工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要警惕身后的魔影

趙敏

工業(yè)互聯(lián)，方興未艾。各路設(shè)備，加速入網(wǎng)。

以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加速創(chuàng)新與滲透融合為突出特征的新工業(yè)革命，正不斷加速全球經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。世界主要國家競相把深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合、發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑，中國也不例外。

早在2016年2月，我國就成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，力推工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)有百余家廠商致力于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)和生態(tài)發(fā)展，既包括航天云網(wǎng)、東土科技等信息技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先者，也包括海爾、徐工等傳統(tǒng)制造商孕育的新行家。

不過，在看到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)巨大作用的同時(shí)，行業(yè)自身也越來越關(guān)心工業(yè)設(shè)備互聯(lián)后的安全問題。8月3日，臺(tái)積電（臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司）突遭病毒攻擊一事再次震動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)界。數(shù)小時(shí)內(nèi)，這家全世界最大的半導(dǎo)體代工廠的多個(gè)芯片制造廠受到波及，多條生產(chǎn)線被迫停產(chǎn)，這也是半導(dǎo)體制造業(yè)罕見的安全事故。

這樣的安全事件并非第一次，當(dāng)然更不會(huì)是最后一次。從早些年伊朗的“震網(wǎng)事件”到去年肆虐全球的勒索病毒，再到這次臺(tái)積電遭病毒攻擊，一次次看似不同的安全事件，其實(shí)隱含著相同的規(guī)律，偶然中潛伏著必然，這不能不引起人們對萬物互聯(lián)時(shí)代安全的擔(dān)憂、警惕和應(yīng)對。

前言

世界又多了個(gè)“賽博空間”

與上個(gè)世紀(jì)相比，今天的世界有了很大變化：世界之上疊加了一個(gè)賽博空間。

什么是賽博空間？

賽博空間（Cyberspace）是哲學(xué)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的一個(gè)抽象概念，指在計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)里的虛擬現(xiàn)實(shí)。賽博空間一詞是控制論（cybernetics）和空間（space）兩個(gè)詞的組合，是由居住在加拿大的科幻小說作家威廉·吉布森在1982年發(fā)表于《omni》雜志的短篇小說《全息玫瑰碎片（Burning Chrome）》中首創(chuàng)造，并在后來的小說《神經(jīng)漫游者》中被普及。

高度重視賽博空間的美國國防部，早在2009年就組織出版了《賽博力量和國家安全》一書，書中這樣定義賽博空間：

賽博空間是一個(gè)可操作的領(lǐng)域，由電磁頻譜、電子系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)設(shè)施三部分組成，人類通過電子技術(shù)和電磁頻譜進(jìn)入該領(lǐng)域，進(jìn)行信息的創(chuàng)建、存儲(chǔ)、修改、交換和利用。該定義強(qiáng)調(diào)賽博空間包含三個(gè)基本部分：

1.電磁頻譜——主要指遠(yuǎn)程控制與信息承載能力；

2.電子系統(tǒng)——主要指計(jì)算機(jī)所形成的計(jì)算能力；

3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)施——主要指基于網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通能力。

國內(nèi)出版的《三體智能革命》一書則是這樣定義賽博空間：20世紀(jì)的賽博空間是一個(gè)抽象的科技概念，指在計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)里的數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)。

一直以來，很多人認(rèn)為用一個(gè)“數(shù)字空間”就可做計(jì)算、存儲(chǔ)和無線傳輸，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字空間僅僅是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)理系統(tǒng)，所有的“1、0”的具體實(shí)現(xiàn)，都必須有能量、有載體。目前最方便的能量場是電（做計(jì)算）、磁（做存儲(chǔ)）和電磁波（無線傳輸），一切不談能量場或電磁波的“數(shù)字空間”都是虛幻的假說。

正是這個(gè)賽博空間，讓電磁場以比特?cái)?shù)據(jù)流的載體形式存在。無形無態(tài)的比特?cái)?shù)據(jù)流可由人來構(gòu)建和管控，彼此間以數(shù)字化信息的方式互聯(lián)，可以通達(dá)并控制與其連接的物理設(shè)備，其作用范圍伴隨著電磁波的運(yùn)動(dòng)可以無限延伸，例如人類利用電磁波對人造系統(tǒng)（旅行者1號(hào)）的作用已經(jīng)達(dá)到170億公里。

在賽博空間中，諸多事物的特點(diǎn)是：

1.每一個(gè)物理設(shè)備都在賽博空間中有了名稱、位置、功能等基本數(shù)據(jù)，甚至建立了與物理設(shè)備完全虛實(shí)映射的“數(shù)字孿生體”；

2.不僅物理設(shè)備與數(shù)字孿生體之間是彼此互聯(lián)互通的，而且數(shù)字孿生體之間也是互聯(lián)互通的；

3.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（統(tǒng)稱“工聯(lián)網(wǎng)”）的迅猛發(fā)展，既讓越來越多的物理設(shè)備成為終端入口，也讓這些物理設(shè)備成為被侵害的犧牲品。

總而言之，賽博空間，無處不在。原本互不相連的事物經(jīng)由賽博空間中的數(shù)據(jù)通道（簡稱“賽博通道”）聯(lián)到了一起。因此，正常善意的賽博通道建立了，異常惡意的賽博通道也建立了。天使與魔鬼同在。

實(shí)際上，在賽博空間經(jīng)常發(fā)生的4種惡意行為，如同懸在工聯(lián)網(wǎng)頭上的4把達(dá)摩克利斯之劍，隨時(shí)都可能落下。這四把劍是黑客攻擊之“暗劍”、木馬植入之“毒劍”、軟件后門之“陰劍”、為錢賣鑰之“鬼劍”，都是經(jīng)由賽博通道發(fā)生。

不管你是否看得到，只要你行走在賽博空間，只要你使用任何一種可以聯(lián)網(wǎng)的終端產(chǎn)品建立起賽博通道，4把利劍就高懸在那里，是否砍到你的頭上，那就要看你的技術(shù)與防御能力，還有你的運(yùn)氣。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頭懸四把利劍

黑客攻擊之“暗劍”

2015年12月23日15：30，烏克蘭西部伊萬諾-弗蘭科夫斯克電力控制中心。運(yùn)維人員猛然發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)屏幕上的光標(biāo)被一只看不見的“幽靈之手”控制了，光標(biāo)指向屏幕上的變電站斷路器按鈕，一個(gè)斷路器被斷開。城外某區(qū)域內(nèi)數(shù)以千計(jì)的居民立即陷入黑暗和寒冷。隨后一個(gè)又一個(gè)斷路器被“幽靈之手”斷開，最終導(dǎo)致約30座變電站下線，兩座配電中心停擺，23萬當(dāng)?shù)鼐用駸o電可用。

雖然變電站在數(shù)小時(shí)后以手動(dòng)方式恢復(fù)了電力供應(yīng)，但黑客們對16座變電站的斷路器設(shè)備固件（指嵌入式軟件）進(jìn)行了改寫，用惡意固件替代了合法固件，這些斷路器全部失靈，任憑黑客擺布。高大上的供電設(shè)備似乎被武功高手點(diǎn)了穴，癱倒在地。

你看不見它們，但它們卻可以接管并攻擊你的設(shè)備，這就是黑客刺向受害者的“暗劍”。刀光劍影閃過，一片狼藉，設(shè)備尸橫遍野。

事實(shí)上，烏克蘭電站擁有強(qiáng)大的安全防火墻，其控制系統(tǒng)的安全水平比美國境內(nèi)部分設(shè)施還要高。可即使在如此強(qiáng)悍防御措施下，經(jīng)過“完美預(yù)謀和精心組織”，黑客仍然攻破了電站防線。

在更早的2008年8月5日，里海石油大動(dòng)脈“巴庫-第比利斯-杰伊漢石油管道”30號(hào)閥門站因遭受攻擊在土耳其境內(nèi)發(fā)生爆炸。令人奇怪的是，攻擊閥門站的武器并非炸彈，而是黑客，而黑客進(jìn)入控制系統(tǒng)的切入點(diǎn)竟是監(jiān)控?cái)z像頭。

黑客利用監(jiān)控?cái)z像頭存在的通信軟件漏洞，用一個(gè)惡意程序建立了隨時(shí)可進(jìn)入內(nèi)部系統(tǒng)的賽博通道，接下來的攻擊行動(dòng)就很簡單了。在不觸動(dòng)警報(bào)的情況下，黑客通過加大石油管道內(nèi)的壓力，當(dāng)壓力大到管道或閥門難以承受時(shí)，爆炸就發(fā)生了。

2015年，兩名黑客查理·米勒和克里斯·瓦拉賽克就曾演示過如何侵入U(xiǎn)connect車載系統(tǒng)。利用Uconnect軟件的缺陷，很容易從任何接入互聯(lián)網(wǎng)的地方展開攻擊，遠(yuǎn)程獲取汽車的關(guān)鍵功能操作權(quán)限，利用汽車CAN總線將惡意控制信息發(fā)送至電子控制單元，由此而控制汽車的物理系統(tǒng)——如啟動(dòng)雨刷、調(diào)大冷風(fēng)、踩下剎車、讓引擎熄火、令所有電子設(shè)備宕機(jī)等。幸好這兩位是白帽子黑客（指不做壞事的黑客）——他們是在通知了原廠商9個(gè)月后才對外公布Uconnect漏洞的。也許在不遠(yuǎn)的將來，一輛無人駕駛汽車被恐怖分子劫持，加速撞向某個(gè)指定目標(biāo)，這是否有可能發(fā)生？

明槍易躲，暗“劍”難防。人為刀俎，汝為魚肉。這是“暗劍”的顯著特點(diǎn)。

這些安全隱患皆源于軟件缺陷、賽博通道以及意想不到的疏漏。設(shè)備太多，防護(hù)太少。防不勝防。

木馬植入之“毒劍”

木馬病毒植入最具代表性的案例，當(dāng)屬大規(guī)模破壞了伊朗濃縮鈾工廠離心機(jī)的“震網(wǎng)”病毒。

伊朗濃縮鈾工廠的離心機(jī)是仿制的法國老產(chǎn)品，加工精度差，承壓性差，只能低速運(yùn)轉(zhuǎn)，而且是完全物理隔離的。但是，美以情報(bào)部門通過長時(shí)間的研究與合作，設(shè)計(jì)出了最強(qiáng)的“震網(wǎng)”病毒，通過加速旋轉(zhuǎn)摧毀了大批離心機(jī)，“效果比全炸毀還好”，主要步驟可謂精心設(shè)計(jì)。

無形植入：通過感染所有潛在工作者（如西門子員工）的U盤，病毒不知不覺被帶入工廠。伊朗方面會(huì)用查殺病毒軟件做常規(guī)檢測，但這種病毒根本查不出來。病毒悄悄嵌入系統(tǒng)，使殺毒軟件看不到病毒文件名。如果殺毒軟件掃描U盤，木馬就修改掃描命令并返回一個(gè)正常的掃描結(jié)果！

感染傳播：利用電腦系統(tǒng)的.lnk漏洞、Windows鍵盤文件漏洞、打印緩沖漏洞來傳播病毒，8種感染方式確保電腦內(nèi)網(wǎng)上的病毒都會(huì)相互自動(dòng)更新和互補(bǔ)。

動(dòng)態(tài)隱藏：把所需的代碼存放在虛擬文件中，重寫系統(tǒng)的API（應(yīng)用程序接口）以將自己藏入，每當(dāng)系統(tǒng)有程序訪問這些API時(shí)就會(huì)將病毒代碼調(diào)入內(nèi)存。

內(nèi)存運(yùn)行：病毒會(huì)在內(nèi)存中運(yùn)行時(shí)自動(dòng)判斷CPU負(fù)載情況，只在輕載時(shí)運(yùn)行，以避免系統(tǒng)速度表現(xiàn)異常而被發(fā)現(xiàn)。關(guān)機(jī)后代碼消失，開機(jī)病毒重啟。

精選目標(biāo)：由于鈾濃縮廠使用了西門子S7-315和S7-417兩個(gè)型號(hào)的PLC（可編程邏輯控制器），病毒就把它們作為目標(biāo)。如果網(wǎng)內(nèi)沒有這兩種PLC，病毒就潛伏。如找到目標(biāo)，病毒利用Step 7軟件中漏洞突破后臺(tái)權(quán)限，并感染數(shù)據(jù)庫，于是所有使用該軟件連接數(shù)據(jù)庫的人的電腦和U盤都被感染，他們都變成了病毒輸送者。

巧妙攻擊：在難以察覺中，病毒對其選中的某些離心機(jī)進(jìn)行加速，讓離心機(jī)承受不可承受的高轉(zhuǎn)速而損毀。初期伊朗人還以為這種損壞僅僅是設(shè)備本身的質(zhì)量問題，直到發(fā)現(xiàn)大量設(shè)備損毀之后，才醒悟過來，但為時(shí)已晚。

2017年5月13日，坊間被一款名為WanaCrypt0r 2.0的比特幣勒索病毒爆發(fā)的消息刷屏，該病毒大規(guī)模集中爆發(fā)于英國醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及中國高校。一時(shí)間，人人自危，談勒索病毒色變。剛剛應(yīng)對完過去這一波勒索病毒，很多人還沒有喘過氣來，當(dāng)年6月27日晚間，一波大規(guī)模PetyaWrap勒索蠕蟲病毒攻擊再度席卷全球。近百個(gè)國家的政府部門、銀行、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、企業(yè)以及機(jī)場等都不同程度地受到影響。不少依靠網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行“無紙辦公”的政府部門，重新用上了紙文件，加油站、醫(yī)療設(shè)備停止運(yùn)行，待搶救的病人只能等死。

劍上涂毒，見血封喉；偽裝潛伏，擇機(jī)爆發(fā)。這是“毒劍”的顯著特點(diǎn)。

由此可見，軟件的漏洞讓諸如“震網(wǎng)”這類病毒變得無比狡猾，且讓病毒攻擊變得很有針對性。誰能說賽博通道是安全的？誰又能說在我國某地或某企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)中，一定沒有類似“震網(wǎng)”病毒存在呢？

軟件后門之“陰劍”

目前國內(nèi)在用的工業(yè)軟件中，國外的軟件普遍具有明顯優(yōu)勢。在大型央企、國企、民企等關(guān)鍵企業(yè)中，國外軟件占據(jù)壟斷地位。這些軟件多數(shù)為美、歐、日等西方發(fā)達(dá)國家開發(fā)，并且絕大多數(shù)對中國客戶不開放源代碼，特別是近年來這些軟件又都融合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

根據(jù)筆者多年來在企業(yè)調(diào)研和在市場上觀察到的種種現(xiàn)象，在泄露商業(yè)機(jī)密和軍工機(jī)密的案例中，除了國外黑客網(wǎng)絡(luò)攻擊和木馬病毒植入之外，國外軟件的數(shù)據(jù)“走后門”現(xiàn)象也十分普遍。這種現(xiàn)象大致源于兩種情況：

一是軟件原廠商為了改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，對用戶使用軟件產(chǎn)品的情況進(jìn)行跟蹤。廠商希望通過收集使用大數(shù)據(jù)，找出用戶的使用習(xí)慣和操作不便之處，以便在后期版本中改進(jìn)軟件功能。這種收集數(shù)據(jù)的出發(fā)點(diǎn)是善意的，通常也用“是否愿意加入XX產(chǎn)品的改進(jìn)計(jì)劃”的名義問詢用戶的意愿。

二是完全出于某種不可告人的目的，特定設(shè)計(jì)的軟件“后門”。如果安裝使用軟件的電腦是聯(lián)網(wǎng)的，那么某些“廠商所需數(shù)據(jù)”就在以某種觸發(fā)機(jī)制（如按照累積量）隨機(jī)或定時(shí)發(fā)送。如果電腦是不聯(lián)網(wǎng)（如物理隔絕）的，那么就伺機(jī)尋找網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。其實(shí)這種發(fā)送機(jī)制已經(jīng)就是“明偷暗搶”了。只不過，用戶可能知道，也可能不知道，即使知道了也沒辦法制止。因?yàn)檐浖a都是不可見的二進(jìn)制執(zhí)行代碼，通常很難查出這種后門發(fā)送數(shù)據(jù)的代碼處于軟件中的位置。

陰損之劍，殺人無形；每日一劍，傷皮放血。這是“陰劍”的顯著特點(diǎn)。

企業(yè)里的各種殺毒軟件，對軟件后門是發(fā)現(xiàn)不了的，因?yàn)檐浖箝T并非病毒，而是前門緊閉，后門洞開，開門揖盜。長此以往，情況就會(huì)變得嚴(yán)重。國外軟件廠商（和情報(bào)部門）甚至能對央企、國企的人事變動(dòng)、管理規(guī)章、內(nèi)部報(bào)價(jià)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、合同文本、談判條款等機(jī)密數(shù)據(jù)一清二楚，即使在服務(wù)器物理隔絕的狀態(tài)下，有些數(shù)據(jù)仍可能外泄。

為錢賣鑰之“鬼劍”

6月25日，發(fā)生在兩年前的國內(nèi)一個(gè)工程領(lǐng)域的盜竊大案宣判，案值涉及近10億元，首犯僅判4年半，內(nèi)鬼獲刑兩年半。

事情起源于2016年3月，國內(nèi)某工程機(jī)械企業(yè)不斷接到各地分公司反饋稱，多臺(tái)已銷售出的設(shè)備突然失聯(lián)，從該企業(yè)的控制大屏幕上莫名其妙地“消失”了。隨后，“消失”的設(shè)備越來越多，數(shù)量多達(dá)千臺(tái)，價(jià)值近10億元。

該企業(yè)檢查發(fā)現(xiàn)，連接設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱ECC系統(tǒng)）被人非法解鎖破壞，使該企業(yè)對在外的工程機(jī)械設(shè)備失去了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力。

國內(nèi)大部分工程機(jī)械企業(yè)都會(huì)在泵車中安裝類似的遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)置的傳感器會(huì)把泵車的GPS位置信息、耗油、機(jī)器運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)傳回總部。因?yàn)檫@類大型設(shè)備較為昂貴，客戶很難一次全款買斷，往往采用“按揭銷售”的形式購買：泵車開機(jī)干活就付錢，停機(jī)就無需付費(fèi)，這原本是一個(gè)對雙方都有利的“結(jié)果經(jīng)濟(jì)”模式。工程機(jī)械企業(yè)對泵車的基本控制思路是，如果客戶每個(gè)月正常還款，則泵車運(yùn)行正常；如果還款延后，泵車的運(yùn)行效率會(huì)降為正常情況下的30%至50%；如果一再拖延，泵車就會(huì)被鎖死，無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

警方發(fā)現(xiàn)，破壞ECC系統(tǒng)的是一群熟知系統(tǒng)后臺(tái)操作的團(tuán)伙成員。其中一名成員竟然是該企業(yè)在職員工。另一名成員雖然在2013年離職，但同為熟知ECC系統(tǒng)操作的技術(shù)人員。他們合伙利用ECC系統(tǒng)的軟件漏洞進(jìn)行遠(yuǎn)程解鎖，幾分鐘就可以解鎖一臺(tái)設(shè)備GPS，非法獲利一兩萬元。該團(tuán)伙一而再再而三地作案，最終釀成震驚全國的大案。

家有內(nèi)鬼，鬼必作祟；“鬼劍”刺處，機(jī)失難追。這是“鬼劍”的顯著特點(diǎn)。

再好、再嚴(yán)密的設(shè)備防御措施，也禁不住內(nèi)鬼為錢賣鑰，貪財(cái)解鎖。其實(shí)，無論多么嚴(yán)密的設(shè)備上網(wǎng)防護(hù)措施，多么完美的加密算法，當(dāng)人心有鬼時(shí)，防護(hù)都可以破解。最可靠的加密鑰匙，是人心、制度和法律。

如果按照此案的涉案值而不是按照其獲利額度來判決的話，首犯起碼應(yīng)該入獄10年以上。亂世用重典，如果此案重判，可能未來鮮有人敢做此事。看來，與工聯(lián)網(wǎng)相適應(yīng)的法律條款，仍然在不斷完善和修訂的路上。

后記

賽博空間，誰主沉浮

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)了，數(shù)據(jù)流通了，控制精準(zhǔn)了，管理提升了……工聯(lián)網(wǎng)僅僅呈現(xiàn)這些正面美好的景象嗎？每遇重大判斷，筆者常做反向思考：萬物互聯(lián)的反面是什么？或如“禍兮福所倚，福兮禍所伏”。

顯然，4把達(dá)摩克利斯之劍高懸于工聯(lián)網(wǎng)之上。如果仔細(xì)尋找，恐怕還不止于此。

在對工聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知中，太多人都在強(qiáng)調(diào)：“網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，平臺(tái)是核心，安全是保障。”但知行難以合一，人有認(rèn)知局限和惰性，往往后知后覺。劍不砍在自己身上，并不能體察徹骨之痛，亦難做到未雨綢繆。

病毒、黑客、后門、內(nèi)鬼，無論哪一把劍都足以讓企業(yè)鮮血淋漓。4種災(zāi)害場景的區(qū)別僅僅是，企業(yè)感受到身上有多少道傷口，流了多少血，是否致命。

牛頓曾言：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球。”今人亦言：“給我一個(gè)賽博通道，我可以隔空打牛。”到了工聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一切都可以互聯(lián)互通互操作，比特?cái)?shù)據(jù)已經(jīng)可以往返太陽系邊緣，遍布全球的無數(shù)終端形成了無數(shù)賽博通道。

此間，究竟是誰來操控誰？筆者以為，一定是惡意侵入者操控毫無防范者，黑客高手操控技術(shù)菜鳥，賽博強(qiáng)國操控賽博弱國。無他。

若沒有技術(shù)金盾、嚴(yán)格內(nèi)控以及法律重典，工聯(lián)網(wǎng)就難有不破金身，也就難以健康發(fā)展。