強化人機介面安全性的策略和技巧

隨著技術與營運科技（OT）加速融合，企業在日常運轉中倚賴的人機介面（Human-Machine Interface, HMI）已成為關鍵資產。從工程站、HMI工作站到SCADA與PLC/RTU的上下行通訊，任何一處薄弱環節都可能影響安全與可用性。因此，建立以標準為核心、可驗證且可落地的HMI安全性策略，對維持生產連續性與資料完整性至關重要。

近年業界研究與實務經驗顯示，中小企業常因資源限制而延宕資安投資，但在快速演進的威脅環境中，優先導入基線控管（資產盤點、最小權限、補丁節奏、備援與稽核）及釣魚抵抗式多因素驗證，可以以有限資源取得顯著風險下降。對於行動媒體與關鍵儲存裝置，建議採用NIST SP 800-38E定義之AES-XTS；關鍵儲存裝置使用通過NIST CMVP驗證的FIPS 140-3 Level 2/3密碼模組（證書編號#XXXX），以確保模組層級安全性。

重點策略

• 先落實釣魚抵抗式MFA（FIDO2/WebAuthn或Passkeys），並套用最小權限的RBAC。
• 依Purdue Model進行網路分層與分段，對關鍵HMI/工程站實施白名單與細粒度ACL。
• 建立補丁與維護節奏（含維護時窗與回復機制），並管理韌體/軟體SBOM。
• 導入備援與異地備份演練，確保可用性與復原力。
• 採用跳板機與零信任網路存取（ZTNA）控管遠端維護，強制審計與記錄留存。

當前人機介面安全的挑戰

網路與OT環境日益複雜，人機介面安全障礙正在成為營運韌性的核心議題。HMI連結人與機器的操作橋樑，一旦遭入侵，影響不僅是資料外洩，更可能導致控制邏輯被竄改、產線停擺或安全事故。

挑戰主要來自兩方面：演進中的外部威脅與內部治理不足。外部攻擊技術持續精進（如針對工程站的惡意載入、橫向移動與認證竊取），而風險的主因往往不是加密演算法本身被破解，而是實作與憑證/金鑰管理：應落實金鑰輪替與硬體信任根（TPM/HSM）保護、憑證生命週期管理與撤銷、韌體與程式碼簽章驗證，降低實作弱點遭濫用的機會。

保護資料與控制命令不僅是企業責任，更是存續基礎。隨著資料保護與關鍵基礎設施相關規範逐步強化，有效管理HMI與OT資安已是營運管理的重要一環。

內部風險同樣不可忽視：社交工程、釣魚電郵、權限過度與變更缺乏審核，常讓攻擊者輕易進入控制網。持續教育與模擬演練、導入釣魚抵抗式MFA與變更管理流程，是建立人與流程雙重防線的關鍵。

在此背景下，應持續追蹤權威機構的安全通告與最佳實務，並將其轉化為企業內部的標準作業程序與檢核清單，讓技術、流程與人員訓練形成完整的安全網。

HMI安全性的重要性

隨著企業愈加依賴即時控制與資料可視化，HMI安全措施成為穩定運轉與資訊保護的核心。建議以權威框架對齊：對應IEC 62443（如-3-3安全等級與-4-2元件要求）、NIST SP 800-82（工控系統安全指南）與ISO/IEC 27001:2022，將HMI資產依風險分區，並映射至相應的安全等級與控管。

技術創新在HMI安全提升上發揮關鍵作用：對儲存與傳輸資料採用AES-XTS與TLS 1.3等標準化機制，使用通過NIST CMVP驗證的FIPS 140-3 Level 2/3密碼模組保護關鍵金鑰；同步確保人員具備面對OT威脅的實務訓練，從而兼顧品牌信任與客戶資料安全。

實務上，建議依企業特性建立分區分級策略，持續滾動式改進，並以可驗證的加密與治理機制，兼顧可用性、完整性與安全性，提升整體競爭力。

策略一：針對人機介面實施定時更新

定時更新是抵禦已知漏洞的第一道防線。除修補套件外，亦需規劃維護時窗、回復機制與測試環境，並以SBOM盤點相依套件，將風險可視化與可控化。

透過版本控管、備援與回滾設計，確保在生產時段對HMI與工程站的影響降至最低，同時維持系統安全與可用性之間的平衡。

透過上述節奏化更新，維持安全與營運連續性，並降低變更帶來的不可預期風險。

策略二：強化身份認證機制

身份驗證是存取控制的基石。建議優先部署釣魚抵抗式MFA（FIDO2/WebAuthn安全金鑰或Passkeys），並以裝置姿態（device posture）與情境為條件的政策加強風險控管；如無法全面推行，採用App型TOTP為次選，簡訊/SMS一次性密碼僅作為備援，並搭配SIM交換（SIM-swap）防護。

在OT環境中，結合工程帳號分離、管理動作升級授權與操作錄影，能顯著降低未授權操作的風險，同時保留追溯性。

如下表對比幾種常見認證方式與適用情境：

選擇合適的認證組合並制定例外處理流程，有助於在安全性與操作效率之間取得最佳平衡。

策略三：進行硬體的安全升級

硬體升級不僅關乎效能，也關乎合規與風險降低。建議導入具備TPM/HSM的裝置以保護金鑰與憑證、支援安全開機與韌體簽章驗證，並評估設備是否符合IEC 62443-4-2的元件級安全要求，以確保與現代化控管相容。

過時設備往往無法支援現代化加密、身份驗證與稽核需求。定期升級能與最新安全控制相容，並降低未知弱點的暴露面。

藉由升級，企業可同時提升營運效率與安全韌性，為後續的標準化控管奠定基礎。

策略四：使用 VPN 保護數據傳輸

在OT/HMI遠端維護情境，僅依賴一般VPN不足以應對風險。建議以零信任網路存取（ZTNA）與跳板機建立單一進入點，使用IPsec/SSL作為隧道技術，但授權應以身份、裝置狀態與情境為核心；同時對流量實施細粒度ACL與白名單，只允許必要工控協定（如Modbus、DNP3）往返已授權資產，並啟用完整的審計與錄影。

此作法兼顧可用性與可稽核性，降低橫向移動與憑證濫用的風險，亦能滿足日益嚴格的合規要求。

VPN/遠端存取在OT環境的主要優勢與場景包括：

相較於通用情境，OT遠端維護更重視最小權限、審計與即時性，應優先以策略化控管落實。

策略五：智慧型硬體的整合分析

智慧型自動化的關鍵在於硬體整合與可觀測性。透過感測器與協定層行為分析，即時感知異常並觸發警戒；結合臉部/語音辨識於門禁與敏感操作的升級授權，可提升操作效率並降低誤用。於工程站與HMI導入應用白名單與檔案完整性監控，可有效阻擋未經授權的可執行檔。

當系統能將環境訊號轉為可行動的安全事件，並與存取控制緊密聯動，HMI不再只是介面，而是自我防護的一環。

整合感測、身份與行為分析，能在不影響現場即時性的前提下，提升反應速度與判斷準確度。

以下示例展示硬體整合如何強化HMI安全：

透過軟硬協同與標準化控管，智慧化既能提升效率，也能成為資安助力。

策略六：教育與訓練—提升員工安全認知

員工是第一道防線。針對OT/HMI場景的安全教育與員工訓練，應涵蓋釣魚抵抗式MFA使用、變更管理流程、遠端維護SOP、異常通報與演練等，讓現場與後勤團隊在真實情境中具備實戰能力。

建議定期進行攻防演練與桌上兵棋推演，優先強化高風險流程的人員熟練度與應變能力。

持續的教育能將安全內化為文化，讓每位同仁成為安全策略的一部分。

策略七：實行網路安全與個資保護法規

網路法規與個資保護是營運管理的重要基石。除既有的資料保護規範外，亦須關注關鍵基礎設施與供應鏈安全：如NIS2對營運者與供應鏈的義務要求、上市企業的事件揭露規範，以及以SBOM掌握元件相依與漏洞曝險，確保合規與風險可視性。

建議以自動化工具追蹤法規與弱點通告，將法規條款映射至內部控制與記錄，建立可稽核的證據鏈。

藉由政策、流程與工具三位一體的方式，建立可持續的合規與治理能力。

策略八：合作與共享技術以提高防護力

技術合作與知識共享能快速提升整體防護力。跨部門與跨組織交流最佳實務（從Purdue Model分層、Zero Trust到事件通報與復原流程），可加速落地並縮短學習曲線。

透過共同練兵、資料與經驗交換，組織能夠更快識別新興威脅並形成可重複的防禦模式，讓投資效益最大化。

長期而言，開放且負責任的共享文化，能讓整個生態系逐步累積對抗能力，形成良性循環。

確保您的團隊積極參與社群與夥伴網絡，將前線經驗快速轉化為可複用的治理與技術控管。

結論

在高度數位化與互聯的時代，HMI安全需要以標準為本、以風險為導向，並兼顧即時性與可用性。本文從基線到進階，整合了網路分層、加密與金鑰治理、釣魚抵抗式MFA、硬體信任根、遠端維護的Zero Trust實務，以及對齊IEC 62443與NIST SP 800-82等權威框架的作法，協助您建立可驗證、可持續的安全體系。

持續更新軟硬體、強化教育訓練、完善數據與控制面管理，並選擇以標準與驗證為核心的技術夥伴（例如具備AES-XTS與通過NIST CMVP驗證之FIPS 140-3密碼模組的儲存解決方案），將使您的HMI環境在嚴苛的威脅中仍能穩健運行，並長期符合最新的安全標準。