工業控製網絡安全技術與實踐 計算機與互聯網 書籍|6128771 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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姚羽，祝烈煌，武傳坤 著

圖書標籤:

• 工業控製係統
• 網絡安全
• SCADA
• PLC
• DCS
• 信息安全
• 計算機網絡
• 物聯網安全
• 安全技術
• 實踐

店鋪： 互動齣版網圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111569077

商品編碼：14932180498

叢書名： 信息安全技術叢書

齣版時間：2017-07-01

書名：	工業控製網絡安全技術與實踐|6128771
圖書定價：	69元
圖書作者：	姚羽;祝烈煌;武傳坤
齣版社：	機械工業齣版社
齣版日期：	2017/7/1 0:00:00
ISBN號：	9787111569077
開本：	16開
頁數：	0
版次：	1-1

內容簡介

本書是一本關於工業控製係統網絡安全技術的專業教材。本書首先介紹工業控製係統與工業控製網絡的概念、SCADA和DCS兩個典型的工業控製係統、一般工業控製係統的重要組成單元，然後介紹工業控製網絡常見的安全威脅、工業控製係統各組成部分的脆弱性和安全防護技術、工業控製網絡的常用通信協議和安全防護技術以及工業控製網絡的漏洞特徵、漏洞挖掘和攻擊檢測等技術，最後針對工業控製的幾個典型領域進行瞭安全分析並給齣瞭解決方案。 本書內容係統深入，可作為高等院校工業自動化、計算機科學與技術、信息安全等相關專業本科生和研究生的教材，也可以作為工業控製網絡安全領域的研究人員和工程技術人員的培訓用書及參考書。

目錄

本書編寫委員會 序一 序二 前言 教學/學習建議 第1章　緒論 1 1.1　工業控製係統與工業控製網絡概述 1 1.1.1　什麼是工業控製係統 1 1.1.2　什麼是工業控製網絡 3 1.1.3　工業控製網絡與傳統IT信息網絡 4 1.2　國內工業控製行業現狀 6 1.3　國內工業控製網絡安全趨勢分析 7 1.4　工業控製係統常用術語 9 1.5　本章小結 10 1.6　本章習題 10 第2章　工業控製係統基礎 11 2.1　數據采集與監視控製係統 11 2.1.1　什麼是SCADA係統 12 2.1.2　SCADA 後颱子係統的主要功能 13 2.1.3　SCADA 係統未來的技術發展 14 2.2　分布式控製係統 14 2.2.1　什麼是DCS 14 2.2.2　DCS的組成 15 2.2.3　DCS的特點 16 2.3　工業控製係統中的常用控製器 17 2.3.1　可編程邏輯控製器 17 2.3.2　可編程自動化控製器 19 2.3.3　遠程終端單元 20 2.4　工業控製係統現場設備的種類 22 2.4.1　智能電子設備 22 2.4.2　人機界麵 23 2.5　PLC設備的技術原理 25 2.5.1　PLC的産生與特點 25 2.5.2　PLC的基本組成與工作原理 27 2.5.3　PLC的基本指令係統 31 2.5.4　PLC的通信技術 36 2.5.5　PLC的接口技術 38 2.6　典型工業領域的工業控製網絡 39 2.6.1　鋼鐵行業的工業控製網絡 39 2.6.2　石化行業的工業控製網絡 39 2.6.3　電力行業的工業控製網絡 42 2.6.4　市政交通行業的工業控製網絡 43 2.7　本章小結 44 2.8　本章習題 45 第3章　工業控製網絡安全威脅 46 3.1　工業控製網絡概述 46 3.1.1　現場總綫控製網絡 46 3.1.2　過程控製與監控網絡 47 3.1.3　企業辦公網絡 48 3.2　工業控製網絡常見的安全威脅 48 3.2.1　高級持續性威脅攻擊 49 3.2.2　工業控製網絡病毒 50 3.2.3　工業控製網絡協議安全漏洞 55 3.3　工業控製係統脆弱性分析 56 3.3.1　現場總綫控製網絡脆弱性分析 57 3.3.2　過程控製與監控網絡脆弱性分析 57 3.3.3　企業辦公網絡脆弱性分析 58 3.4　本章小結 59 3.5　本章習題 60 第4章　SCADA係統安全分析 61 4.1　SCADA係統安全概述 61 4.1.1　SCADA係統的組成 61 4.1.2　SCADA係統的安全需求 62 4.1.3　SCADA係統的安全目標 64 4.1.4　SCADA係統的脆弱性 65 4.2　SCADA係統安全的關鍵技術 69 4.2.1　安全域劃分及邊界防護 69 4.2.2　SCADA係統異常行為檢測技術 75 4.2.3　SCADA係統安全通信及密鑰管理 79 4.2.4　SCADA係統安全管理 84 4.3　SCADA係統安全測試平颱 91 4.3.1　SCADA係統安全測試平颱的重要性 91 4.3.2　SCADA係統安全測試平颱的分類 92 4.3.3　SCADA係統安全測試平颱的搭建 93 4.3.4　基於SCADA係統安全測試平颱的實驗 94 4.3.5　SCADA係統安全測試平颱實例——HoneyNet 95 4.4　SCADA係統安全典型案例 97 4.5　SCADA係統安全發展趨勢 98 4.6　本章小結 99 4.7　本章習題 100 第5章　工業控製網絡通信協議的安全性分析 101 5.1　工業控製網絡常用通信協議概述 101 5.2　Modbus協議 102 5.2.1　Modbus協議概述 103 5.2.2　Modbus協議存在的安全問題 108 5.2.3　Modbus協議安全防護技術 109 5.3　DNP3協議 110 5.3.1　DNP3協議概述 111 5.3.2　DNP3協議存在的安全問題 112 5.3.3　DNP3協議安全防護技術 114 5.4　IEC係列協議 114 5.4.1　IEC係列協議概述 115 5.4.2　IEC係列協議存在的安全問題 121 5.4.3　IEC係列協議安全防護技術 122 5.5　OPC協議 123 5.5.1　OPC協議概述 124 5.5.2　OPC協議存在的安全問題 131 5.5.3　OPC協議安全防護技術 133 5.6　本章小結 135 5.7　本章習題 135 第6章　工業控製網絡漏洞分析 136 6.1　工業控製網絡漏洞概述 136 6.1.1　工業控製網絡安全漏洞挖掘技術分析 136 6.1.2　工業控製網絡安全漏洞分析 138 6.1.3　工業控製網絡安全漏洞標準化工作 139 6.1.4　工業控製網絡安全漏洞態勢分析 141 6.2　工業控製網絡安全漏洞分析技術 144 6.2.1　已知漏洞的檢測技術 144 6.2.2　未知漏洞的挖掘技術 148 6.3　上位機漏洞分析 152 6.3.1　上位機概念和簡史 152 6.3.2　上位機常見安全問題 154 6.3.3　上位機典型漏洞分析 155 6.4　下位機漏洞分析 161 6.4.1　下位機概念和簡史 162 6.4.2　下位機常見安全問題 163 6.4.3　下位機典型漏洞分析 164 6.5　工控網絡設備漏洞分析 169 6.5.1　工控網絡設備概念 169 6.5.2　工控網絡設備常見安全問題 169 6.5.3　工控網絡設備典型漏洞分析 170 6.6　本章小結 173 6.7　本章習題 173 第7章　工業控製網絡安全防護技術 174 7.1　工業控製網絡安全設備的引入和使用方法 174 7.1.1　從信息安全到工業控製網絡安全 174 7.1.2　工業控製網絡安全設備的引入 175 7.1.3　工業控製網絡安全設備的使用方法 179 7.2　對工業控製網絡已知安全威脅的防護方法 181 7.2.1　結構安全 182 7.2.2　設備與主機安全 185 7.2.3　行為安全 187 7.2.4　基礎軟硬件安全 189 7.2.5　安全時間持續性 196 7.3　對工業控製網絡未知安全威脅的防護方法 198 7.3.1　縱深防禦技術 198 7.3.2　異常行為檢測 199 7.3.3　白名單技術 202 7.3.4　關聯分析技術 205 7.3.5　蜜罐技術 209 7.4　本章小結 210 7.5　本章習題 211 第8章　綜閤案例分析 212 8.1　先進製造行業案例 212 8.1.1　先進製造行業工控網絡安全分析 212 8.1.2　先進製造行業工控網絡安全解決方案 215 8.2　城市燃氣行業案例 220 8.2.1　城市燃氣行業工控網絡安全分析 220 8.2.2　城市燃氣行業工控網絡安全解決方案 222 8.3　石油化工行業案例 226 8.3.1　石油化工行業工控網絡安全分析 226 8.3.2　石油化工行業工控網絡安全解決方案 228 8.4　本章小結 235 8.5　本章習題 235 附錄　國內外工控係統典型攻擊事件 236 參考文獻 242

《分布式係統的高可用性設計與實現》 內容簡介： 在當今信息爆炸的時代，企業對業務連續性和數據可靠性的要求日益提高。分布式係統作為支撐現代IT基礎設施的核心，其高可用性設計與實現顯得尤為關鍵。本書深入剖析瞭分布式係統麵臨的各類挑戰，並係統性地介紹瞭保障係統高可用性的核心理論、關鍵技術以及實際落地方法。 第一部分：分布式係統的可用性挑戰與基本概念 本部分首先闡述瞭分布式係統固有的復雜性，以及由此帶來的可用性挑戰，包括硬件故障、網絡分區、軟件bug、人為錯誤等。我們將係統性地分析這些失效模式，並介紹如何從係統設計之初就考慮並規避這些潛在風險。接著，本書將引入分布式係統高可用性的一些基本概念，如： 可用性 (Availability)：定義為係統在預期時間內能夠正常運行的概率，通常用百分比錶示（如99.999%）。我們將探討不同可用性等級的含義及其對業務的影響。 冗餘 (Redundancy)：通過引入重復的組件來消除單點故障，例如服務器冗餘、存儲冗餘、網絡冗餘等。我們將詳細介紹各種冗餘策略的優缺點及適用場景。 故障轉移 (Failover)：當主組件發生故障時，能夠自動或手動地將服務切換到備用組件的過程。我們將深入探討故障轉移的機製、實現方式以及如何保證切換過程的平滑性。 故障恢復 (Failback)：在故障組件修復後，將服務重新切換迴主組件的過程。我們將分析故障恢復的策略和注意事項，以避免二次故障。 容錯 (Fault Tolerance)：係統在部分組件失效的情況下，仍然能夠繼續提供服務的魯棒性。我們將介紹容錯設計的一些基本原則和方法。 CAP 定理：在分布式係統中，一緻性 (Consistency)、可用性 (Availability) 和分區容忍性 (Partition Tolerance) 三者最多隻能同時滿足兩個。本書將深入解釋 CAP 定理的含義，以及在實際設計中如何根據業務需求進行權衡。 ACID 屬性：在數據庫事務中，原子性 (Atomicity)、一緻性 (Consistency)、隔離性 (Isolation) 和持久性 (Durability)。雖然 ACID 主要針對單體數據庫，但在分布式事務中，我們也會探討如何近似實現或替代這些屬性。 第二部分：分布式係統的核心高可用性技術 本部分將聚焦於實現分布式係統高可用性的關鍵技術。我們將逐一深入探討以下主題： 負載均衡 (Load Balancing)：將請求分發到多個服務器，以避免單點過載，提高係統吞吐量和可用性。我們將介紹不同的負載均衡算法（如輪詢、加權輪詢、最少連接、IP Hash 等），以及硬件負載均衡和軟件負載均衡的實現方式。 數據冗餘與復製 (Data Redundancy and Replication)： 主從復製 (Master-Slave Replication)：一個主節點處理寫操作，多個從節點復製數據以提供讀服務。我們將分析同步復製和異步復製的區彆，以及它們對可用性的影響。 多主復製 (Multi-Master Replication)：允許多個節點同時處理寫操作，適用於對寫操作延遲要求較高的場景。我們將探討多主復製的衝突解決機製。 分區 (Sharding) / 水平擴展 (Horizontal Scaling)：將數據分散到多個數據庫實例中，以應對海量數據和高並發訪問。我們將討論數據分區的策略（如基於範圍、基於哈希）以及如何保證分區後數據的可用性。 分布式協調服務 (Distributed Coordination Services)： ZooKeeper：介紹 ZooKeeper 在分布式係統中的作用，如配置管理、命名服務、分布式同步、選舉 líder 等，並重點講解其在高可用性方麵的應用。 etcd：分析 etcd 的特性，以及其如何實現分布式配置存儲和服務的發現，並解釋其在 Kubernetes 等係統中的高可用性實踐。 Consensus Protocols (一緻性協議)： Paxos：作為分布式一緻性的經典算法，我們將詳細講解 Paxos 的原理、變種（如 Multi-Paxos）以及其在實現分布式共識中的作用。 Raft：介紹 Raft 協議，強調其易於理解和實現的特點，並展示其如何在實際係統中構建高可用的分布式狀態機。 服務發現與注冊 (Service Discovery and Registration)：允許服務實例動態地注冊其位置信息，並在需要時被其他服務發現。我們將探討服務注冊中心的實現方式，以及服務發現機製如何提升係統的靈活性和可用性。 健康檢查與監控 (Health Checking and Monitoring)：建立完善的健康檢查機製，定期檢測服務實例的狀態，並結閤有效的監控係統，及時發現和告警潛在的故障。我們將介紹不同的健康檢查策略，以及 Prometheus、Grafana 等監控工具的應用。 消息隊列 (Message Queues)：利用消息隊列實現係統間的異步通信， decoupling 係統，從而提高係統的彈性和可用性。我們將深入探討 Kafka、RabbitMQ 等主流消息隊列的架構，以及它們在高可用性方麵的設計。 緩存技術 (Caching Technologies)：閤理利用緩存可以顯著降低數據庫負載，提升響應速度。我們將介紹分布式緩存（如 Redis Cluster、Memcached）的原理和高可用性實現。 限流與熔斷 (Rate Limiting and Circuit Breakers)： 限流 (Rate Limiting)：限製對服務的請求速率，防止惡意攻擊或突發流量導緻係統崩潰。我們將介紹常見的限流算法。 熔斷 (Circuit Breakers)：當服務齣現大量失敗時，暫時停止對該服務的請求，避免雪崩效應，讓被調用的服務有恢復的時間。我們將講解熔斷器的實現原理和生命周期。 分布式事務 (Distributed Transactions)：在分布式環境下，保證跨多個服務的數據一緻性。我們將介紹兩階段提交 (2PC)、三階段提交 (3PC) 等傳統方案的局限性，並重點探討 BASE 理論（Basically Available, Soft state, Eventually consistent）以及 Saga 模式等最終一緻性解決方案。 第三部分：高可用性架構設計與實踐 本部分將從宏觀視角齣發，指導讀者如何將前述技術融會貫通，構建高可用的分布式係統架構。 無狀態服務的設計原則：強調將服務設計成無狀態，便於水平擴展和快速恢復。 容災設計： 多地域部署 (Multi-Region Deployment)：將係統部署在不同的地理區域，以應對區域性災難。 異地容災 (Disaster Recovery)：建立備用數據中心，在主數據中心發生災難時能夠快速切換。 灰度發布與藍綠部署：介紹如何通過漸進式發布策略，降低新版本上綫帶來的風險，保障服務可用性。 自動化運維與故障演練：強調自動化工具在故障檢測、恢復和係統維護中的重要性，以及定期進行故障演練的重要性，以檢驗係統的容錯能力。 混沌工程 (Chaos Engineering)：介紹如何主動引入故障，測試係統的彈性，發現潛在的弱點。 可觀測性 (Observability)：深入探討日誌 (Logging)、指標 (Metrics) 和追蹤 (Tracing) 的重要性，以及如何構建強大的可觀測性平颱，以便快速定位和解決問題。 安全與可用性的權衡：分析安全措施可能對係統可用性帶來的影響，並提齣在保障安全的同時，盡量減少對可用性的損耗的策略。 第四部分：實際案例分析 本書還將結閤多個實際應用的場景，對高可用性技術進行深入剖析。我們將選取互聯網巨頭、金融科技公司以及傳統企業在構建高可用分布式係統過程中遇到的典型問題，並結閤書中介紹的技術，分析其解決方案的設計思路、實現細節以及最終達到的效果。這些案例將涵蓋從電商平颱、社交網絡到金融交易係統等不同領域，力求為讀者提供豐富的實踐經驗。 目標讀者： 本書適閤於軟件架構師、係統工程師、運維工程師、技術經理以及對分布式係統高可用性設計感興趣的開發者。無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，都將從中獲得寶貴的知識和實踐指導。 本書特色： 理論與實踐並重：不僅深入講解理論基礎，更注重實際應用和落地方法。 技術全麵覆蓋：係統性地介紹瞭分布式係統高可用性的主流技術和最佳實踐。 案例豐富生動：通過真實的案例分析，幫助讀者理解復雜技術的應用場景。 結構清晰，邏輯嚴謹：從基本概念到高級架構，層層遞進，易於理解。 語言通俗易懂：避免過度使用專業術語，力求使廣大讀者都能輕鬆掌握。 通過閱讀本書，您將能夠深入理解分布式係統高可用性的復雜性，掌握保障係統穩定運行的核心技術，並能夠獨立設計和實現高可用的分布式係統架構，從而有效應對業務發展帶來的挑戰，確保業務的連續性和數據的可靠性。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度和實踐指導性上都做得相當到位，讓我受益匪淺。最讓我印象深刻的是關於工業防火牆配置和入侵防禦係統（IPS）部署的章節，作者不僅給齣瞭詳細的配置指南，還針對一些常見的工業場景，例如煉油廠、發電站等，提供瞭具體的安全策略建議。例如，在配置防火牆時，書中強調瞭“最小權限原則”的應用，即隻允許必要的通信端口和服務通過，這極大地降低瞭攻擊麵。同時，對於 IPS 的部署，作者也詳細闡述瞭其在檢測和阻斷針對工業協議（如 DNP3、IEC 61850）的攻擊中的關鍵作用，並給齣瞭一些調優技巧，以減少誤報和漏報。書中的案例分析也非常精彩，例如對某水電站 SCADA 係統遭受網絡攻擊的復盤，詳細分析瞭攻擊者的入侵路徑、使用的工具以及最終造成的破壞，並提齣瞭相應的防護措施。這讓我深刻認識到，工業控製網絡安全並非一成不變，需要根據實際情況不斷調整和優化安全策略。另外，書中還介紹瞭如何利用安全審計日誌來追蹤和分析潛在的安全事件，以及在發生安全事件後如何進行有效的應急響應和恢復，這些都是非常實用的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺非常“落地”，充滿瞭實操性，讓我覺得我不僅僅是在“學習”理論，更是在“掌握”技能。在閱讀過程中，我發現作者特彆強調瞭“縱深防禦”的理念，並將這一理念貫穿於全書的各個章節。例如，在談到網絡隔離時，書中詳細介紹瞭如何通過 DMZ（Demilitarized Zone）區域來隔離 IT 和 OT（Operational Technology）網絡，並且給齣瞭具體的網絡拓撲設計方案。他還深入講解瞭如何在 OT 網絡內部實現多層級的安全防護，包括端點安全、網絡邊界安全以及應用層安全。我尤其喜歡書中關於“安全域”劃分的部分，作者通過大量的圖示和實例，清晰地解釋瞭如何根據業務需求和風險等級，將工業控製網絡劃分為不同的安全域，並為每個域製定相應的安全策略和訪問控製規則。這對於我這種希望在實際工作中落地安全建設的人來說，簡直是寶藏。此外，書中還詳細介紹瞭多種安全審計和監控工具的使用方法，包括流量分析工具、日誌管理平颱等，並提供瞭實際操作的步驟和示例，讓我能夠快速上手，在自己的工作環境中進行實踐。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容的前沿性和前瞻性上做得非常齣色，讓我看到瞭工業控製網絡安全未來的發展方嚮。作者並沒有僅僅局限於傳統的安全防護手段，而是積極探索和介紹瞭許多新興的技術和理念。例如，書中詳細討論瞭“邊緣計算安全”在工業互聯網中的作用，以及如何利用區塊鏈技術來增強工業數據的安全性和可追溯性。我對於書中關於“人工智能在工業安全中的應用”的章節尤其感興趣，作者分析瞭如何利用機器學習算法來檢測和預測潛在的安全威脅，例如異常流量分析、惡意行為識彆等，並分享瞭一些實際的應用案例。他提齣的“AI驅動的安全態勢感知”的概念，讓我對未來的工業安全有瞭更清晰的認識。此外，書中還探討瞭“供應鏈安全”在工業控製係統中的重要性，強調瞭如何對第三方供應商和組件進行安全評估和管理，以防止潛在的安全風險。整體而言，這本書不僅提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導，更重要的是，它拓寬瞭我的視野，讓我對工業控製網絡安全的未來充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格非常獨特，語言流暢，邏輯嚴謹，讀起來毫不費力，甚至可以說是引人入勝。作者在講解復雜概念時，善於使用比喻和類比，將抽象的技術問題變得生動形象，讓讀者能夠輕鬆理解。例如，在解釋“沙箱技術”在工業控製安全中的應用時，作者將其比作一個“安全的模擬戰場”，讓攻擊者在一個隔離的環境中“試煉”，從而不影響真實的生産係統。我特彆喜歡書中關於“零信任”安全模型的章節，作者深入剖析瞭“零信任”的核心原則，並詳細闡述瞭如何在工業控製環境中逐步構建和實施“零信任”架構。他提齣的“身份驗證、授權、微隔離”等關鍵要素，以及如何將這些要素有機地結閤起來，形成一個更加安全、可信賴的工業控製網絡，給我留下瞭深刻的印象。書中還提到瞭一些關於“安全開發生命周期”（Secure Development Lifecycle）在工業控製軟件開發中的應用，強調瞭在軟件設計、開發、測試、部署等各個環節都融入安全考慮的重要性，這對於我這種需要與軟件開發團隊協作的人來說，非常有啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當不錯，封麵采用瞭深邃的藍色作為基調，點綴著抽象的電路闆紋理和一些科技感十足的圖標，整體給人一種專業、嚴謹又不失現代感的氣息。紙張的質感也很棒，觸感細膩，印刷清晰，即使是圖錶和代碼部分也毫無模糊感，閱讀體驗非常舒適。翻開書頁，首先映入眼簾的是目錄，結構清晰，章節劃分閤理，從基礎概念到高級應用，循序漸進，讓人對全書內容有瞭大緻的瞭解。我尤其關注瞭書中關於工業控製係統（ICS）的威脅模型分析部分，作者用瞭很多實際案例來佐證理論，例如針對 SCADA 係統的 DDoS 攻擊、PLC 的惡意固件植入等，這些案例的描述都非常詳細，讓我們能直觀地感受到工業控製網絡麵臨的嚴峻挑戰。而且，書中對不同類型工業控製網絡（如 Modbus、Profibus、EtherNet/IP）的通信協議進行瞭深入剖析，並詳細講解瞭它們在安全防護方麵存在的固有漏洞，這對於我理解工業控製係統的脆弱性非常有幫助。此外，作者還花費瞭不少篇幅介紹瞭一些新興的安全技術，比如基於行為分析的入侵檢測係統，以及如何利用微服務架構來增強 ICS 的安全韌性，這些內容都讓我眼前一亮，對未來的工業控製網絡安全發展有瞭更深刻的認識。