研發(fā)用于檢查控制系統(tǒng)健康狀況的流量可視化與分析技術(shù)
——快速檢測威脅極其重要的基礎設施的安全事故——
2015年9月18日，橫河電機集團(Yokogawa，社長：Takashi Nishijima)宣布與日本國立信息通信技術(shù)研究院(NICT，院長：Masao Sakauchi博士)、京都大學的Yasuo Okabe教授以及前京都大學的副教授Hiroki Takakura合作，共同研發(fā)一種控制系統(tǒng)流量的可視化與分析技術(shù)，以驗證其完整性。該項技術(shù)能快速檢測惡意軟件感染等安全事故，是業(yè)界*網(wǎng)絡健康狀況檢查服務，由橫河電機發(fā)售。它結(jié)合了可視化技術(shù)和流量數(shù)據(jù)的收集與分析，以便驗證控制系統(tǒng)網(wǎng)絡的完整性，預計將提高公用事業(yè)領域中控制系統(tǒng)的安全性。
由于以極其重要的基礎設施(如公共設施：電力、天然氣、水)為目標的網(wǎng)絡攻擊的擴散，控制系統(tǒng)的安全性zui近幾年已經(jīng)成為令人非常擔憂的問題。由于控制系統(tǒng)越來越依賴操作系統(tǒng)和標準協(xié)議，而兩者都是開放、通用的，因此現(xiàn)在網(wǎng)絡攻擊非常普遍，且有多種感染途徑，不僅通過互聯(lián)網(wǎng)，還可以通過USB存儲設備及其他媒介，因此很難防止所有的惡意軟件感染。所以，目前急需一種能快速檢測安全事故的技術(shù)。這種技術(shù)不應影響控制系統(tǒng)的可用性(穩(wěn)定、連續(xù)操作)，因為這些系統(tǒng)需要保持不間斷操作很長時間，甚至長達幾十年。
NICT、橫河電機及京都大學聯(lián)合開發(fā)了一種控制系統(tǒng)流量的可視化與分析技術(shù)，用于驗證完整性，并快速檢測惡意軟件感染等安全事故。
圖1 開發(fā)的技術(shù)的原理圖
與流量的數(shù)量和方向不斷變化的通用信息系統(tǒng)不同，流量狀況正常時控制系統(tǒng)網(wǎng)絡更易于識別，因為這些系統(tǒng)是設計用于特定目的的。我們主要集中于這一特點。
我們的技術(shù)將正?？刂葡到y(tǒng)流量狀況的數(shù)據(jù)保存為白名單。參照該名單，該項技術(shù)監(jiān)視控制系統(tǒng)網(wǎng)絡的動態(tài)，檢測任何異常情況，如流量增加或用未知IP地址通信，這些可能是惡意軟件造成的。
另外，通過使用NICT開發(fā)的實時流量可視化系統(tǒng)NIRVANA*，我們改善了這項技術(shù)，使其符合控制系統(tǒng)使用的*通信協(xié)議。因此，當發(fā)現(xiàn)異常情況時，該項技術(shù)能更容易地鑒別流量狀況(圖2和圖3)。
由于無需在每個控制系統(tǒng)主機(或服務器)上安裝檢測軟件，該技術(shù)很容易引進，且不會影響控制系統(tǒng)的可用性。
圖2 控制網(wǎng)絡可視化示例(正常情況下)
圖3 控制網(wǎng)絡可視化示例(發(fā)生事故時)
這種情況下，控制室A中的主機被惡意軟件感染，網(wǎng)絡流量增加。
該項技術(shù)已經(jīng)與橫河電機用于控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全支持服務相融合，預計將使用于極其重要的基礎設施中的控制系統(tǒng)更加安全。我們的目標是使世界變得更加安全，因此將繼續(xù)研發(fā)用于控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全技術(shù)。
※ NIRVANA（NICTER Real-network Visual ANAlyzer）(NICTER實時網(wǎng)絡可視分析儀)
NICT研發(fā)的一種系統(tǒng)，用于實時流量可視化與分析。NIRVANA通過流量可視化，減少了管理大規(guī)模、復雜網(wǎng)絡的工作量。當發(fā)生故障時，可快速采取行動。NIRVANA是NICT的技術(shù)，可按照合同進行轉(zhuǎn)移。
NIRVANA的實時流量可視化
（左側(cè)：包到包的可視化模式，右側(cè)：地址塊視圖）
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