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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。
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
2.3.1HTTP
2.3.2FTP
2.3.3Telnet协议
2.3.4SSH协议
2.3.5ARP
2.3.6ICMP
2.4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
3.2.1Nmap
3.2.2Nessus
3.2.3Appscan
3.2.4ICSScan
3.3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
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
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