本书探讨工业控制系统（简称工控系统）在智能制造环境下面临的安全挑战，全面而系统地阐述工控系统信息安全。本书共3个部分，第1部分为工控系统及其信息安全概述，包括工控系统的历史演进与智能制造的趋势、工控系统信息安全的重要性、工控系统的智能化安全架构设计，为后续章节的讨论奠定基础；第2部分为工控系统信息安全保障实践，包括工业控制网络的安全、工控系统的身份认证与访问控制、工控系统的漏洞管理与应急响应、工控系统的数据安全与隐私保护，系统地介绍各种关键安全问题的解决方法；第3部分为工控系统信息安全未来展望，包括智能制造背景下的工控系统创新保障、工控系统智能化的发展趋势，探讨新兴技术在工控系统中的应用。

姬五胜，男，中共党员，博士，天津职业技术师范大学教授、博士生导师，中国电子学会高级会员，天津市电子学会第八届理事会理事。1992年毕业于陕西师范大学物理学专业，2000年、2004年分别于兰州大学、上海大学获得硕士学位和博士学位，2008年在俄罗斯科学院无线电工程与电子学研究所做访问学者1年，2022年至今任天津职业技术师范大学电子工程学院副院长。

目 录
第1部分 工控系统及其信息安全概述
第1章 工控系统的历史演进与智能制造的趋势2
1.1 工控系统的历史演进2
1.1.1 机械控制时代的萌芽3
1.1.2 电气控制时代的崛起8
1.1.3 数字控制时代的到来11
1.1.4 现代工控系统的特点14
1.2 智能制造的核心理念与技术基础15
1.2.1 数字化转型与智能制造16
1.2.2 智能化生产与自动化决策19
1.2.3 灵活化制造与定制化生产23
1.3 工控系统在智能制造中的角色及其面临的挑战26
1.3.1 工控系统在智能制造中的角色26
1.3.2 工控系统面临的挑战28
本章小结29
第2章 工控系统信息安全的重要性30
2.1 数字化转型与工控系统信息安全30
2.1.1 数字化转型的背景与意义31
2.1.2 工控系统信息安全面临的挑战32
2.1.3 工控系统信息安全的策略与措施32
2.2 工控系统信息安全的关键威胁34
2.2.1 网络攻击与入侵威胁34
2.2.2 恶意软件及其相关攻击35
2.2.3 供应链风险与恶意供应链攻击37
2.2.4 物联网和设备连接的威胁38
2.2.5 内部威胁与人为因素39
2.2.6 数据泄露和隐私侵犯的威胁40
2.3 工控系统信息安全在智能制造中的战略地位42
2.3.1 智能制造的背景与挑战42
2.3.2 工控系统信息安全与智能制造的关系44
2.3.3 智能制造对工控系统信息安全的需求46
2.3.4 工控系统信息安全策略的制定与实施48
本章小结52
第3章 工控系统的智能化安全架构设计53
3.1 工控系统信息安全的需求分析与威胁建模53
3.1.1 工控系统信息安全策略的制定与实施53
3.1.2 工控系统信息安全威胁建模的步骤56
3.1.3 工控系统信息安全的威胁源识别与分析56
3.1.4 工控系统信息安全的漏洞评估与风险分析57
3.1.5 工控系统信息安全的关键资产识别58
3.1.6 工控系统信息安全的需求分析与威胁建模工具59
3.2 工控系统智能化安全架构的设计原则60
3.2.1 安全性优先原则60
3.2.2 最小权限原则61
3.2.3 防御深度原则62
3.2.4 安全审计和监测原则63
3.2.5 安全文档和培训原则64
3.3 工控系统智能化安全架构的评估与持续优化66
3.3.1 工控系统智能化安全架构的评估方法和流程66
3.3.2 安全漏洞和威胁评估67
3.3.3 安全性能评估68
3.3.4 工控系统智能化安全架构的改进和优化69
3.3.5 工控系统智能化安全架构的持续监测与审计69
3.3.6 工控系统智能化安全构架持续优化面临的挑战与未来趋势70
本章小结72
第2部分 工控系统信息安全保障实践
第4章 工业控制网络的安全74
4.1 工控网络的架构与通信协议74
4.1.1 工控网络架构概述74
4.1.2 工控网络的拓扑结构76
4.1.3 工控网络的组件与设备77
4.1.4 工控网络通信协议概述77
4.2 工控网络的安全策略78
4.2.1 物理安全措施79
4.2.2 网络隔离与分段81
4.2.3 防火墙与网络安全设备83
4.2.4 入侵检测系统与入侵防御系统86
4.2.5 身份认证与加密技术89
4.2.6 人员管理与培训93
4.2.7 安全政策与合规性95
4.3 工控网络的安全实践案例97
4.3.1 案例1：工控网络的安全防护实例97
4.3.2 案例2：工控网络通信保护实例98
4.3.3 案例3：工控网络数据隐私保护实例99
4.3.4 案例4：工控网络通信安全的应急响应99
4.3.5 案例5：智能化应用下的通信安全挑战100
本章小结101
第5章 工控系统的身份认证与访问控制103
5.1 身份认证技术与访问控制模型103
5.1.1 传统身份认证技术104
5.1.2 其他因素身份认证技术105
5.1.3 生物特征识别技术107
5.1.4 单一登录108
5.1.5 访问控制模型109
5.2 工控系统访问控制策略及其实施112
5.2.1 访问控制策略的设计原则112
5.2.2 身份管理和身份认证实践113
5.2.3 权限管理和授权114
5.2.4 安全审计和监测机制115
5.2.5 实施访问控制策略的挑战及其解决方法116
5.3 身份认证与访问控制的智能化应用117
5.3.1 人工智能技术在身份认证中的应用117
5.3.2 机器学习在访问控制中的应用118
5.3.3 智能化身份认证案例分析119
5.3.4 智能化访问控制案例分析120
5.3.5 智能身份认证和访问控制的未来趋势121
本章小结122
第6章 工控系统的漏洞管理与应急响应123
6.1 工控系统漏洞扫描与评估123
6.1.1 漏洞扫描工具和技术124
6.1.2 漏洞评估方法126
6.1.3 主动扫描与被动扫描130
6.1.4 漏洞数据库131
6.1.5 工控系统漏洞分类132
6.1.6 漏洞风险评估方法133
6.1.7 案例研究：工控系统漏洞扫描与评估的成功实施134
6.2 漏洞管理流程与最佳实践135
6.2.1 漏洞管理的重要性135
6.2.2 漏洞管理流程概述136
6.2.3 漏洞的发现与报告137
6.2.4 漏洞的跟踪与分析138
6.2.5 漏洞的修复与验证139
6.2.6 漏洞优先级的设定与管理140
6.2.7 团队合作与工具选择141
6.2.8 供应商与安全社区合作142
6.2.9 漏洞管理的最佳实践143
6.2.10 案例研究143
6.3 应急响应与安全事件处理策略144
6.3.1 应急响应团队的建立145
6.3.2 安全事件的识别与分类146
6.3.3 应急响应计划的制订148
6.3.4 系统功能的恢复与修复150
6.3.5 安全事件事后评估与改进150
本章小结152
第7章 工控系统的数据安全与隐私保护153
7.1 工业数据采集与处理153
7.1.1 数据采集技术与实施153
7.1.2 数据预处理与质量管理156
7.2 数据加密与隐私保护技术157
7.2.1 数据加密算法的原理与应用158
7.2.2 隐私保护技术原理与实践159
7.3 数据安全与隐私保护的智能应用161
7.3.1 智能监测与实时防护技术161
7.3.2 基于人工智能的数据泄露检测163
本章小结164
第3部分 工控系统信息安全未来展望
第8章 智能制造背景下的工控系统创新保障166
8.1 新兴技术在工控系统中的应用166
8.1.1 物联网技术在工控系统中的融合应用166
8.1.2 人工智能在工控系统中的优化实践169
8.2 工控系统信息安全创新案例171
8.2.1 智能工厂中的工控系统信息安全防护实例171
8.2.2 工业互联网平台的信息安全创新与应用案例173
8.3 工控系统信息安全的前沿技术与趋势175
8.3.1 零信任安全架构及其应用175
8.3.2 基于深度学习的工控系统异常检测与防护177
本章小结178
第9章 工控系统智能化的发展趋势180
9.1 智能化技术在工控系统中的应用180
9.1.1 工业物联网的智能化应用180
9.1.2 人工智能在工控系统智能化中的实践182
9.2 智能化技术在工控系统中的优势184
9.2.1 智能化技术在提升工控系统效率与灵活性中的应用184
9.2.2 智能化技术的数据驱动决策与预测能力186
9.3 工控系统智能化的未来发展方向188
9.3.1 自适应与自学习工控系统188
9.3.2 跨平台与跨领域的工控系统智能集成189
本章小结191
后记192
参考文献194