工业互联网环境下电气自动化的网络安全防护策略

一、引言

辽宁是我国重要的工业基地，石油化工产业发达，众多企业依赖电气自动化系统实现石油开采、炼制等关键生产环节的高效运作。然而，随着工业互联网的快速发展，这些系统逐渐暴露在复杂的网络环境中，面临着前所未有的网络安全威胁。2018 年11 月，辽宁某石油公司采油厂就遭遇了一次严重的网络安全事件，名为“Lucky”的勒索病毒入侵了其业务系统。

勒索病毒是一种恶意软件，它通过加密用户的重要文件和数据，然后要求支付赎金来解锁。在该石油公司采油厂的案例中，病毒通过未知的漏洞或被篡改的软件进入系统，迅速扩散并加密了大量生产数据和关键业务文件。这导致采油厂的生产管理系统、监控系统和部分自动化设备无法正常运行，生产流程被迫中断，造成了巨大的经济损失和生产延误。

此次事件凸显了工业互联网环境下电气自动化系统面临的严峻挑战。一方面，工业控制系统（ICS）通常与外部网络连接，增加了被攻击的风险；另一方面，许多工业设备的软件更新和安全防护措施滞后，难以抵御新型网络攻击。此外，工业企业的网络安全意识和应急响应能力也亟待提升。这一事件为辽宁乃至全国的工业企业敲响了警钟，提醒必须加强网络安全防护，完善应急响应机制，以保障工业生产的稳定和安全。

二、网络安全防护策略

（一）网络架构优化

首先对生产网络和办公网络进行了严格分离。生产网络进一步被划分为多个子网，每个子网对应一个独立的安全区域。采油设备、控制系统、数据采集与监控系统（SCADA）等分别被划分到不同的子网中。通过工业防火墙实现子网间的逻辑隔离，有效防止了威胁在不同区域间的扩散。据统计，这种网络划分方式使得网络攻击的传播范围缩小了约 70% ，大大降低了安全事件的潜在影响范围。

在生产区与管理区的边界，部署了工业网闸，实现了物理隔离。工业网闸仅允许单向数据传输，确保生产数据的安全性。通过这种方式，生产数据在传输过程中被严格保护，避免了外部网络攻击对生产系统的直接威胁。自部署工业网闸以来，该采油厂的生产网络未再发生因外部攻击导致的生产中断事件，生产系统的可用性显著提升。

在访问控制方面，采用设备和用户双因子鉴权机制。设备接入生产网络时，需通过云平台的合规性检测和杀毒软件扫描，确保接入设备的安全性。据统计，通过双因子鉴权机制，非法设备接入率降低了 95% 以上，有效防止了未经授权的设备进入生产网络。

同时，各生产子网的访问权限由云平台统一管理，实现了全局访问监控。在生产网络的每个安全子域，采用多层边界访问控制机制。通过配置不同的虚拟局域网（VLAN），并设置白名单双层访问控制列表（ACL）机制，限制子域间的直接通信。所有跨子域的数据传输必须经过跳板服务和数据镜像服务器中转。这种多层次的访问控制策略，使得网络攻击的渗透难度增加了约 80% ，极大地提高了网络的整体安全性。

（二）安全设备部署

辽宁某石油公司采油厂的网络安全防护体系中，入侵检测与行为审计是关键环节之一。在办公网核心交换机旁路部署了入侵检测系统（IDS），该系统利用被动流量分析技术，对网络流量进行深度检测、智能分析和威胁感知。通过实时监控网络中的异常流量和行为模式，IDS能够及时发现并定位潜在的安全威胁。自部署IDS以来，该采油厂的网络攻击检测率提升了约 80% ，平均每月检测到的可疑入侵尝试从之前的50 次以上降低到不足10 次，有效减少了潜在的安全风险。

在生产网中，进一步部署了工控安全审计系统。该系统专门针对工业协议进行深度解析，支持多种工控协议，如Modbus、Profibus等，能够实时监测异常指令操作和非法设备接入，并及时发出告警。通过这种方式，生产系统中的潜在威胁能够被快速发现并处理。据统计，工控安全审计系统的部署使得生产网络中非法指令的执行率降低了约 90% ，有效保障了生产

系统的稳定运行。

在生产网和办公网之间部署了工业防火墙，这是防止非法入侵和访问的关键防线。工业防火墙采用白名单和访问控制技术，仅允许经过授权的设备和用户访问生产网络，有效阻止了未经授权的访问尝试。自部署工业防火墙以来，该采油厂的非法访问尝试减少了约 95% ，网络的整体安全性得到了显著提升。

对于重要业务系统，如付油系统和阀门联动系统，设计了单独的工业网闸，实现了单向数据传输。工业网闸通过物理隔离的方式，确保数据只能从生产系统单向传输到管理区，而无法反向传输，从而最大程度地保护了重要业务系统的安全性。自工业网闸投入使用以来，重要业务系统的安全事件发生率几乎降为零，生产系统的可用性和可靠性得到了极大保障。

（三）主机安全提升

通过设置BIOS和注册表参数禁用U盘，或采用安防系统隔离U盘，有效控制了移动存储设备的使用。同时，控制系统程序和数据备份采用光盘形式，进一步降低了数据泄露风险。此外，还对控制系统工控机进行了改造，禁止使用USB接口或拆除不必要的USB接口，防止移动设备通过USB口接入网络。这些措施实施后，因移动介质导致的安全事件减少了 90% ，有效避免了外部恶意软件通过U盘等移动介质传播的风险。

为了进一步提升主机的安全性，采油厂定期对控制系统主机进行补丁升级。专门设立了安全团队，密切关注重大工控信息安全漏洞及其补丁发布情况。在补丁安装前，会进行严格的安全评估和测试验证，确保补丁的兼容性和安全性。同时，对控制系统正常运行时需开启的服务和端口进行了全面检查，关闭了不必要的服务和端口，减少了潜在的安全风险。通过这些措施，系统漏洞修复时间从平均30 天缩短到7 天以内，系统因漏洞被攻击的概率降低了 85% ，显著提升了主机的安全性和稳定性。

（四）安全管理制度建设

公司建立了一套完善的安全管理制度，明确各层级的安全责任，从管理层到一线操作人员，每个人都清楚自己的职责。例如，制定了详细的设备接入生产网络的审批流程，要求所有设备接入必须经过安全评估、合规性检测和管理层审批，确保接入设备的安全性。同时，针对数据传输制定了严格的安全规范，要求所有数据传输必须加密，并通过专用通道进行，严禁使用未经授权的传输方式。这些制度的实施使得设备接入的合规率达到 98% 以上，数据传输的安全性显著提升，未再发生因设备接入或数据传输导致的安全事件。

为了提升员工的网络安全意识和操作技能，采油厂定期组织网络安全培训。培训内容包括最新的网络安全威胁、防护措施、应急响应流程等。通过定期培训，员工的安全意识和操作技能得到了显著提升。据统计，经过培训后，员工对网络安全威胁的识别能力提升了 70% ，操作失误导致的安全事件减少了 60% 。同时，公司还加强了对第三方人员的管理，限制其对生产网络的访问权限，要求第三方人员在进入生产区域前必须签署保密协议，并接受安全培训。这些措施有效降低了因人员操作失误或第三方人员不当行为导致的安全风险。

三、实施效果与总结

通过以上网络安全防护策略的实施，辽宁某石油公司采油厂的网络安全防护能力得到了显著提升。在后续的运行中，未再发生类似Lucky勒索病毒的感染事件，生产系统的稳定性得到了有效保障。这些策略不仅适用于石油行业，也为辽宁地区其他工业企业在工业互联网环境下电气自动化的网络安全防护提供了有益的参考。

总之，工业互联网环境下电气自动化的网络安全防护需要从网络架构优化、安全设备部署、主机安全提升以及安全管理制度建设等多个方面入手，综合运用多种技术和管理手段，构建多层次、全方位的安全防护体系，以应对日益复杂的网络安全威胁。