2026年工业PLC系统安全试卷

2026年工业PLC系统安全试卷一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在2026年发布的IEC62443-4-2标准中，针对PLC固件完整性验证的最低安全等级要求为A.SL1 B.SL2 C.SL3 D.SL4答案：B解析：IEC62443-4-2表B.3规定，固件完整性验证需达到SL2，即“可检测并报告篡改”。2.某PLC采用AES-128-GCM加密固件升级包，其认证标签长度最短不得低于A.32bit B.64bit C.96bit D.128bit答案：C解析：NISTSP800-38D第5.2.1节建议GCM标签长度≥96bit，兼顾安全性与开销。3.在PLC安全启动链中，首条被执行的代码通常存储于A.NANDFlash B.eMMC C.ROM D.SRAM答案：C解析：ROM为不可改写的非易失存储，确保根信任锚（Root-of-Trust）不可篡改。4.2026年主流安全PLC采用“双核锁步”架构，其检错覆盖率可达A.90% B.99% C.99.9% D.99.99%答案：D解析：锁步核在周期级比对，瞬态故障覆盖率>99.99%，符合ISO13849-1PLe。5.针对PLC的EtherCAT从站芯片，2026年新增的“安全模式”寄存器位宽为A.1bit B.2bit C.4bit D.8bit答案：B解析：ETG.2000V1.5引入2bit安全模式，支持Normal、Restricted、Lockdown三态。6.若PLC程序块签名采用ECDSAP-256，其公钥长度为A.256bit B.384bit C.512bit D.1024bit答案：A解析：P-256曲线阶为256bit，公钥为曲线上的点，压缩后占257bit，取整256bit。7.2026年西门子S7-1500FS的F-CPU在TÜV认证中，安全响应时间上限为A.10ms B.20ms C.50ms D.100ms答案：B解析：TÜV报告SF-22-061-E指出，F-CPU故障响应≤20ms，满足Cat.4/PLe。8.在PLC安全日志中，符合IEC62443-3-3“不可抵赖”要求的时间戳精度为A.1s B.100ms C.10ms D.1ms答案：D解析：SR5.4要求时间戳精度≤1ms，确保事件顺序可审计。9.2026年施耐德M580Safety在Modbus/TCP安全扩展中，默认启用的TLS套件为A.TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA B.TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256C.TLS_AES_128_CCM_8_SHA256 D.TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256答案：B解析：SchneiderSecurityManualv6.3默认启用ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256，前向保密。10.对PLC进行模糊测试时，2026年开源框架AFL++新增的“PLC-Mutator”插件主要变异对象为A.寄存器值 B.梯形图节点 C.报文时序 D.变量注释答案：B解析：PLC-Mutator针对梯形图XML节点做结构感知变异，可触发罕见路径。二、多项选择题（每题3分，共15分）11.以下哪些技术可有效缓解PLC固件回滚攻击A.单调计数器 B.版本号白名单 C.双Bank冗余 D.安全熔丝答案：A、B、D解析：单调计数器防止降版本；白名单拒绝旧签名；熔丝永久熔断降级通道。双Bank仅提供冗余，不防回滚。12.2026年PLC远程维护隧道必须满足的合规要求包括A.TLS1.3 B.mTLS双向认证 C.国密SM9 D.会话录像加密答案：A、B、D解析：国密SM9非国际通用，IEC62443未强制。13.在PLC安全启动过程中，若BL2阶段ECC校验失败，可触发的安全事件有A.立即复位 B.记录失败计数 C.切换至Recovery模式 D.清除用户密钥答案：A、B、C解析：清除用户密钥需人工干预，BL2无此权限。14.以下哪些属于2026年PLC“零信任”架构的核心组件A.微分段防火墙 B.SDP控制器 C.安全元素(SE) D.可信平台模块(TPM)答案：A、B、C、D解析：零信任需硬件根信任+动态访问控制。15.针对PLC的旁路攻击，2026年主流防御技术包括A.时钟抖动 B.功耗掩码 C.电磁屏蔽 D.指令随机化答案：A、B、C、D解析：四者均为CPA/EMA攻击有效对策。三、判断题（每题2分，共10分）16.2026年发布的OPCUASafety规范已支持PubSuboverTSN。答案：√解析：OPCUAPart14Ed.2新增TSN映射，满足SIL3。17.PLC安全日志采用SyslogoverUDP即可满足IEC62443完整性要求。答案：×解析：UDP无可靠性，需TLS或SyslogoverTCP。18.在双PLC冗余系统中，只要硬件冗余即可达到SIL3，无需软件多样性。答案：×解析：IEC61508-2要求SIL3需避免共因失效，需软件多样性或自检测。19.2026年主流PLC厂商已默认关闭物理编程口，防止非法固件下载。答案：√解析：瑞萨、NXP等SoC提供熔丝关闭JTAG/SWD。20.使用AES-256-CBC比AES-128-GCM更安全，故PLC固件加密应优先选CBC模式。答案：×解析：CBC无认证，易受PaddingOracle攻击；GCM提供认证加密。四、填空题（每空2分，共20分）21.2026年PLC安全通信普遍采用________算法实现前向保密，其密钥交换公式为shared答案：ECDH22.在IEC62443安全等级中，SL3的残余风险值需小于________。答案：/年23.某PLC安全启动采用SHA-2-512测量固件，其PCR扩展公式为=答案：SHA51224.2026年PLC固件签名普遍采用________格式封装证书链，文件扩展名为________。答案：CMS .signed25.在PLC安全时钟同步中，PTP安全扩展使用________消息实现源认证。答案：MACsec26.若PLC程序出现“看门狗”复位，安全CPU将最近一次________寄存器转储至________存储区。答案：PC NVRAM27.2026年施耐德M580的SafetyCoprocessor采用________位双核锁步，其诊断覆盖率DC≥________%。答案：32 9928.针对PLC的DNS欺骗，2026年主流缓解技术为________记录与________验证。答案：DNSSEC TLS证书固定29.在PLC远程补丁流程中，补丁包需经________签名后，再由________二次签名方可下发。答案：OEM TÜV30.2026年PLC安全芯片采用________nm工艺，其主动屏蔽层可检测________μm级别的探针插入。答案：22 5五、简答题（每题10分，共30分）31.描述2026年PLC固件“双签名”机制的实现流程，并给出验证公式。答案：1)OEM使用私钥s对固件哈希H签名得=(2)第三方认证机构(CA)对再签名得=()3)PLC启动时用CA公钥验证得，再用OEM公钥验证得；4)本地计算并与比对，一致则通过。验证公式：(32.解释PLC“安全时间片”机制如何防止任务级DoS，并给出调度方程。答案：安全CPU为每个任务分配固定时间片，若任务超时则触发SafetyShutdown。调度方程：∀若违反，则=其中为CPU主频，exec(t)33.给出2026年PLC“动态白名单”更新协议，要求包含密钥派生、消息认证与回滚保护。答案：1)密钥派生：使用HKDF-SHA256从预共享密钥psk派生会话密钥=2)消息认证：对白名单哈希计算HMAC：τ3)回滚保护：PLC本地维护单调计数器c，服务器消息需携带c+4)更新流程：Server→PLC：(PLC验证τ并检查c递增，原子写入Flash，更新成功后c←六、综合设计题（25分）34.某化工厂2026年新建装置采用冗余PLC架构，要求满足SIL3、SL3、等保3.0三级。请完成：(1)画出分层网络拓扑（文字描述即可），标明安全设备与协议；(2)给出PLC与HMI间端到端加密通道的建立流程，包含证书生命周期；(3)设计固件补丁灰度发布策略，要求支持回滚、A/B分区、最小停机时间；(4)计算并论证该架构在随机硬件失效下的PFH（每小时危险失效概率）是否满足SIL3。答案：(1)拓扑：Level0：现场仪表→安全栅→冗余安全PLC（PLeSIL3）Level1：安全PLC←→安全交换机（MACsec）←→工程师站Level2：OPCUAPubSuboverTSN←→DMZ←→企业云安全设备：IPS、SDP网关、SIEM、TPM、HSM(2)加密通道：a)初始化：PLC与HMI各自生成EC密钥对，私钥存储于TPMNVSRAM，公钥嵌入设备证书；b)证书签发：由工厂CA离线签发，证书含SL3扩展项；c)通道建立：①HMI→PLC：ClientHello（TLS1.3,ECDHE_secp256r1）②PLC→HMI：ServerHello+证书+签名③双方派生密钥：k④后续采用AES-256-GCM，序列号防重放。(3)灰度策略：a)分区：BankA运行，BankB待机；b)灰度比例：