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网闸在水务工控系统的应用案例：构筑水务网络的安全防线
一、 项目背景
某大型水务集团（以深圳水务集团为参照）负责城市居民生活用水和工业用水的供应、污水处理及防汛排涝等关键任务。其核心生产系统包括水源地监控站、自来水厂制水系统、加压泵站、污水处理厂SCADA系统以及城市管网监测系统。
随着“智慧水务”的发展，水务集团需要将生产控制层（工控网络）与管理信息层（办公网络）进行数据交互，以实现：
远程监控与调度：管理人员在办公网即可实时查看水压、流量、水质等数据。
生产数据上报：将制水耗电量、供水量等数据上传至集团ERP系统进行分析。
故障预警与联动：快速将工控系统的报警信息发送至运维人员的手机或办公电脑。
然而，这种互联互通也带来了严峻的安全挑战。工控系统一旦直接暴露在互联网或办公网中，极易遭受病毒、勒索软件（如WannaCry）、黑客攻击以及来自内部人员的误操作，可能导致水处理流程被篡改、供水泵站异常停机、水质数据被污染，甚至引发城市供水危机。
二、 解决方案：工业网闸的部署
为解决上述风险，该水务集团决定采用工业网闸作为其工控网络安全防护的核心设备，构筑一道“物理隔离”下的“数据安全桥梁”。
1. 核心设备：工业网闸
功能定位：网闸采用“2+1”的系统架构（内网主机、外网主机+专用隔离硬件），通过基于物理开关的“摆渡”机制，实现数据的单向或双向可控传输，从根本上切断TCP/IP等网络协议，杜绝基于网络的攻击穿透。
2. 部署方案
在水务集团的网络架构中，关键位置部署了网闸：
位置A：生产控制区与管理信息区的边界
(下图直观展示了网闸在水务网络中的核心部署位置：)
部署方式：在工控网络（内网）与办公网络（外网）之间串联部署一台双向网闸。
核心作用：这是最重要的部署点，用于两个网络区域之间的所有数据交换。
位置B：特定业务系统的前端（可选）
在视频监控系统前部署视频网闸，防止通过摄像头入侵工控网。
在需要远程维护的设备前部署运维网闸，为第三方技术人员提供安全的临时访问通道。
三、 网闸的具体应用与数据交换策略
网闸并非简单地“阻断”，而是执行精细化的“摆渡”策略。以下是其在水务系统中的典型数据流设计：
| 数据流向 | 传输内容 | 安全策略 |
|---|---|---|
| 工控网 → 办公网 | • 实时生产数据（水压、流量、浊度、余氯） • 设备运行状态（水泵启停、阀门开度） • 报警信息（设备故障、水质超标） • 生产报表（小时/日/月报） | • 协议剥离：将OPC、Modbus等工控协议转换为纯数据文件或通用数据库协议。 • 内容检查：对传输的数据进行病毒查杀、格式校验（防止畸形数据包）。 • 单向推动：对于极高安全级别的数据（如报警信号），可设置为严格从内网向外网的单向传输。 |
| 办公网 → 工控网 | • 来自MES系统的生产计划指令 • 操作员下发的设定值（如目标水压） • 系统补丁、病毒库更新文件 | • 身份认证：只有经过授权的特定IP和用户才能发起指令。 • 指令过滤：采用白名单机制，只允许预定义的、格式正确的指令通过。 • 文件杀毒：对所有进入工控网的文件进行深度病毒扫描。 |
四、 应用成效
部署工业网闸后，该水务集团取得了显著的安全和运营效益：
实现了本质安全：即使在办公网遭受勒索软件攻击的情况下，由于网闸的物理隔离特性，攻击也无法蔓延到工控网络，保障了供水业务的连续性和安全性。
满足了合规要求：完全符合《网络安全法》、《关键信息基础设施安全保护条例》以及《工业控制系统信息安全防护指南》中对网络分区隔离的要求。
提升了运维效率：管理人员可以安全、实时地掌握生产数据，实现了基于数据的科学调度和决策。运维人员能第一时间接收报警，快速响应。
保障了数据完整性：通过严格的数据过滤和校验机制，确保了上传至管理信息系统数据的真实性和可靠性，为大数据分析和智慧水务建设奠定了坚实基础。
五、 总结与展望
本案例表明，在水务工控系统中，工业网闸已从“可选项”变为“必选项”。它是在必须进行数据交换的业务场景下，实现安全与效率平衡的最佳实践。
未来，随着水务系统与云计算、物联网的深度融合，网闸技术也将向更智能化、高性能方向发展，例如：
深度融合入侵检测技术，实现对高级持续性威胁的感知。
支持更多工业协议深度解析，提供更精细化的访问控制。
满足更高吞吐量需求，以应对智慧水务带来的海量数据交换。
通过持续优化安全架构，网闸将继续作为守护城市“生命线”不可或缺的网络安全基石。
江苏深网科技是一家专门从事跨域安全产品开发、销售，提供网络攻防技术服务的网络安全公司，并成立自主品牌“深铠威”。公司主营业务面向工业互联网、物联网等新基建大背景，重点研发、销售跨域安全产品和网络安全工具软件。公司核心团队来自于军队科研院所和国内知名高科技企业，依托核心团队多年的网络安全攻防技术研究，目前已推出网闸、光闸、数据交换平台等跨域交换安全产品以及IPSec VPN和SSL VPN安全网关产品，并拥有了细分领域领先的网络攻防技术研发能力，目前已广泛应用于政府、金融、能源、医疗、教育、交通、传媒等行业。