什麼是 SCADA（監督控制與資料擷取）？

SCADA（監督控制與資料擷取）系統已發展成為高效管理與運作工業及基礎設施系統的關鍵，而這些系統本身也日益複雜。透過即時監測與控制工業流程，SCADA 系統已在從製造、能源、水務到運輸等眾多產業中展現其價值。

由於這些系統被用於控制多項關鍵作業，因此保護其免受網路威脅的需求也隨之提高。從資安角度來看，監督控制與資料擷取系統與資料保護、營運持續性及安全性具有重大關聯。

什麼是 SCADA（監督控制與資料擷取）？

SCADA 代表 Supervisory Control and Data Acquisition。它基本上用於控制與監測分布於廣大地理區域的工業流程。此類 SCADA 軟體可提供擷取即時資料的功能，以實現這些流程的自動化，並將資料顯示於單一中央介面供使用者進行控制與監測。它們對於確保持續的營運效率、安全性與可靠性至關重要。

SCADA 的重要性

監督控制與資料擷取系統在各種產業的營運管理中扮演重要角色。它們可協助操作人員監測效能、偵測異常並及時介入。透過即時資料可用性與控制能力，它們有助於提升營運效率、將停機時間降至最低，並符合安全與法規標準。

誰會使用 SCADA？

SCADA 軟體被許多不同產業及組織廣泛用於各種應用：

• 製造業:  這有助於控制生產線，也有助於監測機械設備的狀況。
• 能源: 有助於發電、輸電與配電。
• 水處理: 應用於供水、污水下水道及廢水管理。
• 運輸: 用於鐵路系統、交通號誌控制系統及運輸系統的監管。
• 石油與天然氣: 用於石油與天然氣田的探勘、鑽探與煉製。

監督控制與資料擷取系統的歷史

監督控制與資料擷取系統的概念誕生於 1960 年代，當時剛起步的電腦化系統開始以工業流程自動化為主要重點，並逐漸主導市場。大多數早期系統使用集中式大型主機進行資料擷取與控制。隨著技術提升，可程式化邏輯控制器與遠端終端單元開始在 SCADA 系統中占有一席之地。自此之後，它們持續發展，演進為更先進且更分散式的系統。稍後，在 1980 年代與 1990 年代期間，網路化與基於 Web 的 SCADA 系統因具備更高的靈活性與可存取性而廣為人知。這些 SCADA 軟體隨著當今技術的應用進一步發展，並與雲端運算及進階分析相結合。

監督控制與資料擷取系統如何運作

監督控制與資料擷取系統會將無數元素連結在一起，以引導工業流程。通常，它們由幾個關鍵元件組成：

1. 資料擷取:  SCADA 軟體會透過從眾多現場裝置與感測器收集資料來擷取資訊。這正是 RTU 與 PLC 發揮作用之處。RTU 會從部署於現場的各種感測器收集資料，並將其傳送至中央 SCADA 系統。另一方面，PLC 則用於控制本地流程與機械設備。
2. 通訊:  一旦資料被收集，就需要從現場裝置傳送至中央控制系統。這一切都是透過將所有 RTU、PLC 與 SCADA 伺服器互連的通訊網路來完成。由於系統需要裝置分布於不同地理位置，因此可採用有線技術、乙太網路及無線裝置等形式。
3. 資料處理: 這些記錄的資訊接著會傳送至中央控制系統進行分析與解讀。SCADA 伺服器會擷取來自各個點位的記錄，將記錄處理成可用形式，最後將其封存於資料庫中以供後續擷取；因此，資料處理包含篩選與彙總記錄，以突顯系統效能的整體狀況。
4. 控制: 監督控制與資料擷取系統的控制功能，是讓操作人員能夠與系統互動並控制工業流程。經授權的操作人員可根據使用 SCADA 進行的即時資料監測，允許對現場裝置下達任何變更或命令。這包括設定控制參數、變更流程變數，或任何其他控制所需的動作。
5. 監測: SCADA 軟體的基本作業涉及持續監測。它也會持續追蹤流程變數，並依據預先設定的操作條件，對照系統效能的既定門檻進行比對。若發現這些參數出現偏差趨勢或異常，SCADA 系統將發出警示或警報，以提醒操作人員注意潛在問題。

SCADA 架構的關鍵元件

SCADA 軟體由幾個核心元件構成；所有這些元件對於系統的整體功能都具有重要作用。SCADA 系統的一些關鍵元件包括：

• 遠端終端單元（RTUs）:  這些裝置會從現場感測器收集資料並將其傳送至 SCADA。它們通常設計為可在遠端位置獨立於中央控制系統運作。
• 可程式化邏輯控制器（PLCs）: 它們基本上執行與 RTU 相同的功能，但通常用於更在地化或自動化的環境。它們會根據預先定義的邏輯與指令控制機械設備與流程。
• 人機介面（HMI）: HMI 是操作人員用來與監督控制與資料擷取系統互動的使用者介面。它會顯示來源、即時資料、警報及控制選項。
• 通訊基礎架構: 由網路結構或通訊協定所組成，用於在 RTU、PLC 與中央控制系統之間傳輸資料。

監督控制與資料擷取系統的類型

SCADA 系統可依其架構與部署方式進行分類。主要類型如下：

1. 單體式 SCADA 系統: 這是一種集中式系統，其中裝置的所有組成部分都包含在單一機殼內。此類裝置相對容易安裝；然而，它們可能會面臨可擴充性與靈活性問題。
2. 分散式 SCADA 軟體系統: 在此類系統中，資料擷取與控制功能會分散到多個節點。從架構上來看，由於每個節點都可獨立於其他節點運作，因此可提升可靠性與可擴充性。
3. 網路化 SCADA 系統: 這些是使用網路基礎架構來互連監控與資料採集系統多個組成部分的系統。它們提供更高的靈活性，以及與其他系統更容易整合的能力。
4. 基於 Web 的 SCADA 系統: 這些系統以 Web 技術為基礎，透過 Web 瀏覽器提供遠端存取與控制。因此，它們相當容易存取，且易於整合至行動裝置中。

監控與資料採集系統的優勢與挑戰

SCADA 系統的優勢

SCADA 系統實作挑戰：

實作 SCADA 的優點

• 強化控制: SCADA 軟體系統為操作人員提供盡可能先進的工具，以極高精準度監控與處理工業流程。透過即時資料視覺化與控制介面，操作人員如今能夠做出明智決策，並立即採取行動，視需要調整流程。
• 營運效率：由於它們可將重複性流程自動化，並集中管理各種控制活動，監督控制與資料擷取系統可降低對人工介入的需求。這些大幅精簡的程序降低了人為錯誤的可能性，並加快了回應時間。簡單來說，SCADA 會處理所有例行且具挑戰性的控制工作，讓操作人員能專注於流程管理中更具策略性的層面，從而提升任何企業的產出與效率。
• 預測性維護: 透過持續監控設備與所取得資料中的趨勢，SCADA 可支援預測性維護。SCADA 能夠擷取並檢視過去與即時資料，以找出顯示潛在設備故障或維護需求的模式，並在問題實際發生前加以識別。
• 法規遵循: SCADA 系統透過 法規遵循 提供精確的記錄與報告能力。它們會追蹤、記錄並顯示流程資料、營運指標，以及監管機關要求的所有其他相關任務關鍵資訊。它們有助於擷取所有相關資料並加以文件化，協助組織遵循產業法規與標準；這有助於進行法律與安全層面所需的稽核程序。

潛在網路安全風險 – SCADA 攻擊

網路犯罪分子將 SCADA 系統作為目標，因為其運作對工業流程至關重要。典型的監控與資料採集系統攻擊包括：

• 阻斷服務 (DoS) 攻擊: 此類 阻斷服務 攻擊 SCADA 系統的方式，是以大量流量或系統無法處理的請求使其過載，從而影響合法作業的處理。這類攻擊的概念是在系統中灌入過多資料使其無法處理，導致系統變慢或使所有服務完全關閉。在 SCADA 環境中，這可能造成嚴重的營運延遲、失去對工業流程的控制，以及可能的安全危害。
• 中間人攻擊: 在 Man-in-the-Middle attack 的情況下，網路犯罪分子會攔截，甚至可能修改 SCADA 元件之間的通訊。在此情況中，攻擊者會將自己置於資料傳輸通道之間；一旦取得此位置，攻擊者便可能竊聽、操縱，或將假資訊注入通訊串流中。
• 惡意軟體: 此類 惡意軟體 攻擊旨在以惡意軟體感染 SCADA 系統，其目的可能是中斷營運或竊取敏感資訊。這可能包含多種類型的惡意軟體，包括病毒、蠕蟲、勒索軟體和木馬程式。在進入監控與資料採集系統後，惡意軟體可能會破壞資料完整性、變更控制設定，甚至將操作人員鎖定在重要系統之外。
• 網路釣魚: SCADA 系統人員會成為 網路釣魚 攻擊的目標，這些攻擊透過電子郵件或訊息誘使其提供敏感資訊或憑證。這類攻擊通常會偽裝成來自供應商或其他內部部門的真實通訊。在這種情況下，當人員被成功誘騙而做出回應時，攻擊便告成功，進而允許存取 SCADA 系統。攻擊者之後可能操縱流程、竊取資料，或發動其他類型的攻擊。

如何降低 SCADA 網路安全風險？

降低 SCADA 系統中的網路安全風險，需要實施全面性的安全策略：

1. 網路分段: 已實施網路分段，以將 SCADA 系統與企業網路及其他外部網路隔離，藉此限制存取。
2. 存取控制: 建立有效的授權與驗證流程，確保只有經授權的人員才能存取 SCADA 系統。
3. 定期更新: 確保已套用最新的安全修補程式，以及硬體與軟體的最新升級。
4. 入侵偵測系統: 安裝 IDS 以監控允許的事件中是否存在入侵行為。妥善訓練所有員工遵循網路安全最佳實務與威脅偵測方法。
5. 員工訓練: 確保員工了解 SCADA 網路安全最佳實務與威脅偵測程序。
6. 備份與復原計畫: 制定備份與復原計畫，以因應攻擊下的資料完整性與系統還原需求，並有效加以測試。

如何為企業選擇最佳的 SCADA 解決方案？

為企業選擇最佳 SCADA，不僅會影響營運效率、安全性與可擴充性，也關係到成本效益。以下提供可協助您明智選擇的指引：

1. 了解業務需求

透過明確定義您的業務需求來選擇合適的 SCADA 解決方案。首先，定義您希望 SCADA 系統達成的目標。這可能包括即時監控、控制、自動化、預測性維護，或僅是符合法規要求。下一步是識別 SCADA 系統將要監控與控制的主要流程。如此一來，可縮小選擇範圍，找出符合您營運需求的解決方案。

2. 系統整合與相容性

另一項重要考量是，它應與您目前已安裝的所有裝置相容，例如 PLC、感測器等。它也應能整合至其他軟體平台，例如 ERP 或 MES 系統，以實現即時資料交換並簡化營運。此外，SCADA 系統應支援目前使用中的其他通訊協定，以確保資料能透過您的網路正確接收，而無需進行大幅修改。

3. 資料處理能力

另一個關鍵因素是 SCADA 系統處理資料的能力。請確保其具備即時資料處理能力；及時且準確的資訊對於做出明智決策至關重要。歷史資料管理能力也應足夠強大，以支援長期資料儲存與輕鬆擷取。

4. 使用者介面與易用性

SCADA 系統中的可用性是高效且有效運作的重要因素。使用者友善的介面可確保操作員、工程師與管理人員能夠自然地使用系統，從而降低學習曲線，並因此將錯誤降至最低。可用性的關鍵特性包括透過直觀的儀表板與圖形進行清晰的視覺化，以易於理解的形式呈現資料，協助快速決策。此外，系統也應易於操作，使使用者能以較少的複雜性完成作業。

5. 供應商支援與可靠性

在選擇 SCADA 解決方案時，可靠性與支援是供應商的重要貢獻。整合像 SentinelOne 這樣值得信賴且經驗豐富的供應商，除了提升營運安全性之外，還將大幅改善您的整體體驗。SentinelOne 是新一代資安解決方案供應商，在控制關鍵產業流程的 SCADA 系統情境中具有高度相關性。SentinelOne 的產業地位建立在其長期提供強固、可擴展且安全的解決方案之上，並能針對多種垂直產業的獨特需求進行量身打造。

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結論

監控與資料採集系統是任何工業驅動流程高效且可靠管理的骨幹。它們可即時監控、控制及分析資料，以推動營運效率與安全性的提升。隨著與企業的高度整合，也伴隨著高度的網路風險。

SCADA 內部的有效安全措施以及所實施的新技術，對於防範新興威脅至關重要。市面上已有各種類型的 SCADA 軟體解決方案，可加以運用，為您的企業找到符合需求的方案，以因應任何威脅或不安全的營運環境。