SCADA(Supervisory control and Data Acquisition)系统，即数据采集与监督控制系统，它是以计算机技术、网络技术和自动化技术为基础的生产过程控制与调度自动化系统。系统通过对站场运行设备和工况的监督和控制，以实现数据采集、设备控制、状态检测、参数调节以及各类信号报警、历史数据查询等多项功能。
1 SCADA系统多重安全性概述
安全简单地定义为不受威胁，没有危险、危害、损失等。SCADA系统的安全性是指系统免疫遭受内部或外部威胁、攻击、破坏的一种特性，这种特性对外表现为能正常完成系统的全部功能和较强的稳定性。通过对系统安全性的剖析，尽可能地减少或避免不必要的危险是工程技术和系统工程追求目标。
从狭义上来讲，SCADA系统的安全是保证系统信息数据和功能免遭攻击或破坏。现场应用的计算机和过程控制器都具有一定的网络通讯能力，这使得对数据和信息的存取权限和方式十分重要。在结构上，一般的SCADA系统构架在冗余的本地局域网中，核心工作站通常都设计成两套，在某一操作站的硬件或应用程序出现问题时，另一台计算机可以立即接管正在处理的运行过程，提高系统的安全性。一般地讲，常规的SCADA系统安全如图1所示。
从广义上来讲，SCADA系统安全性是指系统的设计、选型、建设、调试、管理和维护等各个环节的安全相关的总括。在不同环节中，都存在着对系统安全性的影响，只是所占影响权重大小不同。广义的SCADA系统的安全主要包括系统的结构、硬件、软件、通信、管理和操作等六个方面，如图2所示。
SCADA系统多重安全性可以细化完整性、机密性和可用性。完整性要求数据必须是正确和完整的，而且能够免受非授权、意料之外或无意的更改。机密性要求系统信息免受非授权的交流，涉及到数据和程序文件读取的控制。可用性要求系统信息在需要时能够及时获得以满足业务需求，确保用户不受干扰地获得诸如数据、程序和设备之类的系统信息和资源。
2 SCADA系统的一般结构
2.1 硬件结构
SCADA系统主要由设在控制中心的主机/服务器、设在各站的远程控制终端(RTU)或智能控制设备(LED)或可编程逻辑控制(PLC)和高性能的通信系统构成分布式控制系统组成。系统的硬件配置形式如图3所示。
2.2 软件结构
SCADA软件主要分为通信与网络软件、操作系统、实时数据库、组态软件和应用软件等5个方面，其中操作系统是所有软件的基础，通信与网络软件是联系硬件设备的纽带，实时数据库是系统信息交换的平台，组态软件是系统架构的工具，应用软件则是SCADA系统功能的体现。SCADA软件的结构如图4所示：
3 多重安全性的讨论
3.1 结构
随着网络技术的发展，Internet正在把全世界的计算机系统、通信系统逐渐集成起来，形成信息高速公路，形成公用数据网络。控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统)，到第二代的DCS(集散控制系统)，发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。
典型的DCS可分为操作站级、过程控制级和现场仪表3级。这种控制系统的特点是“集中管理，分散控制”。其结构是多级主从关系，底层相互间进行信息传递必须经过主机，从而造成主机负荷过重，效率低下，并且主机一旦发生故障，整个系统就会“瘫痪”。其次DCS的现场仪表仍然使用传统的4-20mA电流模拟信号，传输可靠性差，成本高。另外各厂家的DCS自成标准，通讯协议封闭，极大地制约了系统的集成与应用。
FCS综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。目前FCS存在的主要问题：首先是现场总线不统一，性价比差别较大，应用领域和层次区别较大。二是现场总线本身存在的技术问题：① 当总线电缆截断时，整个系统有可能瘫痪。② 本安防爆理论的制约。现有的防爆规定限制总线的长度和总线上负载的数量。这就是限制了现场总线节省线缆优点的发挥。③ 系统组态参数过于复杂，组态参数很多，不容易掌握，但组态参数设定得好坏，对系统性能影响很大。
目前常用的 SCADA 架构的方式是基于DCS和FCS的结合。如图5所示。
在以后的发展趋势来看，工业以太网是信息高速的纽带。就安全性讨论来说，以太网的主要缺陷，首先是不确定性。由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD ，该协议使得在网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时，更加明显。二是非实时性。以太网存在的CSMA/CD机制，当发生冲突的时候，就得重发数据，最多可以尝试16次之多。很明显这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。三是现场的不可靠性。它应用到工业现场，面对恶劣的工况，严重的线间干扰等，这些都必然会引起其可靠性降低。
目前的改进方式主要表现在以下方面，一是交换技术。采用以太网交换机(switch)，将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术，以减少CSMA/CD机制带来的冲突问题和错误传输。二是高速以太网。当网络中的负载越大的时候，发生冲突的慨率也就越大，显然提高以太网的通信速度，就可以有效降低网络的负荷。三是 IEEE1588 校时机制。定义的精确网络同步协议实现了网络中的高度同步，使得在分配控制工作时无需再进行专门的同步通信，从而达到了通信时间模式与应用程序执行时间模式分开的效果。
第三方通信协议是指通信双方的一种约定，主要包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定。分为异步协议和同步协议，相对来说通信速率较低，一般用来传递信息，不做控制用途。
合理地规划SCADA系统的数据流向，即可满足就地、站控、中心控制的功能要求，也可以保证控制数据、监视数据等信息的畅通无阻，更能保证数据在传递和交换过程的安全性。常规的数据流向如图6所示。
3.2 硬件
系统硬件的安全性主要是指控制器、I0卡件、服务器、网络设备、仪器仪表和电缆及施工的质量。硬件的性能指标与性能价格比率是系统硬件设备选型的主要内容。控制器的常规性能主要体现存储容量、I/0点数、扫描速度、指令的功能与数量、内部元件的种类与数量、特殊功能单元和可扩展能力等方面;I/0卡件的安全性表现为是否有隔离功能、自诊断功能和自保护功能等;服务器和操作站的性能主要为处理器(处理器类型、处理器缓存、配置参数、主频)，总线、内存(类型和容量)、磁盘(类型、容量及方式)和I/0扩展等;通讯设备的主要性能为机架类型(插槽数、扩展槽数、可堆叠数、端口数等)，支持的网络类型(支持快速以太网、ATM 、令牌环及FDDI等)，支持协议和标准(路由信息协议RIP、距离矢量多播路由协议 DVMRP、开放式最短路径优先多播路由协议MOSPF等)。执行机构主要性能有响应时间、保护方式、反馈信息、防护级别等。仪器仪表主要性能有精度、采集方式、防护级别等。电缆及施工主要是指电缆规格型号、抗干扰能力和铺设方式等。
3.3 软件
软件安全性主要包括操作系统软件、服务器系统软件、SCADA软件、第三方软件、编制的应用软件等。系统安全性涉及系统保护与保密两个方面，旨在保障系统中数据的完整性、可用性和机密性，涉及到技术、管理、法律、道德等问题。
目前系统安全的分级管理机制主要是：
(l)系统级管理(注册、登录、口令机制)。
(2)用户级管理(分类授权)。
(3)目录、文件级管理(设权限、属性等)。
影响系统安全性的因素主要包括：
(l)人为破坏因素。有意、无意的非法操作、病毒破坏、黑客入侵等。
(2)自然破坏因素。火灾、水灾、震灾、战争和存储介质等硬、软件损坏等。
提高操作系统安全性的常规对策：
(l)授权机制。文件的二级存取控制，对操作权限的识别，存取控制矩阵等。
(2)防毒机制。采用防病毒软件对系统进行保护。
(3)备份、转储、恢复机制。通过转储操作，可形成文件或文件系统的多个副本。
(4)硬、软件冗余机制。通过冗余的方式，保证系统在崩溃后启用备用系统，保证操作系统的连续工作能力。
(5)文件保密机制。主要有口令法、隐藏法和加密解密法等。
(6)法制教育。对操作人员的职业道德、法制观念进行提高，减少系统操作人员的故意行为。
3.4 通信
SCADA系统的通信安全性主要包括内部通信、外部通信和第三方通信的不稳定性和潜在的通信危险。SCADA网络安全，通常是针对互联网(INTERNET)或企业内部网(INTRANET)上<
