美國《基礎設施韌性規劃框架》解讀

文 | 中國電子科學研究院 陳炳昊 、 深信服科技股份有限公司 孔勇

美國網絡安全和基礎設施安全局（CISA）在2021年發布《基礎設施韌性規劃框架》（IRPF），并于2022年11月23日，美國發布了新版《基礎設施韌性規劃框架》（以下簡稱“IRPF框架”），旨在為各州和地區級基礎設施保護者提供最新指導，將關鍵基礎設施的韌性能力納入其決策和規劃活動，強化網絡攻擊應對能力，提升關鍵基礎設施安全保護水平。

一、IRPF框架概述

IRPF框架作為靈活的指導文件，專門提供規劃應用指南，用于啟動基礎設施安全韌性規劃，并將其納入現有的規劃機制。

（一）基礎設施對象范圍

IRPF框架可應用于總統第21號總統令（PPD-21）《關鍵基礎設施安全和韌性》中確定的全部16個關鍵基礎設施行業。PPD-21確定的16個行業的資產、系統和網絡，無論是物理的還是虛擬的，都被認為對美國至關重要，以至于其喪失能力或被破壞將對社會安全、經濟安全、國家安全等產生重大影響。雖然PPD-21從國家角度看待關鍵基礎設施系統和資產，但這些部門在地方、州和區域層面也具有相關性，了解這些系統的風險可以改善地區安全、健康以及經濟增長。表1中列出了16個關鍵基礎設施行業，并列舉了各行業典型的基礎設施。

表1 關鍵基礎設施行業典型基礎設施

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關鍵基礎設施行業在每個地區通過基礎設施系統提供關鍵職能。這些系統由相互關聯和依賴的資產組成，這些系統的持續運行不僅取決于其自身資產，也取決于其他部門的其他系統。例如，幾乎所有行業都依賴能源、供水和廢水、電信和交通系統發揮作用。IRPF框架幫助用戶檢查這些基礎設施系統，確定它們內部和相互之間的關鍵依賴關系，并將這些知識納入規劃。

（二）重視關鍵功能和依賴關系

IRPF框架鼓勵規劃者在考慮關鍵基礎設施時，采取以功能性為核心的體系化方法，強調單個基礎設施的重要性取決于其所能提供的最終功能。另外，基礎設施系統是高度相互關聯的，其中一個系統的中斷可能會產生連鎖反應，影響到其他一系列基礎設施系統。

鑒于以上兩個方面因素，IRPF框架鼓勵規劃者考慮基礎設施系統提供的關鍵功能，以及這些系統內部和相互之間的依賴關系。對這兩個因素的深刻理解可以幫助規劃者確定戰略和項目，以降低風險，并在韌性能力提升方面做出更好投資。

（三）IRPF框架與聯邦認可程序保持一致

IRPF框架的制定與其他聯邦、州、地方和地區的規劃工作保持一致，并為其提供信息。表2列出了一些現有的規劃工作。這些步驟和相關資源可以很容易地整合到其他規劃過程中，如綜合、減災、環境、資本改進計劃和區域交通規劃等。此外，IRPF框架可以為其他安全韌性規劃指南和方法論提供補充和完善。

表2 IRPF框架可以提供的規劃工作

二、基礎設施韌性規劃五大步驟

IRPF框架將基礎設施保護規劃工作分為五大步驟，包括奠定基礎、關鍵基礎設施識別、風險評估、制定行動計劃，以及實施和評估。

（一）奠定基礎

IRPF框架中規劃工作的第一步為奠定基礎，包括確定項目工作范圍，組建合作規劃小組，收集和審查現有的數據、計劃、研究或其他可能與規劃工作有關的技術資源，形成工作目標和愿景等。

1. 確定項目負責主體和工作范圍

為了獲得認可，支持韌性的個人實體能夠為規劃工作投入時間和資源上的支持是很重要的。項目負責主體可以來自州部門、部落委員會、地方管轄區、社區規劃部門、區域規劃組織、公共/私人非營利組織或其他領導計劃制定的組織。重要的是，該項目負責主體能夠積極支持規劃過程和實施工作。

在將IRPF框架納入規劃過程之前，工作范圍應重點考慮以下問題：推動基礎設施韌性規劃的愿望和需求；基礎設施韌性的目標和目的；服務的基礎設施中是否存在需要解決的具體問題。

有許多類型的評估和分析可以為規劃提供信息，例如：威脅、脆弱性和關鍵性分析、系統映射和圖表繪制、建模和仿真分析等。定義明確的目標和范圍可以幫助規劃人員確定哪種分析形式能更好支撐工作?！痘A設施韌性評估方法》提供了更多關于分析方法的細節，規劃者可以使用更多分析方法來提高對基礎設施系統的理解。一旦確定了工作的總體方向，就可以更有效地分配時間、資金和人員，以配合工作。

2. 成立規劃小組并啟動初始工作

成立規劃小組，開展基礎設施規劃。在IRPF框架中，明確規劃小組需要強有力的領導作為項目經理。團隊領導應向項目主體、地區官員和其他必要的人報告，提供與規劃過程有關的各種活動的最新進展和成果。IRPF框架要求規劃小組負責人應該具備以下四點能力：對本地和區域基礎設施（如公共工程）較為熟悉；對威脅、危害、風險和后果有充分了解；能夠讓更多的利益相關者參與到規劃過程中，并且在關鍵基礎設施方面能夠具有專業知識；具備執行管理、協調、活動策劃以及推進規劃會議議程等能力。

一旦確定了規劃小組領導，應及時召開啟動會，為規劃工作奠定基礎。這些活動包括：確定工作目的，并確定其與其他社區規劃工作的關系；確定工作范圍（包括規劃區域）；闡明目標，并概述工作戰略；確定負責人（主持人），以促進規劃小組會議期間的討論；確定對工作有興趣或信息至關重要的利益相關者。

3. 收集和審查現有信息

為了給參與者打下堅實基礎，確定以前的規劃工作、研究、繪圖等數據是否能為當下提供支撐尤為重要。數據資源可以來自州、地方、部落和領土（SLTT）、區域或聯邦。在第一次規劃會議前，規劃團隊的負責人應確定并審查與基礎設施資產、系統和網絡有關的數據和信息，以及區域內威脅、危害和災害事件的數據和信息，還應審查其他現有計劃和規劃，以確定與當前規劃工作是否一致。

4. 外部合作規劃小組組成

將關鍵基礎設施韌性納入規劃的一種方法是建立外部合作伙伴關系，成立外部合作規劃小組，為更廣泛的規劃工作提供信息。IRPF框架建議邀請以下團體代表參與規劃，他們可以提供重要的見解和觀點。除了積極的規劃團隊參與者外，可能還有其他利益相關者應參與該過程。利益相關者是受區域基礎設施影響、依賴基礎設施并與基礎設施互動的個人及團體。這些利益相關者參與進來，以獲得對規劃過程和最終結果的認可和支持。

5. 邀請參與者和利益相關者參與規劃討論

在確定潛在參與者并收集相關聯系信息后，規劃小組負責人應邀請其參與規劃討論。利益相關者，尤其是許多私營企業的利益相關者最初可能不愿意參加規劃活動。主要原因包括：對潛在監管的擔憂；商業敏感性和對分享專有信息的擔憂；競爭對手或其他主要合作伙伴的競爭觀點。

在與私營部門合作伙伴的溝通中，應重點強調改進規劃對參與者的價值。主要包括：為企業和客戶群提供更快、更有效的反應和恢復；減少與災難恢復相關的保險等成本；改進的減災活動可以提高上游和下游的依賴性；并有機會通過規劃更好地了解地區的優先事項。

6. 建立初步目標和愿景

設定明確的目標和愿景是任何成功規劃工作的重要基礎，因為其定義了在關鍵基礎設施安全韌性方面“想要去哪里”或“想要做什么”的愿景。目標和愿景的制定應包括涉及關鍵基礎設施系統以及其他成果的全部規劃因素，如宜居性、可持續性、經濟、環境和公平。最初的目標和愿景可以是頂層的、宏觀的。在執行步驟二（關鍵基礎設施識別）后，可以對這些目標和愿景進行調整，使其更具體。

此外，這些目標和愿景也可以在IRPF規劃過程的后期階段進一步完善。隨著規劃的不斷迭代，新的數據、事實和信息可能會出現，這時可以對目標和愿景進行相應調整。參與者/利益相關者可以根據IRPF框架的關鍵基礎設施識別和風險評估這兩個步驟，來驗證和完善目標和愿景。

（二）關鍵基礎設施識別

IRPF框架中的第二個步驟是關鍵基礎設施識別，該部分內容主要包括識別關鍵基礎設施、對基礎設施進行優先排序，以及確定基礎設施系統之間的相互依賴關系。

1. 識別基礎設施

在規劃過程中，關鍵是確定對地區的正常運作至關重要的基礎設施系統和資產。這應包括基本系統，如能源、供水和污水處理、電信和交通系統等，以及對地區安全、健康發展和經濟活力至關重要的基礎設施。除了這些行業之外，NIST CRPG還確定了一些有助于繁榮的社會功能，包括：社區服務、經濟、教育、家庭、政府、健康、媒體，以及宗教和文化信仰。規劃小組應考慮創建一個關鍵基礎設施的數據庫/矩陣列表，以便對基礎設施資產進行分類和分析。除了可以用來分析基礎設施之間的依賴關系，基礎設施的基線清單還可以用來描述現有基礎設施的特點，為更全面的基礎設施識別工作打下基礎，開發地圖產品和其他視覺效果。

特別地，應當重點識別網絡基礎設施。網絡基礎設施對于電廠、供水和廢水設施、醫院、電信系統、石油和天然氣精煉廠以及交通網絡等關鍵基礎設施的運營和維護至關重要。由于物理基礎設施和網絡基礎設施的互聯性，參與規劃過程的規劃者和利益相關者應了解支持和確?；A設施系統持續運行的網絡基礎設施資產、系統和網絡安全等。網絡基礎設施一般包括計算機系統、用于監測和控制工廠或設備的控制系統、網絡（例如互聯網）、網絡服務（例如安全管理服務）、數據存儲和處理系統（包括大型機、云供應商、服務器群、數據中心）、電子信息和通信系統內的數據和信息。在考慮網絡基礎設施時，規劃人員必須考慮遠程服務提供商的服務年限、技術來源、后期維護和位置等因素，以便確定其韌性面臨的各種挑戰。

2. 對基礎設施進行優先排序

在編制了關鍵基礎設施清單后，規劃小組應對已確定的基礎設施資產進行重要性和安全保護優先級的排序。規劃小組將每個關鍵基礎設施系統/資產的安全影響、背景影響、運營影響、經濟影響和服務影響作為確定其重要性和優先級的依據。這些需要考慮的關鍵因素可作為確定關鍵基礎設施優先級的標準。此外，項目規劃小組也可以修改或添加自己的標準，以最好地滿足自身需求。

表3 確定基礎設施系統/資產優先次序的關鍵考慮因素

3. 確定基礎設施系統之間的依賴性

依賴性是指基礎設施系統內部和相互之間的依賴關系，必須維持這些系統的功能或提供服務。依賴性具有倍增效應，對一個節點或環節的影響可能會導致整個城市、區域和國家范圍內的重大經濟和物質損失。

為了確定基礎設施系統相互之間的依賴性，參與者應該考慮：基礎設施資產運行所需或使用的資源和服務的主要和次要來源/提供者；在發生破壞性事件時，維持基礎設施資產運作的后備資源；中斷或退化時對下游基礎設施資產和基本服務的影響。典型的依賴關系的例子包括：供水系統需要電力來操作水泵；金融服務依賴通信來促進交易；通信系統需要電力來運行；維修配電系統的工作人員需要通過道路進入現場；應急服務的提供依賴電信和交通；網絡和信息技術基礎設施用于操作和監控電力系統、供水和廢水系統、交通網絡等。

（三）風險評估

IRPF框架中的第三個步驟是風險評估。關鍵基礎設施風險評估通常使用假設的情況或情景，將確定的風險劃分為不同組成部分，每一部分均可單獨評估和分析。用于IRPF框架的風險評估方法包括：確定對基礎設施的威脅和危害；評估優先考慮的基礎設施的脆弱性；評估后果和基礎設施系統之間的相互作用；對基礎設施系統的風險進行優先排序。

1. 確定對基礎設施的威脅和危害

基礎設施系統/資產可能會面臨無數的威脅和危害，主要來源于自然災害、人為蓄意和意外事故等。對于某一類關鍵基礎設施可以考慮哪些威脅和危害會對其造成影響。此外，基礎設施容易受到來自物理和網絡上的威脅和危害。物理基礎設施系統因自動控制系統的廣泛應用，也面臨著網絡威脅的風險。惡意行為試圖利用漏洞來竊取信息或金錢，或擾亂、破壞基本服務的提供。

2. 脆弱性評估

脆弱性評估可以通過確定可能被對手利用的潛在故障點和薄弱點，為安全韌性解決方案提供信息。在評估過程中需要考慮的脆弱性的關鍵因素是：基于其對公眾的一般可及性；基于該資產對公眾的可識別性的程度；基礎設施資產從破壞性事件中輕松恢復的能力，應當綜合考慮到其對外部服務的依賴性、其運行的能力以及自身的穩健性，對資產恢復正常運行的能力進行定性評估；基于基礎設施資產的安全措施和程序的整體脆弱性；基于資產與其他易受影響的資產的接近程度的脆弱性；基于資產是否在其整體系統中代表一個單點故障的脆弱性。

3. 后果評估

后果是一個事件、事故或發生的影響，通常以四種方式衡量：人（傷害、疾病或生命損失）；經濟（與基礎設施業務連續性損失相關的成本，以及替換成本）；任務（一個組織或團體實現戰略目標或履行職能的能力）；心理（個人或團體的精神或情緒狀態，導致認知和/或行為的改變）。

4. 基礎設施系統風險

一旦確定了威脅因素，評估了脆弱性和后果，就可以把兩者進行結合，以確定對優先基礎設施的風險，完成風險評估。

（四）制定行動計劃

IRPF框架的第四個步驟是制定行動計劃，旨在指導其完成選擇項目和解決方案的過程，從而增強關鍵基礎設施的抗災能力，并制定實施戰略。

1. 完善目標和愿景

在確定和實施安全韌性解決方案之前，應根據關鍵基礎設施識別和風險評估的結果，重新驗證他們的愿景，并細化其初始目標和愿景。

2. 確定安全韌性解決方案以減輕風險

IRPF框架的核心成果是基礎設施的風險緩解解決方案。解決方案可以是政策、戰略、計劃、法規和條例、提高韌性的計劃以及實際的基礎設施項目。IRPF框架提供的韌性增強的行動清單包括：利用土地使用規劃工具、更新法規和標準、投資于堅固的基礎設施、更新基礎設施維護和資本改進計劃、制定連續性和應急計劃、納入綠色基礎設施、成立基礎設施委員會等。

3. 強調網絡安全貫穿始終

在制定解決方案時，IRPF框架重點強調了網絡安全的重要性。由于現在的許多物理基礎設施全部或部分由計算機控制，并通過互聯網連接，因此規劃應考慮健全的政策和程序，將網絡安全的改進納入基礎設施發展的生命周期。

4. 確定現有資源和能力

行動計劃可以包括：要求其他公共和私人實體支持實施，以解決有韌性的基礎設施系統的共同利益。識別和評估關鍵基礎設施所有者和經營者的資源和能力，將有助于對實施的韌性解決方案清單進行優先排序。最常見的資源和能力類型包括規劃與監管、計劃政策、財政經費等，在確定解決方案的優先次序時應予以考慮。

5. 選擇實施的解決方案

在制定解決方案清單并確定能力后，應集中精力確定哪些公共和私人實體需要采取行動以實現目標。評估和優先排序的過程可以幫助權衡不同的解決方案的利弊。評價標準應考慮基礎設施的關鍵性、脆弱性和威脅可能性，以及滿足目標和愿景措施的能力。聯邦緊急事務管理局《地方減災規劃手冊》中也有相關評價標準的描述。無論使用何種評價標準，都應得到規劃參與者/利益相關者的同意。

6. 制定實施策略

在對解決方案進行評估和優先排序后，則開始制定實施策略。實施策略描述了如何實施和管理每個優先考慮的解決方案。實施計劃應包括以下要素：負責方、合作者/合作機構/私營部門合作伙伴、初步實施步驟、預估時間表、資源列表、實施的潛在障礙和潛在解決方案。

（五）實施和評估

IRPF框架的最后一個步驟是實施和評估，主要包括通過現有的規劃機制實施優先解決方案、監測和評估其有效性，以及更新計劃。

1. 通過現有規劃機制實施

將優先考慮的解決方案納入現有的規劃、政策和方案中。規劃參與者和其他利益相關者應審查整體的運作、優先事項和現有的規劃機制，以了解如何在現有規劃機制中整合安全韌性項目和戰略。資金來源可以包括傳統的基礎設施機制，如稅收、費用和債券，以及聯邦和州政府機構和慈善組織的撥款。在各級政府資源有限的情況下，可通過公私合作來發展創新的融資機制。聯邦政府各層次部門和機構，非盈利和專業組織可以提供技術援助。

2. 監測并評估有效性

所有計劃都應該制定運營維護程序，以監測和評估解決方案的有效性。演習可能是評估運營計劃和解決方案有效性的一種方式。CISA桌面演練包（CTEP）是一種資源，可供關鍵基礎設施利益相關者用來制定計劃并進行演練。

3. 更新計劃

最后，規劃小組應當制定一個更新計劃的過程。當監測和評估其規劃活動的有效性時，將成功經驗、遇到的障礙和吸取的經驗教訓進行反饋，并將其納入未來的工作中。更新計劃過程應確定協調規劃更新的領導機構、啟動更新程序條件等。災難事件發生后，在制定恢復和災后重建計劃時，可以加快計劃更新進度。

三、總結

美國CISA發布的IRPF框架，重點闡述了基礎設施保護規劃工作的五個步驟。奠定基礎：確定規劃工作的范圍，組建規劃團隊來執行這項工作，并審查現有的數據、計劃、研究、地圖和其他資源。關鍵基礎設施識別：提供識別指導，說明如何識別和確定基礎設施的重要性和安全保護優先級，并評估基礎設施系統之間的依賴性。風險評估：指導完成對關鍵基礎設施的風險評估，包括評估其對威脅和危害的脆弱性，以及可能導致的后果。制定行動計劃：通過確定潛在解決方案并確定其優先級，為風險防控和提高基礎設施抗災能力的戰略行動計劃提供指導。實施和評估：重點是將基礎設施韌性項目和戰略納入地區和區域計劃，以及衡量其是否成功。

IRPF框架最大的特點就是應用指導的靈活性。無論是基礎設施保護規劃工作五大步驟，還是每一個步驟里的具體過程，都是可以有選擇迭代進行。例如，用戶可以選擇其中任意步驟，應用在正在進行的規劃過程中；當確定了負責人和規劃團隊時，用戶也可以重新審視他們的范圍，并重新評估過去的評估和規劃活動；規劃者可考慮IRPF框架哪些步驟如何最好地補充其當前的規劃流程。對于規劃小組的參與者和利益相關者可根據需要選擇參加相關規劃過程，并非所有參與者都將參與規劃過程的所有階段。用戶應考慮何時參與最有價值，以避免給外部合作伙伴帶來不必要的負擔，并確保有效收集相關信息。同樣，利益相關者也不需要參與規劃過程的所有階段，他們主要針對特定階段特定主題提供寶貴意見。

綜上所述，IRPF框架在關鍵基礎設施識別、關鍵依賴關系、基礎設施優先排序、風險評估、制定行動計劃和實施解決方案等方面提供全方位可落地的指導，為各州及地區級基礎設施保護者提供可操作的靈活的規劃建議，能夠將關鍵基礎設施的韌性能力納入其規劃活動，從而有效提升關鍵基礎設施安全保護整體水平。