工业控制系统 DDoS 攻击排查与安全生产

一、DDoS 攻击排查

（一）性能指标监测

  1. 系统资源使用情况
    • CPU 和内存使用率：利用工业控制系统（ICS）的监控软件或操作系统自带的性能监测工具，查看控制器（如 PLC、DCS 控制器）和服务器的 CPU、内存使用率。正常情况下，这些设备的 CPU 使用率可能在 30% – 60% 左右，内存使用率也相对稳定。在遭受 DDoS 攻击时，由于大量恶意请求涌入，CPU 使用率可能急剧上升，接近或达到 100%，内存也会被大量占用。例如，自动化生产线的控制服务器可能因处理大量虚假指令而使资源紧张，影响正常生产流程的控制。
    • 网络带宽占用率和磁盘 I/O 操作：检查网络带宽占用情况和设备的磁盘 I/O 操作。正常的 ICS 网络带宽占用与设备之间的数据传输需求相关，如传感器数据上传和控制指令下发。磁盘 I/O 主要用于存储系统配置、历史数据等。在 DDoS 攻击下，网络带宽可能会被恶意流量占满，磁盘 I/O 也可能出现异常高峰，例如大量无意义的数据写入请求，干扰正常的数据存储和读取。

（二）网络流量分析

  1. 流量来源和分布
    • 使用流量分析工具：借助工业网络流量分析工具（如专门的 ICS 网络安全监测设备或 Wireshark 等通用工具），捕获 ICS 网络的流量。查看流量的来源 IP 地址，确定是否有大量来自相同或相似 IP 段的流量涌向关键设备（如生产设备的控制器、监控服务器等）。在 DDoS 攻击中，这些流量可能是攻击者控制的僵尸主机发送的。同时，分析流量在不同设备和端口之间的分布，看是否有异常的流量集中在重要的控制端口或通信链路。
    • 流量行为模式识别：观察流量的行为模式，包括流量大小、频率和请求类型。正常的 ICS 流量具有一定的规律，例如，传感器数据通常按照固定的时间间隔发送，控制指令也有相应的操作顺序。在攻击情况下，可能会出现大量相同大小的数据包或者异常高频率的请求。比如，可能会出现大量极小的 ICMP 数据包（ICMP Flood 攻击）或者大量不符合 ICS 协议规范的控制请求，试图耗尽设备资源。

（三）设备和系统日志检查

  1. ICS 设备日志查看
    • 控制器和传感器日志：仔细检查工业控制设备（如 PLC、传感器等）的日志。寻找与通信异常、操作错误和设备故障相关的记录。例如，PLC 日志可能显示 “接收大量无效指令” 或者 “通信端口缓冲区溢出”，这些可能是 DDoS 攻击导致的。传感器日志可能显示数据传输中断或异常数据接收，影响对生产过程的监测。
    • 服务器系统和应用日志（ICS 相关应用）：查看 ICS 服务器的系统日志和应用日志。在系统日志中，查找与资源耗尽、服务中断或异常进程相关的记录。例如，日志可能显示 “无法创建新的线程来处理控制请求，系统资源不足”。在应用日志中，重点关注生产控制应用的操作记录，如生产流程启动、停止和参数调整等。如果发现大量异常的操作行为，如频繁尝试启动或停止生产线，可能是 DDoS 攻击影响了应用的正常运行。

二、安全生产保障

（一）隔离和冗余措施

  1. 网络分区和访问控制：
    • 实施工业网络分区，将 ICS 网络划分为不同的安全区域，如生产区、管理区、监控区等。在不同区域之间设置严格的访问控制，通过防火墙、工业级交换机的访问控制列表（ACL）等手段，限制区域间的流量。例如，只允许管理区经过授权的设备访问生产区的关键控制设备，防止外部攻击流量轻易进入生产核心区域。
    • 对于关键设备，采用物理或逻辑隔离的方式，如将安全仪表系统（SIS）与基本过程控制系统（BPCS）进行适当隔离，确保即使 BPCS 受到 DDoS 攻击，SIS 仍能独立运行，保障生产安全。
  2. 设备冗余配置：
    • 对关键的 ICS 设备（如核心控制器、重要的传感器和执行器）采用冗余配置。可以是热备份（主备设备同时运行，主设备故障时备设备立即接管）或者冷备份（备设备平时处于待机状态，主设备故障时手动切换）的方式。例如，在自动化生产线中，关键的 PLC 控制器设置为热备份模式，当主 PLC 受到 DDoS 攻击影响性能或出现故障时，备份 PLC 能够无缝接管控制任务，减少生产中断的风险。

（二）数据备份和恢复

  1. 数据备份策略检查：
    • 确保工业生产数据（如设备配置参数、生产过程数据、历史故障记录等）有完善的备份策略。根据数据的重要性和更新频率，确定备份的周期和方式。例如，对于关键设备的配置参数，每天进行备份；对于生产过程数据，按照一定的时间间隔（如每小时）进行备份。备份数据应存储在安全的异地位置，防止本地数据中心遭受 DDoS 攻击等灾害时数据丢失。
    • 定期对备份数据进行完整性验证，通过比较备份数据的哈希值（如 MD5、SHA – 1 等）与原始数据的哈希值来检查备份是否完整。同时，进行数据恢复测试，确保在需要时能够快速有效地恢复数据，保障生产的连续性。
  2. 应急响应计划制定：
    • 制定详细的工业控制系统 DDoS 攻击应急响应计划。明确在遭受攻击时各个部门（如生产部门、维护部门、安全部门）的职责和行动流程。例如，生产部门负责立即停止可能受到影响的危险生产环节，维护部门负责对设备进行检查和修复，安全部门负责对攻击进行调查和采取安全措施。
    • 定期对应急响应计划进行演练，通过模拟 DDoS 攻击场景，提高员工的应急反应能力和各部门之间的协同配合能力，确保在实际攻击发生时能够迅速有效地保障安全生产。