工業控制系統(ICS)隨處可見，從制造商品的自動化機器到辦公樓的冷卻系統。

以前，ICS基于特定的操作系統和特定的通信協議是標準的。然而，近年來，通過實現基于通用OS和標準通信協議的網絡連接，降低了系統開發成本并提高了生產率。

為了在當今以市場為導向的經濟中競爭，企業和組織選擇能夠自動管理流程的高效控制系統。ICS可以在制造，加工設施甚至發電廠中找到，它們在經營國家中發揮著至關重要的作用。另一方面，ICS引入的效率提高也帶來了新的安全問題。實際上，威脅行動者在攻擊這些公司時會獲得很多好處。對ICS的成功攻擊對任何組織都有嚴重影響。其中一些影響包括操作停工，設備損壞，經濟損失，知識產權盜竊以及嚴重的健康和安全風險。

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攻擊ICS的動機

在選擇企業目標時，威脅行為者有不同的動機。在進行攻擊時，這些威脅行為者往往受到經濟利益，政治原因甚至軍事目標的驅使。攻擊可能是由國家贊助的，也可能來自競爭對手，有惡意目標的內部人員，甚至是黑客攻擊者。

最早發生ICS襲擊事件的一個例子發生在2005年，當時有13家DaimlerChrystler美國汽車制造廠離線了將近一個小時。主要原因是利用Windows即插即用服務的Zotob PnP蠕蟲感染?？偼C時間導致生產積壓，使公司損失數千美元。雖然攻擊與個人或網絡犯罪集團無關，但網絡犯罪分子也可能被競爭對手雇用，他們可以從攻擊造成的損害中獲益匪淺。

ICS是如何受到攻擊的?

攻擊ICS的第一階段通常涉及偵察，允許攻擊者調查環境。下一步將采用不同的策略，幫助攻擊者在目標網絡中獲得立足點。此時的策略和策略與目標攻擊高度相似。要發布惡意軟件，攻擊者將利用ICS的所有可能漏洞和特定配置。一旦識別并利用這些漏洞，攻擊的影響可能會導致某些操作和功能的更改或對現有控件配置的調整。

對ICS發起攻擊的復雜性取決于不同的因素，從系統的安全性到預期的影響(例如，破壞目標ICS的拒絕服務攻擊比操縱服務和隱藏其立即更容易實現來自控制器的效果)。雖然攻擊者已經有很多方法來破壞ICS，但隨著越來越多的設備被引入每個ICS環境，新戰術將繼續出現。

在ICS中利用了哪些漏洞?

由于所有ICS都涉及信息技術(IT)和運營技術(OT)，因此按類別對漏洞進行分組有助于確定和實施緩解策略。美國國家標準與技術研究院(NIST)的ICS安全指南將這些類別劃分為與政策和程序相關的問題，以及各種平臺(例如，硬件，操作系統和ICS應用程序)和網絡中發現的漏洞。

1. 政策和程序漏洞

• 安全架構和設計不足;
• 對ICS環境進行很少或沒有安全審核;
• ICS的安全策略不足;
• 缺乏ICS特定的配置變更管理;
• 沒有正式的ICS安全培訓和意識計劃;
• 缺乏安全執法的行政機制;
• 沒有ICS特定的操作連續性計劃;
• 沒有為ICS環境的安全策略開發特定或記錄的安全程序。

2. 平臺配置漏洞

• 數據在便攜式設備上不受保護;
• 使用默認系統配置;
• 不存儲或備份關鍵配置;
• 不維護操作系統和應用程序安全補丁;
• 操作系統和應用程序安全補丁無需詳盡的測試即可實現;
• 諸如ICS用戶之類的訪問控制策略不足，具有太多特權;
• 在發現安全漏洞之后，可能無法開發操作系統和供應商軟件補丁;
• 缺少足夠的密碼策略，意外密碼泄露，未使用密碼，使用默認密碼或使用弱密碼。

3. 平臺硬件漏洞

• 安全性變化測試不充分;
• 關鍵組件缺乏冗余;
• ICS組件的不安全遠程訪問;
• 發電機或不間斷電源(UPS)缺乏備用電源;
• 雙網絡接口卡連接網絡;
• 對關鍵系統的物理保護不足;
• 未連接的資產連接到ICS網絡;
• 未經授權的人員可以實際訪問設備;
• 環境控制的喪失可能導致硬件過熱;
• 射頻和電磁脈沖(EMP)會導致電路中斷和損壞。

4. 平臺軟件漏洞

• 針對ICS軟件的拒絕服務(DoS)攻擊;
• 未安裝入侵檢測/防御軟件;
• 默認情況下不啟用已安裝的安全功能;
• ICS軟件可能容易受到緩沖區溢出攻擊;
• 錯誤處理未定義，定義不明確或“非法”的網絡數據包;
• 操作系統中未禁用不必要的服務，可能會被利用;
• 沒有適當的日志管理，這使得難以跟蹤安全事件;
• OLE for Process Control(OPC)通信協議容易受到遠程過程調用(RPC)和分布式組件對象模型(DCOM)漏洞的影響;
• 使用不安全的行業范圍的ICS協議，如DNP3，Modbus和Profibus;
• 配置和編程軟件的身份驗證和訪問控制不充分;
• 許多ICS通信協議通過傳輸介質以明文形式傳輸消息;
• ICS軟件和協議的技術文檔很容易獲得，可以幫助攻擊者規劃成功的攻擊;
• 不會實時監控日志和端點傳感器，也不會快速識別安全漏洞。

5. 惡意軟件防護漏洞

• 未安裝防病毒軟件;
• 防病毒檢測簽名未更新;
• 安裝在ICS環境中的防病毒軟件沒有經過詳盡的測試。

6. 網絡配置漏洞

• 弱網絡安全架構;
• 密碼在傳輸過程中未加密;
• 網絡設備配置未正確存儲或備份;
• 密碼不會在網絡設備上定期更改;
• 不使用數據流控制，例如訪問控制列表(ACL);
• 配置不當的網絡安全設備，例如防火墻，路由器等的規則配置不正確。

7. 網絡硬件漏洞

• 關鍵網絡缺乏冗余;
• 網絡設備的物理保護不足;
• 環境控制的喪失可能導致硬件過熱;
• 非關鍵人員可以使用設備和網絡連接;
• 不安全的USB和PS / 2端口，可用于連接未經授權的拇指驅動器，鍵盤記錄器等。

8. 網絡周邊漏洞

• 沒有定義網絡安全邊界;
• 防火墻不存在或配置不正確;
• 用于非控制流量的ICS控制網絡，例如網頁瀏覽和電子郵件;
• 控制網絡服務不在ICS控制網絡內，例如DNS，DHCP由控制網絡使用，但通常安裝在公司網絡中。

9. 溝通漏洞

• 未識別關鍵監視和控制路徑;
• 用戶，數據或設備的身份驗證不合標準或不存在;
• 許多ICS通信協議都沒有內置的完整性檢查，因此攻擊者可以輕松地操縱未檢測到的通信;
• 標準的，記錄良好的協議用于純文本，例如嗅探Telnet，可以使用協議分析器分析和解碼FTP流量。

10. 無線連接漏洞

• 客戶端和接入點之間的身份驗證不足;
• 客戶端和接入點之間的數據保護不足。

11. 網絡監控和日志記錄漏洞

• 沒有ICS網絡的安全監控;
• 防火墻和路由器日志不足會使跟蹤安全事件變得困難;

每個ICS環境都可能包含弱點，具體取決于其配置和目的。ICS環境的大小也可能是一個因素環境越大，發生錯誤的可能性就越大。ICS環境用現代系統取代原有系統，并引入了工業物聯網(IIoT)設備等工具，也可能使威脅行為者有更多的弱點。

工業物聯網及其如何影響ICS

隨著ICS的不斷現代化，越來越多的物聯網(IoT)設備被引入以提高生產力并增強系統控制。使用相關的物聯網設備; 過程控制，數據監控以及與其他系統的通信變得更加簡單。但是，當智能設備用于此類任務時，存在風險。

IIoT包含機器學習和大數據分析。它還利用傳感器數據，機器對機器(M2M)通信以及以前存在于工業環境中的自動化技術。IIoT可以執行數據聚合，預測分析，規范分析，數據增值，甚至創建新業務模型等任務。

類似于智能手機的引入之后是與平臺相關的漏洞和惡意軟件的崛起，集成人類物聯網(HIoT)和IIoT設備可能會產生類似的問題。實際上，在ICS環境中管理物聯網設備可能會給安全性帶來重大挑戰，因為每個設備都必須得到適當的防御和保護。如果不采用足夠的安全措施，整個ICS生態系統將極易受到攻擊。

使用IIoT還需要克服一些獨特的挑戰：

• 技術碎片使網絡流程復雜化。當使用不同獨立操作系統的設備時，可能難以解決變化的修補調度。這方面的一個例子是ICS使用傳統系統和新軟件的混合。兩者不僅不能正常通信，威脅行為者也可能使用未打補丁的遺留系統中發現的漏洞進入ICS網絡。
• 機器對機器(M2M)和物聯網應用程序開發很困難。與大規模生產的制造業HIoT不同，為ICS開發M2M和物聯網應用需要在硬件和軟件開發，IT和通信方面擁有特殊技能。
• 傳統系統和傳統通信協議仍廣泛用于工業環境。遺留系統的一個例子是Windows 3.1，它仍然運行程序DECOR。此外還有傳統的通信協議，包括PROFIBUS，目前仍在廣泛使用。這些系統必須通過基于標準的協議網關進行集成，以便更輕松地發送和接收數據和命令。

雖然黑客入侵物聯網設備可能具有挑戰性，但有針對性的攻擊背后的威脅行為者既知識淵博又持久，這可能導致目標網絡中的成功攻擊。除此之外，設備丟失也是數據泄露的主要原因。一個放錯位置的設備可能會使網絡犯罪分子獲得穿透目標網絡的必要訪問權限。

網絡攻擊后對ICS組件的潛在影響

網絡攻擊對使用ICS的行業的影響取決于目標的操作性質或網絡犯罪分子追捕攻擊的動機。下面列出的每種效果都可能被目標公司的內部客戶和外部客戶感受到。

• 系統，操作系統或應用程序配置中的更改。當系統被篡改時，可能會產生不必要或不可預測的結果。可以這樣做以掩蓋惡意軟件行為或任何惡意活動。這也可能影響威脅行為者目標的輸出。
• 更改可編程邏輯控制器(PLC)，遠程終端單元(RTU)和其他控制器。與系統更改類似，控制器模塊和其他設備的更改可能導致設備或設施損壞。這也可能導致過程故障并禁用對過程的控制。
• 向運營部門報告的錯誤信息。此方案可能導致由于錯誤信息而實施不需要的或不必要的操作。這樣的事件可能導致可編程邏輯的改變。這還可以幫助隱藏惡意活動，包括事件本身或注入的代碼。
• 篡改安全控制。防止故障保險柜的正常運行以及其他保護措施使員工，甚至外部客戶的生命處于危險之中。