随着信息技术的飞速发展，工业控制系统正经历着深刻的变革。传统的工业控制系统逐渐向数字化、网络化、智能化方向演进。这也带来了严峻的安全挑战。网络的开放性使得工业控制系统面临着来自外部网络的恶意攻击和威胁，例如，黑客可能利用网络漏洞入侵工业网络，窃取关键生产数据、篡改控制指令，导致生产事故、设备损坏，甚至危及人身安全。因此，企业对于具备工业控制系统安全防护技能的专业人才有着迫切的需求。企业需要员工能够理解工业控制系统的架构和运行原理，掌握网络安全防护技术，能够进行安全风险评估、漏洞检测与修复、安全策略制定与实施等工作。为满足企业人才培养和安全管理的需求，经过深入调研与精心策划，特编写了本教材，通过系统地阐述工业控制系统面临的安全挑战、防护策略及相关的技术要点与实践案例，为企业培养专业的安全管理人才提供有力的支撑，助力企业构建坚实的安全防护体系。本书在内容编排上，选取了协议攻击、漏洞扫描、入侵检测及防火墙使用等一系列具有代表性的工业控制系统安全应用场景。通过对这些场景的深入剖析与详细解读，读者能够更为直观、全面地了解工业控制系统在运行过程中可能遭遇的安全威胁，以及相应的应对措施与防护手段。工业互联网网络安全实训室的建设通常需要投入很大一笔资金，这对众多院校而言无疑是一笔不小的负担。鉴于此，本书在实践部分主要通过编写程序、使用模拟器与虚拟机等工具，来模拟工业控制系统的攻击与防护操作。这样，一方面可以减轻学校的经济负担，另一方面，通过编写代码和使用模拟器能让学生更加深刻地理解工业控制安全的底层细节和原理，为将来的工作打下更好的基础。本书采用理实一体化模式，具有如下特色与创新点：1.结构清晰主要分为理论知识、任务实践、知识拓展和企业实践的形式，层次分明。2.图文并茂在理论知识部分提供了丰富的图表，便于学生理解相关知识。在实践部分提供了详尽的截图，确保学生能根据本书独立完成操作。3.内容实用选用了协议攻击、漏洞扫描、入侵检测及防火墙使用等一系列具有代表性的工业控制系统安全应用场景，贴合实际。4.操作简单在任务实践部分，不需要依靠特定的硬件设备，通过编写程序、使用模拟器与虚拟机等工具，来模拟针对工业控制系统的攻击与防护操作，通用性强。5.资源丰富本书提供了二维码视频、源程序、电子课件等资源，为教师的教学和学生的自学提供便利。本书在编写过程中也注重技术知识与职业素养教育的融合，在每章末都安排了一个大国工匠、科技人才的小故事。用以陶冶学生情操，感受大国工匠们精益求精、执着专注的精神品质及科技工作者们心怀祖国、无私奉献的爱国情怀，进而引导学生们树立科技报国的志向，激励他们在工业互联网安全领域努力学习、积极探索。本书由杭州科技职业技术学院车志军担任主编，张然然、李海生、汪义舟参编。全书共7章，第1章~第6章由车志军、张然然、李海生负责编写，第7章由长扬科技（北京）股份有限公司的汪义舟负责编写，由车志军负责全书的构思、设计、统稿。本书在编写过程中得到了长扬科技（北京）股份有限公司的大力支持。在此对参与并支持本书编写和出版的所有人员表示衷心的感谢！由于编者水平有限，书中错误和不妥之处在所难免，欢迎读者批评指正、不吝赐教。编者联系邮箱：hzptczj@163.com。

编者

本书遵循职业教育教学规律和职业院校学生学习规律编写而成。践行产教融合理念，体现新技术，新知识，新工艺，新规范，新标准。

本书除了介绍工业控制系统安全概述和安全防护体系等知识，还介绍了协议攻击、漏洞扫描、入侵检测及防火墙使用等一系列具有代表性的工业控制系统安全应用场景。本书主要通过编写程序、使用模拟器与虚拟机等工具，模拟工业控制系统的攻击与防护操作，不依赖具体的硬件环境，在实际操作中具有极大的便利性。本书可作为高等职业院校工业互联网应用、工业互联网技术等专业的教材。

拥有近二十年的数字通信系统研发经验，在摩托罗拉诺基亚等世界500强企业历任软件工程师，软件专家，资深软件专家，敏捷专家等职务。对软件工程有丰富的实践经验和深刻的认识。熟悉整个软件开发周期，包括需求分析、设计、开发和测试等。熟悉敏捷开发流程，指导并带领团队实现多个项目的成功交付。

前言二维码资源清单第1章工业控制系统及其安全1.1工业控制系统概述1.1.1工业控制系统组成和结构1.1.2工业控制系统层次结构1.2工业控制系统安全概述1.2.1工业控制系统安全存在的问题1.2.2工业控制系统安全体系架构1.2.3工业控制系统安全标准1.3全球重大工业控制系统安全事件1.3.1乌克兰钢铁厂遭受攻击1.3.2委内瑞拉水处理厂遭受攻击1.3.3美国天然气管道运营商遭受攻击1.3.4微软蓝屏宕机事件1.4习题第2章工业控制系统协议安全2.1工业控制系统协议概述2.1.1工业控制系统协议历史2.1.2工业控制系统协议安全性问题2.2主要工业通信协议2.2.1Modbus协议2.2.2PROFINET协议2.2.3OPC协议2.3工业控制系统常见IT协议2.3.1HTTP2.3.2FTP2.3.3Telnet协议2.3.4SSH协议2.3.5ARP2.3.6ICMP2.4任务1搭建虚拟Modbus通信环境2.4.1任务概述2.4.2软件准备2.4.3任务步骤2.5任务2通过脚本攻击Modbus系统2.5.1任务概述2.5.2任务步骤2.6拓展Modbus协议详解及案例分析2.6.1概述2.6.2Modbus通信模式2.6.3Modbus协议帧结构2.6.4Modbus协议常用的功能码2.6.5Modbus协议数据包分析2.7习题第3章工业控制系统漏洞扫描3.1系统漏洞概述3.1.1系统漏洞介绍3.1.2系统漏洞类型3.1.3常见的漏洞扫描类型3.2常见的漏洞扫描工具3.2.1Nmap3.2.2Nessus3.2.3Appscan3.2.4ICSScan3.3工业控制系统安全漏洞3.3.1工业控制系统安全漏洞介绍3.3.2工业控制系统安全漏洞分类3.4任务1搭建漏洞扫描环境3.4.1任务概述3.4.2软件准备3.4.3任务步骤3.5任务2使用Nmap进行网络扫描3.5.1任务概述3.5.2任务步骤3.6任务3工业控制系统扫描3.6.1任务概述3.6.2任务步骤3.7拓展SQL注入攻击与防护3.7.1概述3.7.2常见的SQL注入攻击的类型3.7.3常见的SQL注入攻击的防护3.8习题第4章工业控制系统防火墙4.1传统防火墙介绍4.1.1防火墙概念4.1.2防火墙工作原理4.1.3主流防火墙技术4.2工业防火墙介绍4.2.1工业防火墙概念4.2.2工业防火墙原理和技术4.2.3主要工业防火墙产品4.3任务1利用防火墙防护Modbus/TCP设备4.3.1任务概述4.3.2准备工作4.3.3任务步骤4.4任务2防火墙日志分析4.4.1任务概述4.4.2防火墙操作日志4.4.3防火墙工作日志4.5拓展防火墙ASPF技术详解4.5.1状态防火墙概念4.5.2引入状态防火墙原因4.5.3状态防火墙工作原理4.5.4状态防火墙案例4.6习题第5章工业控制系统入侵检测5.1入侵检测系统介绍5.1.1入侵检测系统概念5.1.2入侵检测系统架构5.1.3入侵检测系统工作原理5.1.4入侵检测系统部署5.2工业控制系统入侵检测技术介绍5.2.1基于异常的入侵检测技术5.2.2基于误用的入侵检测技术5.3任务1搭建工业控制系统入侵检测环境5.3.1任务概述5.3.2软件准备5.3.3任务步骤5.4任务2使用IDS检测针对工业控制系统的攻击5.4.1任务概述5.4.2任务步骤5.5拓展SNMP与入侵检测5.5.1SNMP概述5.5.2SNMP特点5.5.3SNMP架构5.5.4管理信息库（MIB）5.5.5SNMP常用命令5.5.6SNMP在入侵检测中的应用5.6习题第6章工业控制系统安全防护6.1工业控制系统安全防护概述6.1.1工业控制系统安全防护概念6.1.2工业控制系统安全防护方案6.2工业控制系统安全风险评估6.2.1工业控制系统安全风险评估概念6.2.2工业控制系统安全风险评估方法6.2.3工业控制系统安全风险评估过程6.2.4工业控制系统安全风险评估意义6.3任务1搭建网络通信安全防护环境6.3.1任务概述6.3.2软件准备6.3.3任务步骤6.4任务2搭建CA证书服务器6.4.1任务概述6.4.2任务步骤6.5任务3搭建HTTPS服务实现通信安全防护6.5.1任务概述6.5.2任务步骤6.6拓展《工业控制系统网络安全防护指南》解读6.6.1背景和意义6.6.2主要内容6.6.3适用对象和防护对象6.6.4主要特点6.6.5指导意义6.6.6后续措施6.7习题第7章工业控制安全企业实践7.1长扬科技公司介绍7.1.1长扬科技简介7.1.2长扬科技工业防火墙产品介绍7.2长扬科技钢铁厂安全防护解决方案7.2.1项目概述7.2.2现状与需求分析7.2.3方案总体设计7.2.4方案详细设计7.2.5方案价值7.3习题附录《工业控制系统网络安全防护指南》参考文献