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（CWW）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的產(chǎn)物，它以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、平臺為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，是工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)設(shè)施，是制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)的重要支撐。但與此同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使工業(yè)系統(tǒng)逐步從“封閉隔離式”演進(jìn)為“開放交互式”，引入了極大的信息安全隱患。

密碼是目前世界上公認(rèn)的保障網(wǎng)絡(luò)與信息安全最有效、最可靠、最經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵核心技術(shù)。密碼技術(shù)通過保障網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)體身份的真實(shí)性，信息的保密性、完整性及行為的可信賴，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間安全、可信、可控的互聯(lián)互通，切實(shí)保障信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資產(chǎn)安全。同時，當(dāng)前被動、外掛式的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施已不足以應(yīng)對日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)空間環(huán)境，密碼與網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的深度融合，可使網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備自身具備安全防護(hù)能力，從而構(gòu)建基于密碼的主動、內(nèi)生防御體系。

商用密碼應(yīng)用安全性評估（以下簡稱密評）是規(guī)范密碼應(yīng)用、發(fā)揮密碼作用的必要手段，也是保障數(shù)字時代網(wǎng)絡(luò)空間安全的客觀要求。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開展密評，可有效促進(jìn)商用密碼在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，充分發(fā)揮密碼在數(shù)據(jù)加密、身份鑒別、訪問控制、取證溯源等方面難以替代的重要能力，構(gòu)建以密碼為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系，有效降低工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險。

(資料圖片僅供參考)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的網(wǎng)絡(luò)信息安全威脅日益嚴(yán)峻

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過工業(yè)體系與互聯(lián)網(wǎng)體系深度融合，將工業(yè)領(lǐng)域中的人、機(jī)、物等生產(chǎn)經(jīng)營要素全面聯(lián)通，形成了影響工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵信息系統(tǒng)。從封閉的工業(yè)環(huán)境到開放的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正面臨網(wǎng)絡(luò)安全與工業(yè)安全帶來的雙重風(fēng)險。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全形勢日益嚴(yán)峻。近年來，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)攻擊層出不窮，美國最大的燃油管道運(yùn)營商科洛尼爾公司、俄羅斯鋼鐵制造商Evraz公司、葡萄牙跨國能源公司EDP等遭受勒索軟件攻擊；美國舊金山灣區(qū)最大的機(jī)場SFO、瑞士鐵路機(jī)車制造商Stadler、新英格蘭地區(qū)最大的能源供應(yīng)商Eversource遭遇大量數(shù)據(jù)泄露；黑客入侵美國佛羅里達(dá)州奧爾德斯瑪市的市政水處理系統(tǒng)，獲取了遠(yuǎn)程控制權(quán)，并試圖將某種化學(xué)物質(zhì)的含量提高到可能使公眾面臨中毒風(fēng)險的程度。

密評是保障信息系統(tǒng)安全的必要手段

密評是法律法規(guī)制度要求

自2015年《國家安全法》提出“實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和信息核心技術(shù)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重要領(lǐng)域信息系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的安全可控”以來，我國相繼出臺了《網(wǎng)絡(luò)安全法》《密碼法》《數(shù)據(jù)安全法》《個人信息保護(hù)法》《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)條例》等法律法規(guī)，明確了使用密碼技術(shù)加強(qiáng)重要數(shù)據(jù)和個人信息保護(hù)、落實(shí)重點(diǎn)防護(hù)措施的總體要求。《密碼法》還對關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營者提出了開展的具體要求。

工業(yè)和信息化部印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃（2021—2023年）》，將“深化商用密碼應(yīng)用”作為重要工作內(nèi)容，指出“加快密碼應(yīng)用核心技術(shù)突破和標(biāo)準(zhǔn)研制，推動需求側(cè)、供給側(cè)有效對接和協(xié)同創(chuàng)新，推動密碼技術(shù)深入應(yīng)用”，并強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)密碼應(yīng)用安全性評估能力建設(shè)。”

公安部、財政部、國資委、市場監(jiān)管總局、證監(jiān)會等十部門聯(lián)合發(fā)布《促進(jìn)商用密碼產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》，強(qiáng)調(diào)依法督促建設(shè)密碼保障體系，并強(qiáng)化重要網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)密評的執(zhí)法檢查，從而形成需求牽引。同時，明確指出要發(fā)揮商用密碼在推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、促進(jìn)數(shù)據(jù)要素安全有限高效流動等方面的重要作用，促進(jìn)商用密碼與新一代信息網(wǎng)絡(luò)、量子信息、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)制造、工業(yè)控制、區(qū)塊鏈、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等融合創(chuàng)新。

密評有效規(guī)范和促進(jìn)密碼應(yīng)用

密碼應(yīng)用安全需要相關(guān)技術(shù)人員具有一定的密碼知識儲備，包括密碼算法、密碼協(xié)議、密碼產(chǎn)品、密鑰管理等多個方面，否則會導(dǎo)致密碼錯用、誤用，如系統(tǒng)中使用了已被破解的密碼算法、使用存在安全漏洞的密碼協(xié)議、密碼算法相關(guān)參數(shù)使用不安全、數(shù)字證書簽發(fā)及有效性驗(yàn)證過程不規(guī)范等。

密評是評判系統(tǒng)是否合規(guī)、正確、有效使用密碼的標(biāo)尺，通過不同技術(shù)層面，密評全方位評估密碼使用，并從管理層面評估密碼管理手段，是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)、覆蓋面廣、技術(shù)要求高且需對系統(tǒng)和密碼應(yīng)用理解深入的工作。密評依據(jù)科學(xué)全面的測評標(biāo)準(zhǔn)，通過專業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)手段，對信息系統(tǒng)密碼應(yīng)用情況做出評價，對密碼應(yīng)用問題給出專業(yè)、可行的改進(jìn)建議，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者掌握系統(tǒng)密碼應(yīng)用情況并開展進(jìn)一步密碼應(yīng)用改造提供支撐。通過密評，可有效規(guī)范和促進(jìn)密碼應(yīng)用，“以評促建、以評促用、以評促改”，推動密碼技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)在信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行中發(fā)揮強(qiáng)有力的保障作用，從而構(gòu)建起基于密碼技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全保障體系。

密評在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全中的實(shí)踐

根據(jù)GB/T 39786-2021《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)密碼應(yīng)用基本要求》，密評需要在密碼應(yīng)用的技術(shù)層面和管理層面，對網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)密碼應(yīng)用的合規(guī)性、正確性和有效性進(jìn)行評估。

技術(shù)層面包括物理和環(huán)境安全、網(wǎng)絡(luò)和通信安全、設(shè)備和計(jì)算安全、應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全，在測評過程中需要獲取一系列證據(jù)形成有效的證據(jù)鏈來支撐測評結(jié)論。每個測評指標(biāo)從密碼使用有效性、密碼算法/技術(shù)合規(guī)性、密鑰管理安全3個方面進(jìn)行考量。一是識別密碼技術(shù)是否被正確、有效使用，以提供機(jī)密性、完整性、真實(shí)性和不可否認(rèn)性保護(hù)。如信息系統(tǒng)部署了SSL VPN設(shè)備，但是在實(shí)際使用中被旁路，未起到保障通信鏈路安全的作用。二是識別系統(tǒng)使用的密碼算法、密碼技術(shù)是否合規(guī)。如是否使用符合要求的商用密碼算法和協(xié)議，包括SM2、SM3、SM4算法以及國密SSL、IPsec協(xié)議等。三是密鑰管理的全生命周期是否安全。識別用于密碼計(jì)算或密鑰管理的密碼產(chǎn)品、密碼服務(wù)是否安全，如三級系統(tǒng)使用二級密碼模塊進(jìn)行密鑰存儲。

安全管理測評從管理制度、人員管理、建設(shè)運(yùn)行和應(yīng)急處置4個方面，對被評估系統(tǒng)的密碼安全管理進(jìn)行商用密碼應(yīng)用安全性管理測評。密碼應(yīng)用安全管理制度應(yīng)主要從密鑰管理、人員管理、建設(shè)運(yùn)行、事件應(yīng)急處置、密碼軟硬件及介質(zhì)管理制度等方面開展檢測評估。人員管理應(yīng)主要評估是否設(shè)置密鑰管理員、密碼安全審計(jì)員、密碼操作員等關(guān)鍵安全崗位，是否對相關(guān)人員開展定期培訓(xùn)考核等。建設(shè)運(yùn)行主要評估是否根據(jù)密碼相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和密碼應(yīng)用需求制定密碼應(yīng)用方案，確定系統(tǒng)涉及的密鑰種類、體系及生存周期，系統(tǒng)投入運(yùn)行前是否進(jìn)行密碼應(yīng)用安全性評估等。事件應(yīng)急處置主要評估是否制定應(yīng)急處置策略，在密碼應(yīng)用安全事件發(fā)生時是否遵照執(zhí)行所制定的應(yīng)急處理流程等。

技術(shù)層面的物理和環(huán)境安全主要由信息系統(tǒng)所在機(jī)房的依賴設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，管理層面主要關(guān)注系統(tǒng)責(zé)任單位的相關(guān)管理措施，不在本文討論范圍內(nèi)。以下主要從基于PaaS平臺的網(wǎng)絡(luò)和通信安全、應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全層面展開。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺密碼應(yīng)用典型場景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建基于海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析的服務(wù)體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業(yè)云平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺為工業(yè)企業(yè)提供先進(jìn)智能制造、設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維、安全生產(chǎn)監(jiān)控等工業(yè)互聯(lián)服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備的云端接入、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、反饋控制、邊緣計(jì)算等功能。典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺密碼應(yīng)用場景如圖1所示。

圖1典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺密碼應(yīng)用場景

1. 密碼資源池

云平臺為租戶提供加解密、簽名驗(yàn)簽等云密碼服務(wù)。在實(shí)際中，不可能為每個租戶配置相應(yīng)的物理密碼產(chǎn)品。當(dāng)業(yè)務(wù)擴(kuò)展時，通常需要添加或者升級新的密碼設(shè)備。然而，在面臨頻繁變化的應(yīng)用時，傳統(tǒng)依靠增加密碼設(shè)備的擴(kuò)展方案難度較大，無法做到按需彈性擴(kuò)展。因此，通常在云平臺建設(shè)過程中，搭建密碼資源池，統(tǒng)一為云平臺和云上應(yīng)用提供密碼計(jì)算、密碼服務(wù)等資源，實(shí)現(xiàn)加解密、身份鑒別、簽名驗(yàn)簽、密鑰管理等功能。

2. 統(tǒng)一密碼服務(wù)平臺

云租戶業(yè)務(wù)應(yīng)用種類繁多，用戶量大，關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)雜多樣，安全機(jī)制不一致，這也為密碼應(yīng)用和管理帶來難度。因此，密碼資源池需要對云平臺上所有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的密碼服務(wù)，提供多租戶的密碼服務(wù)能力，對各類密碼服務(wù)接口、服務(wù)訂購、應(yīng)用調(diào)用、應(yīng)用認(rèn)證、平臺運(yùn)行等進(jìn)行管理，提供多租戶管理、密碼資源管理等服務(wù)。

密碼管理平臺是對若干臺密碼設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度管理平臺，在對云平臺密碼資源池里的密碼設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維管理的同時，建立統(tǒng)一的密碼服務(wù)接口，面向云平臺上的所有應(yīng)用系統(tǒng)提供密碼接口服務(wù)，為云上租戶密碼應(yīng)用帶來便捷。

3. 安全接入網(wǎng)關(guān)

云平臺網(wǎng)絡(luò)邊界部署SSL VPN網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)的傳輸安全。與之相應(yīng)的，管理面用戶側(cè)部署USB Key、國密瀏覽器密碼模塊與SSL VPN網(wǎng)關(guān)，建立安全的傳輸通道。設(shè)備側(cè)由于工業(yè)設(shè)備類型多，協(xié)議、接口復(fù)雜，且密碼的自主知識產(chǎn)權(quán)較少，因此，短時間內(nèi)商用密碼替代難度大。本文所述場景下，設(shè)備側(cè)通過終端加密網(wǎng)關(guān)，一方面能夠讓工業(yè)設(shè)備與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)的SSL VPN網(wǎng)關(guān)之間，建立基于商用密碼算法的安全通信鏈路，另一方面終端加密網(wǎng)關(guān)可以讓各種工業(yè)設(shè)備接口、協(xié)議實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，有利于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與工業(yè)設(shè)備之間的快速、便捷連接。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺密碼應(yīng)用安全性評估

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺本質(zhì)上是云平臺，其密碼應(yīng)用安全性評估應(yīng)首先遵循云平臺的密評原則。云平臺密碼應(yīng)用分為兩個層面，一是云平臺為滿足自身安全需求所采用的密碼技術(shù)，二是云平臺上的租戶需要通過調(diào)用平臺提供的密碼服務(wù)，為自身業(yè)務(wù)應(yīng)用提供密碼保障。因此，云平臺密碼應(yīng)用和安全性評估一方面要考慮云平臺本身的密碼應(yīng)用需求，另一方面也要考慮為云上應(yīng)用提供密碼支撐能力。基于以上分析，工業(yè)互聯(lián)云平臺密碼應(yīng)用安全性評估參考方案如下。

1. 網(wǎng)絡(luò)和通信安全層面

根據(jù)GM/T 0025-2014《SSL VPN網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品規(guī)范》，客戶端和服務(wù)端建立基于國密算法的SSL安全通道，對通信雙方進(jìn)行身份鑒別，保證通信數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性。

SSL協(xié)議通過握手協(xié)議進(jìn)行通信雙方的身份鑒別，并協(xié)商出連接會話所需密碼套件。密碼套件包括公鑰密碼算法、對稱密碼算法和密碼雜湊算法。SSL握手協(xié)議過程如圖2所示。客戶端發(fā)送ClientHello消息，攜帶客戶端支持的密碼套件，服務(wù)端回應(yīng)ServerHello消息確認(rèn)使用的密碼套件。接著服務(wù)端發(fā)送ServerCertificate簽名證書和加密證書，客戶端通過驗(yàn)簽對服務(wù)端進(jìn)行身份鑒別。

圖2SSL握手協(xié)議過程

網(wǎng)絡(luò)和通信層面的測評對象主要是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺、管理用戶和設(shè)備終端加密網(wǎng)關(guān)之間的通信信道。值得注意的是，租戶管理員對所分配的云資源有較高的管理權(quán)限，作為云平臺的用戶進(jìn)行測評。

在用戶客戶端和終端加密網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)抓包工具抓取通道建立過程的通信數(shù)據(jù)包，分析數(shù)據(jù)包中采用的通信協(xié)議，如圖3所示。服務(wù)端ServerHello消息中協(xié)商確認(rèn)的密碼套件為ECC_SM4_SM3，說明本次建立的通道采用SM4算法保證數(shù)據(jù)傳輸機(jī)密性，并用SM3算法保證數(shù)據(jù)傳輸完整性。

圖3SSL握手協(xié)議密碼套件協(xié)商過程數(shù)據(jù)包分析

提取數(shù)據(jù)包中的服務(wù)端數(shù)字證書，如圖4所示。數(shù)字證書中的簽名算法OID為1.2.156.10197.1.501，說明采用基于SM2算法和SM3算法的數(shù)字簽名進(jìn)行服務(wù)端身份鑒別。

圖4SSL握手協(xié)議數(shù)字證書分析

2. 應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全層面

云平臺和應(yīng)用系統(tǒng)通過統(tǒng)一密碼服務(wù)平臺調(diào)用密碼資源，對用戶身份鑒別數(shù)據(jù)、平臺重要數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、機(jī)密性存儲、完整性保護(hù)，防止這些數(shù)據(jù)被竊取和篡改。使用HMAC-SM3對應(yīng)用日志記錄進(jìn)行完整性保護(hù)，防止應(yīng)用日志記錄被非授權(quán)篡改。

身份鑒別需要重點(diǎn)查看用戶智能密碼鑰匙中存儲的數(shù)字證書是否合規(guī)，在用戶登錄過程中，云平臺是否調(diào)用簽名驗(yàn)簽服務(wù)器對用戶進(jìn)行身份鑒別。為保證數(shù)據(jù)存儲機(jī)密性和完整性，需要重點(diǎn)查看重要數(shù)據(jù)是否加密存儲，如果是明文存儲，說明未采用密碼算法進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲機(jī)密性和完整性保護(hù)。如果是密文存儲，需要分析密文長度是否符合規(guī)定的密碼算法輸出長度，如果密文長度不符合，說明未采用合規(guī)的密碼算法；如果密文長度符合，需要查看日志記錄、流量數(shù)據(jù)顯示是否調(diào)用密碼設(shè)備，如果無相關(guān)日志和流量，則證據(jù)不充分，不宜判定為符合，如果日志和流量顯示調(diào)用了密碼設(shè)備，還可以查看密鑰表中存儲的密鑰是否與密碼設(shè)備一致、密碼設(shè)備配置的KEK是否為合規(guī)的密碼算法等，以輔助證明數(shù)據(jù)存儲進(jìn)行了機(jī)密性和完整性保護(hù)。

3. 密碼管理平臺作為應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行測評

密碼管理平臺是對若干臺密碼設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度管理平臺，在對云平臺密碼資源池里的密碼設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維管理的同時，建立統(tǒng)一的密碼服務(wù)接口，面向云平臺上的所有應(yīng)用系統(tǒng)提供密碼接口服務(wù)；業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜，是云上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密碼應(yīng)用的重要支撐，故應(yīng)將其作為應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全層面的一個管理類應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行測評。

4. 云平臺為云上應(yīng)用提供密碼支撐能力

云上應(yīng)用的部分測評結(jié)論需要依賴于云平臺的測評結(jié)果。云平臺需為云上應(yīng)用提供GB/T 39786中的物理和環(huán)境安全、網(wǎng)絡(luò)和通信安全、設(shè)備和計(jì)算安全，甚至應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全等層面的密碼支撐。

（1）被完全評估的支撐能力

被完全評估的支撐能力指云平臺的某些測評對象同時支撐云平臺和云上應(yīng)用，同時將云平臺和云上應(yīng)用作為測評對象。如果云上應(yīng)用被完全評估的支撐能力所支撐，此時云上應(yīng)用相應(yīng)測評對象的測評結(jié)論完全被云平臺覆蓋，如果云平臺已經(jīng)通過密評且安全等級不低于云上應(yīng)用，則云上應(yīng)用測評對象的測評結(jié)論可視為不適用。

（2）被部分評估的支撐能力

被部分評估的支撐能力指云平臺提供的支撐服務(wù)僅用于云上應(yīng)用而不用于云平臺，或者將服務(wù)于云平臺和云上應(yīng)用作為不同測評對象。如果云上應(yīng)用被部分評估的支撐能力所支撐，那么需要結(jié)合“云平臺支撐能力說明”對云上應(yīng)用測評對象進(jìn)行充分測評并給定結(jié)果。

結(jié)　語

本文闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的安全風(fēng)險，提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺密碼應(yīng)用場景，并基于該場景分析了密評如何開展，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)密碼應(yīng)用及安全性評估工作提供參考。