基础设施韧性：通过系统强化构建安全的全球未来

在一个日益互联和动荡的世界中，我们基础设施的韧性至关重要。从电网和金融网络到交通系统和医疗设施，这些基础元素支撑着全球经济和日常生活。然而，它们也成为日益增多威胁的主要目标，这些威胁范围广泛，从复杂的网络攻击和自然灾害到人为错误和设备故障。为了确保这些关键系统的持续和安全运行，采取一种积极主动且强大的基础设施韧性方法至关重要。这项工作的核心是系统强化的实践。

理解基础设施韧性

基础设施韧性是指一个系统或网络预测、抵御、适应和从破坏性事件中恢复的能力。这不仅仅是关于防止故障，而是在面临重大挑战时仍能维持基本功能。这一概念超越了数字系统，涵盖了构成现代基础设施的物理组件、操作流程和人为因素。

基础设施韧性的关键方面包括：

• 稳健性： 承受压力并维持功能的能力。
• 冗余性： 拥有备用系统或组件，在发生故障时接管。
• 适应性： 应对不可预见情况时改变和调整操作的能力。
• 资源调配能力： 在危机期间快速识别和调动资源的能力。
• 恢复能力： 系统恢复正常运行的速度和效率。

系统强化的关键作用

系统强化是一项基础性的网络安全实践，专注于通过消除漏洞和不必要的功能来减少系统、设备或网络的攻击面。其目的是使系统更安全，更不易受到攻击。在基础设施的背景下，这意味着对操作系统、应用程序、网络设备，甚至基础设施本身的物理组件应用严格的安全措施。

为什么系统强化对基础设施韧性如此关键？

• 最小化攻击向量： 每个不必要的服务、端口或软件组件都代表着攻击者的潜在入口点。强化可以关闭这些门。
• 减少漏洞： 通过修补、安全配置和移除默认凭据，强化可以解决已知的弱点。
• 防止未经授权的访问： 强大的身份验证、访问控制和加密方法是强化的关键组成部分。
• 限制违规事件的影响： 即使系统被攻破，强化也有助于控制损害并阻止攻击者的横向移动。
• 确保合规性： 许多行业法规和标准强制要求对关键基础设施采取特定的强化措施。

系统强化的关键原则

有效的系统强化涉及多层次的方法，重点关注几个核心原则：

1. 最小权限原则

仅授予用户、应用程序和进程执行其预期功能所需的最低权限是强化的基石。这限制了攻击者在攻破账户或进程时可能造成的损害。

可行的见解： 定期审查和审计用户权限。实施基于角色的访问控制（RBAC）并强制执行强密码策略。

2. 最小化攻击面

攻击面是未经授权的用户可以尝试进入或从环境中提取数据的所有潜在点的总和。通过以下方式可以减少此攻击面：

• 禁用不必要的服务和端口： 关闭任何对系统运行非必需的服务或开放端口。
• 卸载未使用的软件： 删除任何不需要的应用程序或软件组件。
• 使用安全配置： 应用安全强化的配置模板并禁用不安全的协议。

示例： 一个关键的工业控制系统（ICS）服务器不应启用远程桌面访问，除非绝对必要，并且只能通过安全的加密通道进行。

3. 补丁管理和漏洞修复

保持系统更新最新的安全补丁是不可协商的。漏洞一旦被发现，通常很快就会被恶意行为者利用。

• 定期补丁计划： 实施一致的时间表，为操作系统、应用程序和固件应用安全补丁。
• 优先级排序： 专注于修补构成最高风险的关键漏洞。
• 测试补丁： 在部署到生产环境之前，在开发或暂存环境中测试补丁，以避免意外中断。

全球视角： 在航空等领域，对空中交通管制系统进行严格的补丁管理至关重要。补丁延迟可能导致灾难性后果，影响数千个航班和乘客安全。波音和空客等公司在其航空电子软件的安全开发生命周期和严格测试方面投入巨资。

4. 安全的身份验证和授权

强大的身份验证机制可防止未经授权的访问。这包括：

• 多因素身份验证（MFA）： 要求多种形式的验证（例如，密码+令牌）可以显著增强安全性。
• 强密码策略： 强制执行密码的复杂性、长度和定期更换。
• 集中式身份验证： 使用像Active Directory或LDAP这样的解决方案来管理用户凭据。

示例： 国家电网运营商可能会对所有访问监控控制与数据采集（SCADA）系统的人员使用智能卡和一次性密码。

5. 加密

对传输中和静态的敏感数据进行加密是一项关键的强化措施。这确保了即使数据被拦截或未经授权访问，其内容仍然不可读。

• 传输中的数据： 为网络通信使用TLS/SSL等协议。
• 静态数据： 加密数据库、文件系统和存储设备。

可行的见解： 为关键基础设施组件与远程管理系统之间的所有通信实施端到端加密。

6. 定期审计和监控

持续的监控和审计对于检测和响应任何偏离安全配置或可疑活动的行为至关重要。

• 日志管理： 收集并分析所有关键系统的安全日志。
• 入侵检测/防御系统（IDPS）： 部署和配置IDPS以监控网络流量中的恶意活动。
• 定期安全审计： 定期进行评估以识别配置弱点或合规性差距。

跨不同基础设施领域的强化

系统强化的原则适用于各种关键基础设施领域，尽管具体的实施方式可能有所不同：

a) 信息技术 (IT) 基础设施

这包括企业网络、数据中心和云环境。这里的强化重点在于：

• 保护服务器和工作站（操作系统强化、端点安全）。
• 配置防火墙和入侵防御系统。
• 实施安全的网络分段。
• 管理应用程序和数据库的访问控制。

示例： 一家全球金融机构将通过禁用不必要的端口、为交易员强制执行强大的多因素身份验证以及加密所有交易数据来强化其交易平台。

b) 运营技术 (OT) / 工业控制系统 (ICS)

这包括控制工业流程的系统，例如制造业、能源和公用事业中的系统。由于遗留系统、实时要求以及对物理操作的潜在影响，OT强化带来了独特的挑战。

• 网络分段： 使用防火墙和DMZ将OT网络与IT网络隔离。
• 保护PLC和SCADA设备： 应用供应商特定的强化指南，更改默认凭据，并限制远程访问。
• 物理安全： 保护控制面板、服务器和网络设备免受未经授权的物理访问。
• 应用程序白名单： 只允许经批准的应用程序在OT系统上运行。

全球视角： 在能源领域，中东等地区的SCADA系统强化对于防止石油和天然气生产中断至关重要。像Stuxnet这样的攻击突显了这些系统的脆弱性，导致对OT网络安全和专业强化技术的投资增加。

c) 通信网络

这包括电信网络、卫星系统和互联网基础设施。强化工作主要集中在：

• 保护网络路由器、交换机和蜂窝基站。
• 为网络管理实施强大的身份验证。
• 加密通信渠道。
• 防范拒绝服务（DoS）攻击。

示例： 一家国家电信提供商将通过为网络工程师实施严格的访问控制并使用安全协议进行管理流量来强化其核心网络基础设施。

d) 交通系统

这涵盖了铁路、航空、海运和公路运输，这些领域越来越依赖于相互连接的数字系统。

• 保护信号系统和控制中心。
• 强化车辆、火车和飞机上的车载系统。
• 保护票务和物流平台。

全球视角： 在新加坡等城市实施的智能交通管理系统需要对传感器、交通灯控制器和中央管理服务器进行强化，以确保交通顺畅和公共安全。任何妥协都可能导致大范围的交通混乱。

基础设施系统强化中的挑战

虽然系统强化的好处是显而易见的，但在不同基础设施环境中有效实施它也面临一些挑战：

• 遗留系统： 许多关键基础设施系统依赖于可能不支持现代安全功能或难以修补的旧硬件和软件。
• 运营正常时间要求： 在实时运营环境中，为修补或重新配置系统而停机可能会成本极高，甚至危险。
• 相互依赖性： 基础设施系统通常高度相互依赖，这意味着一个系统的变化可能会对其他系统产生不可预见的影响。
• 技能差距： 全球范围内缺乏同时具备IT和OT安全专业知识的网络安全专业人员。
• 成本： 实施全面的强化措施可能是一项重大的财务投资。
• 复杂性： 在庞大且异构的基础设施中管理安全配置可能极其复杂。

有效系统强化的最佳实践

为了克服这些挑战并建立真正有韧性的基础设施，组织应采纳以下最佳实践：

1. 制定全面的强化标准： 为所有类型的系统和设备创建详细、文档化的安全配置基线。利用已建立的框架，如CIS Benchmarks或NIST指南。
2. 基于风险进行优先级排序： 将强化工作集中在最关键的系统和最重要的漏洞上。定期进行风险评估。
3. 尽可能自动化： 使用配置管理工具和脚本来自动化安全设置的应用，减少手动错误并提高效率。
4. 实施变更管理： 建立一个正式的流程来管理对系统配置的所有变更，包括严格的测试和审查。
5. 定期审计和验证： 持续监控系统，以确保强化配置保持不变，并且没有被无意中更改。
6. 培训人员： 确保IT和OT员工接受关于安全最佳实践和系统强化重要性的持续培训。
7. 事件响应计划： 制定明确的事件响应计划，其中包括遏制和修复被攻破的强化系统的步骤。
8. 持续改进： 网络安全是一个持续的过程。根据新出现的威胁和技术进步，定期审查和更新强化策略。

结论：一次强化一个系统，构建一个有韧性的未来

基础设施韧性不再是一个小众问题；它是一项全球性的当务之急。系统强化不是一个可选的附加项，而是实现这种韧性的基本构建块。通过精心保护我们的系统、最小化漏洞并采取积极的安全态势，我们可以更好地保护自己免受不断演变的威胁环境的影响。

全球范围内负责关键基础设施的组织必须投资于强大的系统强化策略。这一承诺不仅将保障其即时运营，还将有助于全球社区的整体稳定和安全。随着威胁的不断升级，我们对强化系统的承诺也必须同样坚定不移，为全人类铺平一条更安全、更有韧性的未来之路。