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網(wǎng)管系統(tǒng)在安全維護(hù)與管理SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用

文檔作者：飼勇君文檔來源：中國石化銷售有限公司華南分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月08日
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網(wǎng)管系統(tǒng)在安全維護(hù)與管理SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用
飼勇君
(中國石化銷售有限公司華南分公司廣東510620)
【摘要】基于scADA系統(tǒng)在油汽輸送管道中扮演著不可替代的角色，以及油汽輸送管道及所輸送能源的特殊性，并
為了保障scADA系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行，確實做好油汽輸送管道的信息化安全管理工作，研究如何通過網(wǎng)管系統(tǒng)
提升并保障scADA系統(tǒng)、scADA網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行，從而確保油汽輸送管道的安全、穩(wěn)定營運(yùn)。
【關(guān)鍵詞】網(wǎng)管系統(tǒng)；scADA；sNMP；IcMP；故障定位
中圖分類號：TP3—4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009—6833(2014)05—016一04
Computer science and techn0109y management system ip the印plication and management of
SCADA svstem security maintenance
HeYon百眥
Abstract： Researchedon how to using NETWoRK MANAGEM【ENT SYSTEM to promote andguarant)r SCADA
SYSTEM＼SCADA NETWoRK which mn on safbt、r＼stabihcy afld nofhlll七y，in order to emure safe and stable opendon ofoil—and—gas
pipeline．And which is based on SCADA system in oil一and—gas pipehne plays an irreplaceable roleand the par廿cularity of oil—and—gas
pipehne or tnnsponation energy；and in order to ensure SCADA system mnlling with s“毫ty＼stability，and witllout faulcy，indeed
perfect IT secure management of oil—and—gas pipehne．
Keywords： Ne研ork Management； System； SCADA： ICMP； SNMP； Fault Locadon
0引言
SCADA(SupeⅣisory Control And Data Acquisition)是監(jiān)視
控制與數(shù)據(jù)采集之意，是以計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)
和自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化控制系統(tǒng)。
在石化企業(yè)中，SCADA可用于監(jiān)視油汽管道輸送、油汽管道
管理、油庫站點管理等。此處主要為對長距離油汽輸送管道的
自動化監(jiān)測與管理。由于油庫站點分布較散、油汽輸送管道跨
度大等特點，也決定了SCADA系統(tǒng)的分布性部署結(jié)構(gòu)和維護(hù)
管理難度較大的特點。
雖然引進(jìn)SCADA系統(tǒng)對長距離油汽輸送管道進(jìn)行維護(hù)管
理帶來了更高效、節(jié)能、環(huán)保、安全的好處，但是SCADA系
統(tǒng)所依賴的技術(shù)及分布性的部署結(jié)構(gòu)，決定了SCADA系統(tǒng)作
為核心生產(chǎn)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的故障風(fēng)險更高。本文將從油汽輸送
管道承載的責(zé)任和sCADA系統(tǒng)的重要性、sCADA系統(tǒng)可能存
在的風(fēng)險三個方面闡述，并論述如何通過網(wǎng)管系統(tǒng)規(guī)避SCADA
系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)已知的、未知的和可能存在的故障風(fēng)險，
達(dá)到保障油汽輸送管道安全、穩(wěn)定營運(yùn)的目的。
1 油汽輸送管道的重要性
油汽輸送管道，顧名思義，是指用于長距離輸送原油、成
品油、天然氣等能源的專用管道，具有國家層面的戰(zhàn)略意義和
政治效應(yīng)。
油汽輸送管道如無特殊政治、軍事原因出現(xiàn)停止?fàn)I運(yùn)，則
地區(qū)會出現(xiàn)能源供給不足的問題。此問題輕則致使企業(yè)蒙受經(jīng)
濟(jì)損失，重則可影響到地區(qū)的安定，甚至國家的安定以及經(jīng)濟(jì)
的發(fā)展，這已不是以某個個體和單位的經(jīng)濟(jì)損失能衡量的。
所以作為國家戰(zhàn)略儲備物資輸送管道，具有高度的政治和
經(jīng)濟(jì)意義，其安全、穩(wěn)定營運(yùn)的重要性不言而喻。
2 SCADA系統(tǒng)的重要性
sCADA(Supervisory Con廿ol And Data Acquisition)系統(tǒng)，
是以計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的
生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化控制系統(tǒng)。在油汽輸送管道中的應(yīng)
用主要是對油氣輸送管道系統(tǒng)所使用的設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)視與控
制，以實現(xiàn)對設(shè)備的控制、管理、數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)參數(shù)等，達(dá)
到對油汽輸送管道自動化監(jiān)控與管理的目的，從而大大提高了
能源輸送的效率，降低運(yùn)輸成本。
而油汽輸送管道具備的政治和經(jīng)濟(jì)特性，要求其營運(yùn)不可
中斷。所以SCADA系統(tǒng)作為油汽輸送管道監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采
集自動化管理系統(tǒng)，同樣具有穩(wěn)定性、安全性、無故障性的高
要求。此外，作為承載SCADA系統(tǒng)完成遠(yuǎn)程監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集
的通信網(wǎng)絡(luò)、各種通信終端等，亦要保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性、安
全性和無故障性。也就是說，要確保油汽輸送管道營運(yùn)的安全、
穩(wěn)定、無故障，必須要保證ScADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)、SCADA
各通信終端、數(shù)據(jù)采集終端的安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行，才能
進(jìn)而保證油汽輸送管道的可靠性和安全性。
所以，等同于油汽輸送管道，SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)
同樣具有安全性、穩(wěn)定性、無故障性運(yùn)行的高要求。
3嚴(yán)重威脅SCADA系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的錯誤認(rèn)識和風(fēng)險
在油汽輸送管道自動化管理中，SCADA系統(tǒng)負(fù)責(zé)對油汽
輸送管道現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集的通信系統(tǒng)，負(fù)責(zé)
提供油汽輸送管道系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀況、故障分析
及風(fēng)險告警等幾大職能，其安全性、穩(wěn)定性直接影響到油汽輸
送管道系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。隨著黑客技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)以及
病毒的等的發(fā)展，安全問題日益凸顯。但是，ScADA系統(tǒng)作
為油汽輸送管道自動化管理系統(tǒng)，其安全隱患容易遭受忽視和
誤解。
一般情況，容易引起忽視的可影響SCADA系統(tǒng)安全、穩(wěn)
定、無故障運(yùn)行的問題主要包括如下幾個方面：
3．1 sCADA網(wǎng)絡(luò)是完全物理隔離的安全網(wǎng)絡(luò)
SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、建設(shè)、實施過程中，均
采用與企業(yè)辦公網(wǎng)物理隔離的方式。這種方式在日程維護(hù)管理
SCADA系統(tǒng)的過程中容易產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識，并忽視可能導(dǎo)致
的安全隱患。因為在實際維護(hù)管理SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)
的過程中，為了便捷的維護(hù)與管理scADA系統(tǒng)，維護(hù)工程師
一般會建立多個包括本地和遠(yuǎn)程的維護(hù)連接點。此外，為了方
便企業(yè)決策者第一時間獲取SCADA系統(tǒng)運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)，一
般也會在sCADA網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間增加通信通道。
以上鏈路點增加時，管理、維護(hù)人員常常抱有僥幸的心理，
從而忽略影響SCADA系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行的風(fēng)險罌
粟。
3．2可以通過安全訪問控制策略防護(hù)scADA網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)辦公
網(wǎng)絡(luò)之間的通信
由于業(yè)務(wù)的需求，sCADA系統(tǒng)可要求與企業(yè)辦公網(wǎng)進(jìn)行
有限的通信。這些通信主要是基于軟件和系統(tǒng)上的二次開發(fā)或
定制開發(fā)。開發(fā)人員在實現(xiàn)通信調(diào)試的過程中，通常把重點方
向放在數(shù)據(jù)稱同通信上面，一旦完成數(shù)據(jù)的通信傳輸，往往會
忽略安全防護(hù)機(jī)制的建立。而正是這些被忽略的訪問連接點，
萬方數(shù)據(jù)
很容易遭受有意識和無意識的安全攻擊與入侵。
雖然企業(yè)內(nèi)部部署有防火墻、IPS、IDs、防毒墻、殺毒軟
件等安全設(shè)備或系統(tǒng)，可以起到很大的防范作用，但是黑客技
術(shù)、攻擊技術(shù)、病毒技術(shù)的日新月異，安全設(shè)備或系統(tǒng)還是很
難完全防護(hù)所有通向SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)的通道入口。
3．3 SCADA系統(tǒng)黑客很難攻破
SCADA系統(tǒng)的操作、管理雖然需要專業(yè)的知識，但是其
運(yùn)行的基礎(chǔ)是各操作系統(tǒng)、軟件客戶端、數(shù)據(jù)采集終端等，且
通信需要依靠網(wǎng)絡(luò)，而黑客技術(shù)、攻擊技術(shù)和病毒技術(shù)的不斷
變革與更新，使得入侵SCADA系統(tǒng)、ScADA網(wǎng)絡(luò)變成只是需
要時間的問題。
此外，各sCADA系統(tǒng)生產(chǎn)廠家為了適應(yīng)于各不同行業(yè)、
企業(yè)的需求，便于系統(tǒng)的維護(hù)與管理，SCADA系統(tǒng)均提供二
次開發(fā)接口。這就使得SCADA系統(tǒng)安全弱點漏洞更多，也為
有意識、無意識的網(wǎng)絡(luò)攻擊、病毒傳染等帶來了可能。
3．4維護(hù)管理帶來的病毒
SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)的日常維護(hù)與管理需要通過終
端，維護(hù)管理終端禁止連接互聯(lián)網(wǎng)。但是，SCADA系統(tǒng)日程
維護(hù)與管理過程中，涉及到移動硬盤、u盤等移動存儲介質(zhì)的
使用。而這些移動存儲介質(zhì)正是病毒傳播的重要源頭之一。如
果維護(hù)管理所需的移動存儲介質(zhì)由于病毒查殺不干凈或忘記查
殺，那么其病毒、木馬等可通過維護(hù)管理終端進(jìn)入SCADA網(wǎng)
絡(luò)，吞噬scADA網(wǎng)絡(luò)、SCADA系統(tǒng)運(yùn)行所必需的資源、數(shù)據(jù)
庫等等，引起的后果可能是SCADA系統(tǒng)終端服務(wù)、油汽輸送
管道停止?fàn)I運(yùn)。
再者，SCADA生產(chǎn)廠家及其配套設(shè)備等的第三方維護(hù)管
理機(jī)構(gòu)，為了維護(hù)sCADA系統(tǒng)，需要使用終端接入SCADA
網(wǎng)絡(luò)，而接入的終端可能由于攜帶可威脅SCADA系統(tǒng)和
scADA網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行的病毒、惡意程序、代
碼等，這也是影響SCADA系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的因素。
3．5設(shè)備使用年限超過標(biāo)準(zhǔn)生命周期
一般電子通信產(chǎn)品國家規(guī)定的正常使用壽命為3年，所以
為了保障SCADA系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行，并對油汽輸
送管道提供精準(zhǔn)的服務(wù)，其運(yùn)行的scADA網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備
一般都采用雙機(jī)冗余的部署模式，并完成冗余路由配置，如果
使用年限達(dá)3年之久，就必須要考慮節(jié)點設(shè)備的備份或更換處
理。
如若使用年限超過3年，相當(dāng)于超負(fù)荷運(yùn)行，其產(chǎn)生故障
的幾率以幾何倍數(shù)上升，SCADA系統(tǒng)、sCADA網(wǎng)絡(luò)的安全、
穩(wěn)定、無故障運(yùn)行的要求是以幾何倍數(shù)下跌。
3．6積塵多，影響穩(wěn)定運(yùn)行
由于機(jī)房密封性差，機(jī)房內(nèi)部氣壓過低，日常進(jìn)出機(jī)房維
護(hù)管理等可致使灰塵進(jìn)入通信機(jī)房。長時間在機(jī)房中運(yùn)行的各
通信設(shè)備，電源風(fēng)扇、通信接口、元器件表面、機(jī)箱等是較為
容易積累電子灰塵的位置。電子灰塵本身帶有水分、靜電并具
有腐蝕性，長期覆蓋在通信接口、電子元器件表面、電源風(fēng)扇、
機(jī)箱而得不到及時的清理，都可導(dǎo)致通信接口銅芯氧化，電子
元器件電阻降低，主板電路被腐蝕，通電電源靜電導(dǎo)致短路，
機(jī)箱通風(fēng)口堵塞致使內(nèi)部溫度過高等。如果由于電子灰塵的原
因致使SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)通信中斷故障，將面臨
油汽輸送管道出現(xiàn)停止運(yùn)行的問題。所以，一般在設(shè)備運(yùn)行一
段時間后，均定期巡查與清除灰塵，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，
才能絕對性保障ScADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定、無
故障運(yùn)行，才能保證油汽輸送管道的持續(xù)營運(yùn)。
4網(wǎng)管系統(tǒng)的技術(shù)體系
網(wǎng)管系統(tǒng)即網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NETw0RK MANAGEMENT
SYSYTEM)，經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議包括SNMP(SimDle
Ne觚ork Management Protoc01)、CMIP(Common Management
Info舯ation Pmtoc01)，而開放的網(wǎng)管系統(tǒng)還支持ICMP(Imemet
control Message Pmtoc01)協(xié)議——網(wǎng)際控制報文協(xié)議，是網(wǎng)絡(luò)
層的差錯和控制報文協(xié)議，與IP協(xié)議、AI心協(xié)議、RARP協(xié)議
及IGMP協(xié)議共同構(gòu)成TCP／IP模型中的網(wǎng)絡(luò)層，而ping和
仃acert命令常用語測試網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性和數(shù)據(jù)路由走向。
在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的發(fā)展歷史過程中，為了追求網(wǎng)絡(luò)管理維
護(hù)與監(jiān)測的便捷和簡單。IETF定義了SNMP(Sim口le Ne鉚ork
Management Protoc01)簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，并且成為網(wǎng)絡(luò)管理
信息交換上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、服
務(wù)器、軟件系統(tǒng)廠家均兼容SNMP標(biāo)準(zhǔn)。而SNMP協(xié)議版本的
不斷優(yōu)化與改進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)管理的安全機(jī)制方面彌補(bǔ)了前版本的
不足。
在使用SNMP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的網(wǎng)管系統(tǒng)中，都是由管
理端、被管對象、代理、MBI(Mallagement Info瑚ation Base)
和ASN．1組合完成。
管理者：是指網(wǎng)管系統(tǒng)本身，而各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備、服務(wù)器、
業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)等均為被管對象；
代理(Agent)：是為了實現(xiàn)與網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行信息交換與通
信而設(shè)定的數(shù)據(jù)采集軟件，負(fù)責(zé)收集、加工和處理被管對象的
信息；
信息管理庫(MIB)：為存放被管對象的所有信息的數(shù)據(jù)
庫，有代理端維護(hù)MIB中的信息：
ASN．1(Abs的ct SyIlta)【Notation One，抽象語法)：主要
定義SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元和對象的格式，每個MIB都使用定
義在ASN．1種樹型結(jié)構(gòu)組織所有可用信息。
在使用SNMP協(xié)議的網(wǎng)管系統(tǒng)中，其工作模式是通過
sNMP協(xié)議讀取代理(Agent)中的MIB數(shù)據(jù)庫信息，獲取每
個被管對象的具體信息并進(jìn)行統(tǒng)計分析，然后結(jié)合SNMP Trap
發(fā)送的故障管理報文信息，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理的故障管理、配
置管理、安全管理、性能管理和計費(fèi)管理五部分5大功能。
5網(wǎng)管系統(tǒng)的監(jiān)管對象
一般情況下，作為網(wǎng)管系統(tǒng)管理的對象包括：
主機(jī)系統(tǒng)：大型機(jī)、小型機(jī)、PC、服務(wù)器、通信、語音設(shè)
備等；
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：包括各交換路由設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、存儲設(shè)
備等；
應(yīng)用服務(wù)：www服務(wù)、郵件服務(wù)、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、
流量統(tǒng)計等；
通信鏈路：各通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)、
服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫的通信鏈路及通信標(biāo)準(zhǔn)等。
在SCADA系統(tǒng)和SCADA網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)管系統(tǒng)的監(jiān)管對象
主要為SCADA網(wǎng)絡(luò)個節(jié)點網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，以及SCADA系統(tǒng)、
系統(tǒng)終端等需要監(jiān)測的節(jié)點設(shè)備和應(yīng)用。
6 網(wǎng)管系統(tǒng)在SCADA網(wǎng)絡(luò)中的功能實現(xiàn)
網(wǎng)管系統(tǒng)的使用是為了實時監(jiān)測SCADA網(wǎng)絡(luò)的性能，并
及時定位和排除網(wǎng)絡(luò)故障，保證scADA網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定、
無故障運(yùn)行。由于SNMP協(xié)議的兼容性，使得對網(wǎng)絡(luò)的配置管
理、安全管理、故障管理、性能管理和計費(fèi)管理等功能的實現(xiàn)
更加容易。其實，除了這五大功能，網(wǎng)絡(luò)管理還應(yīng)該包括其他
功能，比如網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)操作人員的管理等，但是這些功能
的實現(xiàn)均需要特定的條件，在對SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)的
維護(hù)與管理過程中只需關(guān)注如下功能即可。
6．1故障管理
通過SⅫ訂P Trap主動或被動探測、接受各被管對象上報的
各類網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)事件信息，對SCADA網(wǎng)絡(luò)中的事件進(jìn)行過濾、
歸并，識別出SCADA網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的故障，并及時定位，給出
故障排查意見，形成整套的ScADA網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)現(xiàn)、告警和安
全處理機(jī)制。此外，對故障信息進(jìn)行收集、統(tǒng)計和分析，給出
被管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、被管線路設(shè)備的可靠性參數(shù)，作為決策的參考
依據(jù)。
6．2配置管理
通過SNMP協(xié)議自動發(fā)現(xiàn)SCADA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，獲取代
理端MIB數(shù)據(jù)庫信息，檢測scADA網(wǎng)絡(luò)被管對象的狀態(tài)，通
過SNMP set服務(wù)，完成自動配置與備份，并對配置一致性進(jìn)行
嚴(yán)格的查驗。此外，利用IcMP協(xié)議中的ping服務(wù)，檢測SCADA
網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點鏈路的通信狀況，獲取設(shè)備通信端口的利用情況。
萬方數(shù)據(jù)
從而實現(xiàn)對scADA網(wǎng)絡(luò)整體的實時監(jiān)測，了解網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載
情況、設(shè)備運(yùn)行狀況、應(yīng)用利用狀況、服務(wù)器負(fù)荷、數(shù)據(jù)庫訪
問量等。同時，保證網(wǎng)管系統(tǒng)的安全使用，需對網(wǎng)管系統(tǒng)的配
置管理等操作進(jìn)行記錄。
6．3安全管理
安全管理功能包括被管對象的安全和網(wǎng)管系統(tǒng)自身的安全。
在對SCADA網(wǎng)絡(luò)的管理過程中，存儲、傳輸?shù)墓芾砗涂?
制信息對SCADA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和管理至關(guān)重要，一旦被篡改、
偽造，將給SCADA網(wǎng)絡(luò)帶來災(zāi)難性的破壞。所以在對SCADA
網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)過程中，需要通過一系列的安全機(jī)制保障
ScADA網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)管系統(tǒng)的安全。網(wǎng)管系統(tǒng)管理員身份認(rèn)證是
最基本的要求，為了強(qiáng)化登陸管理網(wǎng)管系統(tǒng)的身份安全，可采
用CA證書加賬號密碼的方式，對于賬號密碼，在規(guī)定的周期
后需強(qiáng)制更改密碼；網(wǎng)管系統(tǒng)控制臺管理界面的登陸，為了保
證傳輸與存儲信息的安全，采用SSL(安全套接字層)傳輸協(xié)
議：針對不過同的管理人員，根據(jù)全權(quán)限的劃分管理區(qū)域和軟
件功能使用模塊，防止越權(quán)篡改。
網(wǎng)絡(luò)對象的安全管理，主要指sCADA網(wǎng)絡(luò)的自身安全防
護(hù)及在網(wǎng)管系統(tǒng)部署后的安全防護(hù)。包括訪問控制機(jī)制的建立，
協(xié)議、端口、IP地址等的放通或限制，從而保障由于網(wǎng)管系統(tǒng)
部署后對ScADA網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生安全威脅。此外，故障告警機(jī)制也
是被管對象安全管理的保障，通過安全告警機(jī)制可以及時了解
SCADA網(wǎng)絡(luò)中SNMP認(rèn)證成功與否，鏈路是否正常通信等。
另外，SCADA網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點設(shè)備和軟件系統(tǒng)的安全漏洞，提
出安全檢測工具，比給出安全修復(fù)建議。
總的來說，網(wǎng)管系統(tǒng)自身的安全管理還是SCADA網(wǎng)絡(luò)自
身的內(nèi)部安全防護(hù)機(jī)制的建立，都可有效防止外來攻擊，并由
告警機(jī)制對事件進(jìn)行分析與處理，規(guī)避威脅的網(wǎng)絡(luò)攻擊：而安
全漏洞的檢測，用于定位系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的安全漏洞，防患于未然1
6．4性能管理
通過sNMP、SNMP Trap和IcMP主動或被動接受的Mm
數(shù)據(jù)庫信息，并對MIB同一類事件的歸類與分析，獲取各被管
對象和通信鏈路的運(yùn)行狀況，從而精確了解SCADA網(wǎng)絡(luò)中各
被管對象的各種性能，全面掌控SCADA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況。
通過網(wǎng)管系統(tǒng)檢測SCADA網(wǎng)絡(luò)中各被管對象的在線可用
性：CPU平均利用率；內(nèi)存利用率；硬盤占用率：總接收吞吐
量；總發(fā)送吞吐量：吞吐量；丟包率：所有接口接收的丟包數(shù)；
所有接口發(fā)送的丟包數(shù)；接收和發(fā)送ICMP包率；發(fā)送的ICMP
包率；接收的ICMP包率；被管對象的連續(xù)運(yùn)行時間；IP地址；
MAc地址；“cisco Con堍狀態(tài)”；CPu個數(shù)；內(nèi)存總?cè)萘?；網(wǎng)
絡(luò)接口個數(shù)；CPU利用率；CPu名稱：CPu ID號；管理狀態(tài)；
操作狀態(tài)；ARP包率；接收的ARP包數(shù)；發(fā)送的ARP包數(shù)；
單播包率；接收單播包數(shù)：發(fā)送單播包數(shù)：發(fā)送利用率；發(fā)送
的丟包數(shù)；發(fā)送的錯包數(shù)；發(fā)送速率；廣播包率；接收的廣播
包數(shù)；發(fā)送的廣播包數(shù)；接收利用率：接收和發(fā)送利用率總和；
接口累計接收和發(fā)送的包數(shù)：接口累計接收的包數(shù)：接口累計
發(fā)送的包數(shù)；接收速率：組播包率；發(fā)送組播包數(shù)；接收組播
包數(shù)；接口帶寬；網(wǎng)卡ID號；接口名稱；索引：接口類型：接
口帶寬：MAc地址；鏈路可用性：鏈路名稱：鏈路ID號：所
屬網(wǎng)絡(luò)接口；目標(biāo)IP；接收的丟包數(shù)；接收的錯包數(shù)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)
備、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)。
并對被管對象的性能參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，形成可視化的
趨勢報告，放映整個scADA網(wǎng)絡(luò)和SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行狀況
和結(jié)果。
總之，在SCADA網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)管系統(tǒng)部署和應(yīng)用后，可通
過網(wǎng)管系統(tǒng)的配置管理、故障管理、性能管理和安全管理四個
主體功能，全局監(jiān)視SCADA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，及時預(yù)知定位
與排查網(wǎng)絡(luò)故障，提前識別各種可能威脅SCADA網(wǎng)絡(luò)安全、
穩(wěn)定無故障運(yùn)行的潛在風(fēng)險。
7 網(wǎng)管系統(tǒng)在SCADA網(wǎng)絡(luò)中的部署
由于油汽輸送管道的特性，決定了SCADA系統(tǒng)、SCADA
網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定和無故障運(yùn)行要求的絕對性肯定性。所以在
scADA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中規(guī)劃部署網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)之初，需要綜合考
慮SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)的安全因素以及網(wǎng)管系統(tǒng)的監(jiān)管
范圍。
7．1 多個相互隔離的生產(chǎn)網(wǎng)中網(wǎng)管系統(tǒng)的部署模式
企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)幾乎都是和企業(yè)辦公網(wǎng)相互隔離的，且有多
個各自不同的生產(chǎn)網(wǎng)。為了保證生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的安全、穩(wěn)定和
無故障，網(wǎng)管系統(tǒng)的部署既要考慮生產(chǎn)網(wǎng)的安全隔離，又要保
證網(wǎng)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程接入維護(hù)與管理的便捷性。
在石化企業(yè)中，存在多個scADA網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署
時要充分考慮SCADA網(wǎng)絡(luò)間的隔離與安全，同樣要保證網(wǎng)管
系統(tǒng)接入管理的方便性。在存在多個SCADA生產(chǎn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，
為了保證網(wǎng)管系統(tǒng)同時對多個網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測與管理，又保證生產(chǎn)
網(wǎng)之間隔離通信，網(wǎng)管系統(tǒng)和各scADA生產(chǎn)網(wǎng)之間通過安全
隔離網(wǎng)閘進(jìn)行隔離，僅開放網(wǎng)管系統(tǒng)監(jiān)測與管理所必須的
SNMP協(xié)議、ICMP協(xié)議以及SNl舊協(xié)議通信所需的161和162
端口。部署結(jié)構(gòu)圖如系“圖l部署結(jié)構(gòu)”所示：
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圖1部署結(jié)構(gòu)
“部署結(jié)構(gòu)圖．1”的作用是，通過安全隔離網(wǎng)閘可以實現(xiàn)一
套網(wǎng)管系統(tǒng)監(jiān)管多個生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，且保證生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)之間禁止通信。
7．2網(wǎng)管系統(tǒng)的部署和管理模式
但是，為了便于維護(hù)與管理，需要在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)接入
訪問網(wǎng)管系統(tǒng)，以隨時隨地監(jiān)測SCADA網(wǎng)絡(luò)、ScADA系統(tǒng)。
同時要保證SCADA網(wǎng)絡(luò)的安全，防止遠(yuǎn)程訪問終端成為黑客
攻擊、病毒入侵的跳板。所以網(wǎng)管系統(tǒng)確實需要通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)
程接入訪問時，在網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃上，要確保做好各種安全防護(hù)
措施，最好隔離Intemet網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)辦公網(wǎng)與生產(chǎn)網(wǎng)之間的任
何通信傳遞和數(shù)據(jù)交互。如下圖2所示：
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圖二部署紿構(gòu)
在“部署結(jié)構(gòu)圖．2”結(jié)構(gòu)圖中，為了保護(hù)SCADA生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)
萬方數(shù)據(jù)
的安全，免遭互聯(lián)網(wǎng)終端的跳板攻擊，特劃分為互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域、
生產(chǎn)網(wǎng)區(qū)域和KvM接入管理區(qū)域三個區(qū)域。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖上
看，scADA生產(chǎn)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)，以及和企業(yè)辦公內(nèi)網(wǎng)之間沒有
任何網(wǎng)絡(luò)鏈路的連接，從而有效保護(hù)SCADA生產(chǎn)網(wǎng)安全的目
的。
7．2．1 網(wǎng)管系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)管理模式
數(shù)字式KVM切換器與網(wǎng)管系統(tǒng)服務(wù)器和內(nèi)部其他服務(wù)器
之間通過IU45轉(zhuǎn)uSB接口轉(zhuǎn)換器相連，其捕捉的是被控之服
務(wù)器的鍵盤、顯示器和鼠標(biāo)模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
然后，這些數(shù)字信號經(jīng)過加密、壓縮，可以在TcP／IP網(wǎng)絡(luò)中安
全傳輸。如需在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)登陸網(wǎng)管系統(tǒng)以維護(hù)管理SCADA網(wǎng)
絡(luò)、ScADA系統(tǒng)及其他生產(chǎn)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和服務(wù)器，可通過數(shù)
字式KVM機(jī)房本地控制端進(jìn)行訪問，抑或通過KVM信號延
長器連接至部署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的遠(yuǎn)程KVM控制端。這樣既可避
免需要將SCADA生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建立網(wǎng)絡(luò)通信通道
而存在的各種潛在性威脅。
7．2．2 網(wǎng)管系統(tǒng)外網(wǎng)管理模式
為了保障網(wǎng)管系統(tǒng)以及網(wǎng)管系統(tǒng)所屬SCADA生產(chǎn)網(wǎng)區(qū)
域的網(wǎng)絡(luò)完全隔離，網(wǎng)管系統(tǒng)及其服務(wù)器是不允許映射至互
聯(lián)網(wǎng)。但是由于業(yè)務(wù)需求所致，需要通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地遠(yuǎn)
程接入并訪問網(wǎng)管系統(tǒng)，以實時監(jiān)測SCADA網(wǎng)絡(luò)、SCADA
系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況，查看網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計報表等，以及時預(yù)知和
排查網(wǎng)絡(luò)故障。對于此連接要求，可通過數(shù)字式KVM。由數(shù)
字式KVM連接網(wǎng)管系統(tǒng)服務(wù)器，在通過ssL VPN系統(tǒng)把數(shù)
字式KVM安全發(fā)布。需要使用平板電腦、智能手機(jī)通過互聯(lián)
網(wǎng)遠(yuǎn)程接入訪問網(wǎng)管系統(tǒng)的管理員，需先通過SSL VPN系統(tǒng)
一系列的身份認(rèn)證和資源訪問權(quán)限核實后，方可訪問KVM，
進(jìn)而訪問網(wǎng)管系統(tǒng)。
7．2．3 網(wǎng)管系統(tǒng)在SCADA生產(chǎn)網(wǎng)區(qū)域的通信管理模式
對于SCADA生產(chǎn)網(wǎng)區(qū)域，網(wǎng)管系統(tǒng)與各sCADA網(wǎng)絡(luò)、
ScADA系統(tǒng)之間則通過安全隔離網(wǎng)閘進(jìn)行隔離，僅放通網(wǎng)管
系統(tǒng)通信及監(jiān)管所需的sNMP協(xié)議和IcMP協(xié)議，以及SNMP
協(xié)議通信所需的16l和162端口，其他則禁止放通。此外，通
過安全隔離網(wǎng)閘可完全禁止SCADA生產(chǎn)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)通信，
或者根據(jù)實際需要，開放部分通信。
總的來說，通過安全隔離網(wǎng)閘，在ScADA生產(chǎn)網(wǎng)區(qū)域
及保證了網(wǎng)管系統(tǒng)的覆蓋范圍，又保證了生產(chǎn)網(wǎng)之間的相互
隔離，從而解決了生產(chǎn)網(wǎng)互通可能為各自帶來的安全隱患問
題。
8網(wǎng)管系統(tǒng)的安全防護(hù)機(jī)制
在網(wǎng)管系統(tǒng)安全管理功能部分簡單闡述了網(wǎng)管系統(tǒng)的安全
管理措施，此處再進(jìn)行詳細(xì)的論述，并提出綜合性的安全防護(hù)
措施，為保障網(wǎng)管系統(tǒng)和SCADA網(wǎng)絡(luò)的安全建立完善的防護(hù)
機(jī)制。
在部署結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)管系統(tǒng)及其服務(wù)器直接部署在SCADA
網(wǎng)絡(luò)中，通過安全隔離網(wǎng)閘同時監(jiān)管各不同的SCADA網(wǎng)絡(luò)，
而內(nèi)網(wǎng)的訪問與管理則通過KvM切換器，非直接將網(wǎng)管系統(tǒng)
接入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。這就從網(wǎng)絡(luò)通信上隔絕了企業(yè)辦公網(wǎng)與
scADA生產(chǎn)網(wǎng)的聯(lián)系，避免企業(yè)辦公網(wǎng)可能對SCADA網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)
生的安全威脅。
對于需要通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程隨隨地接入訪問網(wǎng)管系統(tǒng)并監(jiān)測
scADA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的管理人員，可把數(shù)字式KVM通過SSL
VPN系統(tǒng)發(fā)布至互聯(lián)網(wǎng)，并在互聯(lián)網(wǎng)出口部署一套綜合性安全
防護(hù)的防火墻系統(tǒng)，開啟IPS、網(wǎng)管殺毒、惡意程序過濾、漏
洞攻擊防護(hù)、篡改防護(hù)等安全功能，適當(dāng)放通必須的通信端口
和協(xié)議，禁用其他與實現(xiàn)網(wǎng)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程安全接入訪問無關(guān)的服
務(wù)、端口、IP地址和數(shù)據(jù)流向。其網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)如下圖3所示：
．q戶一．3。
tq詔秘●囊舡令二一◇
圖3網(wǎng)管系統(tǒng)安全防護(hù)結(jié)構(gòu)
在“圖3網(wǎng)管系統(tǒng)安全防護(hù)結(jié)構(gòu)”圖中，網(wǎng)管系統(tǒng)部署在
SCADA生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，如需通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程接入訪問SCADA
網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)，則需經(jīng)過防火墻和SSL VPN的安全過濾與身份
認(rèn)證和權(quán)限分配之后，方可允許接入KVM切換器，再通過KvM
與網(wǎng)管系統(tǒng)建立通信，進(jìn)而維護(hù)與管理ScADA網(wǎng)絡(luò)。從拓?fù)?
結(jié)構(gòu)圖中可以看出，網(wǎng)管系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)、
互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是安全隔離的，其通信連接只是鍵盤鼠標(biāo)的模擬信號
傳輸。
9結(jié)束語
石油、天然氣等能源的政治特性，決定了油汽輸送管道對
安全、穩(wěn)定營運(yùn)等管理的高要求。而SCADA網(wǎng)絡(luò)、SCADA系
統(tǒng)作為油汽輸送管道自動化監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其重要性不
言而喻。
網(wǎng)管系統(tǒng)的部署與應(yīng)用，解決了SCADA系統(tǒng)、SCADA網(wǎng)
絡(luò)孤立運(yùn)行的局面。通過網(wǎng)管系統(tǒng)可全面監(jiān)視、了解、把控
SCADA網(wǎng)絡(luò)、SCADA系統(tǒng)的實時運(yùn)行狀況，并及時定位網(wǎng)絡(luò)
故障，給出故障排查建議，提升了SCADA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理與服
務(wù)水平：此外，通過網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的實時監(jiān)測與可視化統(tǒng)計分析報
表、趨勢報表，可提前預(yù)知、識別各種可能存在的影響SCADA
網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行的風(fēng)險因素，并提出可行的解決
方法。
總之，網(wǎng)管系統(tǒng)部署與應(yīng)用可以讓ScADA系統(tǒng)管理員、
網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員、公司決策者第一時間掌握sCADA系統(tǒng)的整體
情況，事先識別、預(yù)知各種scADA網(wǎng)絡(luò)存在的通信故障風(fēng)險，
保障SCADA網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定、無故障運(yùn)行，并為SCADA網(wǎng)
絡(luò)優(yōu)化與管理提供相關(guān)的決策依據(jù)，從而確保了油汽輸送管道
的安全、穩(wěn)定應(yīng)運(yùn)。
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【71嚴(yán)宣輝，龔家驤．《利用sNMP實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的實時監(jiān)控》，
計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2004年3月第21卷第3期．
作者簡介：
何勇君(1981一)，男，漢族，四川綿陽，學(xué)士學(xué)位，通信管
理主管，工程師，研究方向：通信系統(tǒng)／通信安全在成品油長輸
管道中的應(yīng)用。
萬方數(shù)據(jù)

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