5G 工业互联网一体化全程可信—“元信任”安全解决方案白皮书.docx
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1、中国移动ChinaMobile5G+工业互联网一体化全程可信“元信任”安全解决方案白皮书参与编写单位:中国移动通信集团有限公司中国信息通信研究院国家工业信息安全发展研究中心中国人民财产保险股份有限公司北京启明星局言息安全技术有限公司华为技术有限公司江苏洋河酒厂股份有限公司编写组人员:袁捷、魏冰、谢玮、张峰、文静、冯媛、朱同先、杨腿、邱勤、王国宇、何异舟、孙倩文、董航、李晓婷、丁雨哈、江为强、夏羿、熊诚锋、韩明伟、姚卓、谷宝晶、高亮、于乐、郑国忠、徐迪、廖婷、梁豪斌、朱运发、赵威、付超、岳玲、常珊珊、张紫光、秦岩、姜一娇、石磊、马禹昇、王昊、郝森参、李楠、史修报、徐思嘉、徐天妮、王光涛、郭中元、
2、祁文博、徐嘉伟、李明培、苑雪梅、李雅璇刖百当前,以5G、工业互联网为代表的新技术和新型基础设施,谱写着各自的使命与能力,不断推动数字经济与实体经济进一步融合。近期,工业和信息化部在2023全球工业互联网大会公布了我国5G+工业互联网产业规模基本情况,截至2023年10月,我国5G行业虚拟专网超2万个,工业互联网核心产业规模超1.2万亿元,充分说明5G+工业互联网融合创新模式已经成为新型工业化的关键基础设解口重要驱动力量。5G大带宽、低时延、海量连接等特性极大丰富了工业互联网的功能和场景,推动工业互联网转型升级。在5G与工业互联网融合创新发展中,推动制造业从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络
3、化和智能化转变,其叠加倍增效应和巨大应用潜力正在持续释放。与此同时,5G也打破了传统工业互联网封闭的网络环境,工业网络的边界不断外延,更多的工业设备暴露于公网之中,网络系统的硬件、软件及其系统数据更易遭受破坏、更改、泄露,工业系统连续可靠运行、工业网络的持续服务面临越来越多的挑战,工业互联网安全亟需突破传统打补丁的防护方式,进入全新的安全防护阶段。2020年,中国移动牵头发布5G+工业互联网安全白皮书,面向5G+工业互联网安全需求提出定制的5G+工业互联网场景化安全能力。在此基础之上,中国移动基于对5G网络和工业互联网融合发展中面临的网络安全挑战与深刻理解,突破传统安全防护理念,洞为核心转向以
4、身份为核心一.-i-从运营商全程全网的角度出发,安全防护从以漏体化全程可信元信任安全解决方案,从9个方面构建安全防护机制,推动5G+工业互联网安全由“单点可控迈向全程可信。目录、5.1./j耳,去*S()仝球超热5()我国的热5二、5G+工业互联网安全政策与标准6()6(二)安全标准8三、5G+I互联网安全挑战9(二)终端安全成B战10(三)数据安全挑战10()-U()*11(七)运营安全挑战12四、5G+工业互联网兀信任安全解决方案12(二)网络可信保障.终端可信保障.数据可信保障.应用可信保障.14(I,)It1(/I).C.”.”.”.”.”.()网险.C23五、典型案例实践26(一)应
5、用简介26(二)安全需求26(三)安全方案27(四)实施效果28六展望28八、附录2(参考文献)31一、5G+工业互联网发展趋势(一)全球趋势国际电信联盟定义了5G的八大关键性能指标,主要典型应用场景有三类,一是增强移动宽带(满足流量暴涨时极致体验需求)、二是低时延高可靠(满足垂直行业应用需求)、三是海量机器类通信(满足以传感和数据采集应用需求),其中,低时延高可靠和海量机器类通信两类应用场景主要面向工业需求设计。随着5G的能力不断发展,以及客观的工业无线化诉求驱动,5G将逐步深入到核心生产环节,成为主要的生产网络技术之一。目前5G+工业互联网的融合应用已在智慧矿山、智慧城市、智慧交通、智慧工
6、厂和应急等多个垂直行业落地应用,并逐步走向成熟。随着以5G、工业互联网为代表的新基建加速落地,全球范围内工业无线网络以每年30%的速度增长,各大企业对于5G+工业互联网的认知度快速提升,全球移动产业探索5G+工业互联网”步伐逐步加快。欧盟将发展5G作为构建单一数字市场”的关键举措,重点放在5G垂直行业如汽车、医疗及电力领域的应用。美国5G发展规划重点在于建立共通的5G软件标准,使之适用于任何5G硬件设备,以摆脱对5G设备商的依赖。(二)我国趋势2023年中国5G发展大会上,工业和信息化部公布5G行业虚拟专网超2万个,其中29%的虚拟专网都跟工业互联网相关。全国各地积极引导利用5G技术进行产业集
7、群网络升级改造、推进融合应用,加速培育5G+电子信息、5G+装备制造等优势行业和特色产业,带动新型工业设备、网络、软件加快创新突破,有力支撑产业基础高级化和产业链现代化。IJ5MBMHBB*m*j*at.h-_I&-t当下,5G网络应用已在工业互联网领域深度渗透,进入高价值核心业务场景,面向原材料、装备、消费品、电子等制造领域,以及采矿、港口、电力等重点垂直行业。5G+工业互联网”融合应用从垂直大类走向细分集群,从服务企业走向融入生产,从改变通信模式走向重塑生产流程。表1.5G+工业互联网典型业务场景描述业务资产萱理远程控制-机器视远程控远程控制远程控AR婕全方位场景场内产线设觉质检制-场内-
8、AGV控制-场内协作园区安备控制产线设制产线设防备控制备控制业务1.室内定位2.设备剪辫3.边缘4.自动5智睇6.P1.C控7.AR应8.园区安场景子AI检测测试流制用防名分类细分资产盘点通用设备程产品质自动老AGV调P1.C实时AR速园区智场景资源实时序加载;量检测化测试;度;采集;指导;能安防描述调度;自动化设备(来自动加物配送P1.C婕AR本地(身份物料透明程序加载;料、印载OS;调度;控制。导引;识别);可视;视频监控刷、组自动加园区自动在线维移动巡人员定位。5G化;装、包载测试。驾驶。修。逻;手持终端装等);生产安5G化。智育绢全雌。码。二、5G+工业互联网安全政策与标准(一)安全政
9、策近年来,世界各国都在积极开展5G融合应用探索,垂直行业融合应用已经开始落地商用。纵观全球各国,产业政策出台早、推动力度大的国家/地区,5G行业应用发展也相对较快,成熟应用落地的成功案例较多。韩国以国家战略的形式布局5G创新应用,政府层面大力推动5G行业应用发展,致力于促进相关新兴产业发展,引领全球市场。欧盟各国、日本、澳大利亚、新加坡等通过设立创新计划、专门项目,引导先进制造企业开展5G应用的试点示范。我国高度重视5G行业应用发展,先后出台了多项促进5G行业应用发展的政策性文件,5G与垂直行业的融合应用蓬勃发展,已形成系统领先优势。表2.我国近年来5G+工业互联网相关政策旬被,rt的T学a:
10、鱼喀公腐烫大时间政策名称要求深化5G+工业互联网”发展,制定实施5G+工2023年7月工信部印发工业互联网专项工作业互联网512升级版工作方案。推动不少于3000家组2023年工作计划企业建设5G工厂,建成不少于300家5G工厂,打造30个试点标杆。要推进“双千兆网络统筹集约建设,强化5G基2023年5月工信部等14部门联合印发关于进站一步深化电信基础设施共建共享促站址及机房、室内分布系统的建设需求统筹。进“双千兆网络高质量发展的实施意见将5G作为经济发展的新动能,提出要深化2022年11月工信部、发改委、国资委联合印发5G+工业互联网融合应用,加快5G全连接工厂建关于巩固回升向好趋势加力振作
11、设,工业经济的通知推动各地高质量建设工业互联网示范区和5G+I业互联网融合应用先导区.2022年9月工信部印发5G全连接工厂建设指建设内容中明确要求网络安全三同步建设,支持企南业建设产线级、车间级、工厂级等不同类型5G全连接工厂,着重在单一生产环节、业务单元的设备连接、数据采集和5G融合应用创新方面能力建设。推动5G与工业应用的融合向纵深发展,为5G+工业互联网”发展的下一阶段指明了方向。2022年6月工信部、发改委、财政部、生态环境推动5G、云计算、边缘计算、物联网、大数据、部、国务院国资委、市场监管总局联人工智能等数字技术在节能提效领域的研发应用,合印发工业能效提升行动计划积极构建面向能效
12、管理的数字李生系统;提高工业互联网+能效管理创新能力。提出加快发展工业互联网,推进5G规模化2022年3月国务院印发2022年政府工作报商用,强化网络安全、数据安全和个人信息保告护。2022年2日工信部印好关干做好工业领域数B日确程出决定在原计划越础卜扩大工业领域幼抿三三51据安全管理试点工作的通知安全管理试点范围。工信部印发5G+工业互联网一J.2021年5月典对5G在工业中的应用落地起到了重要的指导作型应用场景和重点行业实践用。内网建设改造覆盖10个重点行业,形成至少20大典型工业应用场景。明确将5G+工业互联.*2-3ir7Jr/KRwpflK网的网络和数据安全作为关键问题进行深入研究。
13、,,一,,一一一一I一一-l一在10个重点行业打造30个5G全连接工厂;推2020年12月工信部印发工业互联网创新发展动彳锄计划(2021-2023年)5G应用从外围辅助环节向核心生产环节渗透,加快典型场景推广;建设10个5G+工业互联网融合应用先导区等.(二)安全标准标准化工作是指导工业互联网安全关键技术发展的重要手段。国际层面,以美国为代表的发达国家和国际组织早已发布多项相关政策。我国的工业互联网安全领域标准体系建设虽然起步较晚但发展迅速,至今已相继出台工业控制系统网络安全管理体系标准、工业控制系统信息安全防护指南、信息安全技术网络安全等级保护基本要求等多部工业网络安全标准规范,涉及工控安
14、全、工业互联网安全等多个细分领域。各项标准落地实施,极大促进了工业企业数智化转型,强化了工业互联网企业安全防护能力,助力了工业互联网企业健康发展,本白皮书中主要罗列了当前各行业应用较多的相关标准和标准要求概述。表3.国内外工业互联网相关标准规范国外标准标准名称标准要求NIST制造业与工业控制系统安全保障能力评估指导企业从异常行为检测、应用程序白名单等方面开展设备防护和系统评估。NIST制造业网络安全框架简介从风险管理的角度指导工业企业开展网络安全防护。IEC62443工业过程测量、控制和自动化网络与系统信息安全标准分为四个部分,12个文档。第一部分是通用标准,第二部分是策略和规程,第三部分提出
15、系统级的措施,第四部分提出组件级的措施。NISTSP800-82工业控制系统(ICS)安全指南指南概述了ICS和典型的系统拓扑结构,指出了对于这些系统的典型威胁和脆弱点所在,为消减相关风险提供了建议性的安全对策.同时,根据ICS的潜在风险和影响水平的不同,指出了保障的不同方法和技术手段。该指南适用于电力、水利、石化、交通、化工、制药等行业的ICS系统。国内标准标准名称标准要求工业控制系统网络安全管理体系标准(GB/T20690-2006)明确了工业控制系统网络安全管理体系,指导企业采取必要的措施确保工业网络安全.一信息安全技术网络安全等级保工业企业网络安全建设需满足等保2.0的相关要求十公安部
16、门依_护基本要求(GB/T22239-2019)法进行安全检直.工业控制系统信息安全防护指指南注重防护要求的可执行性,从管理、技术两方面明确工业企南业工控安全防护要求。工业控制系统信息安全第1部规定了工业控制系统(SCADA、DCS,P1.C,PCS等)信息安全分:评估规范(GB30976.1-2014)评估的目标、评估的内容、实施过程等。工业控制系统信息安全第2部分规定了对工业控制系统的信息安全解决方案的安全性进行验收的验收规范(GB/T30976.2-2014)流程、测试内容、方法及应达到的要求。GB/T33009.4-2016工业自动化规定了集散控制系统(DCS)在投运前,后的风睑和脆弱
17、性检测,对和控制系统网络安全集散控制系DCS软件、以太网网络通信协议与工业控制网络协议的风险与脆统(DCS)弱性检测提出具体的要求。GB/T33009.1-2016:DIk自动化和规定了集散控制系统在运行和维护过程中应具备的安全能力、防控制系统网络安全集散控制系护技术要求和安全防护区域的划分,并对过程监控层、现场控制统(DCS)第1部分:防护要求层和现场设备层的防护要点、防护设备以及防护技术提出了具体的要求。GB/T33009.2-2016:DIk自动化和规定了集散控制系统信息安全管理体系及其相关安全管理要素的控制系统网络安全集散控制系统(DCS)第2部分:管理要求具体要求。GB33009.3
18、-2016ZD1E自动化和规定了集散控制系统的安全风险评估等级划分、评估的对象及实控制系统网络安全集散控制系统(DCS)第3部分:iTO三南施流程,以及安全措施有效性测试。GB/T33008.1-2016:DIk自动化和规定了可编程序控制器(P1.C)系统的信息安全要求,包括P1.C直接控制系统网络安全可编程序控制器(P1.C)或间接与其他系统通信的信息安全要求。工业互联网企业网络安全分类分级防护系列规范:工业互联网平台企业安全防护规范规范面向重点行业、重要工业领域的工业互联网企业,根据企业联网工业企业安全防护规范所属行业网络安全影响程度分级评定,根据不同的分级结果,要工业互联网标识企业安全防
19、护求落实与自身等级相适应的安全防护措施。指导企业开展分类分规范级管理,落实安全主体责任,增强网络安全意识、提升网络安全工业互联网企业数据安全防护规范防护能力。三、5G+工业互联网安全挑战5G与工业互联网的深度融合势必将大量的ICT系统威胁和挑战带入工业网络,因此5G+工业互联网与传统的工控系统安全和互联网安全相比,其安全挑战更为复杂。(一)网络安全挑战5G网络的服务化架构使网络功能以通用接口对外呈现,可以实现灵活的网络部署和管理,伴随接口开放,通用接口在身份认证、访问控制、通信加密等方面都面临潜在的风险,安全方案设计的缺陷会导致泛洪攻击、资源滥用等风险。此外,边缘计算节点的安全机制缺失或策略错
20、误配置可能导致非授权的边缘计算网关接入、边缘节点过载、边界开放API接口滥用等风险;网络切片技术的使用可能面临非授权用户接入网络切片等风险。整体来看,随着5G网络与工业业务发展,工业系统、应用逐步云化部署,5G网络切片、SDN/NFV等新技术在工业网络中逐步应用,切片安全、链路安全、云网安全等相关风险也在不断提高。(二)终端安全挑战5G+工业互联网接入终端种类增多、数量巨大,工业互联网终端设备计算能力和安全防护措施较弱。工业网关、机器人等终端设备与平台的交互,涉及工业控制协议、控制软件等风险点,在设计之初可能未考虑完整性、身份校验等安全需求,持续面临病毒、木马、漏洞等安全挑战。伴随工业互联网终
21、端的大量接入,伪造的、被劫持的、包含病毒或恶意程序的、缺少基本安全防护能力的终端可能将终端安全风险通过5G网络进行传播和扩大。(三)数据安全挑战随着5G网络在工业互联网领域的大规模推广应用,数据安全风险不断多样化。5G网络基于NFV.云计算、虚拟化技术使得安全边界模糊,流量不可见。边缘计算造成网络及用户数据下沉至网络边缘,数据安全管理责任界定、网络边缘数据隔离与保护的挑战明显;虚拟化技术带来的网络边界模糊增加了数据保护的难度;网络切片技术对数据的安全隔离与保护提出更高要求;接入设备数量的快速增长和防护措施能力的差异导致数据泄漏风险点增多、违法有害信息管控难度增大。MEC节点位于网络边缘,处于运
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