水务工业控制系统网络安全定级指南编制说明

上海市地方标准《水务工业控制系统网络安全定级指南》

征求意见稿编制说明

一、工作简述

（一）任务来源

本标准由上海市水务局（海洋局）、上海市互联网信息办公室提出，

由上海市市场监督管理局批准立项，列入《2021年度第二批上海市地方

标准制修订项目计划》（沪市监标技〔2021〕341号），标准立项名称

为《水务工业控制系统网络安全分类分级指南》。本标准由上海市信息

安全标准化技术委员会技术归口，上海城投水务（集团）有限公司牵头

承担起草。参与起草单位包括上海市水旱灾害防御技术中心、上海工业

控制安全创新科技有限公司、华东师范大学、公安部第三研究所、上海

城投原水有限公司、上海市城市排水有限公司、上海城投污水处理有限

公司、中国电子技术标准化研究院、中国科学院上海高等研究院、上海

电器科学研究所（集团）有限公司、上海伊世智能科技有限公司，主要

起草人为赵立鸣、冼峰、朱依馨、宗志锋、刘虹、王旭、龚思陈、邹春

明、康天娇、宋文涛、匡海鹰、张宇宇、尹轶夙、王峥、高媛、张卫红、

贾雨松、朱明瑞、吴海青、薛明、李琳、宁德军、唐晓俊、乔琪。

（二）项目背景

《中华人民共加国网络安全法》第二十一条规定“网络运营者应

当按照网络安全等级保护制度的要求，履行相关的安全保护义务”。

网络安全等级保护成为国家网络安全保障的基本策略和措施。水务行

业是由原水、供水、节水、排水、污水处理及水资源回收利用等构成

的产业链，是关系国计民生的公共事业。水务工业控制系统作为实现

水务自动化、网络化、智能化的基础构件，传统工业控制系统（TCS）

面临的网络威胁在水务工业控制系统中都可能会出现。水务工业控制

系统作为公共事业性的基础设施，其网络安全风险影响更加重大，一

旦发生网络安全事件，可能导致的后果会更加严重。开展水务行业网

络安全等级保护建设工作是水务行业及各汲单位业务应用安全的基

础性工作，对贯彻实施《中华人民共和国网络安全法》、保障水务行

业网络安全具有重要意义。

我国已发布了GB/T22240-2020《信息安全技术网络安全等级

保护定级指南》国家标准，为水务工业控制系统网络安全定级提供了

通用规定和基本遵循。水务工业控制系统是涉及多种功能环节的大型

复杂系统，水务工业控制系统网络安全定级需要对原水、制水、供水、

排水、污水等五种典型功能环节及其涉及水库、增压泵站、制水厂、

供水集中调度泵站、供水独立泵站、排水集中调度泵站、排水独立泵

站及污水处理厂八种功能环节进行功能安全要素、定级要素、危害程

度分析及安全保护等级确定。为了促使GB/T22240-2020在水务行业

有效落地实施，需要基于水务工业控制系统组成多样性、业务运行复

杂性和地方性特点特性，制定水务工业控制系统网络安全定级标准，

为水务工业控制系统网络安全定级提供具体的操作性指南，整体提升

水务工业控制系统网络安全定级的合规性、合理性及准确性，整体提

升水务工业控制系统网络安全防护水平。为此，上海城投水务（集团）

有限公司牵头，联合各界意向单位，建议制定《水务工业控制系统网

络安全定级指南》地方性标准，形成产、学、研、用一体化体系，规

范及指导水务行业网络安全建设工作。

本标准为水务工业控制系统的网络安全定级工作提供明确的指

导和规范，为水务行业提供一致性和可比性的水务工业控制系统的网

络安全定级，可指导水务工业控制系统迅速、快捷地确定网络安全保

护等级，提高水务行业整体的网络安全水平。本标准可指导水务行业

组织和企业建立健全网络安全管理体系，有效应对网络威胁和攻击，

减少可能的风险和损失。本标准利用综合评分的方法为水务工业控制

系统明确系统的重要程度、加强对重要工业控制系统的保护提供了量

化参考。

（三）起草过程

标准制定任务明确后，组建了由水务行业管理单位、使用单位、设

计单位和服务支撑单位四方面专家组成的标准起草组，展开标准编写筹

备工作，调研上海水务工业控制系统生产现状、了解发展趋势、研究编

写提纲、起草标准征求意见稿，采用先进的理念、科学的方法、高素质

的队伍组织编写有序推进起草工作。

2021年5月，召开项目建议讨论会，确立标准建议名称为《水务工

业控制系统网络安全分级分类指南》，确定标准起草组及专家组组成；

起草组召集各方面专家启动标准起草工作，确立本标准拟解决的主要问

题：

1）标准定位于上海水务行业多部门、典型功能环节多的工业控制

征求意见稿进行公开征求意见，截至2022年2月26日，共收集反馈意

见12条。其中，社会反馈意见6条，包括中交三航院航务勘察设计有

限公司2条、上海城投水务（集团）有限公司制水分公司闵行水厂4条;

内部反馈意见6条，包括上海城市排水有限公司4条、上海城投原水有

限公司2条；

2022年3月，对反馈意见进行论证，对标准征求意见稿进行修改完

善，12条意见全部采纳;

2022年6月，组织起草组会议，对征求意见修正稿进行内部审核；

2023年3月，水务局组织专家征求意见会，与会专家鉴于为水务工

业控制系统制定具体的、具备落地性的定级指南的迫切性，且网络安全

建设工作“安全定级”相比“分类分级”更具指导作用，建议将标准名

称由《水务工业控制系统网络安全分级分类指南》变更为《水务工业控

制系统网络安全定级指南》，同时对标准内容提出修改意见。起草组依

据专家意见再次修改、调整标准结构，完善标准内容及格式；

2023年5月，上海市信息安全标准化技术委员会组织专家技术审查

会，与会专家基于本标准与GB/T22240-2020的关联性，鉴于网络安全

等级保护定级工作是水务行业及各级单位依法开展网络安全等级保护

工作的基础性工作，在GB/T22240-2020《信息安全技术网络安全等级

保护定级指南》提供的通用规定和基本遵循基础上，为水务工业控制系

统制定具体的、具备落地性的定级指南已成为当务之急，且网络安全建

设工作“安全定级”相比“分类分级''更具指导作用，故建议将标准名

称变更为《水务工叱控制系统网络安全定级指南》。起草组根据专家意

见进行修改完善。

二、标准编制依据和原则

(一)编制依据

本标准依据GB/T1.1・2()2()《标准化工作导则第1部分：标准

化文件的结构和起草规则》的要求进行编写。起草组重点研究、参考

了GB/T22239-2019《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》、

GB/T22240-2020《信息安全技术网络安全等级保护定级指南》、GB/T

36324-2018《信息安全技术工业控制系统信息安全分级规范》等国

家标准°在遵循网络安全等级保护定级标准、要求的基础上，针对水

务工业控制系统定级工作进行细化，提出水务工业控制系统典型功能

环节分类方法以及水务工业控制系统网络安全保护等级划分规则、定

级指南和计算模型参考，使本文件的起草具备科学性、规范性、实用

性和可操作性。

(二)编制原则

1、依法合规。本标准编制与我国现有的政策、法规、标准、规

范等相一致，遵照国家网络安全方面的法律和条例，以国家等级保护

要求为基础，助力等级保护制度在水务行业的落地。

2、面向应用。本标准的编制以保证水务工业控制系统持续稳定

运行为安全中心目标，网络安全分级、分类应确保水务工业控制系统

的可用性。标准的起草应把握地方特色、水务行业特点与通用性之间

的平衡点，既考虑到上海的特殊需求，又能够为水务行业网络安全工

作提供适用性，还能够为其他地区和行业提供参考。

3、注重实效。本标准的编写是在对国内相关标准内容消化、吸

收的基础上，适应水务工业控制系统各典型功能环节系统特点并提供

符合实际的分级、分类方法，因此标准编写应具备实用性。标准编制

过程中为了保证算法的适用性和合理性，进行多方验证、调研，并通

过水务工业控制系统的实际睑证，确定模糊集算法(FAHP)在网络

安全建设工作中的适用性。过于严格和复杂的安全要求以及网络安全

等级级别确定不合理，可能会增加企业和单位的负担，因此本标准的

制定还需要考虑到顶级系统建设和投入成本效益的平衡。

4、科学先进。利用算法辅助判定水务工业控制系统的安全保护等

级，需综合考虑水务工业控制系统的建设现状和需求，分类方法、分级

规定应具有科学性、可操作性。网络安全技术一直在不断发展和更新，

新的威胁和漏洞不断出现。标准编制过程中，起草组密切关注最新的网

络安全技术发展动态，及时更新标准内容，确保标准的前瞻性。

三、主要条款说明

(一)标准框架和主要内容说明

1.范围

给出了本标准的主要内容概要和所适用的使用范围。

2.规范性引用文件

列出了标准中规范性引用标准的清单。

3.术语和定义

给出了“典型功能环节”“独立泵站”“集中调度泵站''“水务工

业控制系统”及“水务生产服务功能体系”等术语和定义。

4.缩略语

列出了标准中出现的缩略语及其中英文名称。

5.水务生产服务功能体系架构及系统分类

明确了水务工业生产的功能体系架构、系统分类及系统组成的相关

内容。从水务生产服务功能体系、水务工业控制系统分类及水务工业控

制系统的组成几方面描述了水务工业控制系统的功能体系情况及原水、

制水、供水、排水及污水等典型功能环节类的组成情况和系统边界确认

方法。

6.网络安全定级原则及原理

结合上海水务行业特点确定水务工业控制系统网络安全定级原则

与定级原理：明确水务工业控制系统受侵害的客体、对客体的侵害程度、

对水务生产服务功能体系的影响程度、定级原理模型、对水务生产服务

功能体系的影响程度与定级要素的关系。

7.定级工作流程和方法

给出了水务工业控制系统网络安全定级工作流程，基于模型和算法

提出水务工业控制系统定级方法。依据安全模型确定水务工业控制系统

的定级对象及其边界、确定定级对象所支撑的典型功能环节及评估对

象、对水务生产服务功能体系安全影响的评估要素、典型功能环节对水

务生产服务功能体系影响程度的评估方法、确定典型功能环节对水务生

产服务功能体系的影响程度等级以及确定工业控制系统影响客体、危害

程度及对象的安全保护等级。

在安全模型的指导下提出计算公式，利用科学的方法提出水务行业

工业控制系统定级方法。在水务原水、制水、供水、排水及污水各典型

功能环节随机抽取工业控制系统进行试点，先后对多个工业控制系统进

行公式计算合理性验证，并取得了良好的效果，及精确的等级判定效果。

明确了水务工业控制系统定级方法模型、定级流程、确定定级对象及边

界、对水务生产服务功能体系安全影响的评估要素、典型功能环节对水

务生产服务功能体系影响程度的评估方法、确定典型功能环节对水务生

产服务功能体系的影响程度等级及确定工业控制系统影响客体、危害程

度及对象的安全保护等级。同时进一步界定水务工业控制系统核心系统

的确定方法，并在上海青草沙水源地原水工程五号沟泵站实验验证算法

的合理性、有效性，证明本文件提出算法的科学性。在水务工业控制系

统定级方法的基础上，通过核心系统确定关键要素与核心系统确定方法

两个方面，进一步提出水务工业控制系统核心系统的确定方法。

8.等级变更

明确了当水务工业控制系统等级保护对象所支撑的典型功能环节

变更时的相关要求C

9.附录

给出水务典型功能环节功能安全要素分析方法模型及影响程度

评分计算方法。解释了各功能要素取值、综合权重取值等的算法及原

理，为安全定级原理提供了科学的解释。

（1）影响程度计算方法概述

主要采用模糊层次分析法，综合计算出各个典型功能环节对水务

生产服务功能体系影响程度的得分，辅助水务工业控制系统网络安全

保护等级划分。依据水务生产服务功能体系安全影响的评估要素，结

合对应综合指标权重，计算该典型功能环节对水务生产服务功能体系

影响程度得分。

（2）分析步骤说明

依据水务行业原水、制水、供水、排水、污水五个典型功能环节

类下的各典型功能环节，采用层次结构模型建立互补判断矩阵，利用

功能安全要素权重公式得到每个要素的权重，计算实际评分以最终确

定网络安全保护等级。

（3）功能安全要素取值范围

确定每一项功能安全要素取值为范围，使得每一层的带权分值和

仍在指定区间内，将最终的系统得分化为百分制，用以计算各典型功

能环节的取值。

（二）关键技术条款说明

在明确将功能安全与信息安全相结合的要求后，如何对评估系统

的安全要素指标进行合理赋权便成了下一个关键问题。（FAHP）模

糊层次分析法是一种定性与定量相结合的系统分析方法，用于确定评

估模型中各评估因子的权重，能较好应用二多目标、多准则、多要素、

多层次的复杂决策问题。其旨在基于专家意见赋予模糊权重，但赋予

的权重具有主观偏差。经过研究发现，采用模糊层次分析（FAHP）

与病权法结合的方法，对水务工控系统功能安全与信息安全进行综合

性风险评估，从而保障系统整体安全水平，具有很高的可行性与实用

性。模糊层次分析法通过专家意见赋予主观权重，嫡权法则凭借实际

数据分析赋予客观权重，减少主观偏差值。将两者的分析结果综合到

一起形成一个最终权重赋值结果，保证预测模型更加准确可靠。

根据信息安全风险分析原理，将风险分析分为资产、脆弱性和威胁

3个要素，可类比为层次结构模型中的目标层、要素层、评价层结合多

方考究，本项目将通过对原水、制水、供水、排水、污水五个典型工艺

场景的分析，抽象出安全要素指标，以（FAHP）模糊层次分析与机器

学习算法嫡权法为基础，对指标进行合理的定性与定量分析扫描并挖掘

水务典型和主流工控设备的漏洞，评估当前系统的安全脆弱点及攻击可

能性，从而实现对水务典型工艺流程的安全风险评估，保障水务工控系

统功能安全与信息安全。

（三）主要试脸（或验证）情况分析

采用上海水务工业生产已有工业控制系统及上海工业控制安全

创新科技有限公司搭建的水务工业控制系统数字李生实验床，实现分

析、整合与感知水务工业控制系统生产、运营、建设管理以及资源管

理等业务领域各类网络安全信息及相关外部信息，并依据科学的计算

方法进行模拟定级，从而对水务工业控制系统的定级科学性进行验证

和参考。

同时，结合华宗师范大学算法团队采用的模糊层次分析法，综合

计算出各个典型功能环节对水务生产服务功能体系影响程度的得分，

辅助水务工业控制系统网络安全保护等级划分。依据水务生产服务功

能体系安全影响的评估要素，结合水务工业控制系统实际情况对应的

综合指标权重，计算该典型功能环节对水务生产服务功能体系影响程

度得分，并根据实际验证情况提供了《水务工控系统网络安全分类分

级模型验证报告》C

作为本文件重要的验证技术，华东师范大学算法团队通过对原

水、制水、供水、排水及污水各典型环节类的实际生产环境进行实测

验证，取样包含水库（包括青草沙水库等3个样本）、水库增压泵站

（包括五号沟泵站等9个样本）、制水厂（包括长桥水厂等11个样

本）、供水独立泵（包括华翔等9个样本）、供水集中调度泵站（包

括市南集中调度泵站等2个样本）、排水输送泵站（包括月罗等9个

样本）、防汛泵站（包括肇嘉浜