工业控制系统测试与评价技术
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前言

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。自18世纪中叶开启工业文明以来,世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必经之路。

随着新一代信息技术与制造业深度融合,各国都在加大科技创新力度,推动3D打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。技术进步正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。特别是国际金融危机发生后,发达国家纷纷实施“再工业化”战略,制定以重振制造业为核心的再工业化战略。美国发布《先进制造业伙伴计划》《制造业创新网络计划》,德国发布《工业4.0》,日本发布2014年度版《制造业白皮书》,英国发布《英国制造2050》等。

新中国成立尤其是经过改革开放30多年的发展,我国制造业持续快速发展,建成了门类齐全、独立完整的产业体系,产业规模达到整个世界制造业的20%左右,有力推动了工业化和现代化进程。但与世界先进水平相比,我国制造业自主创新能力不足,关键核心技术受制于人,品牌质量水平不够高,产业结构不尽合理,仍然“大而不强”。在当前全球产业竞争格局发生重大调整的背景下,我国于2015年5月印发了《中国制造2025》,旨在紧紧抓住这一重大历史机遇,实施制造强国战略,加强统筹规划和前瞻部署,把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国。

工业控制系统经过几十年的发展,系统结构从最初的CCS(计算机集中控制系统),到第二代的DCS(分散控制系统),发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。同时,随着工业化与信息化进程的不断交叉融合,工业控制系统已广泛应用于电力、水力、石化、医药、食品制造、交通运输、航空航天等工业领域,其中超过80%的涉及国计民生的关键基础设施依靠工业控制系统来实现自动化作业。工业控制系统已经成为国家关键基础设施的重要组成部分,工业控制系统的安全可靠关系到国家的战略安全。

在智能制造体系下,工业控制系统与信息系统高度集成,打破了工业控制系统的封闭环境,工业控制系统呈现开放性,基于PC架构的计算机普及与应用, Windows平台的广泛应用,基于IEEE 802.3的工业以太网普及,大量采用TCP (UDP)/IP网络协议,各种工控协议交互和兼容,传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求,又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合,这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联和无线技术等多种当今通用技术融合进来,使得当前的工业控制系统越来越复杂化、信息化和通用化。但是,工业控制系统在全球化、开放、互通的信息网络环境下,基础网络、关系国家安全的重要信息系统的运行以及其中的大量数据信息存在着重大的安全隐患,一旦工业控制系统信息安全出现漏洞,将对工业生产运行和国家经济安全造成重大威胁,而且随着工业控制系统的复杂化,工业控制系统安全防护、漏洞检测将变得越来越难,从而加剧了工业控制系统的安全隐患。

为了保障工业控制系统的安全可靠运行,对其进行系统评测并定期开展安全检查和安全评估是十分必要的。中国软件评测中心作为我国权威的第三方软、硬件产品及系统工程质量安全与可靠性检测机构,基于长期以来在工业控制系统安全攻防的研究和质量、安全测评领域积累的理论和工程实践经验,组织编写了本书,并编入《智能制造测试与评价技术丛书》中。

本书以工业控制系统测评技术为主线,共分为8章。

第1章概要介绍了工业控制系统的基本概念、典型架构、关键技术、应用现状和发展趋势等,并通过对近年来工业领域内发生的事故分析了工业控制系统安全可靠的重要性,以及开展工业控制系统评测的意义和必要性。

第2章主要介绍工业控制系统测评的基础理论和方法,对测评标准、测评体系、测评方法和过程管理等进行了重点阐述。通过本章,读者可以直观了解工业控制系统测评。

第3章主要介绍在工业控制系统领域开展测评的国内外的实验室建设情况,并介绍了几款专业测评工具。

第4至7章分别从软件、硬件、网络和信息安全等角度对工业控制系统的方法进行了具体阐述,并在第8章通过具体的案例对工业控制系统测评的实操过程进行了剖析,通过直观的感受引导读者准确把握系统测评的过程。

限于时间、条件与水平,本书还存在需要进一步完善提高的地方,衷心希望广大读者与各界人士给予批评指正。

作者

2016年10月于北京