了解工业虚拟网络:安全远程运营基金会

工业虚拟私人网络(VPN)是专门加密隧道,可以连接远程场面设备,传感器,可编程逻辑控制器(PLC),以及具有中央控制室或云基监督系统的人机接口(HMIS). 与面向一般互联网隐私或企业VPN的消费级VPN以办公员工接入为主不同,工业VPN的工程设计是为了承受恶劣环境,保持低纬度连接,甚至可靠地运行于蜂窝,卫星,或遗留的串联等不可靠的广域网络(WAN).

这些解决方案通常支持多个工业协议,包括Modbus TCP,Ethernet/IP,PROFINET,以及OPC UA,它们封装在安全的VPN隧道内. 许多工业VPN设备还包括防火墙,路由,以及NAT的转录能力,使得能够无缝地融入现有的工厂网络而无需复杂的重组. 结果是一个硬化的周边,可以认证所有端点和加密所有流量,确保只有授权的设备和人员才能与关键基础设施互动.

部署工业自愿补充方案以进行远程监测和控制的主要好处

安全姿态未妥协

工业VPN通过IPsec,OpenVPN,或TLS 1.3. 等标准提供强大的认证和加密,这可以防止窃听,中途人攻击,以及未经授权的指令注射. 在能源,水处理,制造等行业,如果出现突破可能导致环境灾难或生产停产,那么强制设备级证书和双因子认证的能力是不可谈判的. 现代工业VPN还整合了安全信息和事件管理系统,从而能够实时检测威胁和审计记录.

实时控制决定连接

远程监测和控制需要可预测的耐久性和最小的包损失。 工业VPN优先使用服务质量政策,确保时间敏感的指令在毫秒内到达PLC。 高级VPN支持多个WAN连接之间的故障 — — 如4G/5G、纤维和DSL — — 并且可以自动切换而不会中断活动会话。 这种冗余对于远程管道阀门启动或风力农场涡轮调整等应用至关重要,因为即使几秒钟的断开也会造成安全危害或收入损失。

业务支出减少

工业VPN通过让工程师能够远程诊断和解决问题,极大地降低了旅行成本和现场工作时间。 例如,技术员可以安全地连接到农村地区的水泵站,在不经过多小时驱动的情况下重新启动控制器或调整定点。 随着时间的推移,这些效率转化为所有权总成本的降低和修复的更快平均时间(MTTR ) 。 此外,通过VPN隧道集中收集数据减少了对昂贵的租赁线路或专用点对点电路的需求。

分布式资产无缝可伸缩性

随着各组织扩展其业务技术(OT)足迹——添加新的太阳能阵列、远程井口或仓库自动化——工业VPN可以扩大规模,而不需要按比例增加信息技术的间接费用. VPN集聚器可以支持数百或数千个并行隧道,而机载设备可以使用证书提供和零触摸配置实现自动化. 这样就可以对分散在各大洲的资产从单一业务中心进行监测和控制。

解决《自愿加入议定书》之外的安全考虑

工业VPN虽然构成了坚实的安全基础,但并非银弹。 攻击者越来越多地瞄准配置不合理的VPN电器,利用弱的资质,或利用受损的终点。 为了深入防御,各组织应当实施以下补充控制:

  • 网络分割:将VPN网关置于非军事区(DMZ),从公司IT和关键OT网络中分离出来. 使用防火墙限制东西交通,执行最少特权的原则.
  • 多功能认证(MFA): 对所有远程访问会话,即使是服务账户,都要求MFA。这可以防止证书盗窃,从而无法进行横向移动。
  • 软件和补丁管理:[ 定期更新VPN电器,客户端软件,以及连接设备. 未标出的弱点仍然是工业网络事件的主要原因.
  • 持续监测: 部署入侵探测系统(IDS)和网络行为分析仪来发现异常流量模式,如意想不到的协议命令或数据过滤.
  • 基于机件的存取控制(RBAC):定义颗粒式用户权限. 战地技师可能只需要读取某些PLC的访问权限,而控制工程师则需要读取/写入,但只能在预定的维护窗口中.

工业自愿补充营养方案最佳做法的实施

选择正确的协议和硬件

选择一个既支持客户端到现场(远程工人)又支持站点到场(厂家到厂家)地形的工业VPN解决方案。对于遗留的串行设备,寻找包含带有嵌入式VPN客户端的串行到异醚网转换器的VPN。硬件稳健性同样重要:工业级VPN路由器应承受宽温范围,冲击,振动,电磁干扰。首选销售商通常提供UL,ATEX,或I类Div 2危险位置认证的设备.

冗余和低空设计

使用连接或负载平衡技术,将多个WAN连接合并为一个逻辑链接。这不仅会增加带宽,而且会确保单个载体断电不会停止远程可见度。此外,在地理上不同的地点设置二级VPN集聚器,提供灾后恢复。

执行严格证书管理

将预共享密钥替换为绑定在单个设备上的客户端证书。 使用公钥基础设施( PKI) 自动签发、 撤销和续签证书。 证书比密码更难强制使用, 并且能够对哪些设备可以建立隧道进行精细控制 。

定期进行渗透测试

与第三方专家合作测试你的VPN基础设施和相关OT网络的安全性。 模拟攻击,如中层人、拒绝服务、以及收集证书等,以便在对手发现弱点之前发现弱点。 补救结果应该跟踪和重新测试。

工业虚拟网络网络的实世界应用

能源和公用事业

电力公用事业使用工业VPN来安全地汇总来自远程分站、风力涡轮机和太阳能反转器的数据。 运营商可以监测电压水平、开关断路器和中央控制室的平衡负荷。 水公用事业连接起重站、氯化装置和水库传感器,从而能够主动管理水质和压力,而无需向每个地点派遣人员。

石油和天然气

上游石油和天然气业务依靠VPN将岸外平台、管道滑行和井头控制器与岸上控制中心连接起来。 加密隧道保护了专利生产数据,并确保安全关闭命令能够可靠地实时交付。

制造业和工业工业

工业4.0倡议利用工业VPN将边缘计算设备、机器人控制器和视觉系统与云分析平台连接起来。 这让工程师能够进行预测性维护,并调整任何地方的生产参数,减少故障时间,提高吞吐量。

新出现的趋势:自毁、自失能、零信任和5G一体化

传统的VPN正在演变成软件定义的广域网(SD-WAN),将VPN安全与智能交通路由,应用意识政策和集中的管弦乐相结合。这尤其有利于大规模分布式网络,因为手工VPN配置变得不易操作。 与此同时,零信任安全模式 — — 永远不可信,永远核实 — — 正在应用于工业环境。零信任远程访问解决方案用每段微隧道取代遗留的VPN,这些微隧道可以根据每次请求,而不仅仅是在初始连接时对用户和设备进行认证。

工业环境下推出的私人5G网络提供了超可靠低纬度通信(URLLC)和大规模设备密度,但这些网络仍然需要VPN加密以保护在途数据. 具有内置工业VPN客户端的5G路由器已经出现,使得移动机器人协调等任务关键控制循环和移动链路上的自动引导车辆(AGV)车队管理得以在蜂窝链路上运行.

选择正确的工业 VPN 解决方案

在评价供应商时,考虑原始吞吐量以外的因素。 寻找为大宗配置和固件更新提供中央管理控制台的解决方案。 与现有身份提供者(例如主动目录、LDAP)的整合简化了用户管理。 确保解决方案支持您组织使用的工业协议 — — 一些VPN包括深层包检查(DPI),以验证仅预期指令会穿过隧道。 最后,评估供应商的事件反应能力和安全咨询;成熟的供应商将发布CVES并及时提供补丁。

关于确保OT网络安全,请参考国际空间局的工业控制系统[页、国际空间局的ICS咨询以及NIST网络安全框架。

结论

工业VPN不仅仅是一种便利 — — 它们是数字转换、安全和操作精良的战略推动者。 通过提供加密、可靠和可扩展的远程资产和控制中心之间的联系,它们可以让各组织对异常现象作出更快的反应,优化流程并降低成本。 然而,在不以分化、持续监测和严格的准入控制为补充的情况下部署工业VPN会带来风险。 将强大的VPN技术与防御性深入原则相结合的整体方法将确保远程监测和控制能够抵御不断变化的网络威胁。 随着工业系统与IT和互联网的汇合,VPN的作用将扩大,使未来几年的早期采用和适当配置成为竞争优势。