保障全球能源系統安全：一份全面的網路安全指南

能源系統是現代社會的命脈。它們為我們的家庭、企業和關鍵基礎設施提供動力，從醫療保健到交通運輸，無所不包。然而，對互聯數位技術日益增長的依賴，也使這些系統容易受到網路攻擊。例如，對能源網的成功攻擊可能會產生毀滅性後果，導致大規模停電、經濟混亂，甚至生命損失。本指南全面概述了全球能源系統面臨的網路安全挑戰，並提出了建立一個更具韌性和更安全的能源未來的策略。

能源系統網路安全的獨特挑戰

與傳統的 IT 環境相比，保障能源系統的安全帶來了一系列獨特的挑戰。這些挑戰源於系統本身的性質、其採用的技術以及其運營所在的監管環境。

營運技術 (OT) vs. 資訊技術 (IT)

能源系統高度依賴旨在控制和監控物理過程的營運技術 (OT)。與優先考慮機密性和完整性的 IT 系統不同，OT 系統通常優先考慮可用性和即時性能。這種優先順序上的根本差異要求採用不同的網路安全方法。

以發電廠中的可程式邏輯控制器 (PLC) 為例。如果一項網路安全措施影響其即時性能，可能導致發電廠停機，那麼該措施將被視為不可接受。相比之下，IT 系統出現性能緩慢比數據丟失更容易接受。這解釋了為什麼在 IT 中常見的修補週期，在 OT 中常常被延遲或跳過，從而造成了漏洞窗口。

老舊系統與協定

許多能源系統使用老舊的技術和協定，這些技術和協定在設計時並未考慮安全性。這些系統通常缺乏身份驗證和加密等基本的安全功能，使其容易受到利用。

例如，在工業控制系統 (ICS) 中廣泛使用的 Modbus 協定是在 1970 年代開發的。它缺乏內在的安全機制，使其容易受到竊聽和操縱。升級這些老舊系統通常成本高昂且具有破壞性，對能源營運商構成重大挑戰。

分散式架構與互聯性

能源系統通常分佈在廣闊的地理區域，擁有眾多相互連接的組件。這種分散式架構增加了攻擊面，並使監控和保護整個系統變得更加困難。

例如，一個太陽能發電場可能由數百或數千個獨立的太陽能板組成，每個太陽能板都有自己的控制系統。這些系統通常連接到一個中央監控站，而該監控站又連接到更廣泛的電網。這種複雜的網絡為攻擊者創造了多個潛在的入口點。

技能差距與資源限制

網路安全領域正面临全球性的技能短缺，能源行業尤其受到影響。尋找和留住具備 OT 安全專業知識的合格網路安全專業人員可能是一項挑戰。

特別是較小的能源公司，可能缺乏實施和維護強大網路安全計畫的資源。這可能使它們容易受到攻擊，並可能在更廣泛的能源網中成為一個薄弱環節。

監管複雜性

能源網路安全的監管環境複雜且不斷演變。不同的國家和地區有不同的法規和標準，這使得能源公司難以遵守所有適用的要求。

例如，北美電力可靠性公司 (NERC) 的關鍵基礎設施保護 (CIP) 標準對北美的發電商、輸電所有者和配電提供商是強制性的。其他地區有自己的法規，例如歐盟的網路和資訊安全 (NIS) 指令。對於擁有全球業務的能源公司來說，應對這種複雜的監管環境可能是一個重大挑戰。

對能源系統的常見網路安全威脅

能源系統面臨著廣泛的網路安全威脅，從複雜的國家級攻擊到簡單的釣魚詐騙。了解這些威脅對於制定有效的防禦至關重要。

國家級行為者

國家級行為者是最複雜和最持久的網路對手之一。他們通常擁有資源和能力，對包括能源系統在內的關鍵基礎設施發動高度針對性的攻擊。他們的動機可能包括間諜活動、破壞或擾亂。

2015 年對烏克蘭電網的攻擊，被歸因於俄羅斯政府支持的駭客，展示了國家級攻擊的潛在影響。這次攻擊導致大範圍停電，影響了數十萬人。

網路犯罪分子

網路犯罪分子的動機是經濟利益。他們可能用勒索軟體攻擊能源系統，要求支付贖金以換取恢復對關鍵系統的訪問。他們也可能竊取敏感數據並在黑市上出售。

例如，對管道運營商的勒索軟體攻擊可能會擾亂燃料供應並造成重大的經濟損失。2021 年美國 Colonial Pipeline 攻擊事件就是勒索軟體可能造成破壞的典型例子。

內部威脅

內部威脅可能是惡意的或無意的。惡意內部人員可能故意破壞系統或竊取數據。無意的內部人員可能因疏忽或缺乏意識而無意中引入漏洞。

例如，一個心懷不滿的員工可能會在控制系統中植入邏輯炸彈，使其在稍後發生故障。一個員工點擊釣魚郵件可能會無意中讓攻擊者進入網絡。

駭客行動主義者

駭客行動主義者是使用網路攻擊來推動政治或社會議程的個人或團體。他們可能攻擊能源系統以擾亂運營或提高對環境問題的認識。

駭客行動主義者可能會用阻斷服務攻擊來攻擊燃煤發電廠，擾亂其運營，並引起人們對他們反對化石燃料的關注。

常見攻擊途徑

了解針對能源系統的常見攻擊途徑對於制定有效的防禦至關重要。一些常見的攻擊途徑包括：

• 釣魚郵件：誘騙使用者透露敏感資訊或點擊惡意連結。
• 惡意軟體：在系統上安裝惡意軟體以竊取數據、擾亂運營或獲取未經授權的訪問。
• 利用漏洞：利用軟體或硬體中的已知弱點。
• 阻斷服務 (DoS) 攻擊：用流量淹沒系統，使其無法為合法使用者提供服務。
• 中間人攻擊：攔截兩方之間的通信以竊取或修改數據。

能源系統網路安全的最佳實踐

實施一個強大的網路安全計畫對於保護能源系統免受網路攻擊至關重要。該計畫應包括技術、管理和實體安全控制的結合。

風險評估與管理

制定網路安全計畫的第一步是進行徹底的風險評估。此評估應識別關鍵資產、潛在威脅和漏洞。風險評估的結果應用於優先考慮安全投資和制定緩解策略。

例如，一家能源公司可能會進行風險評估，以識別對維持電網穩定至關重要的關鍵系統。然後，他們將評估對這些系統的潛在威脅，例如國家級攻擊或勒索軟體。最後，他們將識別這些系統中的任何漏洞，例如未修補的軟體或弱密碼。這些資訊將用於制定風險緩解計畫。

安全架構與設計

一個精心設計的安全架構對於保護能源系統至關重要。該架構應包括多層防禦，例如防火牆、入侵檢測系統和訪問控制。

• 分段：將網路劃分為更小、隔離的段，以限制成功攻擊的影響。
• 縱深防禦：實施多層安全控制以提供冗餘和韌性。
• 最小權限原則：僅授予使用者執行其工作職能所需的最低訪問級別。
• 安全配置：正確配置系統和設備以最小化漏洞。

漏洞管理

定期掃描和修補漏洞對於預防網路攻擊至關重要。這包括修補所有系統（包括 OT 設備）上的操作系統、應用程式和韌體。

能源公司應建立一個漏洞管理計畫，包括定期進行漏洞掃描、修補和配置管理。他們還應訂閱威脅情報來源，以隨時了解最新的漏洞和利用方式。

事件應對

即使有最好的安全控制措施，網路攻擊仍可能發生。制定一個明確的事件應對計畫，以快速有效地應對安全事件至關重要。

該計畫應概述在發生安全事件時應採取的步驟，包括識別事件、控制損害、根除威脅和恢復系統。該計畫應定期測試和更新。

安全意識培訓

安全意識培訓對於教育員工有關網路安全威脅和最佳實踐至關重要。此培訓應涵蓋釣魚郵件、惡意軟體和密碼安全等主題。

能源公司應向所有員工（包括 OT 人員）提供定期的安全意識培訓。此培訓應針對能源行業面臨的特定風險和威脅進行定制。

供應鏈安全

能源系統依賴於一個由供應商和供應商組成的複雜供應鏈。確保這些供應商和供應商有足夠的安全控制措施以防範網路攻擊至關重要。

能源公司應對其供應商和供應商進行盡職調查，以評估其安全狀況。他們還應在其與供應商和供應商的合約中包含安全要求。

實體安全

實體安全是整體網路安全的重要組成部分。保護對關鍵系統和設施的實體訪問有助於防止未經授權的訪問和破壞。

能源公司應實施實體安全控制，如門禁系統、監控攝像頭和周邊圍欄，以保護其設施。

能源系統網路安全的新興技術

幾項新興技術正在幫助改善能源系統的網路安全。這些技術包括：

人工智慧 (AI) 和機器學習 (ML)

AI 和 ML 可用於即時檢測和應對網路攻擊。這些技術可以分析大量數據以識別可能表示惡意活動的異常和模式。

例如，AI 可用於檢測可能表示阻斷服務攻擊的異常網路流量模式。ML 可用於根據惡意軟體的行為來識別它，即使它是以前未知的變種。

區塊鏈

區塊鏈技術可用於保護能源系統中的數據和交易。區塊鏈可以提供一個防篡改的事件記錄，使攻擊者難以修改或刪除數據。

例如，區塊鏈可用於保護來自智慧電表的數據，確保計費資訊的準確性和可靠性。它還可用於保護關鍵組件的供應鏈，防止引入偽造或受損的硬體。

網路威脅情報 (CTI)

CTI 提供有關當前和新興網路威脅的資訊。這些資訊可用於主動防禦攻擊並提高事件應對能力。

能源公司應訂閱 CTI 來源並參與資訊共享計畫，以隨時了解最新的威脅。他們還應使用 CTI 來為其風險評估和安全控制提供資訊。

零信任架構

零信任是一種安全模型，它假設預設情況下不信任任何使用者或設備，即使他們在網路內部。此模型要求所有使用者和設備在訪問任何資源之前都必須經過身份驗證和授權。

實施零信任架構有助於防止攻擊者訪問敏感系統，即使他們已經入侵了使用者帳戶或設備。

能源系統網路安全的未來

網路安全格局在不斷演變，能源系統面臨的挑戰也日益複雜。隨著能源系統變得更加互聯並依賴數位技術，對強大網路安全措施的需求只會增長。

能源系統網路安全的未來可能涉及：

• 增加自動化：自動化安全任務，如漏洞掃描、修補和事件應對。
• 加強合作：在能源公司和政府機構之間共享威脅情報和最佳實踐。
• 更主動的安全性：從被動的安全態勢轉向主動的安全態勢，專注於在攻擊發生前預防攻擊。
• 更嚴格的法規：世界各國政府可能會對能源系統網路安全實施更嚴格的法規。

結論

保障世界能源系統安全是一項關鍵挑戰，需要政府、行業和學術界的共同努力。通過了解獨特的挑戰、實施最佳實踐和擁抱新興技術，我們可以為所有人建立一個更具韌性和更安全的能源未來。

要點回顧：

• 由於 OT 環境和老舊技術的性質，能源系統面臨獨特的網路安全挑戰。
• 常見威脅包括國家級行為者、網路犯罪分子和內部威脅。
• 最佳實踐包括風險評估、安全架構、漏洞管理和事件應對。
• AI、區塊鏈和 CTI 等新興技術可以增強安全性。
• 一個主動、合作的方法對於保障能源系統的未來至關重要。

本指南為理解和應對能源系統網路安全提供了基礎。在這個不斷演變的領域中，持續學習和適應至關重要。隨時了解最新的威脅、漏洞和最佳實踐對於保護為我們世界提供動力的關鍵基礎設施至關重要。