形成集团统一的信息展示平台、预计平台、监控平台等具有大数据分析预警、决策的综合性展示，可以利用本发明中集团级平台向国家相关部门提供数据。
本发明系统对于原有系统主机、网络设备、智能仪表等均不需要做配置修改，仅需要互联互通网络；具有主动防护、被动防护、主动和被动相结合的三种防护预警模式。
本发明系统主要功能为安全防护及预警、可视化展示等多种信息化功能。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明提供一种工业自动控制系统安全防护及预警系统，能够实现典型网络安全设备信息实时集中汇集、综合分析、态势感知。通过硬件底层运用信息采集、软件信息流向、网络接收包率等多种基础信息建立信息库来实现功能，相比当前技术，解决了目前设备接口协议、通讯方式多样化的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工业自动控制系统安全防护及预警系统框架结构框图；
图2为本发明工业自动控制系统安全防护及预警系统安全防控功能原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示，工业自动控制系统安全防护及预警系统，包括集团级平台1、厂间级平台2、车间级平台3、采集器4、安全防护对象5；
安全防护对象5为工业网络系统内的控制设备；
采集器4与安全防护对象5相连，用于采集各个安全防护对象5的信息；
车间级平台3与该车间内所有的采集器4相连，用于接收车间区域内采集器4采集到的信息，进行预处理、筛选、分析后产生预警信息，并在车间级平台进行展示；
厂间级平台2与该厂间内所有的车间级平台3相连，用于获取各车间级平台3的信息，进行厂级的分析、预警及决策；
集团级平台1与该集团内所有的厂间级平台2相连，用于获取各厂间级平台2的信息，形成集团统一的信息展示平台、预警平台及监控平台。
优选，安全防护对象5为包括工业主机、PLC控制器、防护网关、数采网关、智能仪表、交换设备、服务器、生产系统和办公系统。
优选，采集器4包括工控采集器41-1、主机采集器41-2、网络采集器41-3、远程采集器41-4及防护采集器41-5；
工控采集器41-1与可编程控制器51-1相连；
主机采集器41-2与工程师站51-2、操作员站51-3、服务器51-4相连；
网络采集器41-3与交换机设备51-5相连；
远程采集器41-4与智能设备51-6相连；
防护采集器41-5与防护设备51-7相连。
优选，采集器4采集到的信息包括资产信息、安全信息、状态信息、报警信息及故障信息。
优选，在待防护的网络内设置虚拟安全防护对象5，并与采集器4相连。
优选，在集团级平台1、厂间级平台2、车间级平台3上均设置黑客攻击行为模型，用于准确定位攻击者，并且分析攻击者的攻击行为与攻击者活动轨迹。
本发明系统构建方法如下：
第一步，搭建基础网络，安全防护对象5采用区域集中的自局域网接入采集器4的模式；搭建车间级平台3、厂间级平台2与集团级平台1的网络基础，实现互联互通。
第二步，部署对应安全防护对象5的采集器4，实现信息收集、传送。
第三步，部署车间级平台3，实现与采集器4的连接，接受信息，分析数据，形成规则数据进行发布至厂间级平台2。
第四步，部署厂间级平台2，实现与车间级平台3的连接，接受信息，分析数据，形成规则数据进行发布至集团级平台1。
第五步，进行安全及防护预警系统部署。
第六步，对接国家工业互联网网络安全监测与态势感知技术平台的数据接口。
第七步，完成系统联调、测试、运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.工业自动控制系统安全防护及预警系统，其特征在于，包括集团级平台（1）、厂间级平台（2）、车间级平台（3）、采集器（4）、安全防护对象（5）；
安全防护对象（5）为工业网络系统内的控制设备；
采集器（4）与安全防护对象（5）相连，用于采集各个安全防护对象（5）的信息；
车间级平台（3）与该车间内所有的采集器（4）相连，用于接收车间区域内采集器（4）采集到的信息，进行预处理、筛选、分析后产生预警信息，并在车间级平台进行展示；
厂间级平台（2）与该厂间内所有的车间级平台（3）相连，用于获取各车间级平台（3）的信息，进行厂级的分析、预警及决策；
集团级平台（1）与该集团内所有的厂间级平台（2）相连，用于获取各厂间级平台（2）的信息，形成集团统一的信息展示平台、预警平台及监控平台。
2.根据权利要求1所述的工业自动控制系统安全防护及预警系统，其特征在于，安全防护对象（5）为包括工业主机、PLC控制器、防护网关、数采网关、智能仪表、交换设备、服务器、生产系统和办公系统。
3.根据权利要求1所述的工业自动控制系统安全防护及预警系统，其特征在于，采集器（4）包括工控采集器（41-1）、主机采集器（41-2）、网络采集器（41-3）、远程采集器（41-4）及防护采集器（41-5）；
工控采集器（41-1）与PLC可编程控制器（51-1）相连；
主机采集器（41-2）与工程师站（51-2）、操作员站（51-3）、服务器（51-4）相连；
网络采集器（41-3）与交换机设备（51-5）相连；
远程采集器（41-4）与智能设备（51-6）相连；
防护采集器（41-5）与防护设备（51-7）相连。
4.根据权利要求1所述的工业自动控制系统安全防护及预警系统，其特征在于，采集器（4）采集到的信息包括资产信息、安全信息、状态信息、报警信息及故障信息。
5.根据权利要求1所述的工业自动控制系统安全防护及预警系统，其特征在于，在待防护的网络内设置虚拟安全防护对象（5），并与采集器（4）相连。
6.根据权利要求1所述的工业自动控制系统安全防护及预警系统，其特征在于，在集团级平台（1）、厂间级平台（2）、车间级平台（3）上均设置黑客攻击行为模型，用于准确定位攻击者，并且分析攻击者的攻击行为与攻击者活动轨迹。
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