OPC UA系统安全的需求分析和设计.pdf

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1、·98·工业仪表与自动化装置2014年第3期oPCUA系统安全的需求分析和设计王树东，高雅南(兰州理工大学电气工程与信息工程学院，兰州730050)摘要：OPCUA是一种基于Web服务的新型软件接口规范和应用，能够让不同地区的工业自动化系统之间通过网络进行交互。因此安全问题对于系统的发展十分关键。根据系统的安全需求，在现有模型的基础上加入安全策略管理模块，提高OPCUA安全模型性能，使得OPCUA的安全特性适用于不同的安全级。并且设计安全模型中的信息模型，从而更好的平衡OPCUA的通信安全和通信效率之间的关系。关键词：OPCUA；安全模型；安全策略；信息模型中图分类号：TP311．5

2、21文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)03—0098—04SystemofOPCUAsecurityrequirementanalysisanddesignWANGShudong，GAOYanan(InstituteofElectricalandInformationEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：OPCunifiedarchitectures(OPCUA)isanewsofiwareinterfacespecificationandapplica—tio

3、nbasedonWebserviceforplantautomationsystemsindifferentareaswhichcommunicatewitheachotherovertheinternet．Thesecurityissueholdsthekeytodevelopmentforsystems．Accordingtosecurityrequirementsofsystem，improvingperformanceofsecuritymodelbyaddingasecuritystrategymanage—mentmoduleintotheexistingmodel，SO

4、thatthesecuritycharacteristicofOPCUAcanadapttodifferentsecurityleve1．AnddesignedtheinformationmodelofthesecuritymodeltobalancetherelationshipofOPCUAcommunicationsecurityandefficiencybebetter．Keywords：OPCUA；securitymodel；securitystrategy；informationmodel如何建立安全通道以及优化安全模型。最后分析在0引言不同的系统中的安全环境及要求。第3

5、节中，建立与经典OPC规范不同，OPCUA规范对安全进相应的信息模型。行了强制规定，避免了OPC的安全只能依赖于应用1OPCUA的安全模型层的操作系统的安全机制。因为这种安全模式会导致工业系统处于不安全以及易受攻击的状态。而1．1安全架构OPCUA的安全模式没有和操作系统绑定，即使在OPCUA的安全架构分为三层，如图1所示。不同的平台下，开发者仍然可以控制整个安全层。顶层的应用层以会话的方式在客户端与服务器之间OPCuA为系统提供了一个灵活的安全模型，传递相关数据、调用方法以及交换配置。会话层用用于保护所开发的应用以及OPC应用系统环境。于对使用客户端的用户进行认证和授权，运行在安但

6、是基础的安全模型没有涉及OPCUA应用的网络全通道之上。通信层保证通道的安全J。安全通安全，并且对于不同的应用级，无法满足安全策略的道在以下几个方面保证了数据交换的安全性：配置要求。1)以数字签名传输信息来保证数据的完整性。第2节中，概述了OPCuA的安全模型，介绍了2)加密传输信息来保证数据的保密性。3)引入应用程序身份认证和授权的概念，允许收稿日期：2013—10—10作者简介：王树东(1965)，男，硕士，教授，研究领域为计算机自应用程序识别其他程序。动控制。4)底层的传输层通过Socket连接收发来保证2014年第3期工业仪表与自动化装置·99·数据安全。由于系统有可能被“拒

7、绝服务”等攻击然存在隐患。为了能够灵活地配置安全策略，提高所威胁，所以必须使用错误恢复机制来维持服务的安全性能，就要对基本的安全模型进行改进。可用性。2优化安全模型由于上述安全模型并没有从根本上解决OPCUA系统的安全问题，因此OPCUA服务器需要采用授权、认证、签名和加密等措施来确保安全。但是对于不同的OPCUA应用，这些措施并不是最佳的解决方法。对用户来说，根据系统的安全需求来配置OPCuA的安全策略是最佳方法。为了能够灵活地配置安全策略，必须提高现有