隨著以太網(wǎng)通信技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，其開放性、平臺無關、信息服務多樣性等優(yōu)點以及和傳統(tǒng)總線相比具有的高速和互聯(lián)互通優(yōu)勢，使以太網(wǎng)通信成為目前世界上工業(yè)控制領域高速通信的事實標準和未來通信的發(fā)展趨勢。工業(yè)自動化領域的主要廠商紛紛開發(fā)了自己的工業(yè)以太網(wǎng)標準并推出了相應的以太網(wǎng)產(chǎn)品。ARC Group針對工業(yè)以太網(wǎng)市場的調(diào)查報告顯示，2003～2008年間，與工業(yè)以太網(wǎng)密切相關的DCS產(chǎn)品和PLC產(chǎn)品的市場容量年增長率分別達到了15%和14%。

從應用領域來看，工業(yè)以太網(wǎng)除了在工廠自動化和樓宇自動化等過程控制領域不斷提升應用比例外，在電信、電力、石油、交通等重大基礎設施中，由于項目應用本身對分布式和互聯(lián)互通的要求，被依賴的程度也會不斷加深。

工業(yè)控制網(wǎng)絡的以太網(wǎng)化使得企業(yè)的制造控制網(wǎng)絡和企業(yè)信息網(wǎng)絡可以無縫地結(jié)合起來，形成生產(chǎn)、控制、管理、決策、服務一體化的企業(yè)運行模式，對改變生產(chǎn)管理運營模式、提升企業(yè)競爭力產(chǎn)生了巨大的提升作用。

可見，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為了連接地理上分布的控制網(wǎng)絡的紐帶，更成為了企業(yè)信息自動化的“神經(jīng)中樞”。因此，以工業(yè)以太網(wǎng)為對象，研究其信息安全具有重大意義。

1 工業(yè)以太網(wǎng)面臨的信息安全問題

由于技術(shù)和商業(yè)等因素的原因，工業(yè)領域的主要廠商單獨或者幾家聯(lián)合推出了不同的解決方案，導致了多種網(wǎng)絡標準共存的局面。例如，西門子公司主推Profibus和ProfiNet；羅克韋爾自動化提出了CIP網(wǎng)絡概念，包括EtherNet/IP，ControlNet和DeviceNet三層網(wǎng)絡；施耐德電器則基于Modbus和Modbus TCP實現(xiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的透明傳輸。

目前，實際使用的工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議有上百種，常用的也有20多種，例如Modbus TCP，F(xiàn)F-HSE，Profi-Net，SRTP TCP/IP，EtherCAT等。

考慮到現(xiàn)場總線的實時性要求，對于要求響應時間小于5ms的應用，各大廠商和標準化組織還在IEEE 802．11的基礎上進行了實時擴展，即實時以太網(wǎng)。2005年5月發(fā)布的實時以太網(wǎng)國際標準IEC 61784-2公布了包括中國在內(nèi)的EPA在內(nèi)的15種實時以太網(wǎng)協(xié)議。

雖然工業(yè)以太網(wǎng)總線協(xié)議的種類繁多，但是基本上都是在各自修改其應用層協(xié)議的基礎上支持TCP/IP規(guī)范實現(xiàn)的，以爭取通過高層協(xié)議達到相互兼容的目的。圖1是部分典型以太網(wǎng)協(xié)議棧的示意圖，其中的(a)，(b)，(c)分別是Modbus TCP，ProfiNet，EPA協(xié)議的模型。

作為工控網(wǎng)絡通信的關鍵環(huán)節(jié)，工業(yè)以太網(wǎng)帶來更加開放集成的工業(yè)自動化和信息化的整體解決方案，擁有越來越廣闊的應用前景的同時，也導致了工業(yè)自動控制網(wǎng)絡的安全威脅的增加。目前，針對工業(yè)以太網(wǎng)的安全研究已經(jīng)成為一個熱點。一種研究思路是從信息安全的五個基本要素：機密性、完整性、可用性、可控性與可審查性對照審查并加強其薄弱環(huán)節(jié)，另一種研究思路是按照資產(chǎn)風險威脅模型針對具體的工業(yè)以太網(wǎng)從入侵檢測的角度進行網(wǎng)絡安全的防范。

一些工業(yè)以太網(wǎng)絡存在的信息安全威脅主要表現(xiàn)在缺乏認證，容易導致非授權(quán)訪問；信息泄露或者丟失；破壞數(shù)據(jù)完整性；拒絕服務攻擊。

和以太網(wǎng)面臨的安全威脅一樣，工業(yè)以太網(wǎng)也面臨偵聽、重放、拒絕服務攻擊等多種安全威脅。舉例來說，對Modbus TCP這樣的簡單協(xié)議而言，由于協(xié)議的功能字簡單，使用Modbus TCP的工業(yè)以太網(wǎng)很容易遭受攻擊者使用偽造數(shù)據(jù)來對設備進行控制的攻擊危險。對于通信通道數(shù)有限的以太網(wǎng)客戶端而言，攻擊者通過偽造的連接占用通信通道會導致工業(yè)以太網(wǎng)模塊的拒絕服務攻擊。另外，對于實時性要求強的控制網(wǎng)絡而言，通過占用帶寬和干擾等手段可能導致網(wǎng)絡的不可用或不可靠，從而威脅控制網(wǎng)絡安全。

總結(jié)存在上述信息安全威脅的原因，有以下幾點：

(1)沒有適當強度的認證、授權(quán)措施；

(2)沒有相應的數(shù)據(jù)加密措施；

(3)工業(yè)以太網(wǎng)使用的協(xié)議都是基于TCP/IP協(xié)議的，從而不可避免地繼承了TCP/IP協(xié)議的安全性缺陷。

流控制傳輸協(xié)議SCTP是由IETF提出的新一代構(gòu)架于IP層之上的通用IP傳輸協(xié)議。SCTP在以IP為基礎的網(wǎng)絡上提供面向連接的可靠的端對端報文傳輸。

SCFP作為TCP的改進技術(shù)，繼承了TCP的流控技術(shù)、超時重傳以及擁塞控制技術(shù)等成熟技術(shù)。同時，SCTP引入了新的擁塞控制、防止syn-flood和偽裝攻擊、更優(yōu)的實時性能、支持多宿主支持等思想。因此，SCTP被一些標準化組織認為是TCP的繼承者。