工廠網路安全，不同於傳統IT環境，其挑戰在於兼顧生產效率與安全防護。 ICS系統的獨特性，例如使用專有協議和老舊設備，使其更容易遭受攻擊。 有效的工廠網路安全策略需考量到這些特殊需求，例如深入了解Modbus、Profibus等工業協議的漏洞，並部署相應的防護措施，如針對性防火牆規則和入侵檢測系統。 切勿忽視員工的安全意識培訓，因為人為錯誤是常見的入侵途徑。 在實踐中，我會建議從風險評估入手，識別關鍵資產和潛在威脅，再據此制定分階段的安全提升計畫，逐步強化防禦能力，最終平衡安全性和生產效率。 別忘了持續監控和事件響應的重要性，這能有效降低安全事件的影響。
這篇文章的實用建議如下(更多細節請繼續往下閱讀)
- 立即進行風險評估，制定分階段安全提升計畫： 別將工廠網路安全視為一次性任務。從風險評估開始，識別關鍵資產和潛在威脅（包含外部網路攻擊、內部威脅、物理攻擊及供應鏈攻擊），並據此制定分階段的安全提升計畫。優先處理高風險漏洞，逐步強化防火牆、入侵檢測系統（IDS/IPS）、VPN等安全措施，並定期檢討更新。 此舉能有效平衡安全性和生產效率，避免一次性投入過大造成負擔。
- 加強員工安全意識培訓，減少人為錯誤： 人為錯誤是ICS系統常見的安全隱患。針對不同職位和角色，設計專屬的安全意識培訓課程，涵蓋工業協議漏洞、常見攻擊手法、安全操作規範等內容。 定期進行模擬演練，提升員工應對安全事件的能力。 建立完善的安全通報機制，鼓勵員工主動回報可疑事件，並提供獎勵機制。
- 區隔網路，採用深度防禦策略： 避免將所有設備都連接至單一網路。將ICS網路劃分為多個安全區域（微分隔），並使用防火牆、VPN等技術限制不同區域之間的訪問。 採用深度防禦策略，在不同層級部署多種安全措施，例如針對Modbus、Profibus等工業協議的特定安全控制、異常檢測系統以及緊急切斷機制，提升系統的整體安全性和韌性。
傳統IT安全與工廠網路安全的差異
許多人誤以為工廠網路安全與傳統IT安全大同小異，只需將現有的IT安全措施套用即可。然而，事實並非如此。傳統IT安全和工廠網路安全（ICS安全）之間存在著根本性的差異，忽略這些差異將導致嚴重的安全漏洞，甚至造成生產停擺、財產損失和人身安全事故。
不同的系統架構與運作模式
傳統IT系統通常採用開放式架構，強調靈活性和可擴展性。它們的運作模式以數據處理和信息傳輸為中心，對系統可用性的要求高，但對實時性的要求相對較低。安全策略通常側重於數據機密性、完整性和可用性（CIA三要素）。
ICS系統則截然不同。它們通常採用專有協議和封閉式架構，著重於實時控制和數據採集。 其運作模式以控制物理設備和流程為核心，對實時性和可靠性的要求極高，容錯能力必須非常強。 即使短暫的中斷也可能導致生產線停機，造成巨大的經濟損失。安全性除了考慮CIA三要素，更需重視系統的穩定性和可靠性，防止惡意攻擊導致物理設備損壞或人員傷亡。 這也意味著，在ICS安全中，系統的可用性往往比數據的完整性更為重要。
不同的威脅模式與攻擊向量
傳統IT系統的威脅主要來自外部網路攻擊，例如病毒、木馬、DDoS攻擊等。防禦措施通常集中在防火牆、入侵檢測系統和反病毒軟體等方面。
ICS系統則面臨著更廣泛和複雜的威脅，包括：
- 外部網路攻擊：與傳統IT系統類似，但攻擊目標可能更具針對性，例如針對特定工業協議的漏洞進行攻擊。
- 內部威脅：由於ICS系統通常運行在相對隔離的環境中，內部人員的惡意行為或操作失誤更容易造成安全事故。例如，員工的疏忽操作、惡意內鬼等。
- 物理攻擊：直接攻擊工廠設備，例如破壞傳感器、操縱控制閥門等。 這在傳統IT安全中較少被考慮。
- 供應鏈攻擊：通過攻擊設備的製造商或供應商，將惡意軟體植入到ICS設備中。這類攻擊具有隱蔽性高、難以檢測的特點。
不同的安全策略與防禦措施
傳統IT安全策略通常採用分層安全模型，強調邊界安全和數據安全。安全措施包括防火牆、入侵檢測/防禦系統、VPN、數據加密等。
ICS安全策略則需要更全面的考慮，除了上述措施外，還需要關注：
- 深度防禦：採用多層次的防禦措施，以抵禦多種不同類型的攻擊。
- 微分隔：將ICS網路劃分為多個安全區域，限制不同區域之間的訪問。
- 工業協議安全：針對不同的工業協議，採取相應的安全措施，例如數據完整性驗證、訪問控制等。
- 異常檢測：監控ICS系統的運行狀態，及時發現異常行為。
- 緊急切斷機制：在發生安全事件時，能夠快速切斷系統的運作，以減輕損失。
- 人員安全培訓：提升員工的安全意識和技能，減少人為錯誤造成的安全風險。 這在ICS安全中尤其重要，因為人為錯誤是ICS系統中常見的安全隱患。
總之，傳統IT安全和工廠網路安全雖然都旨在保護信息系統，但它們所面對的威脅、使用的技術和應用的策略都存在著顯著的差異。 理解這些差異，才能制定出更有效、更全面的工廠網路安全策略，保障工廠的正常運作和企業利益。
工廠網路安全：威脅模型剖析
理解工廠網路安全的關鍵，在於透徹分析潛在的威脅。與傳統IT系統不同，ICS系統的威脅模型更為複雜，牽涉到物理世界與數位世界的交互作用，其安全風險也更高。單純套用IT安全策略往往治標不治本，必須從ICS系統的獨特性出發，建立更精準的威脅模型。
常見的ICS威脅類型
工廠網路面臨的威脅可以大致歸納為以下幾類：
- 惡意軟體攻擊： 傳統的病毒、木馬、勒索軟體等依然構成威脅，但更常見的是針對特定工業協議或設備的惡意程式，例如針對PLC的特定程式碼注入或惡意韌體更新。
- 網路入侵： 未經授權的訪問，透過漏洞利用、弱密碼、社群工程等手段入侵工廠網路，控制關鍵設備，造成生產停擺或數據洩露。
- 物理入侵： 直接進入工廠，破壞或篡改設備，或是竊取敏感資訊。這類威脅需要結合物理安全措施共同防範。
- 內部威脅： 員工、承包商等內部人員的惡意行為或疏忽，例如未經授權的訪問、誤操作、洩露機密資訊等。
- 供應鏈攻擊： 攻擊者通過篡改設備韌體、軟體或組件，滲透進入工廠網路。這種攻擊手段隱蔽性高，難以防範。
- 零日漏洞： 未知的、未被修補的漏洞，一旦被攻擊者利用，可能造成嚴重的損失。
- 數據洩露： 敏感數據如生產數據、客戶資訊、工藝參數等被竊取或洩露，造成商業損失或法律風險。
- 設備故障： 雖然不是直接的網路攻擊，但設備故障可能造成生產停擺，甚至引發安全事故，因此也需要納入考量。
威脅的影響與後果
上述威脅可能導致一系列嚴重的後果：
- 生產停擺： 關鍵設備被控制或損壞，導致生產線停工，造成巨大的經濟損失。
- 數據洩露： 敏感數據洩露可能導致商業機密外洩、客戶資訊被盜用、企業信譽受損等。
- 安全事故： 某些ICS系統控制著危險的生產設備，一旦被攻擊，可能造成人員傷亡或環境污染。
- 合規性違規： 未能遵守相關的法規和標準，例如工業控制系統安全標準（例如IEC 62443），可能面臨高額罰款。
- 聲譽損害： 安全事件的發生，會嚴重影響企業的聲譽和公眾信任。
針對威脅的策略
有效的威脅應對策略需要綜合考慮多種因素，包括但不限於：
- 網路分割： 將工廠網路劃分成多個安全區域，限制不同區域之間的訪問。
- 深度防禦： 採用多層次的防禦措施，例如防火牆、入侵檢測/防禦系統 (IDS/IPS)、反惡意軟體軟體等，提高整體安全性。
- 漏洞管理： 定期掃描和修補系統漏洞，降低被攻擊的風險。
- 訪問控制： 實施嚴格的訪問控制策略，只允許授權人員訪問關鍵設備和數據。
- 安全意識培訓： 教育員工如何識別和防範網路安全威脅，減少人為錯誤造成的安全風險。
- 事件響應計劃： 制定詳細的事件響應計劃，以便在安全事件發生時快速有效地應對。
- 持續監控： 持續監控工廠網路的狀態，及時發現並處理潛在的安全威脅。
建立一個全面的威脅模型是制定有效工廠網路安全策略的基礎。 通過深入分析潛在威脅及其影響，才能制定更精準、更有效的安全防禦措施，保障工廠的生產安全和企業利益。
工廠網路安全. Photos provided by unsplash
工廠網路安全：協議漏洞防禦
工業控制系統 (ICS) 的核心運作仰賴各種工業通訊協議，例如 Modbus、Profibus、OPC UA 等。這些協議的設計初衷往往著重於效能和可靠性，在安全機制方面相對薄弱，這使得它們成為網路攻擊的理想目標。因此，理解並防禦這些協議的漏洞，是工廠網路安全至關重要的環節。
Modbus 協議的漏洞與防禦
Modbus 作為一種廣泛使用的工業通訊協議，其簡單性也帶來安全隱憂。許多 Modbus 設備缺乏身份驗證和授權機制，攻擊者可以輕易地掃描網路，發現並操控這些設備。常見的攻擊手法包括：未授權讀取/寫入，攻擊者可以讀取敏感的工廠參數或修改關鍵設定，造成設備故障或生產事故；DoS 攻擊，通過大量請求癱瘓 Modbus 設備或伺服器；中間人攻擊，攻擊者竊聽或篡改 Modbus 通信數據。
有效防禦 Modbus 漏洞需要多方面措施：部署防火牆，限制 Modbus 通信的網路訪問；使用 VPN，加密 Modbus 通信數據；實施身份驗證和授權機制，例如使用 Modbus TCP 的安全擴展功能；定期進行漏洞掃描和滲透測試，及時發現並修復安全漏洞；升級設備韌體，修復已知的安全漏洞；採用 Modbus 安全協議，例如 Modbus Secure，提供更強的安全保護。
Profibus 協議的漏洞與防禦
Profibus 協議在過程自動化領域應用廣泛，但其安全機制相對簡單。由於 Profibus 常見於較老舊的工廠設備，許多設備缺乏現代化的安全功能，更容易遭受攻擊。例如，缺乏加密使得通訊內容易於被竊聽，缺乏身份驗證使得未授權設備可以接入網路。攻擊者可能利用這些漏洞竊取數據，甚至遠端控制設備。
對於 Profibus 網路的安全防禦，可以考慮以下措施：物理隔離，將 Profibus 網路與其他網路隔離，限制攻擊面；使用安全閘道器，對 Profibus 通信進行監控和過濾，阻止惡意流量；實施訪問控制，限制對 Profibus 設備的訪問權限；定期檢查設備配置，確保設備的安全設定符合安全策略；更新設備韌體，修復已知的安全漏洞，並儘可能將 Profibus 網路與現代化的安全系統整合。
OPC UA 協議的安全考量
OPC UA 作為一種現代化的工業通訊協議，其安全性設計相比 Modbus 和 Profibus 有顯著提升，但仍存在一些安全挑戰。雖然 OPC UA 提供了內建的安全機制，例如數字簽名、加密和身份驗證，但其安全性仍然依賴於正確的配置和使用。例如，弱密碼、未啟用安全機制 或 錯誤的配置 都會降低 OPC UA 的安全性。 此外，缺乏完善的安全策略 以及 缺乏對 OPC UA 伺服器和客戶端的定期安全審計 也是潛在的風險。
為了確保 OPC UA 的安全，建議採取以下措施：使用強密碼 並 定期更改；啟用所有可用的安全機制，例如數字簽名和加密；正確配置 OPC UA 伺服器和客戶端，遵循安全最佳實踐；定期進行安全審計，評估 OPC UA 網路的安全性；監控 OPC UA 通信，及時發現異常活動；選擇安全可靠的 OPC UA 設備和軟體，並確保它們的韌體保持最新。
總而言之，針對不同工業通訊協議的漏洞防禦需要採取多層次的策略，結合物理隔離、網路安全設備、安全協議和安全配置等多種手段，纔能有效保障工廠網路的安全。定期更新設備韌體、進行安全評估以及培訓員工的安全意識，同樣是至關重要的環節。
| 協議 | 漏洞 | 防禦措施 |
|---|---|---|
| Modbus |
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| Profibus |
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| OPC UA |
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工廠網路安全：量身定製的安全方案
面對日益複雜的工廠網路環境，一套“放之四海而皆準”的安全方案顯然是不切實際的。每個工廠的規模、生產流程、IT/OT基礎設施、預算以及合規要求都大相逕庭，因此，量身定製的安全方案至關重要。 有效的安全策略必須考量這些獨特的因素，才能在保障安全性和維持生產效率之間取得最佳平衡。
評估與分析：打造安全策略的基石
在制定任何安全方案之前，必須進行徹底的評估和分析。這包括：
- 資產識別：詳細列出所有關鍵的工業控制系統設備、網路設備、軟體應用程式和數據，並評估其重要性及對業務的影響。
- 威脅建模：根據工廠的具體情況，識別可能存在的威脅，例如惡意軟體攻擊、內部威脅、物理入侵以及自然災害等。 這需要深入瞭解工廠的流程和系統，並考慮各種潛在的攻擊向量。
- 漏洞評估：定期評估系統中的漏洞，並優先處理高危漏洞。這可能涉及到使用自動化工具進行漏洞掃描，以及進行人工滲透測試。
- 合規性分析：根據相關的法規和標準（例如，NIST Cybersecurity Framework, IEC 62443），評估工廠目前的網路安全狀態，並確定需要滿足的合規要求。
- 風險評估：結合威脅建模和漏洞評估的結果，對各種威脅的風險進行評估，並確定優先級。
針對不同規模和類型的工廠，制定差異化的安全策略
小型工廠可能更注重簡單易用的安全解決方案，例如基於規則的防火牆和簡單的入侵檢測系統。而大型工廠則需要更複雜的安全架構，例如分區網路、多層安全防禦和全面的安全信息和事件管理 (SIEM) 系統。 不同行業的工廠也需要針對其特定風險制定不同的安全策略。例如，化工廠可能需要更嚴格的物理安全措施，而食品加工廠則可能需要更強大的數據完整性保護。
安全方案的關鍵組成部分
一個完善的工廠網路安全方案應包括以下幾個關鍵組成部分：
- 網路分區：將工廠網路分為不同的安全區域，以限制威脅的蔓延。
- 防火牆：部署在網路邊界和不同區域之間，以控制網路流量。
- 入侵檢測/防禦系統 (IDS/IPS)：監控網路流量，並檢測和阻止惡意活動。
- 虛擬專用網路 (VPN)：保護遠程訪問和設備到設備的通訊。
- 安全信息和事件管理 (SIEM)：收集和分析來自不同安全設備的日誌，以便及時發現和響應安全事件。
- 微分段：在OT網路內部，將不同區域的網路設備隔離開來，限制攻擊的影響範圍。
- 訪問控制：使用角色基於訪問控制 (RBAC) 等機制，限制使用者對系統和數據的訪問權限。
- 安全意識培訓：教育員工關於網路安全威脅，並提高他們的安全意識。
- 應急響應計劃：制定應急響應計劃，以便在安全事件發生時快速有效地進行響應。
持續監控與調整：動態的安全策略
工廠網路安全並非一勞永逸的事情。 隨著技術的發展和威脅的演變，安全策略也需要不斷地監控、評估和調整。 定期進行安全審計，更新安全軟體和韌體，並根據新的威脅情報調整安全措施，都是至關重要的。
一個有效的安全方案需要持續的投資和維護，才能保證其有效性和及時性。 只有這樣，才能真正保護工廠的關鍵基礎設施，保障生產安全和企業利益。
工廠網路安全結論
總而言之，工廠網路安全並非單純的技術問題，而是關乎業務連續性、資產保護和合規性的複雜課題。 本文探討了工廠網路安全與傳統IT安全的差異、常見的威脅模式、工業協議的漏洞防禦以及量身定製安全方案的重要性。 我們強調了從風險評估出發，制定分階段的安全提升計畫，逐步強化防禦能力的必要性。 成功的工廠網路安全策略不僅需要部署先進的技術，例如防火牆、入侵檢測系統和VPN等，更需要重視員工的安全意識培訓，建立完善的安全管理體系，並持續監控和調整安全措施以應對不斷演變的威脅。
切記，工廠網路安全是一個持續的過程，而非終點。 只有持續投入資源，不斷更新技術和策略，並培養全體員工的安全意識，纔能有效降低風險，保障工廠的長期穩定運作和企業的持續發展。 在這個快速變化的數位時代，主動學習最新的工廠網路安全趨勢，並將其融入到您的安全策略中，至關重要。 唯有如此，才能在保障生產效率的同時，有效防禦潛在的威脅，確保您的工廠在競爭激烈的市場中立於不敗之地。
工廠網路安全 常見問題快速FAQ
Q1. 工廠網路安全和傳統IT網路安全有什麼不同，需要注意哪些重點？
工廠網路安全（ICS安全）與傳統IT網路安全有根本差異。傳統IT系統重視數據處理和信息傳輸，架構開放，對實時性要求低。ICS系統則注重實時控制和數據採集，架構通常封閉，對實時性和可靠性要求極高，容錯能力必須非常強。 攻擊向量也大不相同，傳統IT主要來自網路攻擊，ICS則面臨外部網路攻擊、內部威脅（如人為錯誤）、物理攻擊，甚至供應鏈攻擊。 在安全策略上，ICS安全需要更強調深度防禦、微分隔、針對工業協議的安全、異常檢測、緊急切斷機制以及人員安全培訓等，才能避免生產停擺、財產損失，甚至人員傷亡。
Q2. 如何評估工廠網路的安全性，以及制定符合自身需求的安全方案？
評估工廠網路安全性，第一步是資產識別，找出所有關鍵設備、網路和數據。接著，透過威脅建模，分析潛在威脅（例如惡意軟體、內部威脅、物理入侵等）。並進行漏洞評估，確認系統中可能存在的漏洞，並優先處理高風險漏洞。此外，還需合規性分析，確認是否符合相關法規和標準。最後，根據風險評估結果，制定分階段的安全提升計畫，並結合工廠的規模、類型和預算，量身定做安全策略。 這可能包括網路分區、防火牆、入侵檢測系統、VPN、安全意識培訓以及緊急應變計畫等，並持續監控及調整，才能平衡安全性和生產效率。
Q3. 如何防禦常見的工業通訊協議漏洞，例如Modbus、Profibus和OPC UA？
不同工業協議有不同的安全弱點。 例如，Modbus的簡單性使其容易遭受未授權讀寫、DoS攻擊及中間人攻擊；Profibus則在老舊設備中常缺乏現代化安全功能，易於被竊聽和未授權訪問；OPC UA雖然有較佳的內建安全機制，但仍需正確配置和使用，避免弱密碼、錯誤配置或缺乏安全審計等問題。 有效的防禦策略需要針對各協議的漏洞特點，採取不同的措施。 例如，部署針對性防火牆規則、使用VPN加密通訊、實施身份驗證和授權機制、定期進行漏洞掃描和滲透測試、升級設備韌體、採用安全協議（如Modbus Secure）以及持續監控和更新安全設定都是必要的。
