电子工业出版社-网上书店

本书系统性地介绍了关键信息基础设施网络的基本概念和特点，辨析了关键基础设施与关键信息基础设施概念之间的区别与联系。从分析关键信息基础设施面临的网络安全威胁入手，包括国内外针对关键信息基础设施的网络攻击事件，深入介绍了关键信息基础设施网络攻击与防护技术的新特征、新内涵，并从关键信息基础设施行业用户角度，介绍生成式人工智能、轻量级加密、软件供应链安全、零信任架构、勒索软件防护、网络空间测绘等新技术在关键信息基础设施网络安全防护中的应用，同时阐述了关键信息基础设施网络安全管理策略方面的内容。本书突出了人工智能等新技术在关键信息基础设施网络安全防护中的应用，详细介绍了若干典型行业的安全防护案例，内容全面、深入浅出、启发性强。本书是一本关于国家关键信息基础设施网络安全防护的学术与技术专著，尤其适用于指导该领域相关的学术研究、工程实践和技术开发。

目录
第1章  关键信息基础设施简介	1
1.1  关键信息基础设施基本概念	1
1.1.1  关键信息基础设施定义	1
1.1.2  关键基础设施与关键信息基础设施	3
1.2  关键信息基础设施基本特征	7
1.2.1  关键信息基础设施的普遍性	7
1.2.2  关键信息基础设施的依赖性	10
1.2.3  关键信息基础设施的功能	15
第2章  关键信息基础设施面临的 网络安全威胁	22
2.1  关键信息基础设施的脆弱性	22
2.2  关键信息基础设施的威胁与风险分析	25
2.2.1  关键信息基础设施的人员威胁与风险	25
2.2.2  关键信息基础设施潜在的技术威胁与风险	27
2.2.3  关键信息基础设施威胁模型	32
2.3  国内外关键信息基础设施典型网络攻击事件	37
2.3.1  近年来国内外关键信息基础设施网络攻击热点事件	37
2.3.2  俄罗斯与乌克兰冲突中的关键信息基础设施网络对抗	41
2.3.3  针对关键信息基础设施网络攻击事件分析	44
第3章  关键信息基础设施网络 安全防护的特点	49
3.1  网络安全概述	49
3.1.1  网络安全的基本概念	49
3.1.2  关键信息基础设施网络安全防护的基本概念	51
3.2  关键信息基础设施网络安全应考虑的问题	53
3.2.1  安全机制的多样性	53
3.2.2  网络安全管理与控制	54
3.2.3  网络体系结构与控制的安全设计	56
3.2.4  网络的自愈性、冗余性和自稳定性	59
3.2.5  广域态势感知能力：预防、检测和响应	61
3.2.6  信任管理与隐私	62
3.3  关键信息基础设施网络安全防护模型	63
3.3.1  关键信息基础设施网络安全防护模型的必要性及基本任务	63
3.3.2  关键信息基础设施网络安全防护模型介绍	64
3.4  关键信息基础设施网络安全防护的多元化特征	68
3.4.1  关键信息基础设施网络安全与传统网络安全的区别与联系	68
3.4.2  社会学属性	71
3.4.3  协同防御	72
3.5  关键信息基础设施网络攻击破坏特点	73
3.5.1  关键信息基础设施网络攻击的信息物理破坏性	73
3.5.2  关键信息基础设施网络攻击的多维跨域连锁破坏性	76
第4章  国外关键信息基础设施网络 安全防护技术发展现状	78
4.1  美国关键信息基础设施网络安全防护概况	78
4.1.1  防护体系的组织方式	78
4.1.2  利益相关方的合作模式	79
4.1.3  政府和行业协会的协作机制	84
4.1.4  防护部门之间的相互依赖	86
4.1.5  未来愿景	88
4.2  部分欧洲国家关键信息基础设施网络安全防护概况	90
4.2.1  典型情况	90
4.2.2  规范框架	93
4.3  北约层面上的关键信息基础设施网络安全防护概况	94
4.4  日本关键信息基础设施网络安全防护概况	96
第5章  关键信息基础设施网络安全 防护的技术理念	99
5.1  信息物理系统（CPS）视角的关键信息基础设施防护	99
5.1.1  CPS基础	99
5.1.2  CPS安全防护策略	104
5.1.3  CPS安全防护方法	105
5.1.4  CPS安全防护模型	107
5.2  基于仿真模拟环境的关键信息基础设施防护	108
5.2.1  关键信息基础设施防护建模概述	108
5.2.2  基于攻击图、攻击仿真和知识的防护	110
5.2.3  基于仿真模拟平台的防护	113
5.3  基于数字孪生的关键信息基础设施防护	115
5.3.1  基于工业4.0框架的数字孪生及安全防护应用	115
5.3.2  关键信息基础设施系统安全的典型数字孪生架构	120
5.4  关键信息基础设施网络安全防护中的博弈论	127
5.4.1  博弈论概述	127
5.4.2  基于多参与者博弈的关键信息基础设施纵深防护	131
5.5  公共安全与网络安全的协同防护	135
5.5.1  公共安全与网络安全相互影响	135
5.5.2  公共安全与网络安全协同防护机制研究	137
第6章  关键信息基础设施网络安全 防护技术	139
6.1  关键信息基础设施风险评估方法	139
6.1.1  关键信息基础设施风险定义	139
6.1.2  确定关键信息基础设施风险承受能力	139
6.1.3  关键信息基础设施风险评估步骤	140
6.2  关键信息基础设施网络安全防护中的轻量级密码	146
6.2.1  轻量级加密算法概述	146
6.2.2  适用于物联网设备的轻量级加密技术	149
6.2.3  传感器网络的轻量级加密技术	154
6.3  关键信息基础设施网络安全防护中的零信任技术	156
6.3.1  零信任技术概述	156
6.3.2  信息物理系统中的零信任安全模型	166
6.4  关键信息基础设施网络安全防护中的网络空间测绘与反测绘技术	173
6.4.1  网络空间测绘技术	173
6.4.2  网络空间反测绘技术	178
6.5  软件供应链的网络安全防护	184
6.5.1  软件供应链管理	184
6.5.2  创建和维护企业内部安全开源软件库	187
6.5.3  开源软件的维护、支持与危机管理	190
6.5.4  软件物料清单（SBOM）的创建、验证和工件	195
6.6  勒索软件防护技术	201
6.6.1  勒索软件的特点	201
6.6.2  勒索软件的基本防护方法	208
6.6.3  利用深度学习方法检测勒索软件	213
第7章  关键信息基础设施网络安全 防护中的人工智能（AI）技术	223
7.1  国外基于AI的网络安全防护技术及其应用	223
7.2  AI赋能关键信息基础设施常规网络安全防护技术	232
7.2.1  AI在关键信息基础设施网络安全防护中的基本作用	232
7.2.2  AI应用于关键信息基础设施网络安全防护的挑战、解决方案和趋势	234
7.2.3  以AI为基础的关键信息基础设施网络安全防护体系	236
7.2.4  AI在关键信息基础设施网络安全防护中的应用环节	237
7.3  AI技术在关键信息基础设施网络安全防护中的高级应用	239
7.3.1  深度学习驱动的物联网入侵检测技术	239
7.3.2  基于强化学习的信息物理系统入侵响应系统	253
7.3.3  针对信息物理系统的APT对抗性防御机制	257
7.4  大模型在关键基础设施网络安全防护中的应用	265
7.4.1  大模型赋能网络安全	265
7.4.2  利用大模型加速漏洞发现过程	272
7.4.3  基于大模型的网络安全日志分析	276
第8章  关键信息基础设施网络安全 防护技术应用案例	281
8.1  虚拟发电厂网络安全防护技术与实践	281
8.1.1  虚拟发电厂面临的网络安全威胁	281
8.1.2  虚拟发电厂网络安全防护技术	282
8.2  海洋石油和天然气行业网络安全防护技术与实践	285
8.2.1  海洋石油和天然气行业的网络安全现状	285
8.2.2  海洋石油和天然气行业的网络安全防护技术	288
8.3  轨道交通行业网络安全防护技术与实践	295
8.3.1  轨道交通行业的网络安全现状	295
8.3.2  轨道交通系统网络安全框架实施指南	299
8.4  供水和污水处理行业网络安全防护技术与实践	302
8.4.1  供水和污水处理行业网络安全问题	302
8.4.2  供水和污水处理行业网络安全防护技术及应用	304
8.5  医疗卫生行业网络安全防护技术与实践	308
8.5.1  医疗信息基础设施的网络安全现状	308
8.5.2  医疗健康领域推荐的网络安全防护方法	310
8.6  核电厂网络安全防护技术与实践	313
8.6.1  核电厂网络安全现状	313
8.6.2  核电厂网络安全防护技术	317
第9章  关键信息基础设施网络 安全管理策略	322
9.1  制定关键信息基础设施网络安全管理策略的过程	322
9.2  关键信息基础设施网络安全管理策略的评估与核查	328
9.3  关键信息基础设施网络安全异常与风险信息共享策略	330
参考文献	333

序
2016年4月19日，习近平总书记在网络安全和信息化工作座谈会上指出：“金融、能源、电力、通信、交通等领域的关键信息基础设施是经济社会运行的神经中枢，是网络安全的重中之重，也是可能遭到重点攻击的目标。‘物理隔离’防线可被跨网入侵，电力调配指令可被恶意篡改，金融交易信息可被窃取，这些都是重大风险隐患。不出问题则已，一出就可能导致交通中断、金融紊乱、电力瘫痪等问题，具有很大的破坏性和杀伤力。我们必须深入研究，采取有效措施，切实做好国家关键信息基础设施安全防护。”
自俄罗斯和乌克兰冲突爆发以来，关键信息基础设施网络攻击呈现出新的趋势：攻击手段更加复杂多变，高级持续性威胁（APT）组织活跃，并且这些组织凭借其高度的环境适应性，在网络空间中持续活跃，利用其高超的技术能力和社会工程学手段，渗透进目标系统内部，窃取敏感信息或进行破坏活动；人工智能（AI）技术被恶意应用，AI技术的快速发展为网络犯罪分子提供了新的攻击手段——从更高效地收集数据，到利用大语言模型（LLM）生成逼真的网络钓鱼内容，AI已成为网络犯罪分子手中的攻击利器，他们不仅提高了攻击成功率，还加速了恶意软件变体的开发；勒索软件攻击升级，勒索软件一直是网络犯罪分子的重要手段之一，近年来呈现出更加激进和破坏性的趋势，攻击者不仅将目标锁定在关键行业与运营领域，还借助破坏性极强的工具对受害者造成难以逆转的永久性损害；攻击目标更加广泛且关键，关键信息基础设施成为首要目标，针对我国关键信息基础设施的网络攻击绝大多数具有境外背景，这些境外网络攻击具有明显的政治、军事或情报搜集目的；攻击方式更加隐蔽且难以防范，利用重大事件进行攻击已成为新的攻击形态，重大事件和地缘政治事件历来都是网络犯罪分子觊觎的目标，网络犯罪分子通过伪造官方网站、发送虚假邮件等方式，诱骗用户泄露个人信息或下载恶意软件，从而实施进一步攻击；广泛采用新型TTP攻击（攻击者利用特定的战术、技术和程序实施网络攻击的行为），攻击者不仅持续依赖少数久经实战的TTP工具集，更开始拓展TTP工具集范围，特别是借助AI和其他新兴技术的力量，推出更多新颖的技术手段，使得攻击更加难以防范和检测。针对关键信息基础设施的网络攻击后果更加严重且难以逆转。
为有效地应对新形势下的网络攻击，关键信息基础设施网络安全防护技术亟须创新。本书瞄准国家重大战略需求，紧扣网络安全攻防对抗的新趋势，从大处着眼于国家关键信息基础设施安全防护的重大需求，从小处着手于网络安全业界普遍关心的关键信息基础设施网络安全防护的具体技术特点和技术机制，从认识威胁和如何防护两条主线展开，详细介绍了关键信息基础设施网络安全的基本理论和防护模型，系统性地分析了安全防护技术体系，特别介绍了一些新技术、新方法在关键信息基础设施网络安全防护中的应用，并从行业角度有针对性地分析了安全防护技术的应用案例，力求使读者既能整体掌握关键信息基础设施网络安全防护技术全景，又能了解其中的新方法、新理论。本书作者来自国内知名网络安全企业，具有多年关键信息基础设施技术研究、产品研发、标准制定和产业化的丰富经验。全书内容新颖且浅显易懂，但又处处可见作者对关键信息基础设施网络安全防护技术的深入思考，相信能给读者带来诸多有益的启发。


李建华             
上海交通大学特聘教授、博士生导师
2025年1月      


前言
关键信息基础设施是支撑国民经济运行和社会发展的重要设施，承载着信息化业务，敏感性强、社会关注度高，需要创造有利于业务发展的网络安全环境，确保安全措施与基础设施同步规划、同步实施、同步运行，保障关键信息基础设施全生命周期安全。关键信息基础设施一旦遭遇攻击、破坏或数据泄露，将严重危害国家安全、国计民生和经济发展。近年来，党中央、国务院高度重视关键信息基础设施网络安全防护问题。习近平总书记多次对推动关键信息基础设施网络安全防护发展做出重要指示。关键信息基础设施不仅是各项事业发展的基础和前提，而且是网络攻击的重点目标。随着信息技术高速发展，针对关键信息基础设施的新型攻击技术手段层出不穷，网络攻击者可利用新型攻击技术对民众所依赖的关键信息基础设施加以破坏或损毁，造成严重后果。
自2022年2月俄乌冲突全面爆发以来，俄罗斯便通过打击乌克兰的关键信息基础设施、破坏乌克兰社会和经济的基本功能来获取军事优势。随着冲突的不断升级，乌克兰也利用以各种手段瞄准俄罗斯境内的核设施和交通基础设施进行定向打击，希望通过此类手段迫使俄罗斯妥协。关键信息基础设施已成为网络空间攻防对抗的核心战场之一，呈现出攻击载荷快速组装、人工智能驱动网络攻击、勒索软件影响范围扩大、大规模数据泄露频发等新发展趋势。关键信息基础设施领域也成为各种新一代信息通信技术广泛应用的平台，如5G、卫星互联网、物联网等新技术的规模化应用，正在潜移默化地改变关键信息基础设施的网络架构和运营模式。
在全球范围内，针对关键信息基础设施的网络攻击事件层出不穷、持续发生，这表明，当前关键信息基础设施网络安全防护技术仍处于探索阶段，体系化的理论、技术和实践方法尚未成熟。关键信息基础设施与关键基础设施的区别与联系究竟是什么？关键信息基础设施网络安全防护的内涵与目标是什么？其防护体系的核心构成是什么？该防护体系具有哪些特点？人工智能、数字孪生、信息物理系统、零信任架构等新技术如何与关键信息基础设施网络安全深度融合？关键信息基础设施网络安全技术未来的发展趋势又将如何？本书将尝试对上述问题进行系统论述与解答。
本书系统性地介绍了关键信息基础设施网络的基本概念、特点及其面临的攻击威胁、网络安全需求，以及国内外关键信息基础设施网络的攻击事件；在此基础上深入介绍了关键信息基础设施网络攻击与防护的新特征、网络安全防护技术内涵，并从关键信息基础设施行业用户角度，介绍人工智能、轻量级加密技术、软件供应链安全、零信任架构、勒索软件防护、网络空间测绘等新技术在关键信息基础设施网络安全防护中的应用，同时阐述了关键信息基础设施网络安全管理策略方面的内容。本书特别结合电力、轨道交通、石油化工、供水等几个行业的基本特点，详细介绍了面向具体行业的网络安全技术应用案例。
为了满足学术界、工程技术界对关键信息基础设施网络安全防护技术基本概念和基本理论的系统性掌握需求，同时结合关键信息基础设施不断采用新技术、处于持续发展变化中的特点，本书在内容方面力求通俗易懂、概念准确且紧跟时代需求，努力体现关键信息基础设施网络安全防护技术的新需求、新概念、新观点，以及人工智能驱动的技术发展态势。特别地，本书重点介绍人工智能技术（如大模型等）在关键信息基础设施网络安全防护中的应用，对关键信息基础设施网络安全防护的研究人员、工程技术人员及高校师生具有显著的技术启发意义。
在本书的写作过程中，上海交通大学电子信息与电气工程学院李建华教授提出了许多宝贵的意见和帮助，任恒毅、殷鑫平和吴英豪同学参与了书中部分章节的编写，在此深表感谢。同时，感谢家人在本书写作过程中给予的大力支持。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。


作  者  
2025年1月

兰昆，男，中共党员，研究员级高级工程师，中国电子科技网络信息安全有限公司技术专家，中国自动化学会工业控制系统信息安全专业委员会委员。长期从事物联网、工业互联网安全，以及漏洞挖掘与异常检测方面的关键技术研究工作。作为项目负责人，曾主持过"国家高新工程”、国家863高技术发展计划、军委装备发展部领域基金、四川省重大科技专项、国家242信息安全计划等10余项国家、省部级科研项目研究工作。曾参与工业控制系统领域8项国家标准、4项行业标准的制定工作，担任部委、省、市科技项目评审专家。合著有《工业SCADA系统信息安全技术》专著1本，在国内核心期刊发表《密码技术在工业控制系统中的应用研究》、《基于SCADA系统的工业控制网络安全服务框架研究》、《智能制造信息安全保障体系分析》等10余篇学术论文，曾获省部级科技进步一等奖1项，省部级二等奖1项，授权国家发明专利4项。

本书配套资源下载

对不起，暂无音视频资源！