2026年工业身份认证安全试卷

2026年工业身份认证安全试卷1单项选择（每题2分，共20分）1.1在IEC62443安全等级SL-3的工控系统中，身份认证环节必须满足的最低密码学强度是A.80bit对称等效强度 B.112bit对称等效强度 C.128bit对称等效强度 D.192bit对称等效强度答案：B 解析：IEC62443-3-3表18规定SL-3需≥112bit对称等效强度，对应RSA-2048或ECC-224。1.2某PLC采用OPCUA服务器，其UserTokenPolicy为“Username-Password”且SecurityPolicy为Basic256Sha256。若服务器随机数长度不足，最可能遭受的攻击是A.重放 B.中间人降级 C.离线字典 D.时序侧信道答案：C 解析：Basic256Sha256使用Salt+Hash，随机数不足导致Salt空间小，离线暴力可行。1.3在零信任架构中，对工业现场“人-机-物”三元主体进行持续信任评估时，最不依赖的数据源是A.工业防火墙日志 B.物理防拆开关状态 C.用户行为基线 D.固件哈希白名单答案：A 解析：防火墙日志为网络侧数据，零信任更关注端点侧身份与行为。1.4某DCS工程师站采用FIDO2安全密钥，下列关于“用户验证(UserVerification)”说法正确的是A.必须执行PIN B.可配置为“discouraged” C.必须执行生物特征 D.必须执行指纹+PIN答案：B 解析：FIDO2规范允许RP通过uv参数设为discouraged，适配共享终端场景。1.5在SM9标识密码体系中，用于签名的私钥生成函数标识是A.ke B.ks C.kv D.kp答案：B 解析：SM9签名私钥由密钥生成中心使用ks=H1(ID∥hid,N)计算。1.6某工厂部署802.1X+EAP-TLS，终端证书采用TCGTPM2.0生成并存储。若TPM的EK证书过期，会导致A.无法完成EAP-TLS握手 B.无法签发新的AIK证书 C.无法启动802.1X认证 D.无法更新平台固件答案：B 解析：EK仅用于TPM所有权与AIK签发，不影响上层EAP-TLS证书链。1.7在工业区块链身份链(IndustrialDID)中，用于解析控制器DID文档的协议层是A.OPCUAPubSub B.DDS-Security C.DIDCommv2 D.MQTT5.0答案：C 解析：DIDComm为去中心化身份通信协议，独立于传输层。1.8某SCADA采用Kerberos认证，若TGT有效期设为8h而现场巡检周期为12h，最可能产生的风险是A.票据溢出 B.票据过期导致服务拒绝 C.密钥表爆破 D.AS-REProasting答案：B 解析：巡检>有效期，长期无人值守导致TGT过期，脚本无法自动续期。1.9在NISTSP800-63B的Verifier-CSP模型中，若采用PBKDF2进行密钥派生，最低迭代次数要求为A.1000 B.10000 C.32000 D.100000答案：B 解析：AAL2要求≥10000次，AAL3要求≥100000次；题目未指定AAL，默认AAL2。1.10某工业VPN网关采用国密SM4-GCM加密，若IV重复使用，则最先泄露的信息是A.私钥 B.明文异或值 C.认证密钥 D.随机数种子答案：B 解析：GCM在IV重用时泄露异或明文，导致机密性完全丧失。2多项选择（每题3分，共15分，多选少选均不得分）2.1下列哪些技术可有效防止工业HMI遭受“凭证填充”攻击A.FIDO2无密码登录 B.图形验证码 C.IP白名单 D.登录速率限制 E.客户端TLS指纹校验答案：ABD 解析：IP白名单与TLS指纹无法阻止合法IP的撞库。2.2关于IEC62351-9中的“在线证书状态协议(OCSP)扩展”，以下说法正确的是A.支持多证书批量查询 B.支持Nonce防止重放 C.支持签名算法SM2-with-SM3 D.支持缓存有效期≤300s E.支持工业防火墙穿越的UDP封装答案：ABCD 解析：IEC62351-9未强制UDP，默认HTTP/HTTPS。2.3在工业5G专网中，用于终端二次认证的EAP方法包括A.EAP-TLS B.EAP-TTLS-PAP C.EAP-SIM D.EAP-AKA’ E.EAP-TEAP答案：ABE 解析：EAP-SIM/AKA’为首次接入认证，非二次。2.4某DCS采用“一机两网”架构，内网使用OPCUA，外网使用MQTT。下列哪些措施可确保“跨网身份一致性”A.OPCUA与MQTT共用同一PKI根CA B.使用DID方法将控制器身份锚定到联盟链 C.通过网关映射X.509证书为MQTTJWT D.在MQTT主题嵌入设备序列号 E.采用双向TLS桥接答案：ABCE 解析：主题嵌入序列号无密码学绑定，无法保证一致性。2.5关于TPM2.0的Policy-OR机制，以下场景合理的是A.允许“管理员指纹”或“恢复密钥”解锁磁盘 B.允许“开机次数<100”或“特定PCR值”放行 C.允许“地理位置在中国”或“VPN隧道已建立” D.允许“BIOS版本=5.7”或“USB密钥已插入” E.允许“时间戳在窗口期”或“数字签名验证通过”答案：ABDE 解析：TPM无法直接获取地理信息，C不可行。3判断改错（每题2分，共10分，先判对错，若错则划线部分并给出正确表述）3.1在工业防火墙启用“深度包检测(DPI)”后，即可完全阻止针对ModbusTCP的未授权写单寄存器攻击。答案：错。划线“完全阻止”→改为“降低风险但仍需身份认证与授权”。3.2NISTSP800-63-3将身份保证等级IAL分为1~3级，其中IAL3要求面对面验证或等效远程视频。答案：对。3.3SM2数字签名算法中，若签名者重复使用同一随机数k，则攻击者可通过两条签名恢复私钥。答案：对。3.4IEC62443-4-2要求所有嵌入式设备必须支持“账户锁定”功能，且锁定阈值≤3次。答案：错。划线“必须”→改为“推荐(SL-3及以上强制)”；阈值≤5次。3.5在工业区块链中，若DID方法采用publicKeyPem格式，则可直接将RSA公钥嵌入DID文档而无需JWK转换。答案：对。4填空（每空1分，共15分）4.1在OPCUA的UserTokenPolicy中，若SecurityPolicy为Aes256-Sha256-RsaPss，则对应的对称密钥长度为______bit，非对称签名算法为______。答案：256，RSA-PSS-SHA2564.2某工控交换机支持MACsec，其默认加密套件GCM-AES-128的ICV长度为______Byte。答案：164.3在NISTSP800-53Rev5中，控制族IA(IdentificationandAuthentication)包含______个基线控制，其中IA-5主要处理______。答案：11，AuthenticatorManagement4.4若采用国密SM9密钥封装机制，封装方使用的主公钥长度为______Byte，封装后的密文长度为______Byte。答案：128，644.5在工业零信任参考架构中，信任引擎进行风险评分时，一般将“设备健康度”权重设为______，“用户行为异常度”权重设为______，二者之和为1。答案：0.6，0.4（可互换）4.6某PLC固件采用ECDSA-P256签名，若哈希算法由SHA-256误配为SHA-1，则签名可继续验证通过，但碰撞抵抗强度降至______bit。答案：804.7在802.1AR标准中，DevID证书的主题备用名称(SAN)必须包含______OID，以表明设备型号。答案：..54.8当工业VPN采用WireGuard协议时，握手过程使用的Diffie-Hellman曲线为______，密钥交换消息长度为______Byte。答案：Curve25519，325简答（每题8分，共24分）5.1简述在工业现场使用“证书+本地生物”双因子认证时，如何防止生物模板在终端被替换攻击。答案要点：1.生物模板不以明文存储，仅保存加密模板，密钥由TPM密封；2.启用TPM的PCR度量链，确保OS+应用完整性，防止模板文件被替换；3.匹配过程在TEE内完成，结果输出仅返回布尔值；4.证书私钥与生物结果进行Policy-AND绑定，缺一不可；5.远程attestation定期向IAM上报模板哈希，异常即吊销证书。5.2解释为何在IEC61850-9-2LE采样值网络中，无法直接使用TLS1.3进行身份认证，并给出两种替代方案。答案：采样值要求<1µs抖动，TLS1.3握手RTT>1ms破坏实时性；方案A：采用IEEE1588v2安全扩展+MACsec，预共享密钥，零握手延迟；方案B：使用IEC62351-6的“采样值认证”(SVA)扩展，在应用层追加HMAC-SM312Byte标签，验证延迟<100ns。5.3说明在工业区块链DID注册表中，如何通过“链上锚定+链下元数据”机制实现控制器固件升级后的身份连续性。答案：1.控制器出厂生成DID，将DID与初始固件哈希写入联盟链；2.升级时，新固件哈希通过SPDM测量，生成新的manifest；3.使用旧固件私钥对manifest签名，证明拥有旧身份；4.向链发送DIDUpdate交易，更新“currentFirmwareHash”字段；5.验证节点检查旧签名有效且新哈希在白名单，即承认连续性，无需重新签发DID。6计算与综合（共16分）6.1某热电厂DCS采用RSA-2048签名保护固件更新包。已知签名算法为RSASSA-PKCS1-v1_5withSHA-256，公钥指数e=65537，模数N的十六进制前8字节为00AA38F7…。攻击者通过侧信道获取某次签名值s=0x1234…（2048bit），并已知对应消息摘要m=SHA-256(firmware)=0xabcd…（256bit）。（1）写出验证签名的数学公式。（3分）（2）若攻击者进一步获得另一签名s′对应同一m，请给出利用“相同消息+不同签名”伪造新签名的最小步骤，并评估成功概率。（5分）答案：（1）验证公式：s其中右侧为0x000x010xFF…0x00||DER(SHA-256)||m，共256Byte。（2）RSASSA-PKCS1-v1_5为确定性签名，同一m必得相同s；若出现s≠s′说明实现漏洞（如低熵随机填充）。攻击者可利用Bleichenbacher’06攻击：步骤1：检查s^emodN与s′^emodN是否均落在PKCS填充区间；步骤2：计算gcd(s−s′,N)得p，从而分解N；步骤3：使用私钥生成任意新签名。成功概率≈1，因同一m出现两合法签名即暴露因子。6.2某零信任网关采用国密SM2签名+SM4-GCM加密隧道。已知SM2曲线参数为Fp-256，私钥d=0x123…，公钥P=dG=(x,y)。网关每小时生成新会话密钥K=HKDF(SM2-SharedSecret,“2026”,128bit)，并用SM4-GCM传输数据。若攻击者窃取某小时会话密钥K，并回放该小时全部数据包，请回答：（1）在IV唯一且96bit条件下，能否解密后续小时数据？（2分）（2）若将IV缩短为32bit且计数器循环周期2^32，给出攻击者恢复第一小时明文的平均复杂度。（6分）答案：（1）不能，因每小时K独立，前向安全。（2）32bitIV导致密钥-IV对复用概率达Birthday2^16。攻击者收集2^16条密文，期望找到一对(iv,c),(iv,c′)，利用GCM的异或性质：c⊕c'=m⊕m'通过工业协议已知格式可离线恢复m，复杂度≈2^16次异或，内存可忽略。7综合设计（共30分）7.1场景：2026年某千万吨级炼油厂计划建设“零信任+后量子”双栈身份体系。现场包含：•1800台本安型温度变送器（ARMCortex-M33，主频160MHz，RAM256kB，Flash1MB）；•120台防爆IPC工程师站（x86-64，32GBRAM）；•40套安全仪表系统SIS（双机热备，通过SIL3认证，CPU主频1GHz，RAM512MB）；•外部合作伙伴需通过5G切片远程运维。设计一套端到端身份认证方案，满足：①变送器侧计算开销<10%CPU；②支持后量子算法迁移，且私钥不可提取；③支持5G切片二次认证与漫游；④支持国密合规与IEC62443SL-3；⑤提供完整的证书生命周期与撤销机制。要求：（1）给出分层架构图（文字描述即可）；（6分）（2）列出各组件采用的密码算法与密钥长度；（6分）（3）计算变送器一次认证能耗（假设CPU全速功耗80mW，给出公式与数值）；（6分）（4）描述后量子迁移的“双钥并行”策略，并评估额外Flash开销；（6分）（5）给出5G切片漫游时的“身份绑定”流程，确保切片切换时延<50ms。（6分）答案：（1）架构：Layer-0芯片级：M33+ATECC608A-TNG（含P-256硬件加速器+PCR扩展寄存器）；Layer-1现场级：变送器→ISA100.11a无线→边缘网关→OPCUA聚合器；Layer-2厂区级：IAM零信任控制器(Zero-TrustController,ZTC)←→PKI/CI联盟链；Layer-3外部级：5G切片+边缘UPF→PartnerZero-TrustProxy(PZP)。（2）算法：变送器：当前SM2-P256签名/验签；后量子Dilithium2签名（仅验签在端侧，签名在网关代理）；对称SM4-CCM128bit；密钥派生HKDF-SM3。变送器：当前SM2-P256签名/验签；后量子Dilithium2签名（仅验签在端侧，签名在网关代理）；对称SM4-CCM128bit；密钥派生HKDF-SM3。IPC：双栈SM2+P-256与Dilithium3；TLS1.3使用HybridKey-Share(X25519+Kyber