智慧工廠（Smart Factories）是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT） 改造傳統(tǒng)制造業(yè)的最佳展現(xiàn)，在萬物聯(lián)網(wǎng)（圖 1）、大數(shù)據(jù)與 AI 等技術(shù)的結(jié)合下，智能制造、智能醫(yī)療、智能交通已成為臺(tái)灣轉(zhuǎn)型升級(jí)目標(biāo)。然而，所面對(duì)的操作科技（OT）資安威脅會(huì)更嚴(yán)苛，只要遭遇一次重大網(wǎng)絡(luò)攻擊，原本物聯(lián)裝置所帶來的效益，恐怕瞬間就會(huì)化為烏有，例如：機(jī)密資料外泄、營運(yùn)生產(chǎn)停頓、供應(yīng)鏈斷炊。近年來鎖定智能工廠的病毒越來越多，全球都有受害的災(zāi)情不斷傳出，不只影響生產(chǎn)線運(yùn)作，更甚者會(huì)危及國家基礎(chǔ)設(shè)施，并要當(dāng)心成為勒索軟件目標(biāo)。

圖 1：物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用遍及各種產(chǎn)業(yè)

打破封閉內(nèi)網(wǎng)是安全的觀念

過去多數(shù)工廠因設(shè)備老舊、缺乏專業(yè)整合人才，或因其為封閉系統(tǒng)而缺乏資安防護(hù)觀念。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建置下，企業(yè) IT 與廠房 OT 系統(tǒng)相互串連，使長久以來一直是被認(rèn)為封閉網(wǎng)絡(luò)的 OT 環(huán)境，暴露在可能遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險(xiǎn)下，包括商業(yè)機(jī)密遭竊取、惡意中斷營運(yùn)、攻擊基礎(chǔ)設(shè)施造成生產(chǎn)損失、甚至造成工安事件危害人員健康與安全等。

有些工廠開放機(jī)臺(tái)可以透過防火墻直接對(duì)外，任何人皆可以對(duì)機(jī)臺(tái)進(jìn)行聯(lián)機(jī)管理，甚至從外部亦可以透過 IE 聯(lián)機(jī)，進(jìn)行管制。由于機(jī)臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)化后加速生產(chǎn)力，但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的管理并沒有嚴(yán)格要求與落實(shí)，容易造成后續(xù)資安維護(hù)管理上漏洞。因此在導(dǎo)入裝置物聯(lián)網(wǎng)后，聯(lián)網(wǎng)的機(jī)具、人員管理識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)、LOG 紀(jì)錄追蹤都是需改善的要點(diǎn)，所以需要在原來的系統(tǒng)上加入信息安全的防護(hù)，除了原本防火墻基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)外，建議區(qū)隔 IT 與 OT 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（圖 2）、做好定期弱點(diǎn)掃描及人員資安教育訓(xùn)練課程等，除了保護(hù)企業(yè)的信息外也保護(hù)自己的網(wǎng)絡(luò)財(cái)產(chǎn)，萬一真的不幸發(fā)生攻擊事件，可以將損害降到最低。

圖 2：強(qiáng)化 OT 內(nèi)網(wǎng)安全

智能工廠（OT 廠域）存在的資安威脅

攻擊的來源來自幾個(gè)地方，每個(gè)方向的目的并不一樣，整個(gè)系統(tǒng)的問題分析如下：

（1） 來自網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊：

可能帶有炫耀或是威脅意圖，例如：黑客發(fā)出勒索郵件，要求交付比特幣當(dāng)贖金，如果不從就不定期發(fā)出癱瘓攻擊，癱瘓戰(zhàn)情中心或是阻斷客戶端的網(wǎng)絡(luò)。勒索金額相對(duì)于工作上的損失，通常小很多，所以企業(yè)都會(huì)付贖金息事寧人，這樣更助長這類的惡意行為。

（2） 惡意人士攻擊：

客戶端的現(xiàn)場(chǎng)通常是無人的環(huán)境，有心人士進(jìn)入專屬的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)根本不費(fèi)吹灰之力，在這個(gè)狀況下，要竊取、偽造數(shù)據(jù)或是癱瘓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作，就像開了一道任意門暢通無阻。

（3） 人員疏忽：

因?yàn)閮?nèi)部計(jì)算機(jī)跟廠房機(jī)臺(tái)網(wǎng)絡(luò)是沒有任何管制，萬一有人被引誘點(diǎn)了釣魚郵件后，裝入后門程序，讓惡意攻擊者有竊取機(jī)密數(shù)據(jù)與發(fā)動(dòng)勒索攻擊的機(jī)會(huì)，例如，把服務(wù)器的數(shù)據(jù)加密藉以勒索。

（4） 不安全的身分認(rèn)證：

在 IT 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，對(duì)身分的權(quán)限管理是相當(dāng)重視的，常見以相當(dāng)多的認(rèn)證機(jī)制嚴(yán)謹(jǐn)管控身分權(quán)限。不過，傳統(tǒng)的 OT 環(huán)境架構(gòu)，注重系統(tǒng)的運(yùn)行與穩(wěn)定度，面對(duì)資安的風(fēng)險(xiǎn)問題相對(duì)較低。因此在認(rèn)證權(quán)限方面就容易忽略，產(chǎn)生許多不安全的聯(lián)機(jī)，讓廠內(nèi)的人員或是設(shè)備的技術(shù)人員，只要利用計(jì)算機(jī)，就能輕松登入生產(chǎn)設(shè)備。

（5） 不安全的協(xié)議：

一般生產(chǎn)設(shè)備之間的工業(yè)通訊協(xié)議，因發(fā)展的比較早，并未考慮與設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)功能。例如只要持有內(nèi)建 Modbus 通訊協(xié)議的計(jì)算機(jī)，就能透過 Modbus 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)出任何指令并執(zhí)行。

（6） 事件紀(jì)錄跟搜尋：

現(xiàn)況，每一個(gè)設(shè)備都是獨(dú)立運(yùn)作，并各自保留記錄，能記錄的項(xiàng)目及時(shí)間就看設(shè)備本身的儲(chǔ)存裝置，當(dāng)需要事后查詢時(shí)，就需要進(jìn)入每一個(gè)設(shè)備中，用他的方式去查詢，費(fèi)時(shí)耗力。

（7） 過期設(shè)備系統(tǒng)安全更新：

設(shè)備廠商會(huì)對(duì)設(shè)備的操作系統(tǒng)進(jìn)行例行的安全性更新，當(dāng)設(shè)備廠商宣布設(shè)備停產(chǎn)或是倒閉后，就不會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全性更新，例如，Microsoft 對(duì) Windows 7 就不會(huì)進(jìn)行任何安全性更新，此時(shí) Windows 7 的漏洞就暴露出來，讓有心人士有機(jī)可趁。

但是在工業(yè)環(huán)境中，因?yàn)檎w系統(tǒng)軟硬件一起運(yùn)作的因素，設(shè)備更替的速度跟 IT 環(huán)境是不一樣，往往 10-20 年的設(shè)備依舊在運(yùn)作，沒連網(wǎng)前沒問題，一旦上因特網(wǎng)就有潛在的威脅。

（8） 無專業(yè)維護(hù)人員：

多數(shù) OT 管理者對(duì) IT 維護(hù)不熟悉，很擔(dān)心設(shè)備發(fā)生故障或出現(xiàn)問題時(shí)，無法實(shí)時(shí)處理而影響產(chǎn)線的運(yùn)作。

區(qū)隔 IT 與 OT 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保護(hù) OT 內(nèi)網(wǎng)安全脅

攻擊的來源來自四面八方，在信息跟網(wǎng)絡(luò)安全的考慮下，眾至建議導(dǎo)入智慧聯(lián)網(wǎng)工廠將目前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，每一個(gè)不同目的的網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊，執(zhí)行不同安全等級(jí)的信息安全防護(hù)，例如，OT 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)的對(duì)象都是固定，所以在防火墻上就可以執(zhí)行嚴(yán)格的白名單策略，非允許的 IP 地址都會(huì)被拒絕聯(lián)機(jī)。將對(duì)外供應(yīng)鏈的服務(wù)器、OT 網(wǎng)絡(luò)跟內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)絡(luò)的區(qū)隔，新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖（圖 3）如下：

圖 3：區(qū)隔 IT 與 OT 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

面對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，智能工廠中的 IT 與 OT 的整合也擴(kuò)大了企業(yè)的攻擊面，傳統(tǒng)安全措施不太會(huì)充分考慮這些，例如，可能不適用于 OT 的區(qū)隔安全解決方案。正因如此，智慧工廠不僅容易受操作問題影響，也易受到 DDoS、勒索軟件、網(wǎng)絡(luò)釣魚、系統(tǒng)漏洞、惡意軟件、裝置遭害等影響。

IT 與 OT 的思維不同，IT 要的是創(chuàng)新，OT 要的是穩(wěn)定。為了有效讓 OT 環(huán)境維持穩(wěn)定運(yùn)作，除了區(qū)隔 IT 與 OT 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境外，建議在強(qiáng)化威脅情報(bào)信息通知，以達(dá)到【事前防范】、【事中阻擋】及【事后追蹤】運(yùn)作目標(biāo)（圖 4），減少被黑客、病毒入侵及攻擊的機(jī)會(huì)讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到可控、可管的目標(biāo)，就算被癱瘓，也能把損失控制在一個(gè)小區(qū)域，不會(huì)外散到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

圖 4：藉由端點(diǎn)防護(hù)設(shè)備、縱深防御、全面管控與威脅情報(bào)，打造內(nèi)外網(wǎng)安全

ShareTech 智能工廠 OT 架構(gòu)與解決方案

概念是把每一個(gè)運(yùn)作的單元用防火墻區(qū)隔，要進(jìn)出本區(qū)之外的網(wǎng)絡(luò)都需要進(jìn)行身分識(shí)別及留下存取紀(jì)錄，并利用 VPN 的加密技術(shù)，把原本在網(wǎng)絡(luò)上明碼傳遞的信息加密。然后整體的 IT 網(wǎng)絡(luò)跟 OT 網(wǎng)絡(luò)也是用防火墻做切割，只有被允許的人才能存取另一邊的網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)架構(gòu)下，OT 層的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的機(jī)制說明如下：

網(wǎng)關(guān)安全防護(hù)

具備防火墻的防護(hù)機(jī)制（圖 5），能夠阻擋黑客的惡意掃描及碎片攻擊等，能夠阻擋的項(xiàng)目包含封鎖 IP、封鎖 Land 攻擊、封鎖Ｓmurf、封鎖 Trace Route、封鎖 Fraggle、封鎖 Tear Drop 攻擊、封鎖 ICMP / SYN / PIN of Death 等攻擊。

保護(hù)后端的服務(wù)器或是 PLC 等工業(yè)連網(wǎng)設(shè)備，避免 ICMP / SYN（TCP） / UDP 等通訊協(xié)議的洪水攻擊（DOS）跟分布式洪水攻擊（DDOS），導(dǎo)致服務(wù)被中斷或式癱瘓，針對(duì)每一個(gè)通訊協(xié)議可以設(shè)定保護(hù)的力道。

圖 5：檢視網(wǎng)絡(luò)流量，降低內(nèi)網(wǎng)惡意攻擊行為

提高網(wǎng)絡(luò)威脅能見度（圖 6）

主要有三點(diǎn)：

（1） 揭露隱藏的風(fēng)險(xiǎn)

加強(qiáng)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)、可疑流量和進(jìn)階型威脅的可見度。

（2） 阻止未知威脅

透過大數(shù)據(jù)分析、學(xué)習(xí)和系統(tǒng)漏洞補(bǔ)防，保護(hù)企業(yè)組織網(wǎng)絡(luò)安全。

（3） 隔離受感染的系統(tǒng)

自動(dòng)隔離網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)遭駭?shù)南到y(tǒng)，并阻止威脅擴(kuò)散。

圖 6：檢測(cè)加密、非加密網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)是否有惡意行為

管制 port 的建立聯(lián)機(jī)機(jī)制

開越多的對(duì)外服務(wù) Port，代表把自己暴露在外的風(fēng)險(xiǎn)因素增加，所以對(duì)于已知的聯(lián)機(jī)對(duì)象，不管對(duì)方是使用動(dòng)態(tài)或是固定 IP 地址，都可以利用防火墻普遍有的 IPSec VPN，建立安全的 VPN 信道傳遞信息（圖 7），而不需要開 Port 的方式達(dá)成聯(lián)機(jī)的需求。

圖 7：透由 VPN 強(qiáng)化安全聯(lián)機(jī)

建立白名單管理機(jī)制

由于惡意軟件的變種速度太快，如果靠黑名單來做把關(guān)可能沒那么可靠，所以對(duì) IOT 設(shè)備的軟件管理權(quán)限，應(yīng)該都用白名單機(jī)制來進(jìn)行控管。在 IOT 場(chǎng)域里具有極少變動(dòng)的特性，通常系統(tǒng)在安裝后，應(yīng)用程序即維持不變。管理者可以決定哪些程序是允許被執(zhí)行，其余的程序?qū)⒈蛔钃酢．?dāng)所有程序被允許執(zhí)行時(shí)，應(yīng)用程序白名單可以過濾內(nèi)容或限定其帶寬使用量。

圖 8：ShareTech OTS 提供白名單防護(hù)機(jī)制

只允許特定的協(xié)議通過，避免非必要的數(shù)據(jù)泄出

在工控環(huán)境系統(tǒng)，有些單位為了遠(yuǎn)程管理的便利性，使用 SSH、Telnet、網(wǎng)頁登入聯(lián)機(jī)模式，如果沒有采取任何安全管理措施，例如：只限定某些特定 IP 才能存取，或者必須經(jīng)過身分認(rèn)證后才能使用服務(wù)（圖 9），否則讓黑客輕易入侵系統(tǒng)管控設(shè)備，容易引起大災(zāi)難。SharTech OTS 防護(hù)設(shè)備可以與 AD/POP3/Radius 做認(rèn)證授權(quán)機(jī)制，可協(xié)助管理人員與監(jiān)控企業(yè)內(nèi)部所有使用者賬號(hào)，在確認(rèn)使用者的 ID 的有效授權(quán)之后，才能允許其使用網(wǎng)絡(luò)，讓企業(yè)可以有效管理網(wǎng)絡(luò)使用資源。

圖 9 ShareTech OTS 防護(hù)設(shè)備提供身分識(shí)別機(jī)制

支持工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

ShareTech OTS 防護(hù)的設(shè)備要能支持常用的工業(yè)控制協(xié)議（圖 10），例如，EtherCAT 使用 TCP/UDP 34980、EtherNet /IP 使用 TCP 44818 UDP 2222，管理者只要選取這一些協(xié)議名稱，會(huì)自動(dòng)對(duì)應(yīng)出應(yīng)該開放的 Port 號(hào)，至于其他的通訊 PORT 全部被關(guān)閉。 以計(jì)算機(jī)組裝線為例，若封包夾帶可疑的參數(shù)，要求機(jī)械手臂執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)以外動(dòng)作，ShareTech OT 防護(hù)設(shè)備在接獲數(shù)據(jù)封包后，將進(jìn)行封包分析、阻擋，降低計(jì)算機(jī)廠商蒙受巨額財(cái)物損失。

圖 10：ShareTech OTS 支持工業(yè)協(xié)議埠

專屬OPC入侵防御機(jī)制

導(dǎo)入OPC入侵防御機(jī)制（圖 11），收集所有 IT、IOT 網(wǎng)絡(luò)的封包與訊號(hào)，并且采用深度封包檢測(cè)（DPI）的方式進(jìn)行比對(duì)，分析通訊協(xié)議當(dāng)中的每個(gè)層級(jí)，掌握出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的行為。讓管理者可以在與關(guān)鍵工控設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)路徑上，及時(shí)偵測(cè)到攻擊事件的發(fā)生、并依照管理員的設(shè)定，中止或阻絕入侵行為，包括自動(dòng)攔截棄置攻擊封包，并依據(jù)設(shè)定，留下攻擊的記錄即通知管理者等連續(xù)的應(yīng)變措施。

圖 11：首創(chuàng)OPC入侵防御機(jī)制

日志

對(duì)于進(jìn)出防火墻的事件有一個(gè)獨(dú)立的地方可以查詢，例如，何時(shí)、從哪里來的管理者，執(zhí)行了哪一個(gè)動(dòng)作，把這一些數(shù)據(jù)記錄下來，方便管理者日后追蹤。

統(tǒng)整成威脅情報(bào) - 戰(zhàn)情室

詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)通聯(lián)紀(jì)錄及訊息通常會(huì)有專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理者來判讀，但是為了讓高階的管理者能夠立刻了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全程度、防護(hù)力道等信息，有一個(gè)統(tǒng)合的威脅情報(bào)信息，以圖表的方式呈現(xiàn)，讓高階領(lǐng)導(dǎo)者快速的明了系統(tǒng)的安全度。

設(shè)備災(zāi)難復(fù)原機(jī)制

當(dāng)設(shè)備因外在事故無法正常運(yùn)作時(shí)，硬件本身要能支持 LAN BYPASS 模式，不影響工廠生產(chǎn)營運(yùn)，如果是硬件損壞無法運(yùn)作，最好可以利用 USB 插槽，平時(shí)做好配置文件備份動(dòng)作，當(dāng)設(shè)備真的無法運(yùn)作，只要立即更換一臺(tái)，將原本 USB 換插到新機(jī)上開啟電源，就會(huì)自動(dòng)將原本的配置文件數(shù)據(jù)帶入，不用 5 分鐘完成災(zāi)難救援的服務(wù)。