數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下,，IT/CT/OT新技術(shù)浪潮加速,，系統(tǒng)連接性復(fù)雜性激增，復(fù)合風(fēng)險因素增多,，網(wǎng)絡(luò)攻擊成本降低,，網(wǎng)絡(luò)安全形勢空前復(fù)雜，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)已成為網(wǎng)絡(luò)空間攻防對抗的主戰(zhàn)場,。對關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)攻擊的嚴重后果,，對現(xiàn)實世界來說可能是災(zāi)難性或前所未有的。當前迫切需要一種成本效益高和可復(fù)制的方法來提高網(wǎng)絡(luò)防御團隊的安全意識,，增加OT網(wǎng)絡(luò)防御團隊的專業(yè)知識和技能,，檢驗網(wǎng)絡(luò)防御技術(shù)、產(chǎn)品,、方案的可行性和效能,，等等。試驗床或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場正是完成這一使命的戰(zhàn)略選擇,，即建立具有模擬工業(yè)流程的具有成本效益,、可配置和可擴展的，仿真工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)靶場平臺,。安帝科技在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)泛在化,、數(shù)字化、智能化的背景下,，持續(xù)探索工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全跨域,、復(fù)雜、融合,、動態(tài),、協(xié)同的本質(zhì)特征，傾力打造虛實結(jié)合的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場平臺,，以期滿足當前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全能力建設(shè)中利益相關(guān)方（運營方,、監(jiān)管方,、防御方）科研,、教學(xué),、培訓(xùn),、演練,、對抗,、比賽,、測試、評估,、演示等全方位需求。安帝科技工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全研究院結(jié)合近年來的實踐探索和前瞻技術(shù)跟蹤研究，推出《工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場漫談》系列,，期待與業(yè)界同行探討工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場能力建設(shè)之道,，共同推進工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、能力,、生態(tài),、產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　隨著國家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略地位的確立,，從國家,、區(qū)域、行業(yè)各個層級的網(wǎng)絡(luò)靶場建設(shè)需求應(yīng)運而生,。作為網(wǎng)絡(luò)靶場的重要分支,，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場的研究和建設(shè)也呈現(xiàn)出方興未艾之勢。在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展的同時,，其在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全人才教育培訓(xùn),、系統(tǒng)設(shè)備測試與檢驗、安全新技術(shù)評估與驗證,、防御體系規(guī)劃與推演以及系統(tǒng)效能分析與評估等方面越來越多地發(fā)揮著重要的作用,。

　　在漫談系列的前兩期，安帝科技給出了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場的定義,，介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場的主要用途,。在本文中我們將介紹工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場分類的幾個主要維度，并對所有分類維度進行總結(jié),，最后提出自己的分類方法,。

　　一

　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場分類

　　1. 按技術(shù)實現(xiàn)分類

　　網(wǎng)絡(luò)靶場中現(xiàn)有的仿真技術(shù)包括實物仿真、虛擬機仿真,、容器仿真和建模仿真等,。實物仿真直接采用實物設(shè)備接入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場；虛擬機仿真在硬件平臺基礎(chǔ)上部署Hypervisor等作為管理和運行虛擬機的平臺,，在虛擬機上部署操作系統(tǒng),、工控組態(tài)軟件或控制器仿真工具等，典型的如VMware,、KVM等虛擬機,，或者基于MATLAB進行過程仿真；Docker可以作為輕量級容器封裝工控相關(guān)應(yīng)用,；建模仿真通過對工業(yè)生產(chǎn)過程抽象建模,，模擬工業(yè)生產(chǎn)過程[1]。

　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場可根據(jù)仿真程度進行分類,。通常根據(jù)其仿真程度可分為：虛擬工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場,、實物工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場、虛實結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場3類。

　?。?）虛擬工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場采用虛擬機,、Docker或建模仿真的方式構(gòu)建工控場景。Koganti等[2]構(gòu)建電網(wǎng)配電斷路器系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場,，靶場中SCADA系統(tǒng),、PLC及物理系統(tǒng)均采用虛擬方式實現(xiàn)。

　?。?）實物工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場則直接采用實物設(shè)備,，可一比一復(fù)制工控場景，具有很高的逼真度,，但造價昂貴,，擴展和推廣困難。典型的實物靶場如美國愛達荷國家實驗室圍繞電力,、水利構(gòu)建了真實SCADA測試靶場,，用于支撐真實世界SCADA系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)的攻擊測試。

　?。?）虛實結(jié)合靶場將實物設(shè)備和虛擬設(shè)備相結(jié)合構(gòu)建工控場景,，兼顧前兩者的優(yōu)點。EPIC靶場[3]基于Emulab構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)部分,，并接入實物PLC接入,，物理過程采用Simulink及其并行方案進行仿真。

　　Chouliaras[4]等人對網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床（Testbeds,，TBs）的廠商做了綜合調(diào)研,，結(jié)果如圖1所示，調(diào)研發(fā)現(xiàn)使用實物仿真實現(xiàn)靶場的數(shù)量最少,，使用虛擬模擬的數(shù)量最多,，虛實結(jié)合的靶場位于兩者之間。

　　圖1 網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床技術(shù)實現(xiàn)調(diào)研

　　Denis Donadel,、Federico Turrin[7]等的研究中,，對全球主要的50多個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床進行分類整理后，其中實物型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場有18個,，虛擬型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場為21個,，混合型的為22個。

　　2. 按任務(wù)分工分類

　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場一般包括特定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多個任務(wù)團隊,，每個團隊依據(jù)承擔(dān)的角色被劃分為不同的類別并以特定的顏色來標記,，最多可以劃分為7種標記不同顏色的團隊，分別是紅隊,、藍隊,、綠隊,、黃隊、白隊,、灰隊和紫隊,。

　　紅隊主要負責(zé)實施網(wǎng)絡(luò)攻擊,，如使用病毒,、惡意軟件等感染媒介攻擊用戶的計算機；藍隊主要負責(zé)保護網(wǎng)絡(luò)和防御攻擊,，管理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序的可用性和安全性,；綠隊負責(zé)模擬合法用戶通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接將其通信終端連接到紅隊管理的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上；黃隊負責(zé)監(jiān)控和報告網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢信息,；白隊負責(zé)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)安全訓(xùn)練演示場景,，并監(jiān)控和評判紅隊是否成功防御了由藍隊發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊；灰隊負責(zé)維護正常的網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)請求,；紫隊可以視為藍隊和紅隊的集成,，即同時模擬網(wǎng)絡(luò)進攻和防御動作和技能[5]。

　　Chouliaras[4]等對參與靶場的用戶進行了調(diào)查,，結(jié)果如圖2所示,，正如預(yù)期的那樣，用戶主要參與的隊伍是藍色方和紅色方,。

　　圖2 網(wǎng)絡(luò)靶場隊伍參與調(diào)研

　　3. 按場景目的分類

　　基于使用的場景和目的,，目前的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場可以大致分為軍事國防類、科研教育類,、企業(yè)商務(wù)類,、政府機構(gòu)類、其他應(yīng)用類這5類,。Ukwandu[6]等人對網(wǎng)絡(luò)靶場的場景目的做了調(diào)研,，形成了如圖3所示的餅狀圖，可以看出用于科研教育的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場占了所有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場總數(shù)的31%,，用于軍事國防和企業(yè)商務(wù)的靶場各占24%,，用于政府機構(gòu)的靶場占16%，其他的一些應(yīng)用如開源,、服務(wù)提供商加起來占到5%,。

　　圖3 場景目的占比餅狀圖

　　4. 按支持協(xié)議分類

　　不同的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床會支持不同的工業(yè)協(xié)議，根據(jù)支持的工業(yè)協(xié)議的類別,，可以把工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床分為不同的類別,。Conti[7]等人在論文中對各類型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床對不同工業(yè)協(xié)議的支持做了詳細的總結(jié)，在此我們以餅狀圖的形式呈現(xiàn)各種協(xié)議在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床上的百分比分布情況,。

　　圖4 工業(yè)協(xié)議占比餅狀圖

　　二

　　分類方法分析

　　除了上述重點介紹的幾個分類維度外,，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場還可從行業(yè)場景（電力,、冶金、港口,、智能制造等）,、管理方式、監(jiān)控方式等維度進行分類,。

　　安帝科技收集整理了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床所有可用于分類的維度,，并形成了如圖5所示的思維導(dǎo)圖，希望能對大家從不同維度理解工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場和測試床有所幫助,。

　　圖5 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場所有維度思維導(dǎo)圖

　　監(jiān)控方式是指工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場如何去監(jiān)控用戶的操作,、輸入路徑選擇和團隊組成，需要在不同的場景中捕捉進度并評估性能,，并負責(zé)遠程用戶與平臺的連接,，還需要驗證平臺的運行狀況以及提供的各種服務(wù)和場景。

　　管理方式是指管理層為各種用戶提供一系列接口,，用來管理描述場景和用戶交互的數(shù)據(jù)的收集,、存儲和分析。通過儀表板向用戶提供信息,，以及每個場景的可用場景和攻擊類型,。該層還管理用戶及其角色，并負責(zé)生成報告,。

　　恢復(fù)組件確保所有策略和補丁都是最新的,。該組件負責(zé)維持網(wǎng)絡(luò)靶場的運行狀態(tài)，執(zhí)行定期備份,，并限制網(wǎng)絡(luò)攻擊從網(wǎng)絡(luò)靶場泄露,。該功能對于靶場事故和網(wǎng)絡(luò)攻擊后的數(shù)字取證至關(guān)重要。

　　攻擊類型組件包含對不同攻擊的描述,，包括場景中漏洞的安全配置,，建立漏洞數(shù)據(jù)庫，以及針對OSI模型映射的每個漏洞的高,、低級別描述等,。

　　場景組件被細分為5個子組件，專注于（1）敘述,，場景必須有一個目標以及任何行動的結(jié)果,，也可以加入困境和沖突來豐富學(xué)習(xí)環(huán)境。（2）領(lǐng)域定義了當前正在模擬的場景的上下文,。（3）教育支持用戶學(xué)習(xí)完成場景所需的技能,，通過指導(dǎo)、評分,、演示,、分析和以角色為基礎(chǔ)的方式與用戶一起回顧動作或通過具體的案例研究學(xué)習(xí),。（4）游戲化用于嵌入游戲機制，以推動和維持用戶粘性水平,。（5）場景的類型可以是帶有單一目標的靜態(tài)場景,，也可以是伴隨著用戶的每次行動而動態(tài)演變的場景。

　　測試床作為一種類型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場,，優(yōu)先應(yīng)用于OT環(huán)境,。根據(jù)前面討論的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場分類法，我們也對測試床維度進行了總結(jié),。如圖6所示,，這些維度也反應(yīng)了測試床未來的發(fā)展和技術(shù)方向,。

　　圖6 測試床所有維度思維導(dǎo)圖

　　教育部分用于探索新的安全場景,，最常用于開發(fā)和確認場景，以獲得最佳的學(xué)習(xí)效果,。

　　建模組件在新建案例中提供控制并指導(dǎo)流程,，新建案例是在滿足一組約束條件的受控環(huán)境中創(chuàng)建和處理的。

　　生成組件提供了有關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和供應(yīng)商的綜合信息,，并告知部署特征,。

　　執(zhí)行組件提供實時、基于配置的,、遠程等不同場景,，可深入了解其對建模或測試系統(tǒng)行為的影響,，可以對不同執(zhí)行場景下的行為進行評估,。

　　評估：測試床內(nèi)的模型評估可以手動或自動完成。前者通過人工干預(yù)執(zhí)行,，后者需要利用考慮了系統(tǒng)關(guān)鍵變量的算法,。

　　事后組件確保事件后程序的完整性，作為調(diào)查新案例的基礎(chǔ),，以及確認用于測試攻擊或新案例失敗的流程的有效性,。標準調(diào)查和取證調(diào)查是兩種事后調(diào)查，前者用于提供詳細審查,，有助于從開始到結(jié)束了解事件的每個階段,。取證調(diào)查采取一種經(jīng)過科學(xué)推導(dǎo)和驗證的方法能夠收集、驗證,、識別,、分析和解釋來自數(shù)字來源的證據(jù)。

　　學(xué)員組件包含特定模塊和績效衡量所需的特定域知識,，并記錄每個學(xué)員的進度,，報告通常顯示在學(xué)員儀表板中,。

　　三

　　小結(jié)

　　隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域推進網(wǎng)絡(luò)安全能力建設(shè)過程中,，我們越越多地感受到了IT和OT之間的鴻溝是多么的根深蒂固,。IT代表了敏捷性、可伸縮性和弱實時性,，而OT則會優(yōu)先考慮實時性,、確定性、牢不可摧的功能安全性/可用性,。IT與OT融合的融合是大勢所趨,，但二者在人員、技術(shù),、流程,、文化上差異的彌合與取齊仍然是一個緩慢的過程。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場的出現(xiàn),，正是展現(xiàn)這些差距和認知,，推進二者融合的有力抓手。

　　安帝科技的研究和實踐表明,，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場要充分發(fā)揮作用和效用,，技術(shù)實現(xiàn)、任務(wù)團隊,、場景目的,、工業(yè)協(xié)議、監(jiān)控方式,、管理方式這6個方面是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場最重要的維度,。如圖6所示，我們可以從這6個維度給出工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場的不同分類,，這6個維度也支撐起了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場的建設(shè)和應(yīng)用,。

　　圖7 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場6個重要維度

　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全問題研究的基礎(chǔ)平臺，具有重要的研究價值和應(yīng)用價值,。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場作為一項相對較新的,、仍在發(fā)展中的技術(shù)，可以從不同的維度被分為不同的類別,，并根據(jù)這些類別制定關(guān)于該主題的當前的研究趨勢,。本文重點論述了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場分類、構(gòu)建方法等問題,，詳細介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)靶場分類的幾個主要維度,，并對所有分類維度進行了總結(jié)歸納，最后提出了自己的6維分類方法,。