一、論文概覽
論文標題
– 英文：Security Threats of Internet-Reachable ICS
– 中文：可從網際網路存取之工業控制系統的安全威脅
作者與機構
Shingo Abe、Mariko Fujimoto、Shinichi Horata、Yukako Uchida、Takuho Mitsunaga，隸屬於日本 JPCERT/CC（Japan Computer Emergency Response Team Coordination Center，日本電腦緊急應變小組協調中心）
發表資訊
2016 年 9 月，發表於第 55 屆日本計測自動控制學會年會（SICE 2016），地點為日本筑波
二、這篇論文在說什麼？
研究背景：被遺忘在網路上的工控設備
工業控制系統（Industrial Control System, ICS）原本設計用於封閉的廠區網路環境，負責控制發電廠、化工廠、製造業產線等關鍵基礎設施。傳統上，這類系統採用「氣隙隔離」（air-gapping）策略，與外部網路完全斷開，因此在設計時往往未考慮資安防護機制。
然而，隨著產業數位轉型的需求，越來越多 ICS 設備開始採用通用作業系統（如 Windows、Linux）與標準網路協定（TCP/IP、Ethernet），並因遠端維護、資料共享等目的而連上網際網路。問題在於：許多設備仍使用預設密碼、未套用安全更新，甚至完全沒有啟用認證機制——這些設備正暴露在攻擊者的搜尋雷達下。
核心方法：威脅觀測與攻擊情境分析
JPCERT/CC 透過其網路流量分析系統「TSUBAME」進行長期觀測，並結合 SHODAN、ZoomEye 等公開的網路設備搜尋引擎，調查日本境內可從網際網路存取的 ICS 設備現況。研究團隊歸納出兩種主要攻擊情境：
情境一：竄改設定與程式
攻擊者利用預設帳密或已知漏洞登入設備的管理介面（通常是網頁介面），進而修改 PLC（可程式邏輯控制器）的組態設定、I/O 模組配置，甚至竄改梯形圖邏輯（ladder logic）或韌體。這可能導致設備運作異常、控制邏輯錯誤，嚴重時影響整個生產流程。
情境二：將設備變成殭屍網路節點
攻擊者透過 Telnet（23/TCP）或 Web 介面的漏洞（例如 ShellShock，CVE-2014-6271）入侵設備，植入如「tsunami」等惡意程式，將設備納入殭屍網路（botnet）。受感染的設備會掃描其他潛在目標，並可被用於發動 DDoS 攻擊或作為跳板滲透其他系統。
主要成果：日本現況與防護建議
研究發現，雖然日本的網路暴露 ICS 設備數量遠低於美國，但仍有數百台設備可透過搜尋引擎找到。許多設備的認證功能被停用，或仍使用原廠預設帳密。更令人擔憂的是，2016 年 1 月有研究者在網路上公開了大量 ICS 設備（包括 PLC、HMI、網路設備）的預設帳密清單。
JPCERT/CC 透過 TSUBAME 觀測到針對特定 PLC 的惡意封包，並實際分析了公開的漏洞利用程式碼（exploit code）。經測試確認，攻擊者確實可遠端執行 STOP/RESET 指令，甚至執行任意命令。由於 PLC 通訊封包未加密，攻擊者可輕易攔截並分析這些封包。
論文提出的防護建議包括：適當配置存取控制、關閉不必要的連接埠、設定強密碼、套用安全更新，以及定期進行日誌分析以偵測異常連線。
三、啟發與觀點
對資安產業的影響
這篇論文雖然發表於 2016 年，但其揭示的問題至今仍具高度相關性。近年來，針對 ICS/OT 環境的攻擊事件持續增加，從烏克蘭電網攻擊（BlackEnergy）、TRITON/TRISIS 針對安全儀表系統的攻擊，到 2021 年美國 Colonial Pipeline 勒索軟體事件，在在證明工控系統的資安風險已從理論威脅轉變為現實危機。
對資安從業人員的啟示
對於負責 OT 資安的從業人員而言，這篇論文提供了幾個重要的思考方向：
首先是「可見性」問題。許多組織並不清楚自己有多少 ICS 設備暴露在網際網路上。定期使用 SHODAN、Censys 等工具進行資產盤點，已成為 OT 資安的基本功課。
其次是「預設安全」的重要性。設備製造商應在產品出廠時即啟用認證機制，並強制使用者變更預設密碼。資產擁有者則應建立嚴格的設備上線檢查流程。
第三是「縱深防禦」的必要性。單靠氣隙隔離已不足以保護 ICS 環境。網路分段、入侵偵測、日誌監控、異常行為分析等多層次防護措施，應整合成完整的防禦體系。
可能的應用場景
這篇論文的攻擊情境分析可作為紅隊演練（Red Team Exercise）的參考框架，協助組織評估其 ICS 環境的風險暴露程度。JPCERT/CC 開發的「J-CLICS」評估工具也值得國內關鍵基礎設施業者參考。
延伸思考
論文中提到的 TSUBAME 系統是一個值得關注的模式。類似的威脅情資分享機制與觀測系統，對於建立區域性或產業別的資安聯防網路至關重要。台灣的 TWCERT/CC 與各產業 ISAC 也可思考如何強化 OT 領域的威脅情資蒐集與分享能力。
此外，隨著 IIoT（工業物聯網）與 Industry 4.0 的推展，IT 與 OT 的融合趨勢只會加速。如何在追求營運效率的同時兼顧資安，將是所有製造業與關鍵基礎設施業者必須面對的課題。
四、來源引用
完整引用格式（IEEE）
S. Abe, M. Fujimoto, S. Horata, Y. Uchida and T. Mitsunaga, “Security threats of Internet-reachable ICS,” 2016 55th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE), Tsukuba, Japan, 2016, pp. 750-755, doi: 10.1109/SICE.2016.7749239.
原文連結
IEEE Xplore: https://ieeexplore.ieee.org/document/7749239
相關資源
- JPCERT/CC ICS 安全專頁：https://www.jpcert.or.jp/english/cs/
- SHODAN 搜尋引擎：https://www.shodan.io/
- ICS-CERT（現 CISA）：https://www.cisa.gov/topics/industrial-control-systems
本文為論文導讀性質，旨在協助讀者快速掌握論文重點。如需深入了解技術細節，建議參閱原文。
