工业控制系统在制造业中具有广泛应用,依靠工业控制系统实现自动化作业与居民的生产生活息息相关。机场航油自控系统则是典型的工业控制系统,在油气生产、运输、管理方面有着不可替代的作用。如今航油自控系统已与企业网络互联,因而变得相对的开放,但随之而来的信息安全问题也不容忽视。由于航油自控系统其功能性强、复杂程度高、造价昂贵、影响范围广的特点,很难在真实的平台上开展网络攻击防御的研究性测试,并且现有的模拟平台并不能真实全面地模拟油气集输系统业务流程。本文针对机场航油自控系统,提出一种适用于工业自控系统的安全分析方法。将形式化分析方法与渗透测试技术相结合,从理论验证、模型仿真、现实攻防三个维度分析工控系统所存在的潜在威胁与漏洞,并提出针对工控协议、PLC硬件、软件的安全防护措施。首先根据时间自动机原理,利用形式化分析方法对机场航油自控系统进行网络安全性分析。参考系统网络拓扑图,分别构建航油自控系统时间自动机模型、攻击者时间自动机模型、防御措施时间自动机模型,研究在正常情况下、受到网络攻击条件下、引入安全防护措施条件下,系统安全属性的变化以及业务流程所受的影响。实验结果表明所建立的防护措施恢复了系统的完整性、可用性、机密性,保障了航油运输的正常业务。其次在航油自控系统半实物仿真测试平台上开展渗透测试。利用所收集到的端口信息以及系统漏洞,分别对该测试平台的PLC硬件、上位机软件、服务器发动攻击。根据在攻击过程中发现的系统典型威胁与漏洞,选用工业防火墙对系统进行安全防护。实验结果表明防火墙的部署位置影响防御效果,最佳部署位置应该建立在生产管理层与过程控制层之间,才能够实现对系统的有效保护。最后提出针对航油自控系统的安全防护策略。由于工业防火墙具备较强的环境适应性、可靠性、针对性和实时性,对系统加装工业防火墙可以抵御网络攻击,降低风险,减少损失。同时及时更新PLC设备与监控站内的软件,可以做到减少系统漏洞,降低系统风险。