面向工业控制的计算机网络技术安全防护策略研究

引言：

在工业 4.0 与智能制造战略推进下，计算机网络技术广泛应用于工业控制领域，实现了生产设备互联、生产过程自动化与远程监控，大幅提升了工业生产效率。但工业控制网络与互联网的融合，也使其暴露在复杂的网络安全环境中，病毒入侵、黑客攻击等安全事件频发，不仅可能导致生产中断，更可能引发安全生产事故。因此，深入研究面向工业控制的计算机网络技术安全防护策略，对防范工业安全风险、保障工业体系稳定具有重要现实意义。

一、面向工业控制的计算机网络技术核心特征与安全需求

1.1 核心特征

与传统互联网相比，面向工业控制的计算机网络技术具有显著差异化特征。一是高实时性，工业控制需实时传输设备运行数据、控制指令（如生产线电机转速调节、阀门开关指令），数据传输延迟可能导致生产流程紊乱；二是强关联性，工业控制网络中设备、系统高度互联，单个节点故障或被攻击可能快速传导至整个网络，影响整体生产；三是长稳定性，工业生产多为 24 小时连续运行，要求计算机网络具备长期稳定运行能力，避免因网络中断导致生产停滞。

1.2 安全需求

基于工业控制网络的核心特征，其安全需求聚焦三大维度。一是设备可控，需确保工业控制设备（如 PLC、传感器、变频器）不被非法入侵或篡改参数，避免设备失控引发生产事故；二是数据完整，工业生产数据（如生产参数、设备状态数据）是生产调控与故障诊断的核心依据，需保障数据在传输、存储过程中不被窃取、篡改或丢失；三是生产连续，安全防护体系需在防范风险的同时，避免防护措施对工业控制网络的实时性与稳定性造成影响，确保生产流程不中断。

二、面向工业控制的计算机网络技术现存安全隐患

2.1 设备层面

工业控制领域存在大量服役年限长的老旧设备（如早期 PLC、工业交换机），这些设备设计时未充分考虑网络安全，缺乏加密认证、漏洞修复等安全功能，易成为黑客攻击的突破口。同时，部分工业企业为便捷管理，将未经安全检测的第三方设备或移动终端接入工业控制网络，未建立严格的设备准入机制，导致外部设备携带的病毒、恶意程序入侵网络，威胁整体安全。

2.2 协议层面

工业控制网络多采用 Modbus、Profinet、DNP3 等专用通信协议，这些协议设计初衷以保障实时性、兼容性为主，对安全性考虑不足。例如，部分协议未对传输数据进行加密，数据可被直接拦截读取；部分协议缺乏身份认证机制，攻击者可伪造设备身份发送虚假控制指令，干扰正常生产。此外，专用协议的漏洞易被黑客利用，且漏洞修复周期长，进一步放大安全风险。

2.3 数据传输层面

随着工业控制网络与企业管理网、互联网的交互增多，数据传输边界逐渐模糊，安全防护易出现断层。一方面，工业控制网络向企业管理网传输生产数据时，若未建立严格的访问控制与数据过滤机制，可能导致工业控制网络被管理网的安全风险渗透；另一方面，部分企业通过互联网实现远程设备监控与运维，远程传输通道若缺乏加密保护，控制指令与设备数据易被窃取或篡改，引发远程控制安全问题。

三、面向工业控制的计算机网络技术安全防护策略

3.1 强化设备安全防护，构建设备准入与监控体系

针对设备层面的安全隐患，从“准入-监控-防护”三环节建立防护机制。一是建立严格设备准入制度，对接入工业控制网络的设备进行安全检测（如病毒扫描、漏洞检测），仅允许通过认证的设备接入，并为设备分配唯一身份标识，实现设备全生命周期溯源；二是部署设备状态监控系统，实时采集设备运行参数、网络连接状态，一旦发现设备异常（如参数突变、非法连接），立即触发告警并切断设备网络连接；三是对老旧设备进行安全升级改造，通过加装安全模块、更新固件等方式弥补安全缺陷，无法升级的设备需进行物理隔离，避免接入核心控制网络。

3.2 优化工业通信协议，提升协议安全防护能力

针对专用协议的安全缺陷，从协议优化与防护增强两方面发力。一是对现有协议进行安全性改造，在保障实时性的前提下，增加数据加密、身份认证功能，防止数据被窃取或指令被伪造；二是研发工业专用安全协议，结合工业控制场景需求，设计具备抗干扰、防篡改、低延迟特性的新型协议，逐步替代安全性不足的传统协议；三是部署协议异常检测系统，实时监控协议数据传输规律，识别异常协议数据包，及时拦截恶意通信行为。

3.3 保障数据传输安全，建立跨网络安全隔离机制

为解决数据跨网络传输的安全风险，需构建多层次的安全隔离与防护体系。一是采用网络分区隔离技术，将工业控制网络划分为核心控制区、生产监控区、管理信息区，通过防火墙、网闸等设备实现区域间逻辑隔离，限制不同区域间的数据交互权限；二是建立数据传输加密通道，工业控制网络与外部网络进行数据交互时，采用 VPN、SSL/TLS 等加密技术构建专用传输通道，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改；三是实施数据访问控制，明确不同角色对工业数据的访问权限，仅允许授权人员访问特定数据，同时记录数据访问日志，实现数据操作可追溯。

3.4 完善安全管理机制，强化人员与流程管控

安全防护需技术与管理并重，通过制度规范提升防护有效性。一是建立工业控制网络安全管理制度，明确安全责任分工，制定安全事件应急响应预案，确保安全事件发生时可快速处置；二是加强人员安全培训，定期对工业控制网络运维人员、生产操作人员进行安全知识培训，提升人员安全意识，避免因操作失误引发安全风险；三是开展定期安全评估，每季度对工业控制网络进行漏洞扫描、渗透测试，及时发现并修复安全隐患，确保安全防护体系持续有效。

结论：

面向工业控制的计算机网络技术是智能制造的核心支撑，其安全防护是工业安全生产的重要屏障。当前工业控制网络在设备、协议、数据传输等层面存在的安全隐患，需通过技术防护与管理优化协同发力，构建“设备防护-协议安全-数据保障-管理规范”的全方位安全防护体系。未来，随着人工智能、区块链等技术的发展，可进一步提升工业控制网络安全防护的智能化水平，持续完善安全防护体系，为工业高质量发展与安全生产保驾护航。

参考文献：

[1]徐贝加.基于大数据时代的计算机网络安全防范措施研究[J].网络安全技术与应用,2022(02):68-69.

[2]马涛.试谈大数据时代的计算机网络安全及防范措施[J].网络安全技术与应用,2020(12):11-12.