工控安全 Part 1: 認識 ICS 環境中的常見名詞與元件

這學期修了電機系的工控系統之資訊安全，發現參考書目 Hacking Exposed Industrial Control Systems 寫得很清楚，邊讀邊做了一些筆記，放上來記錄一下，也順便繼續建立寫 blog 的習慣。

• SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition system 所有單一控制裝置和通訊元件全部連在一起所形成的系統，就叫 SCADA。被使用地過於廣泛，所以沒有非常明確的定義。

• DCS, Distributed Control System 跟 SCADA 的差異不大。通常是當環境太大無法由單一 SCADA 處理時，就會有多個 SCADA，而整個系統就稱為 Distributed Control System。

• PLC, Programmable Logic Controller 各種裝置上的控制器都算是 PLC，例如：電梯、飲水機、車窗等裡的控制元件。PLC 主要由 microcontroller、modules 和 backplane 組成。

  • microcontroller：由 firmware、program 和 set points 組成。set points 指的是可控變數，用於改變 program 的行為。通常 firmware 和 program 是固定的，只有 set points 可控。但如果駭客可以 access PLC，只要修改 firmware 或 program 就能造成危害。
  • modules：各種可物理擴充的元件，如：I/O、wifi、firewall 等各種插槽或接線。
  • backplane：類似電腦主機板，將 microcontroller 和 modules 連接在一起，它們才能彼此溝通。 據我的理解，Arduino 應該也可以算是是一種 PLC。Arduino 本體是 microcontroller，各種外插的 sensors 或 I/O 是 modules，連接 Arduino 和 modules 的 motherboard 則是 backplane。

• HMI, Human-Machine Interface 任何裝置上的人機互動介面，方便人員直接檢視處理程序進度和控制運作，如：裝置上的觸控顯示螢幕。。

• SIS, Safety Instrumented System 各種裝置上的最終安全保護機制，即普渡模型 Level 0 的 Safety Layer。

  • Safety Layer：機器上的最終安全機制，用於避免廠區發生實際危險，如：加壓裝置上的壓力上限與自動洩壓裝置、核電廠的自動冷卻機制等。

• VFD, Variable Frequency Drive 主要用於控制裝置處理頻率的 PLC。特別把 VFD 拿出來提的原因在於攻擊此類 PLC 的成果明確快速，只要將頻率提高或降低到極端值，便可能立即對廠區造成安全風險。

後記

沒有接觸過工控系統（除非實習，不然大部分學生應該都沒有吧），也是第一次學習工控安全相關的知識，寫起來虛幻飄渺，感覺知識都浮在空中沒有落地。希望有機會可以實際碰碰看工控安全。