文章总结： 船舶制造工控系统面临复杂网络边界、老旧设备安全防护能力弱、多样化网络攻击等挑战，需构建满足等保2.0和CMMM要求的立体化防护体系，包括边界安全防护、协议监测与审计、终端安全防护、入侵检测系统、安全管理中心建设、安全态势感知与分析及工控网超融合建设，从而保障生产连续性、守护数据资产并赋能智能化升级。
综合评分： 100
文章分类： 网络安全,工控系统安全,解决方案,安全建设,数据安全

护航船舶智造：构建工控系统网络安全新防线

原创

李泽

威努特安全网络

2025年12月8日 07:59
北京

Part.1

引  言

在全球制造业数字化转型的浪潮中，船舶制造作为典型的流程型与离散型结合的重工业，其工控系统正经历着从传统独立控制向智能化、网络化协同的深刻变革。船舶制造工控系统涵盖了船体建造、轮机装配、电气集成等核心生产环节，承载着生产调度、设备控制、数据交互等关键任务。然而，随着工业互联网、5G 等技术的深度融合，工控系统与企业管理网、供应链网络的边界逐渐模糊，网络安全风险正以前所未有的速度向船舶制造领域渗透。从设备层的 PLC 控制器到管理层的 MES 系统，任何一个环节的安全漏洞都可能导致生产中断、数据泄露甚至重大安全事故。如何在复杂的网络环境中为船舶制造工控系统筑牢安全屏障，已成为行业实现高质量发展的必答题。本文将从行业现状、政策要求、解决方案及客户价值等维度，深入解析船舶制造工控系统网络安全的核心命题。

Part.2

船舶制造工控系统面临的挑战与现状

工控系统架构复杂，网络边界模糊

船舶制造涉及多个专业领域，从钢材预处理、分段建造到总装调试，每个环节都依赖特定的工控系统，涵盖自动化生产线、机器人控制系统、仓储物流管理系统等 。这些系统架构复杂，设备种类繁多，包括西门子、施耐德等不同品牌的 PLC，以及自研的专用控制系统，通信协议更是多样，如 Modbus、Profibus 等。不同系统间的互联互通需求，使得网络边界愈发模糊，难以清晰界定安全防护范围。某船舶制造企业在引入智能化仓储物流系统后，因未充分考虑与原有工控网络的安全隔离，导致新系统成为外部攻击的突破口，黑客通过入侵物流系统，进而渗透至核心生产控制区域，造成生产数据泄露和部分生产线停机。

老旧设备多，安全防护能力弱

船舶制造行业发展历程长，部分企业仍在使用服役多年的老旧工控设备。这些设备设计时更多考虑功能性和稳定性，安全防护机制薄弱，如缺乏有效的身份认证、加密传输等功能 。同时，由于设备停产、厂商不再提供技术支持等原因，难以进行安全升级和漏洞修复。以某企业的焊接机器人控制系统为例，该系统使用的是十年前的设备，其操作系统存在多个高危漏洞，一旦遭受攻击，可能导致焊接质量失控，影响船体结构强度，而企业因无法获取补丁，只能在高风险状态下运行。

网络攻击手段多样化，威胁日益严峻

随着 5G、数字孪生技术在船舶制造中的应用，工控系统与企业管理网、云端平台的交互日益频繁，传统 “物理隔离” 防护模式失效。据统计，近年来针对船舶制造企业的网络攻击事件呈逐年上升趋势，攻击造成的经济损失也不断攀升，包括生产中断导致的工期延误、设备损坏维修成本以及企业声誉受损带来的潜在损失等。面对日益严峻的威胁，传统防护模式已难以应对，亟需构建系统化的安全防护体系。

Part.3

政策要求：

从等保合规到产业升级的双重驱动

等保 2.0 对工控系统的核心要求

根据《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》（GB/T 22239-2019），船舶制造工控系统作为关键基础设施的重要组成部分，通常需定为三级防护等级，需构建 “一个中心、三重防护” 的立体化安全体系。

其中，“一个中心” 指安全管理中心，需建立态势感知平台，实时采集关键业务节点及安全设备等IT资产的告警日志，通过关联分析实现攻击行为的精准识别，进行全面的安全审计和集中管控，符合 GB/T 22239-2019 中 “安全管理中心应具备安全审计、集中管控” 的要求。

三重防护具体包括：

安全计算环境

需对工业主机实施白名单策略，仅允许经安全认证的 PLC 编程软件、SCADA程序运行，同时对USB接入、远程桌面等功能进行严格限制，防止恶意代码入侵，满足 GB/T 22239-2019 中 “安全计算环境应限制未授权软件运行” 等要求。

安全区域边界

在生产网与管理网之间部署工业互联防火墙以及在生产网内部部署工业防火墙，基于 “五元组 + 工业协议” 进行深度包检测，拦截非授权指令的下发，仅允许特定 IP 段的监控数据单向传输，符合 GB/T 22239-2019《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》 中边界防护、访问控制、入侵防范等要求。

安全通信网络

工控系统关键网络链路要冗余部署，进行合理的分区分域，并且采用校验技术或密码技术保证通信的完整性，满足 GB/T 22239-2019 中网络架构和通信传输等相关要求。

通过将等保 2.0 的通用要求与船舶制造特性深度融合，企业可实现从 “单点防御” 到 “体系化防御” 的跨越，为智能化转型筑牢安全根基。

CMMM 模型对安全能力的体系化评估

智能制造能力成熟度模型最早由国际智能制造系统协会（International Intelligent Manufacturing Systems, IIMS）提出。该协会于1992年成立，旨在推动智能制造领域的研究和发展。

智能制造能力成熟度模型通过定义不同的成熟度层次和评估指标，帮助企业评估其在智能制造方面的发展水平，并提供相应的指导和建议。这个模型可以帮助企业了解自身的现状和发展需求，制定合理的发展战略和计划，提高智能制造能力和竞争力。

中国工信部是负责制定和推动中国工业和信息化发展的政府机构，对智能制造的发展也给予了重要的支持和指导。工信部在智能制造领域提出了一系列政策和计划，旨在推动中国制造业向智能制造转型升级。其中，智能制造成熟度模型被工信部作为评估企业智能制造能力和指导企业发展的重要工具之一。

2021年5月《智能制造能力成熟度模型》（GB/T 39116-2020）和《智能制造能力成熟度评估方法》（GB/T 39117-2020）两项国家标准正式实施，各省市主管部门相继出台相关政策，鼓励企业基于智能制造国家标准开展智能制造能力成熟度标准符合性评估（简称“CMMM评估”）。

其中信息安全能力子域三级要求从管理机制、风险评估和技术措施多个维度实现对于智能制造企业自身的信息安全能力建设，从网络边界、主机安全、远程控制、风险评估、管理机制等方面提出能力建设要求。如办公网安全要求级别较低，生产网安全要求更高，两者实现数据连通，必须在网络边界部署工业防火墙、安全网关或网闸等防护设备，从而提高数据流通的网络边界安全能力。可见工控安全建设在CMMM模型评估上是其重要的组成部分。

Part.4

解决方案：

全生命周期的立体化防护体系

船舶制造工控系统网络安全防护拓扑图如下：

图1 船舶制造工控系统网络安全防护整体拓扑图

1

边界安全防护：筑牢网络安全的第一道防线

在船舶制造工控系统中，边界安全防护是抵御外部攻击的首要屏障 。部署工业防火墙是实现边界安全的关键举措，通过在工控网络与办公网络之间冗余部署工业互联防火墙，并在工业内部网络及工控服务器区边界处部署工业防火墙，形成安全隔离与访问控制的双重保障。通过技术手段实现安全区域边界的“白环境”，实现访问控制白名单固化、工业协议白名单固化、业务白名单固化。

图2 工业防火墙白名单配置管理界面

以某船舶制造企业为例，其在生产网络与企业管理网络边界部署了具备工业协议深度解析能力的工业互联防火墙，该防火墙可识别 Modbus、S7 等多种工业协议，对通过边界的网络流量进行细粒度的访问控制。在一次外部攻击中，工业互联防火墙精准检测到来自管理网络的非法网络连接请求，该请求试图利用 Modbus 协议漏洞访问生产网络中的关键设备，工业互联防火墙立即阻断了该连接，成功阻止了攻击的进一步渗透，确保了生产网络的安全稳定运行。

工业防火墙和工业互联防火墙不仅要具备强大的协议解析和访问控制能力，还应支持双机热备和 BYPASS 功能 。双机热备确保在主防火墙出现故障时，备用防火墙能迅速接管工作，保障网络业务的连续性；BYPASS 功能则在防火墙自身出现严重故障时，允许网络流量直接绕过防火墙，避免因防火墙故障导致整个网络瘫痪，为船舶制造企业的生产连续性提供了坚实保障。

2

协议监测与审计：洞察网络通信的异常行为

船舶制造工控系统涉及多种复杂的工业协议，协议监测与审计对于发现潜在安全威胁至关重要 。部署工控安全监测与审计系统，采用旁路部署方式，通过镜像流量对网络中的工控协议通信进行实时监测。利用 DPI 深度包解析技术，该系统可对 OPC UA、Modbus TCP 等工业协议报文进行深度解析，检查格式、校验完整性并进行指令级分析。通过 “白名单 + 智能学习” 机制，系统能够建立正常通信基线，实时告警偏离基线的异常行为。

图3 工控安全监测与审计系统通信架构示意图

某船舶制造企业在生产过程中，工控安全监测与审计系统发现工程师站对 PLC 的组态变更操作出现异常，该操作不符合正常的通信基线，系统立即发出告警。经安全人员调查，发现是外部攻击者试图通过篡改组态数据来干扰生产，由于监测与审计系统的及时告警，安全人员迅速采取措施，阻止了攻击的进一步发展，保障了生产的正常进行。

通过工控安全监测与审计系统还能详细记录通信日志，为安全事件溯源提供关键依据 。在发生安全事件后，安全人员可通过查阅通信日志，清晰了解网络通信的全过程，包括通信双方的地址、通信时间、协议类型、指令内容等信息，从而准确追溯攻击源和攻击路径，为后续的安全防护策略调整提供有力支持。

3

终端安全防护：守护工控系统的核心节点

工程师站、操作员站及关键服务器等终端设备是船舶制造工控系统的核心节点，其安全防护至关重要 。部署工控主机卫士是实现终端安全防护的有效手段，通过在这些终端设备上安装工控主机卫士，构建起终端安全防护体系。工控主机卫士采用白名单机制，通过自动扫描本地磁盘所有可执行文件，生成数字签名并创建白名单数据库，仅允许经过授权的程序运行，有效防止未授权软件的安装和恶意软件的入侵。

工控主机卫士还具备安全加固功能，可对主机账户策略、系统审核策略等进行配置 。通过开启密码复杂度、强制密码历史、关闭 guest 账户、开启系统和账户审核、关闭默认共享等措施，最大限度保护终端设备的安全。同时，工控主机卫士支持对 USB 接口等外设的管控，只有添加至 USB 接口控制白名单的设备才允许与终端传输数据，有效防止了通过外设传播病毒和窃取数据的风险。

通过工控主机卫士实现了应用锁定、系统锁定、外设锁定、网络锁定，协同统一安全管理平台建立工控主机的安全管理中心、安全状态监测中心。

图4 工控主机卫士四大锁定功能逻辑架构图

针对重要的数据库服务器、办公网服务器部署主机防勒索系统，通过勒索行为监测，精准识别勒索病毒、保护系统资源不被破坏、保护主机重要数据不被篡改。

图5  主机防勒索系统功能配置界面

4

入侵检测系统：实时监测与发现攻击行为

在船舶制造工控网络中，入侵检测系统能够实时监测网络流量，及时发现各类攻击行为 。通过在工业网络汇聚交换机旁路部署入侵检测系统，将关键节点流量镜像到该系统进行监测。入侵检测系统采用 “特征匹配 + 行为基线” 双引擎技术，识别非法指令注入、参数篡改等攻击行为。它不仅能通过建立完善的攻击特征库，检测已知的攻击模式，如常见的 SQL 注入攻击、DDoS 攻击等，还能通过行为基线分析，发现未知的威胁。例如，在某船舶制造企业的生产网络中，入侵检测系统通过行为基线分析，发现网络流量出现异常波动，经进一步检测，确定是遭受了新型 DDoS 攻击。入侵检测系统立即产生告警，及时通知运维人员开展防护动作，最终成功阻断攻击流量，将网络威胁扼杀于萌芽之中。

入侵检测系统还应具备病毒检测功能，对通过 FTP、POP3、SMTP 协议进行传输的文件进行病毒检测 ，防止病毒通过网络传播感染工控设备。同时，入侵检测系统应支持在线或离线方式更新特征库，及时应对不断变化的网络攻击威胁。

图6  入侵检测系统工业入侵规则库管理界面

5

安全管理中心建设：筑牢全局管控防线

在船舶制造工控系统的安全管理区部署日志审计、堡垒机、数据库审计等产品，构建 “集中管控、全程溯源、精准防护” 的安全管理中心，是实现工控网络安全闭环管理的关键支撑。日志审计系统通过采集关键服务器、安全设备、网络设备等运行日志、操作记录及告警信息，进行标准化处理与集中存储，形成覆盖 “设备 – 网络 – 应用” 的完整日志链。

堡垒机作为运维操作的 “统一入口”，对工程师站、操作员站的远程运维行为实施严格管控，所有对 PLC 编程、数控系统参数修改等敏感操作均需通过堡垒机进行身份认证、权限校验和操作全程录像。同时，堡垒机自动记录运维指令、操作结果等细节，形成不可篡改的操作日志，确保每一项运维行为都可追溯，落实 “谁操作、谁负责” 的管理责任。

数据库审计系统则聚焦船舶制造核心数据的安全防护，针对存储工艺参数、设计图纸、生产计划的数据库，实时监测并记录数据的新增、修改、删除等操作行为。当检测到非授权用户试图篡改核心生产数据时，系统立即触发告警，并通过完整的审计日志快速锁定操作源头，及时消除数据泄露风险。

三者协同联动下，安全管理中心实现了对工控网络 “操作有授权、行为有记录、风险有预警、事件可追溯” 的全流程管控：日志审计提供全局行为画像，堡垒机把控运维操作入口，数据库审计守护核心数据底线，共同为船舶制造工控系统构建起从操作规范到风险预警、从事件处置到责任追溯的完整安全管理体系，有效降低人为操作失误和恶意攻击带来的安全风险，保障生产运营的合规与稳定。

6

工控安全态势感知与分析：掌控全局安全态势

安全态势感知与分析平台是船舶制造工控系统网络安全的 “智慧大脑”，能够实时采集各类安全设备的告警日志及网络流量数据，通过大数据分析、人工智能等技术手段，实现对安全态势的全面感知和深入分析 。平台通过对多维度数据的实时关联分析，迅速识别安全威胁，如工业协议异常、用户异常行为、跨区通信异常等，并及时发出告警。某船舶制造企业的安全态势感知与分析平台通过对工业防火墙、监测审计系统等设备的告警日志进行关联分析，发现多个设备同时出现与某一 IP 地址的异常通信，经进一步分析，确定该 IP 地址为恶意攻击源。平台立即发出告警，并提供详细的攻击路径和影响范围分析，安全人员根据平台提供的信息，迅速采取措施进行阻断和溯源，有效降低了安全事件造成的损失。

图7  安全态势感知与分析平台日志告警趋势界面

图8 安全态势感知与分析平台综合安全态势界面

7

工控网超融合建设：整合资源，提升效能

工控服务器区采用威努特超融合一体机替代原有的裸金属服务器，旨在通过整合计算、存储、网络等资源，以软件定义的方式实现统一管理，为船舶制造的数字化转型提供高效、灵活的基础支撑。企业可根据工控网业务系统的资源变化，动态调配计算资源与存储容量，避免传统架构下因资源分配不合理导致的浪费现象。从运维管理角度来看，超融合系统通过集中化管理界面，让运维人员能够快速便捷地运维工控业务系统资源，减少工控网运维人员的工作量。该架构还内置冗余机制和分布式存储技术，确保业务连续性，对船舶建造过程中产生的海量设计图纸、工艺数据、设备运行日志等关键数据进行可靠存储，满足船舶制造企业对数据安全的严苛要求。

图9  超融合系统资源监控与管理界面

Part.5

客户价值：

从风险防控到价值创造的安全赋能

筑牢合规底线，规避监管风险

在严格的网络安全监管环境下，合规性已成为船舶制造企业开展业务的基本前提。通过构建满足等保 2.0 三级及以上要求的安全体系，企业能够确保自身在网络安全方面达到国家规定的标准，顺利通过政府监管部门的严格审查 。在实际操作中，企业需要依据等保 2.0 的要求，对工控系统进行全面的安全评估和整改，包括完善安全管理制度、加强技术防护措施、提升应急响应能力等。只有这样，企业才能避免因合规性不达标而面临的行政处罚，如罚款、责令停产停业等，同时也能有效预防因安全漏洞导致的项目停工风险，确保企业生产经营活动的连续性和稳定性。

除了等保 2.0，CMMM 网络安全能力标准也为企业提供了更为全面和深入的安全评估内容 。企业通过对照 CMMM 标准，提升企业智能制造建设程度，不断优化自身的网络安全管理体系，提升安全防护能力，不仅能够满足监管要求，还能在行业内树立良好的合规形象。这种合规性的提升，能够为企业带来更多的发展机遇，使其在市场竞争中更具优势，将吸引更多的客户和合作伙伴。

保障生产连续性，降低停机损失

船舶制造生产过程复杂，涉及多个环节和大量设备，任何一个环节的中断都可能导致整个生产流程的停滞，带来巨大的经济损失 。而立体化的安全防护体系，就像是为船舶制造企业的生产流程构筑了一道坚固的防线，能够有效抵御各种网络攻击，确保工控系统的稳定运行，从而保障生产的连续性。从网络边界的工业防火墙到终端主机卫士，从入侵检测系统到安全态势感知平台，各个安全组件协同工作，形成了一个全方位、多层次的防护网络，能够及时发现并处理各类安全威胁，将网络攻击对生产的干扰降到最低。

根据行业统计数据显示，部署完善工控安全方案的企业，将大大降低工控主机的异常停机率。这一显著的改善，为企业带来了巨大的经济效益。在实际生产中，异常停机损失不仅仅是生产停滞带来的直接经济损失，还包括因工期延误导致的违约金赔偿、客户满意度下降等间接损失。在船舶紧急订单交付场景中，安全保障能力直接转化为按时履约的竞争力。如果企业能够在网络安全的保障下按时完成订单交付，不仅能够避免违约风险，还能赢得客户的信任和口碑，为企业未来的业务拓展奠定坚实基础。

守护数据资产，赋能智能化升级

在数字化时代，数据已成为船舶制造企业的核心资产之一 。设计数据、工艺知识库、设备运行日志等各类数据，蕴含着企业的核心技术和商业机密，对于企业的生产运营和发展至关重要。对这些核心数据的安全保护，是企业推进数字化转型的基础和前提。只有确保数据的安全性和完整性，企业才能放心地利用这些数据开展各类业务，实现智能化升级。

Part.6

总  结

船舶制造工控系统网络安全，既是守护产业安全的 “护城河”，也是驱动行业智能化升级的 “助推器”。在政策合规与技术创新的双重推动下，行业需突破传统安全防护的思维定式，构建 “技术 + 管理 + 运营” 深度融合的立体化防护体系。同时，超融合搭建的工业信息化系统底座将助力企业进行数字化转型。展望未来，随着 5G 专网、数字孪生等技术在船舶制造中的应用深化，网络安全将与生产业务实现更紧密的协同。通过持续的技术创新与体系化建设，船舶制造工控系统定能在数字化浪潮中稳立潮头，为 “海洋强国” 战略筑牢安全基石。让我们以安全为帆，以创新为桨，共同驶向船舶工业高质量发展的新蓝海。期待更多船舶制造企业以安全为基石，加速智能化转型，共筑“海洋强国”的产业安全屏障。

渠道合作咨询   田先生 15611262709

稿件合作   微信:shushu12121

免责声明：

本文所载程序、技术方法仅面向合法合规的安全研究与教学场景，旨在提升网络安全防护能力，具有明确的技术研究属性。

任何单位或个人未经授权，将本文内容用于攻击、破坏等非法用途的，由此引发的全部法律责任、民事赔偿及连带责任，均由行为人独立承担，本站不承担任何连带责任。

本站内容均为技术交流与知识分享目的发布，若存在版权侵权或其他异议，请通过邮件联系处理，具体联系方式可点击页面上方的联系我。

本文转载自：威努特安全网络 李泽《护航船舶智造：构建工控系统网络安全新防线》