人机界面（HMI）是工业应用中的关键组件，为操作员提供了监控复杂系统的手段。随着信息技术（IT）和操作技术（OT）的不断融合，人机界面的安全性变得越来越重要。有效的人机界面安全性可确保关键工业流程的完整性、可用性和保密性。本博文将探讨工业环境中人机界面安全的最佳实践，重点关注技术和组织措施。

了解人机界面安全的重要性

在工业环境中，人机界面是人类操作员与工业控制系统 (ICS) 之间的桥梁。它们显示实时数据，允许系统调整，并提供操作决策所需的关键反馈。鉴于其不可或缺的作用，人机界面是网络攻击的主要目标，可能导致停产、安全隐患和经济损失等严重后果。

在工业物联网 (IIoT) 和工业 4.0 的推动下，工业系统的连接性不断增强，扩大了攻击面。针对人机界面的网络威胁可以利用软件、网络协议和用户交互中的漏洞。因此，实施强有力的安全措施对于保护工业运营至关重要。

实施强大的身份验证和访问控制

有效的身份验证和访问控制机制是人机界面安全的基础。这些措施可确保只有经过授权的人员才能访问和操作人机界面。

###身份验证

身份验证可验证试图访问人机界面的用户的身份。它不应局限于简单的密码，还应考虑多因素身份验证 (MFA)，以提高安全性。MFA 将用户知道的东西（密码）、用户拥有的东西（物理令牌或移动设备）和用户本身的东西（生物特征验证）结合在一起。这种分层方法大大降低了未经授权访问的风险。

###访问控制

访问控制定义了通过身份验证的用户在人机界面环境中可以做什么。实施基于角色的访问控制（RBAC）可确保用户拥有履行职责所需的最低权限。例如，操作员可以访问实时数据和控制功能，而维护人员可能需要访问配置设置。定期审计和审查访问权限有助于维护安全性和合规性。

确保通信安全

人机界面和其他系统组件之间的通信应该是安全的，以防止数据被拦截、篡改或欺骗。

加密

使用加密协议（如传输层安全协议 (TLS)）可确保人机界面和 ICS 组件之间传输的数据经过加密。这可以防止攻击者窃听敏感信息或注入恶意数据。应实施端到端加密，以保护传输中和静止的数据。

网络分割

网络分段包括将网络划分为较小的、隔离的网段，以限制潜在网络攻击的扩散。关键的人机界面应置于安全的网段中，并有严格的访问控制和监控。这可降低攻击者在网络内横向移动以到达关键系统的风险。

定期更新和修补软件

保持最新的人机界面软件和固件对于减少漏洞至关重要。供应商会经常发布更新和补丁，以解决安全漏洞并改进功能。

补丁管理

建立补丁管理流程，确保及时应用更新。这包括跟踪可用补丁，在受控环境中测试它们，并将它们部署到整个网络。自动补丁管理解决方案可简化这一流程，降低人为错误的风险。

###供应商沟通

与人机界面供应商保持定期沟通，随时了解安全公告和更新。供应商通常会提供有关新发现的漏洞和建议的缓解措施的重要信息。在这方面保持积极主动，可以大大增强人机界面系统的安全态势。

定期进行安全评估

定期安全评估有助于发现漏洞并确保遵守安全政策。

漏洞评估

进行漏洞评估以确定人机界面系统的潜在弱点。这些评估包括扫描已知漏洞、错误配置和过时软件。及时处理发现的问题可降低被利用的风险。

渗透测试

渗透测试模拟真实世界的网络攻击，以评估安全措施的有效性。道德黑客会尝试攻破人机界面的防御系统，为了解潜在的攻击载体和弱点提供宝贵的信息。渗透测试的结果可指导强化安全措施的实施。

实施入侵检测和防御系统

入侵检测和防御系统（IDPS）对于监控和防御人机界面环境的网络威胁至关重要。

###入侵检测系统（IDS）

IDS 监控网络流量和系统活动，查找可疑行为的迹象。当检测到潜在威胁时，它们会发出警报，使安全团队能够迅速做出反应。基于签名的 IDS 依赖于已知的威胁模式，而基于异常的 IDS 则使用机器学习来识别与正常行为的偏差。

入侵防御系统（IPS）

IPS 不仅能检测恶意活动，还能实时阻止恶意活动。它们可以自动执行安全策略，防止未经授权的访问或攻击。将 IPS 与人机界面集成可确保持续防护不断变化的威胁。

确保物理安全

物理安全措施经常被忽视，但对于保护人机界面系统却至关重要。

###物理位置的访问控制

对放置人机界面系统的物理位置实施访问控制机制。这包括安全入口、监控摄像头和记录访问尝试。只有经过授权的人员才能实际访问人机界面硬件。

环境控制

确保人机界面硬件安装在具有适当环境控制的环境中，例如温度调节和防尘防潮。环境因素会影响人机界面系统的可靠性和安全性。

培训和提高认识计划

人为因素在人机界面安全方面起着重要作用。培训和提高认识计划有助于员工了解安全的重要性以及他们在维护安全方面的作用。

安全意识培训

对所有与人机界面系统交互的人员定期进行安全意识培训。培训内容应包括密码管理的最佳实践、识别网络钓鱼企图以及应对安全事故。

事故响应培训

让员工做好有效应对安全事件的准备。事件响应培训可确保员工了解如何识别、报告和减轻安全漏洞。定期演习和模拟有助于加强这方面的知识，提高准备状态。

制定全面的安全政策

全面的安全政策是所有安全措施和实践的基础。

制定政策

制定安全政策，概述人机界面系统的安全要求、角色和责任。该政策应涵盖访问控制、数据保护、事故响应以及遵守相关法规和标准等方面。

政策执行

通过定期审核、监控和对违规行为采取惩戒措施来执行安全政策。确保所有人员遵守政策，有助于维持一致和安全的运行环境。

结论

确保工业应用中人机界面的安全需要结合技术、组织和人为因素的多方面方法。通过实施强大的身份验证和访问控制、确保安全通信、定期更新软件、进行安全评估以及培养安全意识，企业可以显著提高人机界面系统的安全性。随着工业环境的不断发展，保持警惕并积极应对安全挑战对于保护关键基础设施和保持运行完整性至关重要。