《工业互联网安全》-李敏波(习题解答)

第一章习题概述工业互联网发展的意义。答：工业互联网的本质是通过互联网平台将设备、生产线、工厂、供应商、产品以及客户连接在一起，帮助制造业形成产业链，实现跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联与互通，从而推动制造业的服务智能化。工业互联网发展的意义：一方面工业互联网可以为生产、管理、销售等企业环节提供更加高效、便捷、智能的服务和解决方案，帮助企业降低成本、提高效益、增强市场竞争力。另一方面，工业互联网的应用也可以推动产业升级和转型，打造优化产品和服务的生态系统，实现价值链和供应链的优化和协同，促进经济的持续发展。推动工业互联网发展的动力主要来自三个方面：一是经济重振和国家竞争优势塑造的推动，二是产业模式转型升级的牵引，三是新一代信息技术突破和应用融合的驱动。从产业层面，传统制造企业和制造模式的转型升级牵引工业互联网创新发展。以数字化、网络化、智能化为主攻方向的新工业革命蓄势待发，传统产业的发展理念和模式在新一代信息技术的作用下，悄然发生转变，如数据成为关键生产要素，用户成为产品生产的起始点，企业的盈利来源由产品延伸为“产品+服务”，产品迭代周期大幅缩短，组织体系扁平化发展。制造业向智能化升级，使其朝着工业互联网的方向纵深发展。从技术层面看，信息技术突破和应用潜能释放驱动工业互联网加速发展。随着云计算、大数据、物联网、区块链和人工智能等新一代信息技术的迅猛发展，数字经济成为培育经济增长的新动能、实现新旧动能转换的重要引擎。试分析工业4.0、工业互联网和智能制造三者的区别与联系。答：“工业4.0”的本质是基于CPS将生产设备、传感器、嵌入式系统、生产管理系统等工厂要素互联互通，通过企业间横向集成、智能工厂网络化纵向集成和价值链端到端集成实现生产智能化、设备智能化、能源管理智能化和供应链管理智能化，实现面向产品制造流程和供应链的一站式服务。工业互联网是工业4.0的关键组成部分。工业互联网是指通过物联网技术，将工业设备、生产线、企业内外各种资源进行连接和融合，实现信息的实时传输和共享。它打破了传统生产中存在的信息孤岛，使生产过程更加透明和高效。智能制造是基于现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能的基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。工业4.0、工业互联网和智能制造虽然有一定的区别，但也有着密切的联系。工业4.0强调生产过程的智能化，是更广泛的数字化制造。智能制造更注重生产过程的自动化和智能化。工业互联网更侧重基于数据资产的智慧服务，生产设备的智能维护管理，以数据为核心并进行深入分析，挖掘生产或服务系统在性能提高、质量提升等方面的潜力，实现生产资源效率的提升与优化。在产业链层面，工业互联网将工业与互联网在设计、研发、制造、营销、服务等各个阶段进行充分融合，在智能制造产业体系中偏重设计、服务环节。简述工业互联网涉及的主要关键技术。答：工业互联网涉及的主要关键技术包括：工业互联网标识解析体系、数据采集与边缘计算、工业网络互联、工业互联网PaaS平台、工业APP开发、工业大数据、工业互联网安全。当前工业互联网安全有什么特点。答：（1）防护对象扩大，安全场景更丰富。传统互联网安全更多关注网络设施、信息系统软/硬件及应用数据安全，工业互联网安全扩展延伸至企业内部，包含设备安全、控制安全、网络安全（企业内、外网络）、应用安全（平台应用、软件及工业APP等）及数据安全。（2）连接范围更广，威胁延伸至物理世界。在传统互联网安全中，攻击对象为用户终端、信息服务系统、网站等。工业互联网连通了工业现场与互联网，使网络攻击可直达生产一线。（3）网络安全和生产安全交织，安全事件危害更严重。传统互联网安全事件大多表现为利用病毒、木马、拒绝服务等攻击手段造成信息泄露或篡改、服务中断等。而工业互联网一旦遭受攻击，不仅影响工业生产运行，甚至会引发安全生产事故，若攻击发生在能源、航空航天等重要领域，还将危害国家总体安全。（4）工业互联网安全威胁具有威胁对象及类型分布广、安全风险影响因素繁复、攻击模式复杂多样的特点，云边网端结构的攻击面更为广泛，工业互联网平台的网络安全风险，边缘计算、数字孪生、5G等新技术和新应用带来新风险，信息物理融合安全威胁显著增加。简述工业互联网的物理安全、技术安全的含义及它们之间的关系。答：工业互联网物理安全技术主要涉及工业互联网安全体系中的制造资源和制造能力物理环境的安全，包括：制造设备、工控系统、数据中心、技术文档、服务器、软件及其他设备和设施的安全。物理安全具体划分为安全物理环境、安全硬件设备和通信链路、使用权限与身份及安全电磁兼容环境。工业互联网技术安全技术主要是指使用技术手段保护工业互联网安全体系中的制造资源和制造能力的安全，具体划分为网络访问控制技术、数据库的备份与恢复技术、信息加密技术、反病毒技术、拟态安全防御技术、入侵防护技术和系统安全技术。物理安全与技术安全、管理安全、商业安全都是工业互联网不同方面的防护技术。阐述工业互联网安全和工业控制系统安全的区别与联系。答：按照防护对象面临的安全威胁，工业互联网安全体系包括工业控制系统安全、工业设备安全、工业网络安全、工业应用安全、工业数据安全，还有工业互联网云平台安全和标识解析安全。工业互联网安全包括工业云平台、通信网络、工厂中的IT和OT等全部场景的安全，几乎囊括了整个网络安全技术领域。工业控制系统安全与工厂的OT网络安全关系密切，工业控制系统安全是工业互联网安全的核心，工业控制系统广泛适用于在工业生产过程的控制，是工业生产的核心大脑。工业控制系统安全主要存在安全隐患包括：（1）工业主机存在的漏洞，病毒感染的载体，或作为跳板向下攻击的一个生产系统；（2）工业网络边缘安全防护不足，工业网络成为病毒传播的通道；（3）工业控制设备存在的脆弱性；（4）工业的数据保护不到位。工业控制系统安全防范包括控制协议的完整性保护、控制软件的身份鉴别、访问控制、入侵防范、安全审计等。工业控制系统安全产品包括工业入侵检测系统、工业控制系统漏洞扫描、工业控制系统漏洞挖掘、工业控制系统安全审计、工业控制系统蜜罐。请概述内生安全防御和动态防御技术。答：在现有“有毒带菌”的环境下，构建具有内生安全动态防御能力的新型工业互联网系统安全架构，通过核心装备及关键组件的内生可信与异构冗余机制、控制网络的动态重构与智能增强机制、防护体系的弹性适配与高效部署机制来构建融合增强的工业互联网系统内生安全技术体系。在功能安全与动态实时约束下，研究内生安全增强实现、内网威胁主动防范、全生命周期安全防护等技术难题，研制内生安全组件与装备、安全联动网络设备、安全增强编程与监控软件平台。构建完整的工业互联网系统内生安全主动防御体系和设计认证体系，从技术上解决开放性与安全性统一问题。试列举并说明几种典型的工业互联网平台。答：海尔公司卡奥斯COSMOPlat、航天云网Indics平台、用友精智工业互联网平台、浪潮M81工业互联网平台、华为云、阿里云ET工业大脑开放平台、三一树根平台、徐工汉云、工业富联工业互联网平台、宝信软件xIn³Plat平台、东方国信Cloudiip工业互联网平台第二章习题1.简述美国工业互联网安全框架IISF与中国工业互联网安全框架的相同点和差异。答：美国工业互联网安全框架（IISF）定义了六个功能，即端点保护、通信&连接保护、安全监测&分析、安全配置管理、数据保护以及安全模型&策略。中国工业互联网安全框架包含防护对象、防护措施以及防护管理三个方面，防护对象视角涵盖设备、控制、网络、应用和数据五大安全重点；防护措施视角包括威胁防护、监测感知和处置恢复三大环节，防护管理视角根据工业互联网安全目标对其面临的安全风险进行安全评估，并选择适当的安全策略作为指导，实现防护措施的有效部署。中国工业互联网安全防护对象视角中的五大防护对象对应了美国工业互联网安全框架中端点保护、通信&连接保护以及数据保护中所界定的防护对象；防护措施视角中的三类安全技术手段与美国工业互联网安全框架中的端点保护、通信&连接保护、数据保护、安全监测&分析以及安全配置管理中提出的防护技术手段相对应；而防护管理视角中的内容则与美国工业互联网安全框架中的安全模型&策略具有对应关系。两个安全框架对于安全防护的呈现视角虽有不同，但其设计思路有共通之处，在防护内容上也具有一定的对应关系。2、中国工业互联网安全框架，从防护对象视角涵盖设备安全、控制安全、网络安全、应用安全和数据安全五大安全重点；防护措施视角包括威胁防护、监测感知、处置恢复三大环节。工业控制系统信息安全标准体系主要包括安全等级、安全要求、安全实施和安全测评四类标准。工业互联网数据按照其属性或特征，可以分为四类：包括设备数据、业务系统数据、知识库数据和用户个人数据。5、工业网络安全防护主要包括融合网络结构优化、网络边界安全、网络接入认证通信和传输保护和网络设备安全防护。6、对于工业互联网控制安全防护，主要从哪三个方面考虑，可采用的安全机制有哪些。答：对于工业互联网控制安全防护，主要从控制协议安全、控制软件安全及控制功能安全三个方面考虑，可采用的安全机制包括协议安全加固、软件安全加固、恶意软件防护、补丁升级、漏洞修复、安全监测审计等。《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》2.0版本（等保2.0标准）包含哪五个方面的安全扩展要求。简述工业控制系统安全扩展要求。答：等保2.0是以安全等级为主线，分别以不同业务场景的安全扩展进行阐述，包含5部分：安全通用要求、云计算安全扩展要求、移动互联安全扩展要求、物联网安全扩展要求和工业控制系统安全扩展要求。工业控制系统安全扩展要求则进一步从安全物理环境、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境、安全建设管理提出针对工控系统的安全扩展要求。论述工业互联网平台与工业应用程序面临的安全风险，可采取相应的安全措施。答：工业互联网平台面临的安全风险主要包括数据泄露、篡改、丢失、权限控制异常、系统漏洞利用、账户劫持、设备接入安全等。对工业应用程序而言，最大的风险来自安全漏洞，包括开发过程中编码不符合安全规范而导致的软件本身的漏洞以及由于使用不安全的第三方库而引起的漏洞等。相对应地，工业互联网应用安全也应从工业互联网平台安全与工业应用程序安全两方面进行防护。对于工业互联网平台，可采取的安全措施包括安全审计、认证授权、DDOS攻击防护等。对于工业应用程序，建议采用全生命周期的安全防护，在应用程序的开发过程中进行代码审计并对开发人员进行培训，以减少漏洞的引入；对运行中的应用程序定期进行漏洞排查，对应用程序的内部流程进行审核和测试，并对公开漏洞和后门并加以修补；对应用程序的行为进行实时监测，以发现可疑行为并进行异常阻止，从而降低未公开漏洞产生的危害。请说明传统云计算平台的通用安全机制与工业互联网云平台的独特安全需求。答：传统的云计算平台安全机制主要有数据的隐私保护、数据完整性和机密性保护、身份和访问管理（IAM）和单点登录（SSO）等。（1）在数据的隐私保护方面，传统云平台具有隐私管理机制，这种机制提供一种轮转、管理和检索密钥的服务。它巧妙地解决了应用程序数据库凭证泄露的问题，还可以审核和监控密钥使用情况，任何查看密钥凭证的用户都会被记录下来，这也在一定程度上保障了密钥的安全。（2）在数据完整性和机密性保护方面，主要包括数据加密、哈希计算、数字签名、公钥基础设施等。这些技术依靠加密算法的可靠性，其密钥的安全性依靠前文提到的密钥管理服务。（3）在身份与访问管理方面，身份与访问管理（IAM）贯穿云计算的各项服务中，任何服务之间的请求都需要身份验证和授权，所有的身份验证和授权都由身份与访问管理这个服务来承担。身份和访问管理机制包含控制和跟踪IT资源、环境和系统的用户身份和访问权限所必需的组件和策略。（4）在单点登录方面，单点登录机制使一个云服务使用者能够由安全代理进行身份验证，该安全代理建立在云服务使用者访问其他云服务或基于云的IT资源时持久存储的安全环境。其他信息安全保护技术还有：应用程序（Web应用）网关、VPN网关、信息保护、隔离、数据删除等。工业互联网云平台安全技术需求在以下3个方面：（1）工业互联网云平台需要强化其在感知、检测、预警、应急、评估的安全框架，保障安全生产的各个环节；（2）工业互联网云平台需要支持面向安全生产的工业应用，在加密、数字签名、访问认证等方面需要探索使用新型的工业级的安全算法；（3）保障关键设备的云平台检测分析，尤其是重要基础设施在云平台上的安全。第三章习题1.一个典型ICS系统组成结构，说明ICS关键组件的功能内容。答：一个典型ICS由控制回路、人机界面、远程诊断和维护工具组成，并使用分层的网络架构上的网络协议集合来构建。典型ICS系统的关键组件包括以下内容：控制回路：控制回路包括测量传感器，控制器硬件如PLC，执行器如控制阀，断路器，开关和电机，以及变量间的通信。控制变量被从传感器传送到控制器。控制器解释信号，并根据它传送到执行器的设置点产生相应的调节变量。干扰引起控制过程变化，产生新的传感器信号，确定过程的状态为被再次传送到控制器。人机界面（HMI）：操作员和工程师使用HMI来监控和配置设置点，控制算法，并在控制器中调整和建立参数。HMI还显示进程状态信息和历史信息。远程诊断和维护工具：用于预防、识别和恢复运行异常或故障的诊断和维护工具。一个ICS的主要控制元件：控制服务器、SCADA服务器或主终端单元（MTU）、远程终端装置（RTU）、可编程逻辑控制器（PLC）等2.一个ICS网络的主要组成部分。答：一个ICS网络的主要组成部分：现场总线网络。现场总线网络将传感器和其他设备连接到PLC或其他控制器。现场总线技术的使用，消除了对控制器和每个设备之间的点到点连线的需要。设备使用各种协议与现场总线控制器进行通信。在传感器和控制器之间发送的消息可唯一确定每个传感器。控制网络。控制网络负责连接监控级别的控制模块与较低级别的控制模块。通讯路由器。路由器是一种通信设备，在两个网络之间传输消息。路由器常见用途包括将一个局域网连接到广域网，为SCADA通信将MTU和RTU连接到远程网络介质。防火墙。防火墙可以保护网络上的设备，通过监测和控制通信数据包，使用预定义的过滤策略。防火墙也有助于管理ICS网络的隔离策略。调制解调器。调制解调器是用于串行数字数据和适用于通过电话线传输设备进行通信的信号之间的转换设备。调制解调器通常用在SCADA系统中，以建立远程MTU和远程现场设备之间的串行通信。它们还用在SCADA系统、DCS和PLC中以获得对运行和维护功能的远程访问，如输入命令或修改参数，以及用于诊断的目的。远程接入点。远程接入点是控制网络的不同设备、区域和位置，为了远程配置控制系统和访问过程数据。例子包括使用个人数字助理（PDA）通过一个无线接入点访问局域网上的数据，并使用一台笔记本电脑和调制解调器连接并远程访问ICS系统。3.工控系统的安全主要通过ICS网络安全检测技术和ICS网络安全防护技术来保障。答：工控系统的安全主要通过ICS网络安全检测技术和ICS网络安全防护技术来保障。4.ICS信息安全中常用的检测技术有哪些？答：工业入侵检测、工业控制系统漏洞扫描、工业控制系统漏洞挖掘、工业控制系统安全审计。5、ICS信息安全常用的安全防护技术包括网络隔离、防火墙、白名单技术。答：ICS信息安全常用的安全防护技术包括网络隔离、防火墙、白名单技术。6、说明漏洞扫描的概念、漏洞扫描的类型和洞扫描的四种检测技术，介绍工业控制系统漏洞扫描的功能要求。答：漏洞扫描是指基于漏洞数据库，通过扫描等手段对指定的远程或者本地计算机系统的脆弱性进行检测，发现可利用漏洞的一种安全检测（渗透攻击）行为。漏洞扫描包括网络漏扫、主机漏扫、数据库漏扫、Web扫描等不同种类。漏洞扫描有基于应用、基于主机、基于目标、基于网络的四种检测技术。工业控制系统漏洞扫描的功能要求：设备指纹支持。支持的设备应包括操作员站、工程师站、服务器、HMI、DCS、PLC、RTU、数据采集模块、DTU、继电保护装置以及工业网络交换设备在内的设备识别与漏洞检测，另外还应支持视频监控设备、安全防护设备等设备的识别与检测。非验证的指纹匹配。应支持采用低发包率、非漏洞触发的指纹探测模式采集设备指纹特征，通过指纹特征检测目标的设备型号与漏洞信息，做到检测过程不能影响工业控制系统正常运行。脆弱性展示。管理者通过图表可全面掌握工控网络内的设备资产情况，包括设备分布情况、各厂商设备占比、设备漏洞分布情况、设备漏洞的修复情况等。7、分析说明基于工控协议的模糊测试技术与静态分析技术的差异。答：在工业控制系统上进行未知漏洞挖掘主要是基于工控协议的模糊测试技术，这种技术是指针对工业控制系统的通信协议进行突变或分析协议特点构造特定的包，然后发送给工控协议上位机服务器或下位机，监控被测目标响应，根据响应的异常来进行漏洞挖掘。基于工控协议的模糊测试是在深入理解各个工控协议规约特征的基础上，生成输入数据和测试用例去遍历协议实现的各个方面，包括在数据内容、结构、消息、序列中引人各种异常。同时，挖掘过程中可引入大数据分析和人工智能算法，将初始的变形主要集中在设备最容易发生故障的范围内进行密集测试，测试中动态追踪被测设备的异常反应，智能选择更有效的输入属性来构造新样本进行测试。模糊测试技术是在工业控制系统运行状态下的动态测试。针对工业控制系统的静态分析技术是指在工业控制系统的非运行状态下进行漏洞挖掘的技术，包括静态代码审计、逆向分析、二进制补丁比对等通用的漏洞挖掘方法。1）静态代码审计：指使用静态代码审计工具结合人工代码审计来分析软件、系统源码，从而发现软件、系统漏洞的方法。该方法只适用于提供源码的工业控制系统的检测。2）逆向分析：指使用固件分析工具对固件解压，逆向汇编二进制代码，分析二进制代码函数及其逻辑，通过这些综合手段挖掘固件、二进制可执行程序安全漏洞的方法。3）二进制补丁比对：当工业控制系统厂商发现漏洞之后提供了修复漏洞的补丁，但并没有公布该漏洞时，可以使用二进制程序比对工具，通过比较补丁前后程序的不同点可以发现原程序的安全漏洞。8、根据工业控制系统安全审计的流程和主要功能，设计ICS安全审计系统体系架构图。答：ICS安全审计系统体系架构图9、简述ICS信息安全常用的安全防护技术有哪些，工业防火墙与传统防火墙的对比差异。答：ICS信息安全常用的安全防护技术：（1）网络隔离技术网络隔离（NetworkIsolation）技术是把两个或者两个以上可路由的网络（如TCP/IP）通过不可路由的协议（如IPX/SPX、NetBEUI等）进行数据交换而达到隔离目的，也称为协议隔离。ICS和办公网能够以不同的架构分割来加强网络安全（2）防火墙技术（3）工业防火墙工业防火墙通常采用包过滤+应用层解析的模式实现对工控网络的安全防护，通常以串接方式工作，部署在工控网与企业管理网络之间、厂区不同区域之间、控制层与现场设备层之间，通过一定的访问控制策略对工业控制系统边界、内部区域进行边界保护。（4）白名单技术白名单是一个列表或者实体的注册表，这些实体被赋予了特别的操作服务、移动性、接入和认可。在列表上的实体是可以被接受、获准和/或认可的。（5）网闸技术网闸是使用带有多种控制功能的固态开关读写介质，连接两个独立主机系统的信息安全设备。其中包括一系列的阻断特征，如没有通信连接、没有命令、没有协议、没有TCP/IP连接、没有应用连接、没有包转发、只有文件“摆渡”，以及对固态介质只有读和写两个命令。工业防火墙与传统防火墙的对比1）可对工业协议进行指令集解析。工业防火墙可对常用的工业协议进行解析。以Modbus协议为例，传统防火墙只能解析到传输层，对于传输的内容、工业协议等无法识别，防护方式只能做到五元组，难以抵御欺骗攻击，但工业防火墙可以对工业协议的报文头、功能码以及数据段、检验位进行解析，因而可采取多方位、精确的安全防护策略。2）高可用性设计。由于工业控制系统的高可靠性要求，作为串接的工业防火墙不能因为自身的故障造成网络中断而影响生产的正常运行，所以工业防火墙通常设计硬件Bypass功能。3）环境要求。工业防火墙通常部署在工业现场，因而需要一定的环境适应能力，如防尘、防水、防电磁以及宽的温度适应范围，同时需要电源的冗余设计以及对工业现场电压等级的适应，如直流24伏特或防爆等要求。10、原则上不应在工业系统开通哪些服务？答：http,ftp,telnet,web,email,Rlogin11.工控安全的核心保护对象都有哪些？答：工业数据、工业设备、工业主机、工业网络边界、工业控制软件a)工业设备安全包括:控制设备安全、现场测控设备安全、设备资产管理、存储媒体保护;b)工业主机安全包括:专用安全软件、漏洞和补丁管理、外设接口管理;c)工业网络边界安全包括:安全区域划分、网络边界防护、远程访问安全、身份认证;d)工业控制软件安全包括:安全配置、配置变更、账户管理、口令保护、安全审计;e)工业数据安全包括:数据分类分级管理、差异化防护、数据备份与恢复、测试数据保护。12.下列哪些系统或者设备不属于工业控制领域的范畴：（C）A.DCSB.SCADAC.ERPD.PLC13.工业控制系统信息安全是针对工业控制系统的信息保护而言的，其信息安全的基本需求优先级由低到高顺序正确的是：（A）A.保密性->完整性->可用性B.保密性->可用性->完整性C.可用性->保密性->完整性D.可用性->完整性->保密性14.DCS是以微处理器和网络为基础的集中分散型控制系统，它包括了①操作员站②工程师站③监控计算机④现场控制站⑤数据采集站⑥通讯系统。(C)A.②③④⑤B.①②③④C.①②③④⑤⑥D.①②③④⑤第四章习题轻量级哈希函数与传统哈希函数相比，可以采用更小的内部状态和输出长度的原因是什么？答：在对哈希函数的抗碰撞要求较高的情况下，足够大的输出长度十分重要；而在对抗碰撞要求不高的情况下，可以采用更小的内部状态和输出长度。因此，对于轻量级应用环境，可通过减小内部状态长度提高哈希函数性能。PHOTON散列算法的内部状态是怎么定义的？（此题目已更新）答：定义为容量和输入比特率之和PRESENT算法设计思路借鉴了DES算法，但实现起来有很大的差别。这种差别在网络结构上的体现有哪些？答：PRESENT的S盒是4位进4位出，位移和模2加运算。同时，PRESENT的轮函数采用SP结构（替代—轮换），而DES则采用的是FEISTEL结构。工业大数据应用中的高效轻量级加密散列函数产生1024位作为输出，这需要至少多少次计算搜索能找到冲突碰撞？答：2^512次。对轻量级密码进行密码分析的主要方法有哪些？答：在轻量级密码分析中，典型的攻击分析包括单密钥/相关密钥攻击、区分器/密钥恢复攻击、弱密钥攻击、中途相遇攻击（meet-in-the-middle-attack）等。对于轻量级密码学，密码分析通常考虑密钥、分组和标签的大小，特别是多密钥攻击、预测计算能力、暴力破解等。

第五章习题1.我国工业互联网标识解析架构？常说的工业互联网标识解析体系（Handle、OID、Ecode、GS1）之间是怎样的关系？如何互通融合作用？答：目前全球存在多种标识解析技术，我国工业互联网标识解析体系采用以DOA技术为核心、兼容Handle、OID、Ecode、GS1等主流标识技术的融合型方案，其架构由国际根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点和递归节点等要素组成。其中，国际根节点是指标识解析体系的最高层级服务节点，一方面不限于特定国家或地区提供面向全球范围公共的根层级的标识服务，另一方面面向国内不同层级节点提供数据同步与注册解析等服务。国家顶级节点是指一个国家或地区内部的顶级节点，其与国际根节点及二级节点连接，面向全国范围提供顶级标识解析服务。二级节点是面向特定行业或者多个行业提供标识服务的公共节点，负责为工业企业分配标识编码及提供标识注册、标识解析、标识数据服务等，其分为行业二级节点和综合类二级节点两种类型。企业节点是指一个企业内部的标识服务节点，能够面向特定企业提供标识注册、标识解析服务、标识数据服务等，并与二级节点连接。递归节点指标识解析体系的关键性入口设施，负责对标识解析过程中的解析数据进行缓存等操作，减小解析数据处理量，提高解析服务效率。我国工业互联网标识解析整体架构如下图所示。Handle、OID、Ecode、GS1之间的关系：Handle具有全球唯一两段式结构码，即全球统一管理的Handle前缀和自定义编码（后缀），这两部分用“/”分隔，其可兼容OID、Ecode、GS1、DNS、UID等标识技术。如何互通融合作用：当前工业互联网标识解析体系中兼容了多个标识解析体系，如DNS、Handle、OID等，需要协调各技术体系的安全防护能力，消除体系中的安全短板，实现兼容的安全、协同的安全、整体的安全。需要提供兼容不同标识协议的统一安全防护框架，依据不同的协议标准和服务需求，进行安全服务的灵活编排和动态部署，实现跨协议兼容的安全认证和统一认证，满足兼容系统的整体安全需求。标识解析体系架构和机理看，是否存在因对国际根节点的掌控，从而导致国内工业互联网标识解析停服？答：国际标识解析体系受到国际组织和协议的监管和管理，包括国际互联网络管理机构（ICANN）和相关国际标准组织。如果某个国家或实体能够掌控国际根节点，他们可能会施加限制或阻止特定域名或IP地址的解析，从而导致国内工业互联网标识解析停服。然而，国际根节点的管理和控制是在全球范围内进行的，涉及多个国家和组织，具备一定的分权和监督机制。ICANN作为国际标识解析的管理机构，致力于维护互联网的稳定、安全和开放性。此外，还存在多个根服务器，分布在全球各地，以提高整个标识解析系统的可靠性和鲁棒性。因此，虽然不排除掌控国际根节点可能导致国内工业互联网标识解析停服的可能性，但在实际情况中，通常还与其他技术、政策、管理等因素有关。保持互联网的开放和稳定，并确保国内工业互联网标识解析的可靠性和可用性，需要综合考虑多个方面的因素，并采取适当的技术和政策措施。工业互联网标识解析作为工业互联网数据交换与共享的重要基础，在海量数据管理、服务质量、多标识体系兼容等多方面具备其独有的需求特征，对其安全提出了哪些新的挑战？答：挑战1：多体系兼容在工业互联网标识解析体系中，由于多种标识编码体系并存，无法引入一种统一的模式支持不同的标识编码体系。在不改变现有标识编码体系协议设计的前提下，需要进行统筹考虑并设计安全机制，实现对标识解析安全防护能力的多标识体系兼容。挑战2：标识载体技术标识载体是承载标识编码资源的标签，需要主动或被动地与标识数据读写设备、标识解析服务节点、标识数据应用平台等发生通信交互。主动标识载体安全、被动标识防伪、载体标识数据安全更新等是保障标识解析数据安全的第一道关口，是工业互联网标识解析安全建设的重要挑战。挑战3：多主体身份与权限管理工业互联网标识解析体系涉及众多领域，应用行业分布广泛，二级节点的运营服务机构较多，标识对象、标识用户海量，需要对身份及权限进行细颗粒度的管理，在身份可信、隐私数据保护、防止越权、防止非法操作技术实施上存在较大挑战。挑战4：安全策略适配及性能工业互联网标识解析具有不同应用场景、应用特性、地域特性、行业特性，安全需求的动态特性明显，工业应用对数据采集的实时性、计算的效率、存储量、稳定性都有较高的要求。如何结合不同的应用场景来动态设置和快速调整、分派安全策略尚未明确，保障安全策略适配的同时不影响业务处理能力，兼顾高可靠与低时延、兼顾安全运营与高并发服务是安全建设需要解决的关键问题。挑战5：密钥管理由于标识解析机制的灵活性和工业互联网应用的多样性，导致了数据的多样多源，随着业务场景动态变化，加上设备数量的快速扩展，传统的密钥管理方法难以适用于标识解析体系的密钥管理。在海量、多源、异构环境下，实现标识对象、用户、运营机构密钥的统一适配与管理存在挑战。挑战6：标识数据存储标识数据海量、解析体系与存储架构多样性等特点，导致标识数据存储对软硬件可靠性、可用性要求很高。在分布式部署架构中，数据传输链路长，各节点安全性与数据同步安全性都需要保障，特别是对敏感信息的加密解密工作量巨大，保障数据安全性的同时兼顾系统性能存在挑战。挑战7：标识数据应用从数据来源看，工业互联网标识解析数据的所有者众多且跨行业、跨地区，数据请求与操作量级大，各企业数据多标准、多协议、多命名格式共存，给对象的检索与理解难度极高。针对工业互联网标识解析流量的大数据分析，是推进工业互联网发展、焕发标识数据生命力的主要手段。然而当前工业企业数据安全问题突出，在大数据采集与分析过程中，保障数据主权及隐私安全，激发企业数据共享动力，是当前安全建设的一大挑战。挑战8：技术及管理规范化规范化的技术及管理更有利于工业互联网解析应用的推广，现阶段标识解析技术较为碎片化，建设和管理依据不足，实现协议的标准化、安全机制的标准化、安全管理的体系化存在挑战。挑战9：全流程安全工业互联网标识解析体系在标识注册、节点接入、数据管理、解析查询的各个环节中存在端到端的数据流动，涉及数据的产生、采集、传输、存储、处理、销毁等全生命周期的安全问题，存在被恶意篡改、窃取等安全威胁。构建标识解析全流程的安全监测手段来摸清数据资产、梳理数据使用、管控数据风险等存在挑战。挑战10：标识解析空间测量工业互联网标识解析空间测量旨在通过对实际标识解析网络的测量和运行状况的评估,建立基于测量的标识解析行为分析模型，为性能提升、系统优化设计与实施流量工程提供指导。而标识解析跨域、多类型、海量、异构的特点为标识解析空间测量带来挑战。标识解析安全和域名解析系统安全有哪些相似性与差异性？标识解析在哪些网络安全风险方面较为突出？答：标识解析安全和域名解析系统安全的相似性：①目标相同：标识解析和域名解析系统都是为了将域名转换成IP地址，以实现网络通信。②安全问题类似：标识解析和域名解析系统都面临着类似的网络安全问题，例如DNS欺骗、DNS缓存污染、DNS劫持等。③对策类似：标识解析和域名解析系统采用的安全机制和对策基本相同，如安全区、DNSSEC、DNS-over-TLS和DNS-over-HTTPS等。差异性：①应用范围不同：标识解析相对于域名解析的应用范围更广，不仅涵盖了DNS，还包括其他标识系统，如Handle、OID等。②安全机制的实现方式不同：标识解析需要借助多个管理机构共同实现，安全机制的实现需要联合多个机构的努力，而域名解析系统则是由ICANN等单一机构来完成管理和实现。③对策实施的难度不同：标识解析通常需要赋能各自管理的机构，在各个管理机构的授权下实现安全对策，实施过程比较复杂；而域名解析则由ICANN等核心机构来进行授权管理，实施的过程相对较为简单。在网络安全风险方面，标识解析面临的风险主要有以下几个方面：①标识冒充：恶意第三方可能盗用一个合法的标识，或者通过标识扫描形成攻击链，从而进行冒充欺骗或网络钓鱼攻击。②标识欺骗：网络攻击者可能模拟或篡改标识解析结果，使用户访问的网络地址不是他们预期的那个地址，从而获得机密信息或者对网络进行攻击。③标识泄漏：标识解析服务在处理查询请求时可能泄露信息，如泄露DNS查询记录，因此需要采取相应的安全措施保护客户隐私。④标识拒绝服务攻击：攻击者可以通过例如DNS攻击等手段，导致标识解析服务不可用或缓慢，进而造成用户无法正常访问网络资源的情况。在工业互联网标识解析体系面临的安全风险方面，有哪些攻击方式？最易遭受DDoS攻击的观点是否成立？若成立请分析原因。答：在工业互联网标识解析体系中，可能面临以下几种安全攻击方式：①DNS劫持：攻击者篡改标识解析结果，使用户访问的工业设备地址被重定向到恶意网站或受攻击的服务器上。②DNS欺骗：攻击者伪造或篡改标识解析响应，将合法的工业设备标识解析为恶意的IP地址，从而引导用户发送敏感信息或执行恶意操作。③DDoS攻击：攻击者通过发动大规模分布式拒绝服务（DDoS）攻击，使得标识解析服务不可用，阻碍正常的工业互联网通信和操作。④标识冒充：攻击者可能冒用合法的工业设备标识，通过伪造标识来获取未经授权的访问权限或执行恶意操作。关于最易遭受DDoS攻击的观点，是成立的。原因如下：①高可用性需求：工业互联网标识解析服务通常需要保证高可用性，以确保工业设备的稳定运行。这使得攻击者有可能对该服务进行攻击，以影响工业设备的正常运行。②攻击面广阔：工业互联网标识解析服务通常是公共可访问的，攻击者可以通过对DNS服务器发动大规模的DDoS攻击，使其不可用，进而瘫痪整个工业互联网系统。③大规模影响：如果工业互联网标识解析服务遭受到DDoS攻击，将会导致合法用户无法通过标识解析系统访问工业设备，从而对工业生产和运营造成严重影响。针对工业互联网标识解析体系安全防护的技术或产品主要有哪些？用在哪些地方？解决什么问题？从网络安全技术供给角度还缺少哪些？答：针对工业互联网标识解析体系安全防护，主要有以下技术或产品：1、DNSSEC（DNS安全扩展）：用于保护DNS数据完整性和身份验证，防止DNS欺骗和篡改。2、DoT（DNS-over-TLS）和DoH（DNS-over-HTTPS）：提供加密传输，防止DNS查询的信息被窃取或篡改。3、防火墙：在网络边缘部署，监控和控制流量进出标识解析系统，防止恶意流量和攻击进入系统。4、无线通信加密：使用加密协议（如WPA2/WPA3）保护工业设备与标识解析系统之间的通信数据机密性。5、安全性审计和监控系统：实时监测标识解析系统的运行状态，发现并应对安全事件，提供日志记录和审计功能。它们的主要目标是解决以下问题：1、防止DNS劫持和欺骗攻击，确保工业设备标识解析结果的准确性和安全性。2、加密传输，保护敏感数据的隐私和完整性，防止信息被窃取或篡改。3、防止DDoS攻击，确保标识解析服务的可用性，避免因攻击而导致工业生产中断。从网络安全技术供给角度，工业互联网标识解析体系的安全防护仍然面临一些挑战，可能还缺少以下一些方面的技术：1、加强工业设备的安全性：工业设备通常具有特殊的安全需求和限制，需要更加专业的设备安全技术和解决方案。2、增强可信性和身份验证：在标识解析过程中，可信性和身份验证是重要的一环，仍然需要进一步的研究和创新解决方案。3、建立全球统一的标识解析体系：目前工业互联网标识解析体系较为分散，缺乏全球统一的管理机制和标准，未来可能需要建立更加统一和安全的标识解析体系。4、强化安全运维：针对工业互联网标识解析系统的安全运维仍然需要更加全面和有效的工具和方法，包括自动化漏洞扫描、安全漏洞管理等。如果通过流量分析标识解析的安全风险，该如何开展？答：通过流量分析标识解析的安全风险，可以采取以下步骤来开展：①确定分析目标：明确想要通过流量分析达到的目标。例如，识别潜在的攻击流量、检测异常行为或异常的标识解析请求等。②收集数据：收集并记录标识解析系统的流量数据。这可能包括DNS查询和响应的数据包捕获，DNS服务器的日志记录等。③数据预处理：对收集到的数据进行预处理，包括去除噪声数据、过滤掉无关的流量等，以净化数据，提高后续分析的效果。④流量分析：利用流量分析工具或平台对数据进行深入分析。这包括统计分析、流量模式分析、异常检测、关联分析等。通过对流量数据的分析，可以发现异常行为、潜在的攻击模式和安全风险。⑤威胁情报对比：将流量分析的结果与威胁情报进行对比，以确定是否存在与已知攻击模式相匹配的流量，或者是否存在潜在的新型攻击。⑥生成报告和响应：根据分析结果生成报告，详细描述发现的安全风险和异常行为。报告应包含有关攻击类型、受影响系统和建议的响应措施等信息。根据报告中的结论，采取相应的响应措施，如加强安全配置、增强检测和防护能力等。8.工业互联网标识解析体系身份信任方面是否存在风险？会导致什么问题？答：工业互联网标识解析涉及的主体类型多样，人、机构、软件系统、硬件设备等主体的身份信息与权限级别各异，身份认证以及基于身份的管理控制存在挑战。身份安全是建立安全通信、提供可靠服务的基础，一旦身份信息被伪造、权限策略被篡改或绕过，将影响通信安全、数据安全及服务可控性，工业互联网标识解析场景中的典型攻击威胁包括伪造节点的中间人攻击、越权访问标识数据。伪造节点的中间人攻击：攻击者可能拦截标识解析请求，冒充请求方向服务方发出请求，冒充服务方给原请求方返回响应。攻击方可能篡改响应内容，也可能观察请求与响应消息中的敏感信息。攻击者用类似的手段可以冒充客户端窃取标识属性数据，冒充物品提供虚假物品信息返回给企业节点认证等。越权访问标识数据：企业节点对标识的属性信息定义基于用户的、基于角色的或基于属性的权限，只允许符合权限的用户操作。攻击者可能通过水平越权访问与他拥有相同权限的用户的资源，通过垂直越权问高级别用户的资源。9.从我国工业互联网标识解析技术未来发展趋势来看，在安全方面应加强哪方面的技术研究与应用？答：安全方面应加强的技术研究与应用包括：一是集合多种方案加强标识解析网络通信安全。可使用TLS1.3等技术对标识解析流量进行加密，或使用隧道协议封装标识解析流量，抵御网络传输过程中的中间人攻击等威胁，防止数据泄露。二是充分利用密码技术加固标识解析安全。使用符合国家密码管理规定的密码算法和产品对标识解析的开放式协议架构进行加固改造，加强对工业互联网标识解析服务节点的规模化跨域认证和标识数据、服务的信息保护。逐级建立认证体系，支持工业互联网标识解析身份管理、访问管理以及节点批量接入认证能力，构建从根节点自上而下的完整信任链。三是应用安全技术加强标识数据安全治理。建立工业互联网标识数据的可信环境，加强对标识数据的隐私保护、标识的源认证、标识的可查询性、标识数据完整性校验、支持对标识解析请求端的基于身份、属性等方式的细粒度访问控制等能力，强化对工业互联网标识数据的使用管理。四是结合新技术优势建设标识解析。可利用区块链技术实现工业互联网标识解析数据的可信共享与应用，解决传统标识解析架构单点故障、权力不对等问题，支撑可信的对等解析。可利用人工智能技术助力安全检测、支撑威胁感知、支持应急响应、辅助分析决策以及赋能威胁分析，提高标识解析的安全水平。可利用国产安全芯片从源头上解决工业互联网的信任问题。可基于可信计算能构建主动免疫的防护体系。五是通过标识解析助力工业互联网安全。可利用标识构建工业互联网标识密码体系，支撑标识密码、无证书密码等技术的应用；可利用标识保障工业数据采集安全，实现基于标识的身份、数据加密、访问控制；可利用标识提升工业互联网边缘设备接入安全，实现基于标识的边缘对象接入认证与综合管控；可利用标识助力工业互联网资源安全治理，基于标识实现包括资产识别、可信接入、数据安全操作与确权共享等环节的安全治理；可利用标识解析流量进行工业互联网恶意行为检测，从标识解析流量中发现攻击行为与恶意程序；可利用标识数据支撑攻击溯源，将网络行为关联信息存储到标识数据中，可作为攻击者身份追溯的凭证，助力关联行为分析，从而支撑恶意行为溯源。第六章习题1.Docker使用了哪些底层技术？答：Docker使用底层技术包括名称空间、控制组、联合文件习题与容器格式。2.什么是Docker镜像，Docker使用了哪几种方式来标识镜像？答：Docker镜像是按照Docker要求定制地应用程序。一个Docker镜像可以包括一个应用程序以及能够运行它地基本操作系统环境。Docker镜像是一个特殊地文件系统，除了提供容器运行时所需地程序，库，资源，配置等文件外，还包含了为运行准备地一些配置参数。镜像可以通过镜像ID,镜像名称或者镜像摘要值来标识。3.简述Kubernetes如何保证集群的安全性答：Kubernetes通过一系列机制来实现集群的安全控制，主要有如下不同的维度：基础设施方面：保证容器与其所在宿主机的隔离；权限方面：1）最小权限原则：合理限制所有组件的权限，确保组件只执行它被授权的行为，通过限制单个组件的能力来限制它的权限范围。2）用户权限：划分普通用户和管理员的角色。集群方面：1）APIServer的认证授权：Kubernetes集群中所有资源的访问和变更都是通过KubernetesAPIServer来实现的，因此需要建议采用更安全的HTTPS或Token来识别和认证客户端身份（Authentication），以及随后访问权限的授权（Authorization）环节。2）APIServer的授权管理：通过授权策略来决定一个API调用是否合法。对合法用户进行授权并且随后在用户访问时进行鉴权，建议采用更安全的RBAC方式来提升集群安全授权。敏感数据引入Secret机制：对于集群敏感数据建议使用Secret方式进行保护。AdmissionControl（准入机制）：对kubernetesapi的请求过程中，顺序为：先经过认证&授权，然后执行准入操作，最后对目标对象进行操作。4.简述Kubernetes和Docker的关系，简述Kubernetes如何实现集群管理答：Docker提供容器的生命周期管理和Docker镜像构建运行时容器。它的主要优点是将将软件/应用程序运行所需的设置和依赖项打包到一个容器中，从而实现了可移植性等优点。Kubernetes用于关联和编排在多个主机上运行的容器。在集群管理方面，Kubernetes将集群中的机器划分为一个Master节点和一群工作节点Node。其中，在Master节点运行着集群管理相关的一组进程kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，这些进程实现了整个集群的资源管理、Pod调度、弹性伸缩、安全控制、系统监控和纠错等管理能力，并且都是全自动完成的。5.简述工业应用软件常见的三种漏洞攻击及与防范技术答：工业互联网领域工业应用软件常见的三种漏洞与防范技术。注入攻击类漏洞攻击与防范。针对工业应用软件的典型注入攻击通常为SQL、OS命令、XPATH、LDAP、JSON(JavaScriptObjectNotation)、URL等注入方式。如果工业Web应用未判断用户输入数据的合法性，攻击者通过Web页面的URL、表单等输入区域，使用精心构造的各种语句插入特殊字符和指令，获得管理员权限，在Web页面加挂木马以及各种恶意代码，通过与数据库交互来获得敏感信息或篡改数据库信息。注入类漏洞攻击防范的关键将从命令或查询语句中将不可信数据识别出来。建议使用安全编程方法。XML外部实体漏洞攻击与防范。XML外部实体(XMLExternalEntity，XXE)漏洞攻击由处理非信任外部实体数据所引发。利用此漏洞首先要构造恶意XML与Payload，并使用恶意脚本。通过构造恶意的XXE访问，可实现未授权服务器访问敏感数据。其危害在于能够完成任意文件访问、系统命令执行、工业内部网络的工业主机及工业服务的探测。与XML外部实体攻击相关的还有XML外部实体扩展(XMLExternalEntityExpansion，XEEE)漏洞攻击，该攻击基于实体扩展而实现，可以在XML文件类型中创建自定义实体，通过消耗目标工业应用软件的计算环境资源来进行DoS攻击。XXE类与XEEE类漏洞攻击的防范建议使用以下方法。①使用最新版XML解析库，缺省禁止XXE解析。②将XXE、参数实体和内联文档类型定义均设为false，以规避XXE漏洞攻击。不安全的反序列化类漏洞攻击与防范。一旦工业应用软件的代码未对数据安全性进行检验，即允许接受不可信的序列化数据，攻击者利用该漏洞构造恶意数据并上传，反序列化时直接针对不可信数据操作，就可能会触发恶意代码的执行，从而使工业应用软件面临DoS、非法访问以及远程命令执行等攻击。防范不安全的反序列化类漏洞攻击建议采取两类方法。一类与编程语言无关，另外一类是针对具体的编程语言。6.简述面向云原生环境三个层面的安全机制答：面向云原生环境的安全机制包括面向云原生环境的安全体系可包含三个层面的安全机制。容器安全容器层面的安全可以分为以下几部分。1)容器环境基础设施的安全性，比如主机上的安全配置是否会影响到其上运行的容器，主机上的安全漏洞和恶意进程是否会影响到容器，容器内的进程是否可以利用主机上的安全漏洞，等等。2)容器的镜像安全，包括镜像中的软件是否存在安全漏洞，镜像在构建过程中是否存在安全风险，镜像在传输过程中是否被恶意篡改等等。3)容器的运行时安全，比如运行的容器间的隔离是否充分，容器间的通信是否是安全的，容器内的恶意程序是否会影响到主机或者其他容器，容器的资源使用情况是否安全，等等。4)整个容器生态的安全性，比如Docker自身的安全性如何，ServiceMesh/Serverless对容器安全有什么影响，容器中安全密钥的管理与传统环境有什么不同，容器化后的数据隐私保护与传统的数据隐私保护是否一致等等。编排系统安全Kubernetes已经成为事实上的云原生编排系统，那么Kubernetes的安全就成为非常重要的编排安全部分。Kubernetes组件接口存在的风险防范，Kubernetes集群部署内部可能发生网络探测、嗅探、拒绝服务和中间人攻击等网络攻击。Kubernetes中的访问控制机制主要由认证机制、授权机制和准入机制三个部分组成。提高Kubernetes中的访问控制权限和授权访问与基于角色的访问控制RBAC机制。云原生应用安全云原生应用的安全，包括面向云原生应用的零信任体系、云原生应用的传统安全机制、业务安全和API安全。7.工业微服务常见的API安全威胁与API安全能力需求答：工业微服务常见的API威胁如下。(1)针对工业微服务API的典型攻击工业微服务API常见攻击方式有：窃听APP和后端微服务之间的通信链路，窃取工业数据或实施重放攻击等；通过数据窃取和注入攻击获得敏感信息：中间人攻击(Man-in-the-middle)攻击：跨站请求伪造(Cross-SiteRequestForgery，CSRF)等。如果JSON、XML等数据格式解析器的安全性不足，也易遭受攻击。(2)工业微服务API认证缺失或强度较弱(3)工业微服务API访问控制较弱(4)工业微服务API密钥管理疏漏(5)工业微服务API业务逻辑漏洞(6)工业微服务API访问限速不当(7)针对工业微服务API的逆向工程分析(8)工业微服务API测试不周工业微服务API安全能力需求：工业微服务架构下API安全能力需求包括API及API网关安全特性，OAuth、SAML、LDAP等安全标准支持能力等。API安全的能力需求主要是保证访问安全性，防止被非授权的客户端访问和攻击；实施API密钥/Secret认证，实施SSL/TLS加密传输等。API网关安全主要是对API调用参数进行数字签名或哈希运算；对API调用进行有效的访问度量和监控，保障系统持续稳定运行；采用高可用方式部署，云端可动态扩展；API网关冗余设计，提供高可靠性；具有流量控制能力，可应付突发流量。安全标准支持方面主要是OAuth、SAML、LDAP等。8.简述微服务架构下应用安全的防护方法答：我们认为面向微服务架构下的应用安全防护方法可以包含以下几方面。(1)认证服务。由于攻击者在进行未授权访问前首先需要通过系统的认证，因而确保认证服务的有效性非常重要，尤其在微服务应用架构下，服务的不断增多将会导致其认证过程变得更为复杂。(2)访问控制访问。控制是针对未授权访问风险最直接的防护手段，在微服务应用架构下，由于服务的权限映射相对复杂，因而会导致访问控制变得更难。(3)数据安全防护。与传统数据安全防护一样，微服务也须注重数据安全，但在微服务应用架构下，服务间通信不仅使用HTTP,还会使用gRPC协议等。(4)其他防护。除了上述防护方法之外，微服务治理框架与API网关WAF可以结合以进行深度防护，如可以在一定程度上缓解微服务环境中被拒绝服务攻击的风险。在微服务架构下，服务可以采用JWT（JSONWebToken）或基于Istio的认证方式9.工业微服务安全防护设计有哪些答：工业微服务的安全需要采用系统工程的方法，从设计、容错、保护等各方面来保障。设计方面，工业微服务的安全工程也可以借鉴单体架构或SOA应用的安全最佳实践。首先，DevOps团队应遵循安全软件开发生命周期(SoftwareSecurityDevelopmentLifecycle，SSDL)的最佳实践，将安全理念融入工业微服务全生命周期。在开发生命周期中，在代码层面可通过自动化静态代码分析与动态测试，作为持续交付流程的有效组成部分，以加快生产环境的服务部署。微服务部署容器层面的安全，应保证各容器之间、容器与主机操作系统之间的有效隔离。工业应用级别方面，应验证用户身份并有效控制其微服务访问操作，为多个微服务间的通信安全提供保证。建议使用安全准则来开发微服务代码，而非经由外部方法在微服务实现之后应用该规则。同时，还可以构建通用的可重复编码标准，以便复用，从而降低了可利用漏洞或特权升级的差异风险。此外，还要对工业微服务代码及其使用定期检查和评审，及时删除过期或未使用的工业微服务。10.简述Kubernetes的优势及其特点，Kubernetes当前存在的缺点答：Kubernetes作为一个完备的分布式系统支撑平台，其主要优势：容器编排轻量级开源弹性伸缩负载均衡Kubernetes相关特点：可移植：支持公有云、私有云、混合云、多重云（multi-cloud）。可扩展:模块化,、插件化、可挂载、可组合。自动化:自动部署、自动重启、自动复制、自动伸缩/扩展。Kubernetes当前存在的缺点（不足）如下：安装过程和配置相对困难复杂。管理服务相对繁琐。运行和编译需要很多时间。它比其他替代品更昂贵。对于简单的应用程序来说，可能不需要涉及Kubernetes即可满足。第七章习题1.简述工业大数据的特征，工业数据与传统互联网数据的差异。答：工业大数据具有大数据4V（大规模、速度快、类型杂、低质量）的内生特征；具有工业逻辑的如多模态、强关联和高通量等特征；还具有跨尺度、协同性、多因素、强机理等应用特征。工业数据包括结构化数据和非结构化数据，注重数据的时效性，强调数据的关联性和因果性，要求数据高精度、预测准确性要求高，具有闭环反馈控制要求。互联网数据多为非结构化数据，少部分为结构化数据，对数据的实时性要求不高；主要依靠统计分析数据的相关性，对预测结果的准确性要求不高，不需要闭环反馈控制。2.简述工业数据安全能力需求答：工业数据机密性需求：需要对工业网络设备及工业主机操作系统、数据库管理系统(DatabaseManagementSystem,DBMS)与工业APP等系统管理数据、鉴别信息以及重要业务数据采用加密等措施来保证传输、存储的保密性。应对工业现场中大量应用的便携式和移动式设备进行敏感信息加密存储。工业数据完整性需求：采集到的工业数据准确、完整，如何保证数据分析所需数据不重复、不遗漏。工业数据可用性需求：工业数据的可用性与其一致性、准确性、完整性、时效性及实体同一性密切相关，一致性是要求相关系统中各关联数据能够相容、无冲突。时效性则要求在不同需求场景下数据新鲜、有效，工业APP对此要求较高。同一性则要求各种数据源中的同一实体描述统一，而且物理实体必须与虚拟数字实体实现一一映射。要求工业数据备份和恢复能力。工业数据实时性需求：工业数据实时性要求各数据接收方或使用方得到的是最新数据。在工控网络中，实时性又具体体现为时效性。3.简述工业数据全生命周期安全防护体系答：工业数据安全防护体系主要是采用技术和管理手段实现数据保护。技术体系包括接入认证、访问控制、权限管理、网络隔离、数据加密、数据脱敏、灾难备份和恢复等，覆盖工业数据全生命周期，工业数据采集、存储、传输与交换、处理与应用以及销毁等安全过程域构建工业数据防护体系，工业数据采集环节，需要考虑采集数据被攻击者直接窃取危险等。工业数据传输与数据交换环节，需要考虑安全传输控制、传输主体及节点身份鉴别和认证、工业数据导入导出、共享与发布、工业数据交换监控等问题。工业数据存储环节，需要考虑存储架构、逻辑存储、副本一致性、备份与归档、时效性等问题。工业数据处理环节，需要考虑数据库选用、处理分析及应用安全，工业数据脱敏，工业数据溯源等问题。工业数据销毁环节，需要考虑数据介质安全，使用介质安全销毁，数据销毁处置方法等问题。4.工业大数据的主要来源，包括业务数据、物联数据、（）三类。A.内部数据B.外部数据C.后部数据D.前部数据正确答案：B5、​工业大数据除了具有一般大数据的四个特性以外，还具有（）、强关联性、准确性、闭环性等特性。A.时序性B.时空性C.时间性D.时效性正确答案：A6.传统的数据安全的威胁主要包括，多选项（）：A.数据复制B.计算机病毒C.黑客攻击D.数据信息存储介质的损坏正确答案：B，C，D7.简述工业数据需要采集企业不同生产管理层面的哪些数据答：工业数据采集生产控制层，需要采集生产状态的实时数据、制造过程中的物料情况、加工设备故障、产品技术参数等；现场执行层，需要采集各种智能设备、工业机器人等信息。还需要采集工业产品全生命周期涉及的PLC/CNC、DNC、SCADA、MES、ERP、PDM等工控系统及工业应用所运行的关键工业数据。8.工业互联网中的数据传输安全保障能力包括哪些方面能力及具体的安全保障技术方法。答：数据传输安全保障能力包括数据完整性能力、数据机密性能力、数据容错能力、数据泄露补救能力。数据完整性能力包括：校验码、消息摘要、数字签名等完整性校验；通信延时和中断处理功能；完整性破坏时采用恢复或重传。数据机密性能力包括：采用加密算法对鉴别信息及重要业务数据加密；接受双方双向身份认证；初始化会话验证；专用传输协议或安全传输协议服务。数据容错能力包括：数据备份、数据归档、数据冗余；数据校验或数据纠错。数据泄露补救能力包括：通知数据主体；缓解泄露危害；追溯泄露责任。9.工业数据云存储面临着安全风险有哪些，需要提供哪些数据云存储防护方法。答：工业数据云存储面临着安全风险包括：工业数据的云存储物理位置通常不受数据所有者及租户控制，用户身份识别与认证不足、秘密凭证或密钥管理不善，易导致非授权数据访问或假冒合法用户访问行为，存在着严重的数据丢失、篡改或泄露风险。黑客可利用工业应用、微服务中的不安全接口或API接口漏洞，窃取系统管理权限；黑客可非法窃得接口访问密钥，直接通过数据库访问用户敏感数据，导致数据泄露，纂改或破坏用户数据等。还存在云平台管理员越权访问、恶意破坏及误操作安全风险，给工业数据带来丢失、篡改或泄露等安全风险。防护方法：工业云提供商与工业数据所有者二者共同协商安全责任，云存储的工业大数据需要综合访问控制机制、加密等手段进行保护。云平台服务提供商需要对该环境中的数据具有特许访问权限和数据加密。云租户负责工业APP研发平台中间件、APP及工业数据本身的安全防护。10.简述适用于工业数据系统的访问控制方法答：适用于工业数据系统的访问控制有基于ACL/访问控制矩阵等访问控制属性、基于用户和资源分级的多级访问控制等。基于用户和资源分级的多级访问控制可使用安全标签(SecurityLabel)，用于对系统的每个用户和工业数据分别赋予与其身份相对应的安全级标签，即系统对相应工业数据的保护程度。在工业互联网数据细粒度访问中，可以使用扩展访问控制标记语言XACML，策略管理员通过策略管理点PAP来定义XACML策略，并将其保存。用户访问工业数据时，由策略执行点PEP将其拦截，并向策略决策点PDP发送一条可携带有助于在PDP上执行决策流程的XACML请求。工业微服务可以使用XACML进行细粒度访问控制。文本数据可基于RBAC增加访问意图来实现工业数据隐私的细粒度保护。图形半结构化数据采用基于关系的访问控制，并采用基于模态逻辑的特定策略语言来描述此类访问控制需求。第八章习题1.工业互联网云侧的安全防护技术主要有哪些关键技术？答：工业互联网云侧的安全防护关键技术主要包括：①访问控制访问控制是云安全的基础，通过授权和密码等身份认证措施，限制数据和系统的访问权限，以避免未经授权的用户、攻击者或恶意软件的入侵。访问控制需要实现严格的权限管理和访问策略，以确保每个用户和设备的访问行为符合安全策略。②数据加密数据加密技术是保护敏感数据和通信过程中数据传输的有效方法，它可以防止潜在的窃听攻击和数据篡改。数据加密需要采用一些高级加密标准，如AES、RSA或SM4等，对数据进行加密，以保护其安全传输和存储。需要对加密算法和密钥进行合理保管，以避免密钥泄露。③安全监控与日志记录安全监控和日志记录是工业互联网云侧安全防范中不可或缺的一部分，这是通过实时监测网络流量、设备状态、用户行为等多种参数，并记录安全事件日志的方式来检测恶意攻击和异常事件。同时，可以对日志记录进行分析以帮助安全专业人员检测威胁、防范网络攻击。④漏洞和威胁防护漏洞和威胁防护是云安全的关键所在，它能够检测和识别网络云侧漏洞，及时发现潜在的威胁并采取措施进行修复。这种防护技术可以通过对设备和云端软件的自动漏洞扫描、漏洞修复、入侵检测和阻断等措施来实现。⑤多层次防护体系多层次安全防护体系可以帮助组织建立一个完整的安全防护策略和体系，其中包括边界防护、网络防火墙、入侵检测与预防系统、安全网关等，实现对云侧环境的全面防护。这种安全体系具有多重防护、多重验证、多重响应等优点，可以在多个方面抵御网络攻击。⑥恶意代码识别和阻断恶意代码识别和阻断措施可以帮助组织拦截恶意软件的传播、入侵和攻击。这种技术包括开发和使用基于云端的恶意代码分析和阻拦系统，以及行为监测和数据分析等工具。这种技术可以检测和阻止所有恶意文件，针对网页或文件的恶意行为，还可以使用一些安全软件工具来进行拦截。为了加强工业互联网系统的内部和外部干扰和攻击，需要采取什么措施，谈谈你的看法。答：为了加强工业互联网系统的内部和外部干扰和攻击，我认为可以采取以下措施：①强制身份验证和访问控制：所有工业互联网中的设备和用户都必须使用唯一的身份认证和许可证（例如，数字证书、访问令牌或其他机制）来激活和管理网络中的功能。采用基于策略的访问控制，为所有工业互联网设备设立和管理统一安全策略，限制每个用户或设备仅可访问其授权的内容。②实现网络隔离和分区：建立安全分区以隔离异构系统和网络之间的通信，确保各种安全域之间的物理和逻辑隔离，并提供安全边界阻止入侵。③加密通信传输：通过使用TLS加密等安全协议，对工业互联网的通信进行加密，以防止未经授权的访问、拦截和篡改。此外，可使用VPN技术来提供加密隧道，确保安全访问云端服务。④应用最新的安全补丁和更新：及时为所有工业互联网设备和软件应用最新的安全补丁和更新，以修复已知的漏洞和脆弱性。⑤设置入侵检测和防火墙：部署入侵检测系统和防火墙，对流入流出的通信进行实时监测和检测，以便防范和应对网络攻击。⑥应用多种层次的安全防御技术：为工业互联网设备和网络应用适当的安全技术，如安全芯片，防恶意软件，模式识别，流量分析，虚拟避难所，静态和动态分析等，以提升安全防御效果。⑦对人员进行培训和教育：对工业互联网中的员工或其他用户进行安全培训和教育，提高员工对安全威胁的认知，了解反病毒防御技术、保密性、完整性和可用性，提高人员风险意识和防范意识。为什么虚拟化安全技术广泛应用于工业互联网中？与工业互联网平台有什么关系？答：随着工业互联网的不断发展和应用，越来越多的企业开始采用虚拟化安全技术来提供更强大和可靠的安全保护。虚拟化安全技术具有以下优势和特点，使其成为工业互联网安全保护的首选：首先，虚拟化安全技术为工业互联网提供了隔离和分区的能力。工业互联网系统通常包含许多设备和应用程序，这些设备和应用程序之间需要交换数据和信息。但是，它们也可能会受到恶意代码或不当访问的影响，可能会导致数据泄露等严重问题。虚拟化技术可以将这些不同的设备和应用程序划分为多个虚拟环境，并相互隔离，使得一个虚拟机遭受攻击时，其他虚拟机不会受到影响，提高了整个系统的安全性和可靠性。第二，虚拟化安全技术提供了全面的监控和审计功能。随着工业互联网的发展，安全事件和漏洞攻击层出不穷。虚拟化管理软件可以提供虚拟机的全面监控和审计，及时发现异常行为和安全事件，并采取措施进行响应和处置。这有助于及时发现和解决问题，提高安全性并减少系统受到攻击的风险。第三，虚拟化安全技术提供了快速恢复和灾备的能力。工业互联网面临各种风险，不可避免地会出现故障、宕机或数据丢失等问题。虚拟化管理软件可以创建快照和备份，使得系统在遭受攻击或出现故障时能够快速恢复。通过虚拟机的迁移和复制，可以实现系统的灾备和高可用性，减少了系统停机时间和数据丢失风险。第四，虚拟化安全技术提供了集中的安全补丁和漏洞管理。工业互联网通常涉及多个操作系统和应用程序，这意味着为每个设备和应用程序安装更新和补丁可能会非常困难和复杂。虚拟化管理软件可以集中安全补丁和更新，检测和修复虚拟机中的漏洞，提高了补丁管理的效率，并降低了系统被漏洞攻击的风险。最后，虚拟化安全技术提供了弹性和可扩展性。工业互联网通常需要快速调整资源分配和部署新的虚拟机实例。虚拟化环境使工业互联网系统能够根据需要快速调整资源分配和部署新的虚拟机实例，以便应对突发的安全威胁和攻击，并提供更好的资源管理和利用。在缺乏虚拟化安全技术的情况下，这种调整资源分配的过程可能非常费时和困难。虚拟化安全技术与工业互联网平台有什么关系：随着工业互联网的快速发展，工业互联网平台越来越复杂。它使用了许多不同种类的设备和应用程序来执行各种任务，因此必须保证安全性以避免重大损失。虚拟化安全技术提供了一种保护工业互联网平台的方法，提供了隔离和分区，安全监控和审计，快速恢复和灾备以及安全补丁和漏洞管理等保护机制，使工业互联网平台更安全、更可靠、更高效。这些保护机制能够帮助企业降低风险并确保业务连续性。请设计一种符合当前工业互联网通信和连接安全的策略。答：一、安全认证和授权：在工业互联网通信和连接中，实施身份认证和访问授权，包括用户名密码、双因素认证、数字证书等方式。确保只有授权用户和设备才能访问工业互联网和相关资源。二、加密通信：为工业互联网通信和连接实现端到端的加密通信，包括数据传输加密和数据存储加密。采用目前可靠的加密算法和协议进行加密通信，避免第三方非法获取和篡改数据。同时，加强数据存储加密，避免敏感数据泄露风险。三、防病毒和防恶意软件：部署防病毒和防恶意软件，对终端节点、中间件和工业控制系统进行及时的病毒扫描和恶意软件检测。避免病毒和恶意软件通过工业互联网通信和连接进行传播和攻击。四、网络隔离和防火墙：在工业互联网中建立网络隔离和防火墙，将网络划分为不同的安全域，严格限制工业互联网通信和连接的访问权限。同时，应用域内和域间的通信进行检查、过滤和监控，以防范横向渗透和攻击。五、安全漏洞管理：及时修复系统和应用程序中发现的安全漏洞，并定期进行安全漏洞扫描。确保系统和应用程序始终处于最新安全状态，并采取预防措施，避免新发漏洞影响工业互联网通信和连接安全。六、操作查证和审计：记录和监控工业互联网通信和连接中操作员和设备的访问、操作和日志信息，对授权和非授权访问进行审计和查证。及时发现异常事件和攻击行为，并采取安全措施阻止或响应。内生安全的思想主要有什么？如何利用内生安全做好工业互联网安全防护？内生安全的思想主要有：答：内生安全的思想主要有：①存在的必然性漏洞和后门总是时不时被人们发现，从未间断过。根据统计规律，漏洞的数量与代码数量存在一定的比例关系，随系统复杂性的增加和代码数量的增大，漏洞数量也随之增加。同时，由于全球化经济的发展和产业分工的专门化、精细化，集成创新或制造成为普遍的生产组织模式，各种产品的设计链、工具链、生产链、配套链、服务链等供应链条越来越长，涉及的范围和环节越来越多，这给后门的预埋植入提供了众多机会。上述这些非主观因素引入的软硬件代码漏洞（陷门）或人为预埋进入信息系统的后门，不论从矛盾的自在性、技术发展的阶段性还是从利益博弈角度来解释，其出现都是必然的，且难以从根本上避免。②呈现的偶然性纵观整个漏洞被发现的历史，虽然时不时有漏洞被发现，但是每个漏洞在什么时候被发现，是怎么被发现的，都有其偶然性，是一个无规律的现象。从认识论关于“事物总是可以被认识的”观点出发，漏洞的存在和发现都属于必然事件，但是具体在什么时间、什么系统上和以什么样的方式呈现出来却是偶然的。这其中既有对漏洞认识的技术阶段性或时代