隔離網(wǎng)關(guān)pSafetyLink在石化MES/PIMS中的應(yīng)用

　　1．前言

　　石化工業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在信息技術(shù)的驅(qū)動下，正由傳統(tǒng)工業(yè)向高度集約化、知識化、技術(shù)化工業(yè)轉(zhuǎn)變。PIMS（生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)）作為MES的核心，是一套用于生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)。在石化等流程行業(yè)，PIMS提供了一個信息集成和管理的平臺，主要用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理。它真正實現(xiàn)了辦公室和生產(chǎn)現(xiàn)場的信息溝通，完成了過程控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成與綜合管理。

　　2．應(yīng)用背景

　　某石化企業(yè)為了適用不斷變化的市場需求，及時調(diào)整生產(chǎn)策略，也為了便于全廠生產(chǎn)的統(tǒng)一調(diào)度、加強企業(yè)內(nèi)部管理，在其二分廠率先實踐了PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)。該廠有2套控制系統(tǒng)，全部采用浙大中控的大型DCS系統(tǒng)ECS－100。該PIMS需要集成的DCS點數(shù)多達一萬點，并完全通過Web方式實現(xiàn)：生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的管理、實時流程查看、實時趨勢瀏覽、報警的記錄與查看、開關(guān)量變位的記錄與查看、歷史趨勢查看、生產(chǎn)過程報表生成、生產(chǎn)統(tǒng)計報表生成等功能。

　　3．系統(tǒng)說明

　　該PIMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三層，自下而上依次為：過程控制層、工廠管理層、企業(yè)管理層。其中企業(yè)管理層完成管理者和各職能科室生產(chǎn)管理報表生成的任務(wù)；工廠管理層完成各職能科室實時監(jiān)控的任務(wù)，它對下連接現(xiàn)場控制層，對上通過網(wǎng)絡(luò)連接企業(yè)管理層，它不僅負責現(xiàn)場控制設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集，而且在系統(tǒng)中起到上傳下達的重要作用；過程控制層由DCS、PLC、智能儀表等控制器組成，是整個生產(chǎn)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　該廠出于安全因素考慮，將其DCS的運行網(wǎng)絡(luò)劃分為單獨的生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)，相對封閉，與總廠的管理信息網(wǎng)絡(luò)完全分開。而PIMS系統(tǒng)需要實現(xiàn)這兩個網(wǎng)絡(luò)的互通、互聯(lián)，以滿足PIMS對DCS數(shù)據(jù)的采集。

　　由于該企業(yè)為上市企業(yè)，面向東南亞的國際貿(mào)易業(yè)務(wù)往來頻繁，所以其總廠的管理信息網(wǎng)絡(luò)都是面向互聯(lián)網(wǎng)開放的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，如果直接實現(xiàn)與DCS控制網(wǎng)絡(luò)的連通，商業(yè)網(wǎng)絡(luò)本身存在的各種安全隱患將直接威脅到控制網(wǎng)絡(luò)的安全。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊復(fù)雜性的增加，即使在兩個網(wǎng)絡(luò)邊界中間使用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)防火墻產(chǎn)品和攻擊檢測技術(shù)，也已經(jīng)難于保護網(wǎng)絡(luò)的安全。因為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)安全威脅來自于商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的各個層面，并且更多的是來自于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的應(yīng)用數(shù)據(jù)部分，這一特性決定了僅使用防火墻或入侵檢測系統(tǒng)，依靠檢查數(shù)據(jù)包的頭部，已經(jīng)越來越難發(fā)現(xiàn)諸如病毒、蠕蟲、后門程序等高級復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全風險。在很多成功的攻擊案例中，黑客可以很快了解到網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用數(shù)據(jù)層面的安全漏洞，從而迅速使用后門、木馬、蠕蟲或者其它攻擊行為，對控制網(wǎng)絡(luò)造成不同程度的損害。

　　4．解決方案
　
　　該廠為了從根本上解決DCS控制網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運行，在該PIMS系統(tǒng)中選用了隔離網(wǎng)關(guān)pSafetyLink作為DCS控制網(wǎng)絡(luò)的安全防護裝置。

　　隔離網(wǎng)關(guān)pSafetyLink是專為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計的安全防護裝置，用于解決工業(yè)SCADA控制網(wǎng)絡(luò)如何安全接入信息網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)）的問題。它與防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備本質(zhì)不同的地方是它阻斷網(wǎng)絡(luò)的直接連接，只完成特定工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的交換。由于沒有了網(wǎng)絡(luò)的連接，攻擊就沒有了載體，如同網(wǎng)絡(luò)的“物理隔離”。由于目前的安全技術(shù)，無論防火墻、UTM等防護系統(tǒng)都不能保證攻擊的徹底阻斷，入侵檢測等監(jiān)控系統(tǒng)也不能保證入侵行為完全被捕獲，所以最安全的方式就是物理的分開。pSafetyLink通過內(nèi)部的雙獨立主機系統(tǒng)，分別接入到控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)，雙主機之間通過專用硬件裝置連接，從物理層上斷開了控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的直接網(wǎng)絡(luò)連接。同時pSafetyLink通過內(nèi)嵌的高性能OPC通信軟件，很好地解決了PIMS通過OPC接口采集DCS數(shù)據(jù)的通信問題。另外，由于隔離網(wǎng)關(guān)內(nèi)部完全實現(xiàn)了通信協(xié)議的接口服務(wù)，因此可以實現(xiàn)針對測點一級的訪問控制。例如：對于OPC可以控制到Item（項）一級的訪問權(quán)限控制，通過設(shè)置為只讀屬性方式保證PIMS對DCS數(shù)據(jù)的訪問是單向的，禁止數(shù)據(jù)回置操作。

　　5．總結(jié)

　　隔離網(wǎng)關(guān)pSafetyLink在該企業(yè)PIMS系統(tǒng)投運以來，為DCS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全運行提供了有力保障。由于pSafetyLink專門面向自動化應(yīng)用設(shè)計，符合自控工程師使用習(xí)慣，不需要工程師了解太多網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的專業(yè)內(nèi)容，就很容易完成對產(chǎn)品的調(diào)試和部署，因此大大提高了項目實施的效率， pSafetyLink也因此得到了系統(tǒng)集成商的高度肯定。