OPC UA的安全性不容忽视！！！

无论哪种通信协议，特别涉及到外网数据交互，那么通信的安全性就不易忽视了！轻则导致设备报警，重则丢失数据，造成严重的经济损失。所以安全性对于通信而言，至关重要！

我们这期侧重介绍下OPC UA的安全性，这里做简要的描述。

Security in OPC UA

在 OPC UA 标准开发过程中，从一开始就考虑了最高程度的安全。与 OPC Classic 相比，OPC UA 是“防火墙友好型”开发的，即可以通过标准网络技术进行控制和引导。 多个协议已在传输层提供。因此，二进制协议可以直接在 TCP/IP 上用于快速应用或跨平台的 SOAP 与 HTTPS。

128 位或 256 位加密用于在传输过程中保护数据，以及消息签名、数据包排序和用户身份验证。 OPC UA 使用证书交换以进一步增强安全性，因此每个客户端都必须使用证书进行身份验证。这样就可以控制哪些客户端被允许连接到服务器。 BSI 调查了 OPC UA 的安全性，未发现系统性安全漏洞。

3层级别确保安全

OPC-UA建立在OPC Classic中由于依赖COM/DCOM而产生的一些安全问题之上。可以在多个级别配置安全性：

• 传输层（IP地址和端口保护/签名和加密）
• 通信层（使用X.509证书进行加密）
• 应用层（用于用户身份验证）

上图展示了OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）的安全架构，分为三个层次：用户安全、应用安全和传输安全。以下是每一层的详细解释：

1. 用户安全 (User Security)

• 作用：确保用户身份的验证和授权。
• 结构：
  • 客户端平台 (Client Platform)：运行客户端应用程序的环境。
  • 客户端应用程序 (Client Application)：用户与OPC UA通信的接口。
  • 用户安全令牌 (User Security Token)：用于验证用户身份的凭证。
  • 服务器平台 (Server Platform)：运行服务器应用程序的环境。
  • 服务器应用程序 (Server Application)：提供数据和功能的服务器端。
• 流程：客户端通过用户安全令牌向服务器验证用户身份，确保只有授权用户可以访问系统。

2. 应用安全 (Application Security)

• 作用：确保客户端和服务器之间的通信会话安全。
• 结构：
  • UA会话 (UA Session)：客户端和服务器之间的安全通信会话。
  • 认证 (Authentication of Client, Server, Messages)：验证客户端、服务器和消息的真实性。
• 流程：
  • 客户端和服务器通过UA会话建立安全连接。
  • 双方通过认证机制验证彼此的身份，确保通信双方可信。
  • 消息在传输过程中也会被验证，防止篡改。

3. 传输安全 (Transport Security)

• 作用：确保数据在传输过程中的完整性和机密性。
• 结构：
  • 平台通信 (Platform Communication)：底层的通信协议。
  • 签名与加密 (Signed & Encrypted)：对数据进行数字签名和加密。
• 流程：
  • 数据在传输前会被加密，防止被窃取。
  • 数据会被数字签名，确保数据未被篡改。

OPC-UA中的认证和授权

OPC-UA的关键安全特性之一是它支持各种身份验证机制。

OPC-UA允许用户使用不同的方法进行身份验证，例如用户名/密码、X.509证书和颁发的令牌。这种灵活性使组织能够选择最适合其安全要求的身份验证机制。

除了身份验证，OPC-UA还提供细粒度的授权策略。这些策略允许管理员根据用户角色和权限控制对数据和服务的访问。通过实施访问控制机制，组织可以确保只有经过授权的个人才能与关键的工业系统进行交互。

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OPC UA中的加密和数据完整性

OPC-UA非常重视在传输过程中保护数据的机密性和完整性。它采用加密和数据完整性机制来保护敏感信息免受未经授权的访问、篡改或窃听。

当数据通过OPC-UA传输时，会使用行业标准的加密算法进行加密。这种加密确保了即使攻击者拦截数据，在没有加密密钥的情况下也无法解密其内容。通过加密数据，OPC-UA提供了额外的保护层，以防止未经授权的访问。

除了加密之外，OPC-UA还在接收时验证数据的完整性。这意味着接收方可以验证数据在传输过程中没有被篡改。通过检查数据的完整性，OPC-UA确保收到的信息是准确的，并且没有被恶意行为者修改。

通过整合这些加密和数据完整性机制，OPC-UA为工业系统提供了一个强大的安全框架。它使组织能够安全地传输和访问敏感数据，保护关键基础设施免受潜在威胁。

参考链接：

1. https://www.opc-router.com/what-is-opc-ua/
2. https://page.advantech.com/en/global/industrial-automation/industrial-io/opc-ua
3. https://www.deployferry.io/explain/opc-ua