目錄

工業互聯網密碼技術應用Q&A

Q1：設備身份認證與接入控制

Q2：通信數據加密與完整性保護

Q3：遠程安全訪問

Q4：平臺與數據安全

Q5：軟件與固件安全

Q6：日志審計與抗抵賴

首傳信安-解決方案

總結

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工業互聯網通過將工業體系與互聯網體系深度融合，將工業領域中的人、機、物等生產經營要素全面聯通，形成了影響工業和經濟發展的關鍵信息系統。從封閉的工業環境到開放互聯網的網絡環境，工業互聯網安全形勢嚴峻。以下針對核心安全挑戰，梳理關鍵問題與應對方案。

工業互聯網密碼技術應用Q&A

Q1：設備身份認證與接入控制

主要問題：工業現場設備（PLC、傳感器等）數量龐大、來源復雜。如何確保接入設備合法可信？如何防止非法/惡意節點接入？

解決方案：①為每個設備頒發唯一的、基于公鑰基礎設施的數字證書。設備在接入網絡或與其他設備/平臺通信時，通過交換和驗證證書來證明身份。

②在設備出廠或部署時預置共享密鑰，用于設備與網關或控制中心之間的雙向認證。

③考慮到工業設備資源（計算、存儲、功耗）受限，采用優化或輕量級的認證協議（如基于國密SM2/9算法的精簡實現）。

核心價值：可以防止非法設備接入、防止設備被仿冒或替換，建立設備間的信任關系。

Q2：通信數據加密與完整性保護

主要問題：工業網絡中的數據傳輸（如現場設備到控制器、控制器到SCADA、SCADA到MES/云平臺）易遭竊聽/篡改，傳統工業通信協議缺乏安全機制。如何防護？

解決方案：①在TCP/IP層應用TLS/SSL協議或其工業定制版本（如OPC UA over TLS），提供端到端加密和完整性校驗。

②在應用層協議（如MQTT, CoAP, OPC UA）中集成加密和消息認證碼功能（使用對稱算法如AES、SM4，或非對稱算法如RSA、SM2）。

③在遠程訪問或跨區域網絡連接時，建立加密隧道（如IPsec VPN, SSL VPN）。

④使用HMAC或基于國密SM3等算法生成MAC，確保數據在傳輸過程中未被篡改。

核心價值：保護生產數據、控制指令、工藝參數等敏感信息不被竊聽，確保數據的真實性和完整性，防止“中間人攻擊”和指令篡改。

Q3：遠程安全訪問

主要問題：工程師、運維人員需要遠程訪問工業現場設備進行調試、診斷和維護。如何確保遠程訪問的安全，防止未授權訪問和會話劫持？

解決方案：①要求遠程用戶使用多因素認證（用戶名/口令 + 動態令牌/數字證書/生物特征）。

②必須通過加密的VPN隧道（如SSL VPN）訪問工業網絡。

③基于角色和最小權限原則，嚴格控制遠程用戶能訪問哪些設備和執行哪些操作，通常結合數字證書或令牌進行細粒度授權。

核心價值：安全地支持遠程運維，降低現場維護成本，同時防止非法遠程入侵。

Q4：平臺與數據安全

主要問題：工業互聯網平臺匯聚大量高價值敏感工業數據（設備狀態、生產參數等）。如何保護存儲數據？如何安全共享與分析？

解決方案：①對存儲在數據庫、云端或邊緣節點的敏感數據進行加密（靜態加密），使用AES、SM4等算法。管理好加密密鑰至關重要。

②應用透明數據加密或字段級加密。

③在需要多方協作分析數據但又不希望暴露原始數據時，使用高級密碼學技術（安全多方計算/同態加密），在加密狀態下進行計算。

④結合密碼哈希函數等技術，在共享或發布數據前去除或混淆敏感個人信息。

⑤建立密鑰管理系統，安全地生成、存儲、分發、輪換和銷毀密鑰（使用HSM等硬件設備增強安全性）。

核心價值：防止內外部數據泄露，滿足隱私法規要求，實現安全的數據利用和價值挖掘。

Q5：軟件與固件安全

主要問題：如何確保設備軟件/固件更新包來源可信且未被篡改？

解決方案：①?軟件/固件發布者使用私鑰對更新包進行簽名。設備在安裝前使用對應的公鑰驗證簽名，確保更新包的來源可信和內容完整。

核心價值：防止惡意固件或軟件被注入設備，保障設備運行環境的安全。

Q6：日志審計與抗抵賴

主要問題：如何確保關鍵操作日志（參數修改、指令下發、用戶登錄）的真實性、完整性，防止操作抵賴？

解決方案：①對重要的操作記錄進行數字簽名并附加可信時間戳。

核心價值：提供操作行為的不可否認性，滿足合規審計要求，便于安全事件追溯。

解決方案

工業互聯網網絡是構建工業環境下全面互聯的關鍵基礎設施，工業控制系統通過網絡連接，實現數據在設備層和平臺層之間流動，進行數據分析、運營決策，智能控制等，最終實現生產優化。

工業互聯網是實現新型電力系統“供需協同、靈活智能”的使能基礎設施。首傳信安自主研發的量子安全網關，支持RS485、RS232、WiFi、5G 等工業接口；滿足實時應用業務數據加密高并發、低延時要求。首傳加密安全網關能保證通信前身份認證，建立安全的傳輸通道，保證通信過程中數據機密性和完整性。下圖首傳信安在電力行業的應用拓撲圖：

總結

工業互聯網安全需建立算法自主、分層防護、持續演進的密碼體系。通過設備層輕量化認證、網絡層國密協議增強、平臺層數據加密三位一體防護，為智能制造構筑可信安全基石。