描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111652007
编辑推荐
随着工业的发展，网络攻击事件显著增多，了解控制系统的脆弱性并掌握关键基础设施系统免受网络攻击的方法，显得愈发重要。借助现实世界的真实案例，本书将教会你保护关键基础设施系统所必需的方法和安全措施，同时帮助你加速识别这种特有的挑战。
本书首先介绍工业控制系统（ICS）技术，包括ICS架构、通信介质及协议等，接着介绍ICS（不）安全问题。然后，剖析了一个ICS相关的攻击场景，其中ICS安全话题亦有涉及，包括网络分割、深度防御策略及保护方案等。
除了介绍保护工业控制系统的现实案例之外，本书还详述了安全评估、风险管理、安全计划开发等；同时讨论了必要的安全考虑，例如，威胁检测及访问管理等；还介绍了与终端加固相关的主题，如监控、更新和反恶意软件实现。
本书首先介绍工业控制系统（ICS）技术，包括ICS架构、通信介质及协议等，接着介绍ICS（不）安全问题。然后，剖析了一个ICS相关的攻击场景，其中ICS安全话题亦有涉及，包括网络分割、深度防御策略及保护方案等。
除了介绍保护工业控制系统的现实案例之外，本书还详述了安全评估、风险管理、安全计划开发等；同时讨论了必要的安全考虑，例如，威胁检测及访问管理等；还介绍了与终端加固相关的主题，如监控、更新和反恶意软件实现。
通过阅读本书，你将学到：
理解工业网络安全，包括控制系统及操作。
设计面向安全的架构、网络隔离及安全支持服务。
配置事件监控系统、反恶意软件应用及终端安全。
获取关于ICS风险、威胁检测及访问管理的知识。
学习补丁管理和生命周期管理知识。
保护从设计到报废期间的工业控制系统。
内容简介
借鉴现实世界的真实案例，本书将教你会你保护关键基础设施系统所必需的方法和安全措施，同时将有助你加速识别这种特有的挑战。
本书首先介绍工业控制系统（ICS）技术，包括ICS架构、通信介质及协议等，接着介绍ICS（不）安全问题，然后剖析了个ICS相关的攻击场景，ICS安全话题亦有涉猎，包括网络分割、深度防御策略及保护方案等。与保护工业控制系统的现实案例一起，本书还详述了安全评估、风险管理、安全计划开发等。同时，还讨论了威胁检测及访问管理等必要的安全考虑，以及与终端加固相关的主题，如监控、更新和反恶意软件实现。
本书首先介绍工业控制系统（ICS）技术，包括ICS架构、通信介质及协议等，接着介绍ICS（不）安全问题，然后剖析了个ICS相关的攻击场景，ICS安全话题亦有涉猎，包括网络分割、深度防御策略及保护方案等。与保护工业控制系统的现实案例一起，本书还详述了安全评估、风险管理、安全计划开发等。同时，还讨论了威胁检测及访问管理等必要的安全考虑，以及与终端加固相关的主题，如监控、更新和反恶意软件实现。
目 录
译者序
前言
关于作者
关于审校者
第1章 工业控制系统 1
1.1 工业控制系统概述 1
1.1.1 显示功能 3
1.1.2 监控功能 3
1.1.3 控制功能 4
1.2 工业控制系统架构 4
1.2.1 可编程逻辑控制器 5
1.2.2 人机界面 6
1.2.3 监控和数据采集 6
1.2.4 分布式控制系统 7
1.2.5 安全仪表系统 8
1.3 Purdue工业控制系统模型 8
1.3.1 企业区 9
1.3.2 工业隔离区 10
1.3.3 制造区 10
1.4 工业控制系统通信介质和协议 12
1.4.1 常规信息技术网络协议 12
1.4.2 过程自动化协议 13
1.4.3 工业控制系统协议 14
1.4.4 楼宇自动化协议 15
1.4.5 自动抄表协议 15
1.5 小结 19
第2章 继承来的不安全 20
2.1 工业控制系统的历史 20
2.2 Modbus及其协议 22
2.2.1 攻击Modbus 26
2.2.2 使用Python和Scapy在Modbus上通信 34
2.2.3 重放捕获的Modbus包 42
2.3 PROFINET 44
2.3.1 PROFINET包重放攻击 46
2.3.2 S7通信和停止CPU漏洞 48
2.3.3 EtherNet/IP和通用工业协议 52
2.3.4 Shodan：互联网上最可怕的搜索引擎 54
2.4 ICS中常见的IT协议 60
2.4.1 HTTP 60
2.4.2 文件传输协议 61
2.4.3 Telnet 62
2.4.4 地址解析协议 62
2.4.5 ICMP回显请求 63
2.5 小结 65
第3章 ICS攻击场景剖析 66
3.1 设定阶段 66
3.2 Slumbertown造纸厂 67
3.3 天堂里的烦恼 69
3.3.1 构建一个虚拟测试网络 70
3.3.2 阿喀琉斯之踵 72
3.4 攻击者可以用他们的访问权限做什么 80
3.5 网络杀伤链 104
3.6 Slumbertown造纸厂ICS攻击第二阶段 106
3.7 其他攻击场景 108
3.8 小结 109
第4章 ICS风险评估 111
4.1 攻击、目标和结果 111
4.2 风险评估 112
4.3 风险评估示例 114
4.3.1 第1步—资产识别和系统特性 114
4.3.2 第2步—漏洞识别和威胁建模 118
4.3.3 第3步—风险计算及风险缓解 135
4.4 小结 136
第5章 Purdue模型与全厂融合以太网 137
5.1 Purdue企业参考架构 137
5.1.1 全厂融合以太网企业 138
5.1.2 安全区 140
5.1.3 Cell/area区 140
5.1.4 制造区 142
5.1.5 企业区 143
5.1.6 CPwE工业网络安全框架 145
5.2 小结 147
第6章 深度防御模型 148
6.1 ICS安全的特殊限制 148
6.2 如何开展ICS防御 149
6.3 ICS具有很好的安全防御基础 150
6.4 深度防御模型 150
6.4.1 物理安全 153
6.4.2 网络安全 153
6.4.3 计算机安全 154
6.4.4 应用安全 155
6.4.5 设备安全 155
6.4.6 策略、流程和安全意识 155
6.5 小结 156
第7章 ICS物理安全 157
7.1 ICS安全气泡类比 157
7.2 隔离实践 158
7.3 深入底层—物理安全 160
7.4 小结 165
第8章 ICS网络安全 166
8.1 设计网络架构以确保安全性 166
8.2 划分网段 167
8.2.1 企业区 167
8.2.2 工业区 168
8.2.3 工业隔离区 169
8.2.4 通信管道 170
8.3 弹性和冗余 171
8.4 架构概述 172
8.5 防火墙 174
8.6 安全监控和日志记录 180
8.7 网络数据包捕获 181
8.8 事件日志 182
8.9 安全信息和事件管理 183
8.9.1 防火墙日志 192
8.9.2 网络入侵检测日志 194
8.9.3 路由器和交换机日志 195
8.9.4 操作系统日志 196
8.9.5 应用程序日志 200
8.9.6 网络可见性 204
8.10 小结 210
第9章 ICS计算机安全 211
9.1 终端加固 211
9.1.1 缩小攻击面 211
9.1.2 限制攻击的影响 212
9.2 配置和变更管理 220
9.3 补丁管理 221
9.4 终端保护软件 238
9.4.1 基于主机的防火墙 238
9.4.2 防病毒软件 243
9.4.3 应用程序白名单软件 245
9.5 小结 260
第10章 ICS应用安全 261
10.1 应用安全 261
10.1.1 输入验证漏洞 262
10.1.2 软件篡改 262
10.1.3 认证漏洞 263
10.1.4 授权漏洞 264
10.1.5 非安全配置漏洞 264
10.1.6 会话管理漏洞 265
10.1.7 参数操纵漏洞 265
10.2 应用安全测试 266
10.3 ICS应用补丁 271
10.4 ICS 安全SDLC 272
10.5 小结 273
第11章 ICS设备安全 274
11.1 ICS设备加固 274
11.2 ICS 设备补丁 277
11.3 ICS 设备生命周期 277
11.3.1 ICS 设备采购阶段的安全考虑 278
11.3.2 ICS 设备安装阶段的安全考虑 278
11.3.3 ICS 设备运行阶段的安全考虑 278
11.3.4 ICS设备报废与处理阶段的安全考虑 279
11.4 小结 280
第12章 ICS网络安全计划开发过程 281
12.1 NIST指南：ICS安全 281
12.1.1 获得高级管理层支持 282
12.1.2 组建训练跨职能团队 282
12.1.3 确定章程与范围 283
12.1.4 确定ICS特有的安全策略与程序 283
12.1.5 实现ICS安全风险评估框架 284
12.2 ICS安全计划开发过程 285
12.2.1 安全策略、标准、指南与程序 286
12.2.2 确定ICS特有的安全策略、标准与程序 287
12.2.3 确定和盘点ICS资产 288
12.2.4 对发现的ICS资产执行初始风
前言
关于作者
关于审校者
第1章 工业控制系统 1
1.1 工业控制系统概述 1
1.1.1 显示功能 3
1.1.2 监控功能 3
1.1.3 控制功能 4
1.2 工业控制系统架构 4
1.2.1 可编程逻辑控制器 5
1.2.2 人机界面 6
1.2.3 监控和数据采集 6
1.2.4 分布式控制系统 7
1.2.5 安全仪表系统 8
1.3 Purdue工业控制系统模型 8
1.3.1 企业区 9
1.3.2 工业隔离区 10
1.3.3 制造区 10
1.4 工业控制系统通信介质和协议 12
1.4.1 常规信息技术网络协议 12
1.4.2 过程自动化协议 13
1.4.3 工业控制系统协议 14
1.4.4 楼宇自动化协议 15
1.4.5 自动抄表协议 15
1.5 小结 19
第2章 继承来的不安全 20
2.1 工业控制系统的历史 20
2.2 Modbus及其协议 22
2.2.1 攻击Modbus 26
2.2.2 使用Python和Scapy在Modbus上通信 34
2.2.3 重放捕获的Modbus包 42
2.3 PROFINET 44
2.3.1 PROFINET包重放攻击 46
2.3.2 S7通信和停止CPU漏洞 48
2.3.3 EtherNet/IP和通用工业协议 52
2.3.4 Shodan：互联网上最可怕的搜索引擎 54
2.4 ICS中常见的IT协议 60
2.4.1 HTTP 60
2.4.2 文件传输协议 61
2.4.3 Telnet 62
2.4.4 地址解析协议 62
2.4.5 ICMP回显请求 63
2.5 小结 65
第3章 ICS攻击场景剖析 66
3.1 设定阶段 66
3.2 Slumbertown造纸厂 67
3.3 天堂里的烦恼 69
3.3.1 构建一个虚拟测试网络 70
3.3.2 阿喀琉斯之踵 72
3.4 攻击者可以用他们的访问权限做什么 80
3.5 网络杀伤链 104
3.6 Slumbertown造纸厂ICS攻击第二阶段 106
3.7 其他攻击场景 108
3.8 小结 109
第4章 ICS风险评估 111
4.1 攻击、目标和结果 111
4.2 风险评估 112
4.3 风险评估示例 114
4.3.1 第1步—资产识别和系统特性 114
4.3.2 第2步—漏洞识别和威胁建模 118
4.3.3 第3步—风险计算及风险缓解 135
4.4 小结 136
第5章 Purdue模型与全厂融合以太网 137
5.1 Purdue企业参考架构 137
5.1.1 全厂融合以太网企业 138
5.1.2 安全区 140
5.1.3 Cell/area区 140
5.1.4 制造区 142
5.1.5 企业区 143
5.1.6 CPwE工业网络安全框架 145
5.2 小结 147
第6章 深度防御模型 148
6.1 ICS安全的特殊限制 148
6.2 如何开展ICS防御 149
6.3 ICS具有很好的安全防御基础 150
6.4 深度防御模型 150
6.4.1 物理安全 153
6.4.2 网络安全 153
6.4.3 计算机安全 154
6.4.4 应用安全 155
6.4.5 设备安全 155
6.4.6 策略、流程和安全意识 155
6.5 小结 156
第7章 ICS物理安全 157
7.1 ICS安全气泡类比 157
7.2 隔离实践 158
7.3 深入底层—物理安全 160
7.4 小结 165
第8章 ICS网络安全 166
8.1 设计网络架构以确保安全性 166
8.2 划分网段 167
8.2.1 企业区 167
8.2.2 工业区 168
8.2.3 工业隔离区 169
8.2.4 通信管道 170
8.3 弹性和冗余 171
8.4 架构概述 172
8.5 防火墙 174
8.6 安全监控和日志记录 180
8.7 网络数据包捕获 181
8.8 事件日志 182
8.9 安全信息和事件管理 183
8.9.1 防火墙日志 192
8.9.2 网络入侵检测日志 194
8.9.3 路由器和交换机日志 195
8.9.4 操作系统日志 196
8.9.5 应用程序日志 200
8.9.6 网络可见性 204
8.10 小结 210
第9章 ICS计算机安全 211
9.1 终端加固 211
9.1.1 缩小攻击面 211
9.1.2 限制攻击的影响 212
9.2 配置和变更管理 220
9.3 补丁管理 221
9.4 终端保护软件 238
9.4.1 基于主机的防火墙 238
9.4.2 防病毒软件 243
9.4.3 应用程序白名单软件 245
9.5 小结 260
第10章 ICS应用安全 261
10.1 应用安全 261
10.1.1 输入验证漏洞 262
10.1.2 软件篡改 262
10.1.3 认证漏洞 263
10.1.4 授权漏洞 264
10.1.5 非安全配置漏洞 264
10.1.6 会话管理漏洞 265
10.1.7 参数操纵漏洞 265
10.2 应用安全测试 266
10.3 ICS应用补丁 271
10.4 ICS 安全SDLC 272
10.5 小结 273
第11章 ICS设备安全 274
11.1 ICS设备加固 274
11.2 ICS 设备补丁 277
11.3 ICS 设备生命周期 277
11.3.1 ICS 设备采购阶段的安全考虑 278
11.3.2 ICS 设备安装阶段的安全考虑 278
11.3.3 ICS 设备运行阶段的安全考虑 278
11.3.4 ICS设备报废与处理阶段的安全考虑 279
11.4 小结 280
第12章 ICS网络安全计划开发过程 281
12.1 NIST指南：ICS安全 281
12.1.1 获得高级管理层支持 282
12.1.2 组建训练跨职能团队 282
12.1.3 确定章程与范围 283
12.1.4 确定ICS特有的安全策略与程序 283
12.1.5 实现ICS安全风险评估框架 284
12.2 ICS安全计划开发过程 285
12.2.1 安全策略、标准、指南与程序 286
12.2.2 确定ICS特有的安全策略、标准与程序 287
12.2.3 确定和盘点ICS资产 288
12.2.4 对发现的ICS资产执行初始风
前 言
随着网络攻击技术的不断变化和提升，企业要想确保自身安全就必须时刻保持警惕。本书将帮助你理解网络安全的基础知识和构建安全工业控制系统所需的工业协议。通过真实的案例，你将更好地理解安全漏洞以及如何利用各种技术来抵御所有类型的网络威胁。
本书主要内容
第1章从概览工业控制系统（Industrial Control System，ICS）的组成部分开篇，介绍其类型、典型技术和设备。随后引入Purdue模型，介绍了ICS系统的哪些部分属于该模型，并描述在它们之间采用哪些网络技术和协议进行通信。
第2章解释了工业控制系统的最初设计为何只考虑了开放、易用、可靠、快速，却从未将安全作为设计目标。随后，介绍了为实现工业控制系统网络融合所采用的基于以太网的专用技术，并分析了这些不安全的专用技术对网络安全造成的影响。本章还详细描述了工业控制系统常用的通信协议及其漏洞。
第3章开启了本书的第二阶段—ICS不安全。本章在一个虚构的公司网络环境中一步步地为读者介绍了一次真实的ICS攻击场景，该场景将作为经典案例贯穿全书。在场景介绍中，详细分析了攻击的动机、目标、过程/程序、使用的工具和可能的输出结果及攻陷情况。
第4章介绍如何利用从第3章描述的攻击场景中学到的知识来理解ICS风险评估背后的原因，介绍了杀伤链或攻击矩阵的概念，以及如何使用它们设计缓解措施。本章可看成第3章的入侵故事的续篇，虚构公司雇用了一名安全顾问来评估公司的ICS安全态势。
第5章详细介绍了ICS架构的典型代表—Purdue企业引用框架结构（Purdue Enterprise Reference Architecture，PERA）。作为被广泛采用的ICS网络分割理论模型，Purdue模型是行业中应用最好的模型，常被用于解释安全策略和体系结构。
第6章介绍了深度防御模型如何适应全厂融合以太网模型及确保ICS安全。本章开启了本书的第三阶段。
第7章通过讨论以ICS为中心的物理安全方法和应用深度防御模型中概述的一些最佳实践技术和活动，介绍了如何限制物理访问ICS。
第8章通过讨论以ICS为中心的网络安全方法和应用深度防御模型中概述的一些最佳实践技术和活动，介绍了如何限制访问ICS网络。
第9章通过讨论以ICS为中心的计算机安全方法和应用深度防御模型中概述的一些最佳实践技术和活动，介绍了如何加固ICS计算机系统。
第10章介绍了如何通过应用程序加固操作和讨论以ICS为中心的生命周期管理方法来提高应用程序安全。
第11章介绍了如何通过设备加固操作和讨论以ICS为中心的生命周期管理方法来提高设备安全。
第12章介绍了ICS安全计划涉及的活动和功能，包括定义以ICS为中心的安全策略和风险管理。
阅读本书所需基础
为充分利用本书，理想情况下，你最好具备一些为工业控制系统提供技术支持的经验，了解系统使用的网络技术。 如果你经历过必须更新、保持和保护正在全面生产的ICS的斗争，本书内容将会引起你更大的共鸣。当然，这并不意味着如果你没有相关经验就无法看懂。本书内容涵盖了理解技术实践和安全活动所需的所有背景知识。
从技术角度来看，如果你想要实践本书提到的操作和练习，最好使用 VMware Workstation、Microsoft Hyper-V或Oracle VirtualBox等虚拟化平台。整本书我都会写明如何找到练习所需的程序、如何设置指定程序。
读者对象
本书适合于想要确保关键基础设施系统环境健壮的安全专家，以及有兴趣进入网络安全领域或正在寻求获得工业网络安全认证的IT专业人员。
本书主要内容
第1章从概览工业控制系统（Industrial Control System，ICS）的组成部分开篇，介绍其类型、典型技术和设备。随后引入Purdue模型，介绍了ICS系统的哪些部分属于该模型，并描述在它们之间采用哪些网络技术和协议进行通信。
第2章解释了工业控制系统的最初设计为何只考虑了开放、易用、可靠、快速，却从未将安全作为设计目标。随后，介绍了为实现工业控制系统网络融合所采用的基于以太网的专用技术，并分析了这些不安全的专用技术对网络安全造成的影响。本章还详细描述了工业控制系统常用的通信协议及其漏洞。
第3章开启了本书的第二阶段—ICS不安全。本章在一个虚构的公司网络环境中一步步地为读者介绍了一次真实的ICS攻击场景，该场景将作为经典案例贯穿全书。在场景介绍中，详细分析了攻击的动机、目标、过程/程序、使用的工具和可能的输出结果及攻陷情况。
第4章介绍如何利用从第3章描述的攻击场景中学到的知识来理解ICS风险评估背后的原因，介绍了杀伤链或攻击矩阵的概念，以及如何使用它们设计缓解措施。本章可看成第3章的入侵故事的续篇，虚构公司雇用了一名安全顾问来评估公司的ICS安全态势。
第5章详细介绍了ICS架构的典型代表—Purdue企业引用框架结构（Purdue Enterprise Reference Architecture，PERA）。作为被广泛采用的ICS网络分割理论模型，Purdue模型是行业中应用最好的模型，常被用于解释安全策略和体系结构。
第6章介绍了深度防御模型如何适应全厂融合以太网模型及确保ICS安全。本章开启了本书的第三阶段。
第7章通过讨论以ICS为中心的物理安全方法和应用深度防御模型中概述的一些最佳实践技术和活动，介绍了如何限制物理访问ICS。
第8章通过讨论以ICS为中心的网络安全方法和应用深度防御模型中概述的一些最佳实践技术和活动，介绍了如何限制访问ICS网络。
第9章通过讨论以ICS为中心的计算机安全方法和应用深度防御模型中概述的一些最佳实践技术和活动，介绍了如何加固ICS计算机系统。
第10章介绍了如何通过应用程序加固操作和讨论以ICS为中心的生命周期管理方法来提高应用程序安全。
第11章介绍了如何通过设备加固操作和讨论以ICS为中心的生命周期管理方法来提高设备安全。
第12章介绍了ICS安全计划涉及的活动和功能，包括定义以ICS为中心的安全策略和风险管理。
阅读本书所需基础
为充分利用本书，理想情况下，你最好具备一些为工业控制系统提供技术支持的经验，了解系统使用的网络技术。 如果你经历过必须更新、保持和保护正在全面生产的ICS的斗争，本书内容将会引起你更大的共鸣。当然，这并不意味着如果你没有相关经验就无法看懂。本书内容涵盖了理解技术实践和安全活动所需的所有背景知识。
从技术角度来看，如果你想要实践本书提到的操作和练习，最好使用 VMware Workstation、Microsoft Hyper-V或Oracle VirtualBox等虚拟化平台。整本书我都会写明如何找到练习所需的程序、如何设置指定程序。
读者对象
本书适合于想要确保关键基础设施系统环境健壮的安全专家，以及有兴趣进入网络安全领域或正在寻求获得工业网络安全认证的IT专业人员。
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