工业互联网中异构网络融合下的安全协同防护策略探究

摘要：随着工业互联网的快速发展，异构网络融合成为趋势，但也带来了复杂的安全挑战。本文深入探讨工业互联网中异构网络融合的安全现状，分析安全协同防护的必要性，提出一系列有效的安全协同防护策略，旨在提升工业互联网整体安全性，保障工业生产的稳定运行。

关键词：工业互联网；异构网络融合；安全协同

一、引言

工业互联网通过将工业系统与互联网深度融合，实现设备互联互通、数据共享与智能决策，推动工业生产向智能化、高效化方向发展。然而，在工业互联网环境中，存在多种不同类型的网络，如现场总线网络、工业以太网、无线网络等，这些异构网络的融合虽然带来了诸多优势，但也使得安全防护面临前所未有的挑战[1]。单一的安全防护手段已难以应对复杂的安全威胁，因此，研究安全协同防护策略具有重要的现实意义。

二、工业互联网异构网络融合的安全现状

（一）网络架构复杂性增加安全风险

工业互联网异构网络融合形成了复杂的网络架构，不同网络协议、接口和设备的混合使用，使得网络边界模糊，安全漏洞增多。例如，现场总线网络通常采用专用协议，其安全性相对较低，容易成为攻击者的突破口。而工业以太网与企业信息网络的连接，也可能导致外部网络威胁渗透到工业控制系统中。

（二）数据安全面临严峻挑战

在异构网络融合环境下，工业数据在不同网络间传输、存储和处理。数据的多样性、海量性以及实时性要求，使得数据安全防护难度加大。一方面，数据在传输过程中可能遭受窃取、篡改和伪造；另一方面，数据存储在不同的设备和系统中，面临着物理安全和逻辑安全的双重威胁。例如，工业传感器采集的实时数据若被恶意篡改，可能导致生产过程失控，造成严重的经济损失。

（三）安全防护技术不统一

由于异构网络的特点不同，所采用的安全防护技术也各不相同。例如，无线网络主要采用加密技术防止信号被窃取，而工业以太网则侧重于访问控制和防火墙技术。这种安全防护技术的不统一，导致安全防护体系存在漏洞，难以形成有效的协同防御机制。同时，不同安全防护设备和系统之间缺乏有效的信息共享和联动，无法及时应对大规模、复杂的安全攻击。

三、安全协同防护的必要性

（一）应对复杂安全威胁的需要

当前，工业互联网面临的安全威胁呈现多样化、复杂化的趋势，如网络攻击、恶意软件、物理破坏等。单一的安全防护技术只能针对特定类型的威胁，无法全面应对复杂的安全环境。安全协同防护通过整合多种安全防护技术和资源，形成协同防御体系，能够更有效地应对各种安全威胁。例如，当检测到网络攻击时，防火墙、入侵检测系统和安全审计系统可以协同工作，及时阻断攻击，并对攻击行为进行溯源和分析。

（二）提高安全防护效率的需要

在异构网络融合环境下，安全防护的工作量和复杂度大幅增加。如果各个安全防护设备和系统独立工作，不仅会浪费大量的资源，还会导致安全防护效率低下。安全协同防护通过建立统一的安全管理平台，实现安全策略的集中制定和下发，以及安全设备的统一管理和监控，能够提高安全防护的效率和响应速度。例如，安全管理平台可以根据实时的安全态势，自动调整安全策略，优化安全防护资源的配置。

（三）保障工业生产连续性的需要

工业互联网的安全直接关系到工业生产的连续性和稳定性。一旦发生安全事故，可能导致生产中断、设备损坏、人员伤亡等严重后果。安全协同防护通过建立完善的安全预警和应急响应机制，能够及时发现和处理安全隐患，降低安全事故发生的概率[2]，保障工业生产的连续性。例如，当检测到异常流量时，安全预警系统可以及时发出警报，提醒管理员采取措施，避免安全事故的发生。

四、安全协同防护策略

（一）构建统一的安全管理平台

统一的安全管理平台是实现安全协同防护的基础。该平台应具备安全策略管理、安全设备管理、安全事件管理、安全态势感知等功能。通过安全策略管理，平台可以制定统一的安全策略，并将其下发到各个安全防护设备和系统中；通过安全设备管理，平台可以对防火墙、入侵检测系统、加密设备等进行统一的配置和监控；通过安全事件管理，平台可以对安全事件进行收集、分析和处理，实现安全事件的快速响应；通过安全态势感知，平台可以实时监测网络安全状态，预测安全威胁的发展趋势，为安全决策提供支持。

（二）加强网络安全边界防护

在异构网络融合环境下，明确网络安全边界并加强防护至关重要。一方面，应在不同网络之间部署防火墙、网闸等安全设备，对网络流量进行过滤和控制，阻止非法流量的传输。例如，在工业控制系统与企业信息网络之间部署防火墙，限制外部网络对工业控制系统的访问，只允许合法的业务流量通过。另一方面，应采用虚拟专用网络（VPN）技术，对网络通信进行加密，防止数据在传输过程中被窃取和篡改。

（三）实施数据全生命周期安全防护

数据全生命周期安全防护包括数据采集、传输、存储、处理和销毁等各个环节的安全防护。在数据采集环节，应确保采集设备的安全性，防止数据被非法采集；在数据传输环节，应采用加密技术，对数据进行加密传输，防止数据被窃取和篡改；在数据存储环节，应采用访问控制、数据加密等技术，保障数据的存储安全；在数据处理环节，应采用安全的计算环境和算法，防止数据被恶意篡改和滥用[3]；在数据销毁环节，应采用安全的销毁方式，确保数据无法被恢复。例如，对重要的工业数据采用加密存储，设置严格的访问权限，只有授权人员才能访问和处理数据。

（四）建立安全预警与应急响应机制

安全预警与应急响应机制是保障工业互联网安全的重要手段。通过建立安全预警系统，实时监测网络安全状态，及时发现安全隐患，并发出预警信号。同时，应制定完善的应急响应预案，明确安全事件发生后的应急处理流程和责任分工。当安全事件发生时，能够迅速启动应急响应预案，采取有效的措施进行处理，降低安全事故造成的损失。例如，建立安全事件应急响应小组，定期进行应急演练，提高应急响应能力。

（五）加强安全技术创新与人才培养

安全技术创新是提升工业互联网安全防护能力的关键。应加大对安全技术研发的投入，鼓励企业和科研机构开展安全技术创新研究，如人工智能、区块链等技术在工业互联网安全领域的应用。同时，应加强安全人才培养，提高安全从业人员的专业素质和技能水平。通过开展安全培训、举办安全竞赛等活动，培养一批既懂工业互联网技术又懂安全防护技术的复合型人才。例如，利用人工智能技术对网络流量进行实时分析，及时发现异常流量和攻击行为。

五、结论

工业互联网中异构网络融合在带来机遇的同时，也带来了复杂的安全挑战。安全协同防护作为一种有效的安全防护策略，通过构建统一的安全管理平台、加强网络安全边界防护、实施数据全生命周期安全防护、建立安全预警与应急响应机制以及加强安全技术创新与人才培养等措施，能够提升工业互联网整体安全性，保障工业生产的稳定运行。未来，随着工业互联网的不断发展，安全协同防护策略将不断完善和创新，为工业互联网的安全发展提供有力支持。

参考文献：

[1]李佩. 基于异构融合和联合嵌入的微生物与代谢物互作预测研究[D]. 华中师范大学， 2023.

[2]孟晓磊. 面向异构网络融合的通信框架及关键技术研究[D]. 青岛科技大学， 2023.

[3]戴朋林， 基于异构网络融合的移动计算环境数据分发关键技术研究. 四川省， 西南交通大学， 2022-12-28.