油气管网工控系统如何确保信息化与数字化的安

时间:2020-10-16 09:56 来源:杂志 作者:姜勇 油气储运专业

截止2019年底,中国长输油气管道总里程(13.9万公里)排在美、俄之后稳居世界第三。根据《中长期油气管网规划》,到2025年,油气管网规模将达到24万公里,届时全国成品油、天然气干线管网全部连通,100万人口以上城市成品油管道基本接入,50万人以上城市天然气管道基本接入,随着2019年12月9日国家石油天然气管网集团有限公司的挂牌,中国将迎来油气管道行业爆炸式大发展的新时代。
 
依赖数字化的工控系统
 
以北京油气调控中心为例,受托集中调控运行的长输油气管道总长超5万公里,是世界上调度运行管线最多、管道运送介质最全、运行环境最复杂的长输油气管道控制中枢。其中,天然气管网超过3.7万公里,年输气能力超过1800亿立方,惠及5亿人口。而这所有油气管道的运行监视控制,都依赖天然气、原油、成品油三套SCADA系统完成,因为在信息化条件下,现代油气管道装备不仅“嵌满了芯片”,而且“渗满了软件”,软件控制系统不仅保证了油气管道装备(设备)的正常运行,还通过能源互联网大数据和云计算,提高了输送能力、保障了生产安全、优化了运行效率。
 
数据采集和监控系统(SCADA) 在油气管道上应用成为标配,管道运行对数字化信息网络有极大依赖,工控系统安全有很多新特性,一旦SCADA系统出现问题, 会给油气管道生产运行带来重大影响,尤其是在目前使用了太多外国软件的情况下,极易内部突破,以某国家级油气调控中心为例,集中调控的全国83条油气管道中只有一条中俄东线用了一套国产化SCADA系统软件,国产化普及率才1.2%,关键油气基础设施的核心工业控制软件被欧美国家垄断,工控系统“十三五”末实现完全国产化,这对国家整体能源安全战略带来一定隐忧
 
风险隐患及其后果
殷鉴不远, 2020年7月24日,人民日报海外版发表了一篇有关汇丰银行在华为孟晚舟事件中所作所为的文章,简而言之,就是英国汇丰银行在美国司法“长臂管辖权”的胁迫下,在当年中国还是汇丰银行第一大股东的情况下,轻松出卖了中国雇主华为的商业秘密(信息数据),由此及彼,必须做最坏的打算,重新审视国有能源央企使用外国公司软件服务所存在的各种可能性潜在风险,毕竟连“第四桶油”中化集团都被美国政府纳入实体制裁名单。
 
风险之一,存在给我们做软件系统集成的外国公司迫于某国政府压力而提前开“后门”的可能性。软件开后门是指系统集成商在软件开发时,设置后门可以方便登录修改和测试程序中的缺陷或者其他特定的用途,但这就对计算机系统安全造成了威胁。某些系统软件商甚至可能为某国情报机关制定专门的间谍软件,简单的说就是收集有关目标用户或系统的数据并将其发回给另一方的软件。通过间谍软件本身也可以在软件系统中创建后门,“后门”已经被各国间谍情报机关当应用程序或系统中的安全突破口来使用了。
 
风险之二,外国软件公司可以通过控制油气管道调控中心的系统数据库服务器,跳转到其他生产管理系统服务器上获取权限,从而控制其他生产系统,执行非法的指令,或者植入病毒,获取系统中更多的有用数据或者使系统瘫痪,也可以在油气管道生产网中制造大量的数据包使网络产生堵塞,导致数据通讯延时,影响生产控制系统的命令下达和现场执行机构的状态,从而导致管道事故。
 
风险之三,天然气、原油和成品油三套SCADA系统、中间数据库、操作系统、仿真模拟软件这些系统集成商如果开“后门”的话,可以实时掌握天然气、原油和成品油的产量、运输量、存储量、消费量,掌握这些数据就可以推算出中国的实时战略石油储备和天然气储备——真打起仗来能撑多少天,另外通过GPS和GIS系统可以清楚的掌握关键油气基础设施的地理信息定位,根据地理坐标可以精确制导打击油气管道中心枢纽站,所以这些数据情报信息的泄露对国防安全也会造成巨大影响。
 
综上所述,对油气管道工业而言,开了“后门”就有了“手握开关”的权限,存在开“后门”通过渗透OT(操作技术)系统,人为制造输油管道“水击”撕裂、输气管道“超压爆燃”、管道加热炉“点火爆炸”、石油战略储备库原油储罐“冒顶”沸溢燃烧、液化天然气和液化石油气储罐憋压造成储罐变形和开裂、输油泵“气蚀”毁泵、压缩机“喘振”毁机等严重事故的可能,这都比电网系统遭受打击更为危险,尤其是国家管网成立后,国家石油天然气管网集团有限公司油气调控中心SCADA系统全国联网,一点突破就会满盘皆输,造成全网系统崩溃,结果就是全国性能源输送供应瘫痪。
 
建立自己的数据金库
 
国家石油天然气管网集团有限公司油气调控中心的工业控制系统软件和操作系统必须全部国产化替代。早在2018年,美国国会就颁布两项法案,禁止美国政府机构购买和使用中国制造的通信设备和软硬件技术服务,来而不往非礼也,我们也可以对等规范国有企事业单位不使用某些外国公司软硬件产品。  
 
欧美国家很早就将油气关键基础设施的工控系统安全列为国家战略,美政府为确保SCADA系统安全,早在2003年将其视为国家安全特别优先事项;2008年将其列入国家需重点保护的关键基础设施范畴;2009年颁布《保护工业控制系统的战略》这一法令,涵盖能源、电力、交通等14个行业工控系统的安全;2009年,美国政府成立了工业控制系统网络应急响应小组(ICT-CERT);2013年,美国总统发布了13636号行政令,以改善能源基础设施的控制系统网络安全状况。同时各国早将工业控制系统列为网络空间作战的首要、重要目标,美国网络军司令部成立于2010年,一旦发生战争,有可能绕过陆海空防御力量,通过为我们服务的外国软件公司开“后门”从网络空间系统性瘫痪我国关键能源基础设施的油气大动脉。
 
某些同志相信外国软件公司签署了保密协议就会“忠于”我们而不是美国政府 ,那还是请事实说话:据斯诺登披露:美国家安全局长期将出售给各国使用的应用程序视作“数据的金库”,通过应用程序来挖掘各类数据情报,推特、脸书、YouTube、 skype、谷歌地图,甚至游戏“愤怒的小鸟”,都被迫选择了合作;美国还强迫AT&T等电信运营商向其提供通信数据;《华盛顿邮报》也披露:美英政府合作发起了“强健计划”,频繁侵入谷歌和雅虎的云存储服务器,直接将各类数据引流到其情报机关的数据库;最惨痛的教训是经营了半世纪的瑞士“克里普托AG”加密设备公司其实是美国CIA的傀儡,CIA花1700万美元买下了Crypto AG的股权并继续执行该行动直到2018年,其行销了120多个国家的加密设备,其实一直是CIA的窃密机器。
 
长输油气管道控制系统全面国产化替代势在必行。第一,守法的需要(《保密法》、《网络安全法》等);第二,国产化技术成熟可用;第三,保障国家能源供应安全;第四,彻底避免外国软件公司“开后门”的可能性;第五,节省巨额进口资金,巨大市场国内公司来做可拉动内需。因为SCADA系统具备远程控制功能,通过系统“后门”甚至可以在美国遥控中国的管道运行,谁掌握了控制系统谁就掌握了管道,掌握了油气管道就掌握了地缘政治的主动权,这不仅是一种影响国内经济发展的内政,更会对国际外交、经济格局产生影响,所以中国油气管道工业控制系统软件国产化替代普及必须加速。
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