專利名稱：工業(yè)安全控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制，特別涉及了一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
由于工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間使用以太網(wǎng)進(jìn)行連接，并且通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接到外部網(wǎng)絡(luò)上，用戶可以方便的經(jīng)過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。但同時(shí)也方便了非法用戶使用成熟的以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行惡意破壞，這樣就使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)和威脅。
如果非法用戶在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中接入一臺(tái)惡意設(shè)備，攔截一臺(tái)變送器的數(shù)據(jù)，并且非法用戶對(duì)采樣或控制數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改，將篡改后的數(shù)據(jù)發(fā)送到執(zhí)行器中，這樣就會(huì)導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)處于非常危險(xiǎn)的狀況。
如果非法用戶的一臺(tái)移動(dòng)PC機(jī)或手操器偽裝成一臺(tái)工程師站或操作員站接入到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，惡意修改現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的組態(tài)信息，這樣就會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)處于混亂狀況。
工業(yè)控制系統(tǒng)中第二網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量多。在工業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，第二網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)多為實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)時(shí)性的要求很高。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的工業(yè)控制系統(tǒng)迫切需要采取安全措施，能夠有效的防止非法用戶對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的威脅。
工業(yè)控制系統(tǒng)中第一網(wǎng)絡(luò)中多為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，實(shí)時(shí)性要求不高，并且多為組態(tài)數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。由于第一網(wǎng)絡(luò)的特殊地位，所以也迫切需要采取有效的防止非法用戶使用的安全措施。
因此，如何有效的連接第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，并且有效的限制非法用戶的使用，是目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)，可以有效的連接第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，保證第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信安全，并且有效的防止非法用戶進(jìn)行第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
本發(fā)明的目的還提供一種工業(yè)安全控制方法，保證第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信安全，并且有效的防止非法用戶進(jìn)行第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)，包括第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，以及網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋；所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋用于連接所述第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，接收所述第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式加密后發(fā)送給所述第二網(wǎng)絡(luò)；接收所述第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式加密后發(fā)送給所述第一網(wǎng)絡(luò)。
所述第一網(wǎng)絡(luò)包括密鑰管理服務(wù)器，所述密鑰管理服務(wù)器用于分配和維護(hù)密鑰；所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋根據(jù)所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰的加密方式對(duì)接受的報(bào)文進(jìn)行加密。
所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋接收所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰，對(duì)接收到的第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文采用相同的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋接收所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰，對(duì)接受到的第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文采用不同的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰包括密鑰的版本號(hào)。
所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的加密報(bào)文包含密鑰的版本號(hào)。
所述密鑰管理服務(wù)器定期發(fā)送密鑰管理命令至所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋，所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋根據(jù)密鑰管理命令更新密鑰，并保存更新后密鑰的版本號(hào)。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種工業(yè)安全控制方法，應(yīng)用于第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；該方法包括以下步驟1)接收第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文；2)對(duì)接收到的第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密；3)發(fā)送加密后的第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文至第二網(wǎng)絡(luò)；
4)接收第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文；5)對(duì)接收到的第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密；6)發(fā)送加密后的第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文至第一網(wǎng)絡(luò)。
優(yōu)選的，所述步驟2和步驟5中加密具體由第一網(wǎng)絡(luò)分配和維護(hù)的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
優(yōu)選的，所述步驟2和步驟5中加密為相同或不同的加密方式。
由于本發(fā)明提供的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，包括連接所述第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的樞紐即網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋；網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋?qū)邮盏降牡谝痪W(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密后才轉(zhuǎn)發(fā)給第二網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋?qū)邮盏诙W(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密后才發(fā)送給所述第一網(wǎng)絡(luò)。由于采用事先預(yù)定的加密方式，非法用戶無(wú)法得知該加密方式，因此可以有效的防止非法用戶對(duì)工業(yè)安全控制系統(tǒng)的控制。


圖1為本發(fā)明工業(yè)安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)報(bào)文處理示意圖；圖4為本發(fā)明工業(yè)安全控制方法流程圖；圖5為本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
流程圖；圖6為本發(fā)明第二種具體實(shí)施方式
流程圖；圖7為本發(fā)明密鑰分配過(guò)程流程圖；圖8為本發(fā)明密鑰更新過(guò)程流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)，可以有效的連接第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，保證第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信安全，并且有效的限制非法用戶進(jìn)行第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，該圖為本發(fā)明所述工業(yè)安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明工業(yè)安全控制系統(tǒng)，包括第一網(wǎng)絡(luò)1、第二網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3。
網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3是連接第一網(wǎng)絡(luò)1和第二網(wǎng)絡(luò)2的樞紐。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3接收第一網(wǎng)絡(luò)1的報(bào)文后，按預(yù)定的加密方式加密，然后再發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)2。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3接收第二網(wǎng)絡(luò)2的報(bào)文后，按預(yù)定的加密方式加密，然后再發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)1。
第一網(wǎng)絡(luò)1包括工程師站、操作員站、監(jiān)控站和密鑰管理服務(wù)器。密鑰管理服務(wù)器為工業(yè)安全控制的所有設(shè)備分配和維護(hù)密鑰。第二網(wǎng)絡(luò)2包括所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3根據(jù)密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰的加密方式對(duì)接收的報(bào)文進(jìn)行加密。
密鑰管理服務(wù)器在工業(yè)安全控制系統(tǒng)初始化時(shí)分別設(shè)置第一網(wǎng)絡(luò)、第二網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)加密解密方式。工業(yè)安全控制系統(tǒng)初始化時(shí)執(zhí)行一次網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋密鑰的分配工作，在系統(tǒng)運(yùn)行之后不會(huì)再進(jìn)行密鑰的分配，這樣就可以保證后加入的設(shè)備無(wú)法得到密鑰。并且密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰包括該密鑰的版本號(hào)。
網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3在工業(yè)安全控制系統(tǒng)初始化的時(shí)候，接收來(lái)自密鑰管理服務(wù)器的密鑰分配報(bào)文。如果參數(shù)協(xié)商不正確，將發(fā)送錯(cuò)誤信息到工程師站，警告網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3不能滿足密鑰分配功能，不能對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的組態(tài)。間隔預(yù)定的一段時(shí)間(這個(gè)時(shí)間可以由系統(tǒng)設(shè)置)后，密鑰管理服務(wù)器重新進(jìn)行密鑰分配。如果連續(xù)三次分配不成功，則放棄分配，判斷設(shè)備出錯(cuò)無(wú)法運(yùn)行。本發(fā)明在工業(yè)安全控制系統(tǒng)初始化時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定允許參數(shù)協(xié)商不正確的次數(shù)。具體不再贅述。
密鑰管理服務(wù)器分配密鑰結(jié)束后，密鑰管理服務(wù)器按照預(yù)定的時(shí)間周期發(fā)送密鑰管理命令。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3按照預(yù)定的時(shí)間周期接收到來(lái)自密鑰管理服務(wù)器的密鑰管理命令，并根據(jù)每次的密鑰管理命令更新網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3中的密鑰，并且保存密鑰管理命令對(duì)應(yīng)的版本號(hào)。
每個(gè)通信周期，網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3監(jiān)聽(tīng)第二網(wǎng)絡(luò)2的報(bào)文，判斷密鑰版本號(hào)是否匹配。若選用同一密鑰版本號(hào)的密鑰，網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3按照預(yù)先設(shè)定的用于第二網(wǎng)絡(luò)2的解密算法對(duì)接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行解密，生成明文。然后采用網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3持有的最新版本的密鑰按照預(yù)先設(shè)定的用于第一網(wǎng)絡(luò)1的加密算法對(duì)報(bào)文明文進(jìn)行加密，生成密文。最后將密文轉(zhuǎn)發(fā)至第一網(wǎng)絡(luò)1。
每個(gè)通信周期，網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3監(jiān)聽(tīng)第一網(wǎng)絡(luò)1的報(bào)文，進(jìn)行密鑰版本號(hào)的匹配判斷。選用同一版本號(hào)的密鑰，網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3按照預(yù)先設(shè)定的用于第一網(wǎng)絡(luò)1的解密算法對(duì)接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行解密，生成明文，然后采用網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3持有的最新版本的密鑰按照預(yù)先設(shè)定的用于第二網(wǎng)絡(luò)2的加密算法對(duì)報(bào)文明文進(jìn)行加密，生成密文，最后將密文轉(zhuǎn)發(fā)至第二網(wǎng)絡(luò)2。
網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3的加密報(bào)文必須包含加密密鑰的版本號(hào)信息。
網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3可以采用兩種不同的加密解密算法，分別用于第一網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文的加密解密處理和現(xiàn)場(chǎng)控制層報(bào)文的加密解密處理。
用于第一網(wǎng)絡(luò)1的加密解密算法和現(xiàn)場(chǎng)控制2的加密解密算法可以視實(shí)際工程情況，設(shè)置為同一種加密解密算法。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2，該圖為本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的結(jié)構(gòu)示意圖。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3包括電源管理單元31、程序存儲(chǔ)單元32、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元33、熱啟動(dòng)檢測(cè)單元36、串行通信單元34、MPU處理器35、網(wǎng)絡(luò)通信單元。圖2示出本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
，網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3包括兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信單元，即第一網(wǎng)絡(luò)通信單元37和第二網(wǎng)絡(luò)通信單元38，對(duì)應(yīng)兩個(gè)網(wǎng)段——網(wǎng)段1和網(wǎng)段2。也就是圖中所示的網(wǎng)橋只有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，分別連接網(wǎng)段1和網(wǎng)段2。
電源管理單元31用于對(duì)外部輸入電源進(jìn)行隔離、穩(wěn)壓，負(fù)責(zé)電壓監(jiān)測(cè)和電源切換。
程序存儲(chǔ)單元32主要用于存儲(chǔ)程序代碼。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元33用于存儲(chǔ)運(yùn)行中需要的變量和斷電時(shí)需要保存的組態(tài)信息。
熱啟動(dòng)檢測(cè)單元36用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)手動(dòng)復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位。
串行通信單元34用于通過(guò)串口同上位機(jī)通訊。
MPU處理器35采用至少一個(gè)嵌入式微處理器，每個(gè)處理器之間具有相應(yīng)的通信機(jī)制。
網(wǎng)絡(luò)通信單元支持以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡，能夠發(fā)送各種類型的報(bào)文，能夠完成對(duì)以太網(wǎng)絡(luò)上所有數(shù)據(jù)報(bào)文的接收處理。
網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3具有多個(gè)接口，網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3具有對(duì)應(yīng)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信單元。網(wǎng)絡(luò)通信單元使得網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3在該網(wǎng)絡(luò)通信單元所對(duì)應(yīng)的接口連接的網(wǎng)段中和其它設(shè)備一樣享有平等通信權(quán)利。
請(qǐng)參見(jiàn)圖3，該圖為本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)報(bào)文處理示意圖。網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3監(jiān)聽(tīng)第二網(wǎng)絡(luò)2的報(bào)文，按照預(yù)先設(shè)定的用于第二網(wǎng)絡(luò)2的解密算法進(jìn)行解密，然后按照預(yù)先設(shè)定的用于第一網(wǎng)絡(luò)1的加密算法進(jìn)行加密，最后將密文轉(zhuǎn)發(fā)至第一網(wǎng)絡(luò)1；網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋3監(jiān)聽(tīng)第一網(wǎng)絡(luò)1的報(bào)文，按照預(yù)先設(shè)定的用于第一網(wǎng)絡(luò)1的解密算法進(jìn)行解密，然后按照預(yù)先設(shè)定的用于第二網(wǎng)絡(luò)2的加密算法進(jìn)行加密，最后將密文轉(zhuǎn)發(fā)至第二網(wǎng)絡(luò)2。
本發(fā)明還提供一種工業(yè)安全控制方法，保證第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信安全，并且有效的防止非法用戶進(jìn)行第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
參見(jiàn)圖4，該圖為本發(fā)明工業(yè)安全控制方法流程圖。
S101、接收第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文；S102、對(duì)接收到的第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密；具體是由第一網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
S103、發(fā)送加密后的第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文至第二網(wǎng)絡(luò)；S104、接收第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文；S105、對(duì)接收到的第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密；具體是由第一網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。該加密方式可以與步驟S102中的加密方式一樣，也可以設(shè)定為不同的加密方式。加密方式具體可以根據(jù)不同的實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定。
S106、發(fā)送加密后的第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文至第一網(wǎng)絡(luò)。
參見(jiàn)圖5，該圖為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
流程圖。該圖具體為本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋從接收第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文到轉(zhuǎn)發(fā)至第一網(wǎng)絡(luò)的處理過(guò)程的具體流程。
S201、接收第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。
S202、判斷接收到的密鑰版本號(hào)是否和網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)相同，如果接收到的密鑰版本號(hào)小于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，轉(zhuǎn)到S203；如果接收到的密鑰版本號(hào)大于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，轉(zhuǎn)到S204)；如果接收到的密鑰版本號(hào)等于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，轉(zhuǎn)到S205。
S203、如果接收到的密鑰版本號(hào)和網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)的差值為1，使用保存的上一周期的密鑰進(jìn)行解密，轉(zhuǎn)到S205)；否則丟棄數(shù)據(jù)。
S204、將接收數(shù)據(jù)緩存，直到網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋接收到密鑰管理命令，并對(duì)密鑰進(jìn)行版本更新，轉(zhuǎn)到S205。
如果接收到的密鑰版本號(hào)大于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，將接收數(shù)據(jù)緩存，直到接收新的密鑰版本號(hào)等于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第二網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)。
S205、將接收數(shù)據(jù)的密文進(jìn)行解密，生成接收數(shù)據(jù)的明文。
S206、使用用于第一網(wǎng)絡(luò)的加密算法對(duì)明文進(jìn)行加密，生成密文。
S207、將生成的密文轉(zhuǎn)發(fā)至第一網(wǎng)絡(luò)。
參見(jiàn)圖6，該圖為本發(fā)明第二種具體實(shí)施方式
流程圖。該圖具體為本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋從接收到第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至第二網(wǎng)絡(luò)的處理過(guò)程的具體流程。
S301、接收第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。
S302、判斷接收到的密鑰版本號(hào)是否和網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第一網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)相同；如果接收到的密鑰版本號(hào)小于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第一網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，轉(zhuǎn)到S303；如果接收到的密鑰版本號(hào)大于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第一網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，轉(zhuǎn)到S304；如果接收到的密鑰版本號(hào)等于網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第一網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)，轉(zhuǎn)到S305。
S303、如果接收到的密鑰版本號(hào)和網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的用于第一網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前密鑰版本號(hào)的差值為1，使用上一周期保存的密鑰進(jìn)行解密，轉(zhuǎn)到S305，否則丟棄數(shù)據(jù)。
S304、將接收數(shù)據(jù)緩存，直到網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋接收到密鑰管理命令，并對(duì)密鑰版本進(jìn)行更新，轉(zhuǎn)到S305。
S305、將接收數(shù)據(jù)的密文進(jìn)行解密，生成接收數(shù)據(jù)的明文。
S306、使用用于第二網(wǎng)絡(luò)的加密算法對(duì)明文進(jìn)行加密，生成密文。
S307、將生成的密文轉(zhuǎn)發(fā)至第二網(wǎng)絡(luò)。
參見(jiàn)圖7，該圖為本發(fā)明密鑰分配過(guò)程流程圖。
S401、接收密鑰分配報(bào)文。
S402、密鑰參數(shù)協(xié)商是否正確；若參數(shù)協(xié)商正確執(zhí)行步驟S404；否則執(zhí)行步驟S403。
S403、丟棄密鑰分配報(bào)文，并返回密鑰分配的負(fù)響應(yīng)報(bào)文。
S404、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋密鑰，返回密鑰分配的正響應(yīng)報(bào)文。
參見(jiàn)圖8，該圖為本發(fā)明密鑰更新過(guò)程流程圖。
S501、接收密鑰管理命令。
S502、判斷接收到的密鑰管理命令的版本號(hào)是否和本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保存的密鑰管理命令的版本號(hào)一致，如果是轉(zhuǎn)到S504；否則轉(zhuǎn)到S503。
S503、保存上一周期的密鑰，更新密鑰和密鑰版本號(hào)，更新密鑰管理命令版本號(hào)。
S504、返回密鑰管理命令的響應(yīng)報(bào)文。
所述更新密鑰版本號(hào)可以是將原有密鑰版本號(hào)進(jìn)行累加。
所述更新密鑰管理命令版本號(hào)是保存接收到的密鑰管理命令的版本號(hào)。
本發(fā)明所述密鑰由當(dāng)前密鑰、上一版本密鑰和當(dāng)前密鑰版本號(hào)組成。當(dāng)接收到密鑰管理命令后，先將當(dāng)前密鑰的值賦給上一版本的密鑰，然后按照密鑰管理命令更新當(dāng)前密鑰，最后對(duì)當(dāng)前密鑰版本號(hào)進(jìn)行加1操作。
本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋所在第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文密文由經(jīng)過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)加密算法加密的用戶數(shù)據(jù)密文和第一網(wǎng)絡(luò)密鑰版本號(hào)組成。對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理的密鑰是第一網(wǎng)絡(luò)密鑰中的當(dāng)前密鑰，第一網(wǎng)絡(luò)密鑰版本號(hào)是監(jiān)控密鑰中的當(dāng)前密鑰版本。
本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋所在控制網(wǎng)絡(luò)報(bào)文密文由經(jīng)過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)加密算法加密的用戶數(shù)據(jù)密文和控制網(wǎng)絡(luò)密鑰版本號(hào)組成。對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理的密鑰是控制網(wǎng)絡(luò)密鑰中的當(dāng)前密鑰，控制網(wǎng)絡(luò)密鑰版本號(hào)是控制網(wǎng)絡(luò)密鑰中的當(dāng)前密鑰版本。
本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋可以作為連接第二網(wǎng)絡(luò)和第一網(wǎng)絡(luò)的樞紐，也可以作為兩個(gè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的樞紐。它包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)通訊單元，負(fù)責(zé)對(duì)不同網(wǎng)段的所有報(bào)文進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)、解密處理、加密處理和轉(zhuǎn)發(fā)。所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋監(jiān)聽(tīng)第二網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文，根據(jù)設(shè)置，按照預(yù)先設(shè)定的用于第二網(wǎng)絡(luò)的解密算法對(duì)接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行解密，然后對(duì)解密生成的明文按照預(yù)先設(shè)定的用于第一網(wǎng)絡(luò)的加密算法進(jìn)行加密，最后將密文轉(zhuǎn)發(fā)至第一網(wǎng)絡(luò)。所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋監(jiān)聽(tīng)第一網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文，根據(jù)設(shè)置，按照預(yù)先設(shè)定的用于第一網(wǎng)絡(luò)的解密算法對(duì)接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行解密，然后對(duì)解密生成的明文按照預(yù)先設(shè)定的用于第二網(wǎng)絡(luò)的加密算法進(jìn)行加密，最后將密文轉(zhuǎn)發(fā)至第二網(wǎng)絡(luò)。所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋在控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，進(jìn)行密鑰初始化工作。在控制系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，周期性接收來(lái)自密鑰管理服務(wù)器的密鑰管理命令并根據(jù)密鑰管理命令對(duì)密鑰進(jìn)行更新操作，所以密鑰在工業(yè)安全控制系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中是不會(huì)被后接入的第二網(wǎng)絡(luò)或第一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備獲得。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)，包括第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；其特征在于還包括網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋；所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋用于連接所述第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，接收所述第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式加密后發(fā)送給所述第二網(wǎng)絡(luò)；接收所述第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式加密后發(fā)送給所述第一網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一網(wǎng)絡(luò)包括密鑰管理服務(wù)器，所述密鑰管理服務(wù)器用于分配和維護(hù)密鑰；所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋根據(jù)所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰的加密方式對(duì)接受的報(bào)文進(jìn)行加密。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋接收所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰，對(duì)接收到的第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文采用相同的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋接收所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰，對(duì)接受到的第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文采用不同的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述密鑰管理服務(wù)器分配的密鑰包括密鑰的版本號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋的加密報(bào)文包含密鑰的版本號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述密鑰管理服務(wù)器定期發(fā)送密鑰管理命令至所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋，所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋根據(jù)密鑰管理命令更新密鑰，并保存更新后密鑰的版本號(hào)。
8.一種工業(yè)安全控制方法，應(yīng)用于第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；其特征在于，包括以下步驟1)接收第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文；2)對(duì)接收到的第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密；3)發(fā)送加密后的第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文至第二網(wǎng)絡(luò)；4)接收第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文；5)對(duì)接收到的第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式進(jìn)行加密；6)發(fā)送加密后的第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文至第一網(wǎng)絡(luò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工業(yè)安全控制方法，其特征在于，所述步驟2和步驟5中加密具體由第一網(wǎng)絡(luò)分配和維護(hù)的密鑰的加密方式進(jìn)行加密。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的工業(yè)安全控制方法，其特征在于，所述步驟2和步驟5中加密為相同或不同的加密方式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)，包括第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)；該系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋。所述網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)橋用于連接所述第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，接收所述第一網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式加密后發(fā)送給所述第二網(wǎng)絡(luò)；接收所述第二網(wǎng)絡(luò)報(bào)文按預(yù)定的加密方式加密后發(fā)送給所述第一網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)安全控制系統(tǒng)和工業(yè)安全控制方法，可以有效的連接第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，保證第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信安全，并且有效的防止非法用戶進(jìn)行第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
文檔編號(hào)H04L9/20GK1929373SQ200610149938
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者馮冬芹, 褚健, 陳高翔, 金建祥 申請(qǐng)人:中控科技集團(tuán)有限公司, 浙江大學(xué)