文章总结： 本文针对油气炼化行业数字化转型中工控系统面临的安全风险，分析了网络协议、终端防护及管理层面的脆弱性，并提出基于’一个中心、三重防护’理念的纵深防御体系，涵盖工业防火墙、主机卫士、流量审计等具体措施，旨在保障生产连续性与国家能源安全。
综合评分： 87
文章分类： 解决方案,漏洞分析,安全建设,技术标准,工业安全
数字化转型背景下重构油气炼化行业工控安全防护体系
原创
白春阳
白春阳
威努特安全网络
2026年5月15日 08:01
北京
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背景
油气炼化行业作为我国工业体系的核心支柱，是关键信息基础设施的重要组成部分，直接关系国家安全、经济平稳运行及社会民生保障，在网络安全等级保护制度框架下，需实施重点化、优先化、强化化防护，切实筑牢工控安全基础。
油气炼化行业作为我国工业体系的核心支柱，是关键信息基础设施的重要组成部分，直接关系国家安全、经济平稳运行及社会民生保障，在网络安全等级保护制度框架下，需实施重点化、优先化、强化化防护，切实筑牢工控安全基础。
在信息化与工业化深度融合的行业趋势下，工业控制系统与信息网络、互联网的互联互通日益紧密，在大幅提升工业生产效率、实现智能管控与远程运维的同时，也让网络安全威胁持续向工业控制系统现场层蔓延，给油气炼化行业工控系统防护带来前所未有的挑战。传统封闭、物理隔离的工控环境被打破，边界模糊、协议开放，使得病毒、木马、勒索软件、定向攻击、非法操控等风险直接威胁生产装置的安全运行。
为全面落实《中华人民共和国网络安全法》《工业控制系统网络安全防护指南》《关键信息基础设施安全保护条例》及网络安全等级保护2.0等法规标准，同时遵循《中国石化工业仪表控制系统安全防护实施规定》《中国石油炼化企业工业控制系统信息安全等级保护及定级指导意见》等行业规范，各油气炼化企业亟须构建完善的工业控制系统安全防护体系，筑牢生产安全底线。
风险分析
网络层面脆弱性
1)工业协议原生安全缺失
油气炼化行业主流的Modbus、DNP3、OPC Classic、S7、Profinet等工业协议，在设计之初未设计安全机制，控制指令以及生产关键工艺数据（液位、压力、流量、温度等）均以明文传输，无身份认证、无完整性校验、无加密保护，数据在网络中“裸奔”，极易被黑客窃取流量、篡改操作指令、伪造控制信号，从而引发装置停机、参数越限、设备损坏甚至生产安全事故。
2)网络边界防护体系不完善
企业资源层、生产管理层、过程监控层、现场控制层、现场设备层各层级间边界隔离不到位，横向未分区、纵向未隔离，同层级不同生产单元、不同工艺装置未实现安全区域划分与访问控制，严重制约网络精细化管理与安全策略的落地实施，风险一旦发生极易在网络内横向扩散，形成大范围安全事件。
终端层面脆弱性
1)终端自身防护能力薄弱
服务器、工作站缺乏主动防御机制，无法防范非授权用户对设备配置、参数、固件的非法更新与维护操作，易遭受越权操作、误操作、恶意破坏等攻击；系统账户口令复杂度低、长期未更新，存在被猜解、暴力破解、社工窃取的风险，极易引发非授权访问与非法操控。
2)缺乏病毒防护机制
工控主机普遍未部署适配工业场景的防病毒软件，传统杀毒软件因占用资源高、易误杀进程、无法兼容老旧系统而难以使用，导致终端完全缺乏病毒查杀、恶意代码防御能力，面对勒索病毒、木马、摆渡攻击等威胁时几乎无抵抗能力，安全风险极高。
3)USB外设使用无管控
工控终端未对USB接口、移动存储设备进行权限管控，U盘、移动硬盘可随意接入、随意读写，无注册认证、无读写限制、无病毒查杀、无使用审计。外来U盘极易将病毒、木马带入工控网络，引发摆渡攻击；同时生产数据、工艺参数、配置文件可通过U盘随意拷贝，造成核心数据泄露、非法外带、恶意篡改，严重威胁生产数据安全与装置运行安全。
4)老旧系统存在安全短板
油气炼化现场存在大量老旧的WindowsXP、Windows7、Windows Embedded等已结束生命周期的操作系统，且搭载的工业控制系统与当前版本操作系统通常做过兼容性适配，因此无法通过安装漏洞补丁的方式修复漏洞，极易成为网络攻击的首选突破口，且难以通过常规手段修复。
5)终端审计与访问管控缺失
工控主机未开启安全审核策略，操作行为无记录、安全事件无追溯，发生问题后无法定位原因、界定责任；工控系统未限制终端登录地址与接入范围，恶意用户可从网内任意节点发起访问、扫描、攻击，非授权访问与恶意渗透风险居高不下。
安全管理风险
油气炼化企业往往未建立统一的日志集中采集、存储与审计机制，各设备、各系统日志分散孤立、留存周期不足、易被篡改删除，发生安全事件后无法实现快速溯源、取证与定责；安全策略分散配置在各终端、各边界设备中，缺乏统一管控、统一下发、统一审计的平台，策略不一致、执行不到位、变更无记录，极易出现防护盲区与管理漏洞。同时油气炼化企业生产部门的安全管理体系往往未与工控系统生产特性深度适配，制度流程不健全、岗位职责不清晰、人员安全意识不足、应急响应机制不完善、运维管控不规范，安全工作碎片化、被动化，难以形成全流程、闭环式的安全管理机制，无法有效应对动态变化、持续演化的网络安全威胁。
解决方案
结合企业工控网络安全现状、生产业务特点与核心风险点，油气炼化企业工业控制系统主要采用“白名单”的防护机制来构建工业控制系统安全，严格遵循GB/T25070-2019《信息安全技术 网络安全等级保护安全设计技术要求》的网络安全设计思路，打造“一个中心、三重防护”的安全防护体系，实现可信设备接入、可信消息传输、可信软件执行的核心安全目标。
立足油气炼化生产连续、稳定、不可中断、低时延、高可靠的特殊要求，遵循纵深防御、集中管理、适度防护、技术管理并重、动态调整、自主可控六大原则，依托PDCA戴明环质量管理体系，从安全规划、安全建设、安全评估、安全运维四个维度，构建覆盖全层级、全终端、全流程的工控安全全生命周期防护体系。
图1 工控安全建设网络拓扑图
边界防护措施
在生产网现场控制层各装置边界、层级边界、区域边界部署工业防火墙，构建纵向分层、横向分区的边界防护体系。工业防火墙采用专用硬件架构与工业级操作系统，支持宽温、防尘、抗干扰，满足现场恶劣环境稳定运行。设备不仅支持链路层、网络层基础协议解析与访问控制，更可对OPC、ModbusTCP、S7、Profinet、DNP3、IEC104等主流工控协议进行深度解析与指令级管控。
通过配置基于业务的白名单策略，仅允许合法IP、合法端口、合法功能码、合法数据点在网络中传输，拦截一切未授权访问、异常指令、违规流量，实现“非信任即拒绝”的强边界防护。可针对不同装置、不同协议定制防护模板，支持OPC会话跟踪、S7操作限制、Modbus指令过滤，有效抵御扫描、嗅探、篡改、劫持、越权操作等边界攻击，阻断风险在不同层级、不同区域间扩散。
图2 工业防火墙白名单-OPC协议
图3工业防火墙白名单-S7协议
终端防护措施
在工程师站、操作员站、OPC 服务器、数据采集工作站等关键终端部署工控主机卫士。利用轻量级、无干扰、低占用的白名单防护机制，确保不影响生产业务实时性与稳定性的主机安全防护。
通过建立程序白名单，仅允许组态软件、驱动程序、运维工具等业务必需软件运行，彻底阻止恶意程序、木马、病毒的感染、执行与扩散；通过外设管控策略，对 U 盘、光驱、串口、网口等外部接口进行精细化权限管理，支持注册 U 盘、安全 U 盘、只读授权，防止非法拷贝、病毒摆渡、数据泄露；通过安全基线加固，关闭危险端口、禁用无用服务、强化账户权限、开启审计策略，补齐系统原生安全短板；通过漏洞防护与访问控制，限制非法登录、越权操作、未授权配置修改，构建工控主机最小安全运行环境。
图4工控主机卫士-程序白名单
图5工控主机卫士－安全检测
图6工控主机卫士－外设管控
流量审计措施
在工业控制系统核心交换机旁路部署工控安全监测与审计系统，以不干扰生产、不占用带宽、不改变拓扑的方式，对全网工业流量进行实时采集与深度解析。针对OPC、S7、Modbus TCP、DNP3、Profinet 等工业协议进行深度解析，解析记录控制指令、参数修改、设备启停、组态下载等全场景操作行为。通过实时监测针对工业协议的网络攻击、非法指令、用户误操作、违规操作、越权访问等风险，对违反协议规约、异常流量、异常操作、未知设备接入等行为，实现行为可监控、操作可审计、事件可追溯，为安全事件分析、责任认定、问题整改提供依据。
图7 工控安全监测与审计系统－违反规约告警
日志管理措施
在生产网络部署日志审计系统，实现对工业防火墙、工控主机卫士、监测审计系统、交换机、服务器、DCS/SIS 系统等全设备日志统一采集、集中存储、标准化处理。系统支持海量日志长期留存，满足合规留存要求，并提供多维度统计分析，包括源 IP、目的 IP、告警类型、事件趋势、协议分布等，直观呈现全网安全态势。
通过合规审计、实时监控、智能告警、关联分析能力，自动发现非法访问、违规操作、异常登录、非法外联等问题，为安全事件快速定位、深度分析、溯源取证提供强有力的数据支撑，满足等级保护、行业规范对日志管理的强制性要求。
图8日志审计与分析系统－日志分析
图9日志审计与分析系统－告警信息
集中管理
在生产调度中心区部署统一安全管理平台，实现全网工控安全设备集中管理、统一配置、协同联动、全局可视。平台具备资产管理、漏洞管理、策略管理、告警管理、日志分析、合规评估、拓扑可视化等核心功能，可自动发现工控设备、识别资产类型、定位脆弱性，形成完整工控资产台账。
对工业网络访问权限进行精细化管理，重要操作全程审计留存；对安全事件、系统日志等多源数据进行标准化采集与智能关联分析，实现威胁快速发现、精准定位、闭环处理；通过统一界面呈现全网安全态势，大幅提升油气炼化复杂环境下的安全运维效率，构建技术协同、数据互通、响应快速的全域工控安全防御体系。
图10统一安全管理平台－工控主机安全事件分析
图11统一安全管理平台—工业资产脆弱性分析
客户价值
全面实现合规达标——实践方案严格对标国家法律法规、等保 2.0 要求与油气炼化行业专属安全规范，可一次性满足合规测评、监督检查、专项整改要求，帮助企业顺利通过等级保护测评与行业安全检查，切实履行企业网络安全主体责任。
深度适配行业发展趋势——充分契合油气炼化行业一体化、自动化、网络化、智能化发展方向，兼容现有老旧系统与新型智能设备，为远程运维、数字孪生、工业互联网、智慧炼化等新技术、新应用落地提供坚实安全保障。
系统性补齐安全防护短板——通过边界、终端、审计、管理全方位加固，弥补现有生产系统网络隔离不足、协议无防护、终端无加固、行为无审计、管理不集中等安全漏洞，构建全维度、纵深式工控安全防御体系，显著提升企业整体安全防护能力，全力保障装置长周期稳定运行，降低关键基础设施遭受破坏的风险。
坚决守护国家能源安全——以技术与管理双轮驱动筑牢工控网络安全屏障，有效抵御各类网络威胁与攻击行为，确保油气生产不间断、输送不中断、供应稳定，保障能源战略生命线始终畅通，为我国经济社会高质量发展提供持续、稳定、可靠的能源支撑，牢牢守住国家能源安全底线，为维护国家主权、安全、发展利益奠定坚实基础。
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