在 ICS（工业控制系统）和关键基础设施等高安全性环境中，即使是最先进的防火墙和入侵防御系统也有局限性。要真正保护敏感网络，企业需要一种完全消除外部访问可能性的解决方案。
数据二极管是功能强大、基于硬件的网络安全屏障，旨在强制执行单向数据流。在本指南中，我们将探讨数据二极管的工作原理、它们对 ICS 安全至关重要的原因，以及它们如何帮助企业满足监管合规性要求。
什么是数据二极管？
单向数据流解释
单向数据流确保信息只能朝一个方向流动--通常是从高安全区（如操作网络）到低安全区（如数据历史学家或企业网络）。与传统的双向系统（如基于 TCP/IP 的通信）不同，数据二极管从物理上限制了反向流量，使其成为网络隔离和信息安全的理想选择。
数据二极管如何工作？
数据二极管的工作原理是允许在两个独立网段之间进行单向数据传输。它通常由一个硬件组件组成，确保数据可以离开安全网络，但不能返回。
数据二极管是重要的网络安全屏障，可防止未经授权的访问、远程命令注入和数据泄漏。
数据二极管的技术架构
数据二极管的核心技术结构包括一个发送器和一个接收器模块，通过单向光链路连接。硬件的物理结构可阻挡任何返回信号。在更先进的系统中，如OPSWAT的 MetaDefender Optical Diode的 MetaDefender Optical Diode，该设备可能包括多扫描引擎、协议中断支持和文件消毒，以提供更多层次的保护。
主要设计考虑因素：
- 防止篡改的专用硬件
- 兼容不同的网络拓扑结构
网络安全实施
部署数据二极管需要在网络架构中进行战略性部署--通常是在具有不同信任级别的区域之间。常见的部署模式包括
- ICS 网络和企业区之间
- 从 SCADA 系统到远程监控地点
- 作为隔离环境的安全数据传输机制
面临的挑战可能包括与传统系统集成和协议不兼容，但现代解决方案提供协议适配器和传输代理，可简化实施过程。
Industrial 控制系统中的数据二极管
能源、制造和运输等Industrial 越来越依赖于 ICS 和 SCADA 系统。这些系统通常使用过时的软件，缺乏现代安全功能，因此成为网络攻击的主要目标。
加强 ICS 安全
数据二极管通过以下方式为综合监控系统网络提供重要保障
- 阻止传入的恶意软件或勒索软件威胁
- 防止敏感业务数据外泄
- 在不暴露控制系统的情况下安全输出监测数据
案例研究示例
一家大型石油天然气公司在其炼油厂部署了OPSWAT的MetaDefender Optical Diode ，以隔离控制网络与企业 IT。其结果是：运营不中断，并符合 TSA 网络安全指令。
在我们的博客中了解更多信息：利用多重扫描和数据二极管加强高安全性网络的 3 种方法
数据二极管的合规性和监管标准
随着政府和行业监管机构推动制定更严格的网络安全标准，数据二极管正成为实现合规性的关键。
符合 ISO 27001 标准
数据二极管可在高风险环境中确保数据的保密性、完整性和可用性，有助于满足ISO 27001和其他标准的要求。以下法规和指南中也提到了它们：
- NIST
- NERC CIP
- TSA SD 02C
- IEC 62443
数据二极管通过物理方式实施网络分段，确保各组织满足安全空气屏蔽或隔离网络的要求。
数据二极管与其他安全解决方案的比较
虽然防火墙、数据防护装置和入侵防御系统都能提供保护，但只有数据二极管能在硬件层面为单向通信提供无懈可击的保证。
数据二极管与Firewall
| 特点 | 数据二极管 | Firewall |
| 数据流 | 仅单向 | 双向（基于规则） |
| 攻击面 | 最低限度 | 更高（软件漏洞） |
| 理想应用案例 | ICS、SCADA、隔空网络 | 一般企业环境 |
防火墙依赖规则，需要经常打补丁，而数据二极管则不同，它通过设计消除了反向通信的可能性。防火墙在网络之间共享可路由信息。数据二极管利用协议中断确保网络完全保密，因此不会在网络之间共享可路由信息。
数据二极管与数据保护
数据防护是基于软件的解决方案，用于检查、过滤和在网络之间传输数据。它们虽然有用，但容易受到以下因素的影响
- 软件 配置错误
- 底层操作系统中的漏洞
- 内部威胁
相比之下，数据二极管可对单向数据流进行防篡改物理执行，因此非常适合关键基础设施环境。
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MetaDefender Optical Diode：全面的数据二极管解决方案
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随着最近对 FEND 的收购，OPSWAT 现在可为各种使用情况提供数据二极管，从远程设施的紧凑型部署到大规模工业应用。无论您是要保护炼油厂、发电厂、交通枢纽还是防御系统的安全，都有一款MetaDefender Optical Diode 专为您的环境而设计。
我们的二极管产品包括
- 通过 EAL4+ 认证的解决方案，可实现高保障的安全功能
- 通过 C1D2 认证的变体专为石油、天然气和制造业等危险环境而设计
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MetaDefender Optical Diode 将物理单向数据流与先进的威胁防御相结合，确保您的关键网络能够安全通信，而不会被暴露。它不仅仅是网络安全设备，更是高风险环境下的安心之选。
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常见问题 (FAQ)
问：数据二极管如何与 TCP 配合使用？
数据二极管不支持本地 TCP 双向通信。取而代之的是使用代理系统或重传协议来模拟响应，从而实现基于 TCP 的数据（如系统日志或文件流）的单向传输。
问：数据二极管如何工作？
数据二极管通过物理方式实现单向数据传输，确保信息可以离开安全系统，但无法再次进入系统，从而消除了后信道漏洞。
问：数据二极管的速度有多快？
速度因型号而异，但OPSWAT等现代数据二极管可支持高达10 Gbps 的速度，具体取决于所支持的协议和数据类型。
问：防火墙和数据二极管有什么区别？
防火墙根据策略过滤双向通信；数据二极管只允许单向数据流，并在物理上阻止任何返回通信，从而提供更强的隔离能力。
问：谁需要数据二极管？
任何管理关键基础设施、机密网络或空中屏蔽系统的组织都应考虑使用数据二极管，以确保边界不可触犯。
问：数据二极管和防火墙有哪些优缺点？
数据二极管提供严格的隔离，但缺乏双向支持。防火墙具有灵活性，但需要仔细配置以避免漏洞。
问：为什么需要数据二极管？
数据二极管对于消除高安全性网络中的远程漏洞和数据泄露风险至关重要。
问：数据保护和数据二极管有什么区别？
数据卫士依靠软件检查和过滤；数据二极管则依靠硬件级的物理单向通信来确保网络边界的安全。
