油气生产物联网SCADA系统安全风险评估及防御框架研究

发布时间：2020-09-24 18:24

　　 油气生产物联网监控和数据采集(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统在网络化和智能化的油气生产控制和管理方面有不可替代的作用。目前,相对开放的油气生产物联网SCADA系统的信息安全问题不容忽视,在攻击发生前实现预防和保护,保障SCADA系统安全稳定地运行显得非常重要。首先,本文从油气生产物联网中SCADA系统的体系结构、功能建设和通信网络等方面深入分析了油气生产物联网SCADA系统的脆弱性和安全威胁。基于工业SCADA系统中安全风险评估的标准和过程,将攻击树建模、模糊层次分析法以及Shapiro-Wilk检验相结合提出了一种新的安全评估方法。在本文中以PLC为例对该方法进行说明,针对PLC设备中存在的脆弱性和安全威胁,构建PLC设备的攻击树模型。采用模糊层次分析法对安全属性权重进行赋值,并在赋值过程中引入Shapiro-Wilk检验降低专家打分的主观性。评估结果表明该方法能够有效地对油气生产物联网SCADA系统中的关键基础设备进行安全评估,并得出发生概率最大的攻击路径。其次,针对目前油气生产物联网SCADA系统面临的安全问题,将可信计算技术与ATENA项目架构相结合,提出了一种基于ATENA的可信连接油气生产物联网SCADA系统的安全防御框架。在部署的可信环境下通过监视节点间的通信流、不间断取证与合规审计以及检测异常控制请求等减少可能的恶意行为。实现了入侵异常检测系统、工业防火墙、安全隔离网闸等安全设备与可信连接服务器之间的联动,在实际设备成为目标之前洞察攻击者的动机和行为,进而提高油气生产物联网SCADA系统的综合防御能力。最后,为验证本文中提出的安全防御框架,搭建了一个可扩展的油气生产物联网SCADA系统的模拟仿真平台。在该平台上分别对仿真的油气生产物联网SCADA系统服务器和部署了可信连接的基于行为识别的主动防御框架的SCADA系统服务器进行攻击。实验结果表明本文针对油气生产物联网SCADA系统提出的安全防御框架是可行且有效的。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.44;TN929.5;TE48
【部分图文】：

工程硕士学位论文 Controller, PLC）、远程终端单元（RemoteTerminal Unit, RTU）、控制执行设备组成。图 2.1 是油气生产物联网 SCADA 系统架构。气 SCADA 系统通过 HMI 来处理数据并由操作员查看和监控，该可以与 SCADA 系统进行接口的控件和绘图程序，易于标准化，可TU 或 PLC。分布式控制系统组件 IED、RTUs 或 PLCs 能够在没有的情况下自主地执行简单的逻辑过程。气生产物联网 SCADA 系统包括各类井场和小、中、大型站场（厂集与控制系统建设，以及作业区的区域生产管理中心的建设。其种模式：

气生产物联网 SCADA 系统包括各类井场和小、中、大型站场（厂集与控制系统建设，以及作业区的区域生产管理中心的建设。其种模式：图 2.2 大型站场集中监控模式

油气生产物联网SCADA系统模拟平台

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本文编号：2826098