桌面級虛擬化與企業級平台的差異
在實際操作中，玄貓將會展示VMware Fusion（macOS平台）或VMPlayer/VMWorkstation（Windows平台）的截圖，這些是桌面級的虛擬化產品。它們與企業級的vSphere平台（包含ESXi Hypervisor）在功能和管理方式上有所不同，但其核心虛擬化原理是相通的。
vSphere是VMware的企業級雲端運算和虛擬化平台，而ESXi則是vSphere平台中的核心Hypervisor。對於高科技養成而言，從桌面級虛擬化入手，逐步理解企業級平台的複雜性，是一個循序漸進的有效路徑。透過實際操作，我們將能夠掌握虛擬化技術的精髓，並將這些知識應用於更廣闊的技術領域。
虛擬化實戰：搭建工業控制系統（ICS）安全實驗室
啟動虛擬化環境：從理論到實踐的關鍵一步
玄貓認為，理解虛擬化理論是基礎，但動手實踐才是將知識轉化為能力的關鍵。本節將引導讀者如何「啟動一切」，從零開始搭建一個基於VMware ESXi的虛擬化環境，並模擬一個SCADA（監控與數據採集）系統，為後續章節的工業滲透測試奠定基礎。
搭建這樣一個實驗室，需要對硬體資源有基本的認知。雖然我們目標是虛擬化，但底層的物理硬體效能直接決定了虛擬環境的流暢度與可擴展性。玄貓建議，至少需要16 GB的RAM和四核心處理器。這是確保多個虛擬機器（如Ubuntu、Windows工程工作站、Kali Linux）能夠同時穩定運行的最低配置。
硬體資源考量與最佳實踐
- RAM（記憶體）：當系統記憶體不足時，會發生**分頁（Paging）**現象，即將記憶體中的數據暫時寫入硬碟，以釋放記憶體空間。這會嚴重拖慢系統效能。因此，充足的RAM是虛擬化環境流暢運行的保障。
- CPU（處理器）：多核心處理器能為多個虛擬機器提供獨立的運算資源，提升整體效能。
- 儲存：快速的固態硬碟（SSD）對於虛擬機器的啟動速度和運行效能至關重要。
玄貓的實驗室從最初的Dell PowerEdge R710伺服器，演進到現在的Gigabyte Brix和Intel NUC等小型化、低噪音的設備，甚至是利用報廢的加密貨幣挖礦設備進行改造。這表明，搭建實驗室不一定需要昂貴的全新設備，透過巧妙利用現有資源或尋找高性價比的二手設備，也能達到相同的效果。
玄貓實驗室配置範例：
- CPU：AMD Ryzen 7 3800X
- RAM：128 GB
- 儲存：2 TB
對於預算有限或空間受限的讀者，玄貓強烈推薦Intel NUC系列，搭配至少16 GB RAM和雙網路介面，其小巧的體積和相對低的噪音，使其成為運行VMware ESXi的理想選擇。
實驗室搭建步驟：從Hypervisor到多虛擬機器部署
本節將詳細闡述如何一步步搭建ICS安全實驗室，包括Hypervisor的安裝、多個虛擬機器的部署，以及網路區段的配置。
此圖示：ICS安全實驗室虛擬化部署架構
@startuml
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!define PLANTUML_FORMAT svg
!theme _none_
skinparam dpi auto
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skinparam linetype ortho
skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
skinparam defaultFontSize 16
skinparam minClassWidth 100
rectangle "物理主機 (Physical Host)" as host {
component "ESXi Hypervisor" as esxi
}
rectangle "虛擬網路 (Virtual Network)" as vnet {
component "管理網路 (Management Network)" as mgmt_net
component "DMZ 網路 (DMZ Network)" as dmz_net
component "控制網路 (Control Network)" as control_net
}
rectangle "虛擬機器 (Virtual Machines)" as vms {
rectangle "Ubuntu (Pseudo-PLC)" as pseudo_plc
rectangle "Ubuntu (Pseudo-SCADA)" as pseudo_scada
rectangle "Windows 工程工作站" as win_ews
rectangle "Kali Linux (滲透測試)" as kali_linux
}
host -- esxi : 部署
esxi -- vnet : 虛擬化網路介面
mgmt_net -- win_ews : 管理存取
dmz_net -- pseudo_scada : 外部介面
control_net -- pseudo_plc : 內部控制
win_ews -- pseudo_scada : 監控與組態
kali_linux -- dmz_net : 攻擊模擬
kali_linux -- mgmt_net : 攻擊模擬
note right of vnet
模擬 Purdue 模型
end note
@enduml看圖說話：
此圖示展示了一個ICS安全實驗室的虛擬化部署架構。最底層是運行ESXi Hypervisor的物理主機，它是所有虛擬機器的基礎。ESXi Hypervisor負責虛擬化物理主機的資源，並創建多個虛擬網路，以模擬真實ICS環境中的網路區段。圖中劃分了管理網路、DMZ網路和控制網路，這些網路區段的劃分旨在模擬Purdue模型的層次結構，實現網路隔離。在這些虛擬網路中，部署了多個虛擬機器：Ubuntu作為偽PLC和偽SCADA，用於模擬工業控制設備；Windows工程工作站，用於對SCADA系統進行監控與組態；以及Kali Linux，作為攻擊者機器，用於發動滲透測試。這種架構允許我們在一個安全隔離且高度可控的環境中，全面地學習和實踐ICS安全攻防技術。
詳細安裝與配置步驟：
- 安裝VMware Fusion（或VMware Workstation）：這是桌面級虛擬化軟體，用於在個人電腦上運行虛擬機器，或作為管理ESXi的客戶端。玄貓推薦使用Fusion Pro版本，因其功能更為全面。
- 下載Fusion：前往VMware官方網站下載Fusion的評估版。
- 安裝過程：按照指示完成安裝，過程通常直觀簡潔。
- 安裝ESXi Hypervisor：這是實驗室的骨幹，將直接運行在物理主機上。
- 準備ESXi ISO：從VMware官方網站獲取ESXi的ISO映像檔。
- 製作可啟動媒體：將ISO燒錄到USB隨身碟或光碟。
- 安裝ESXi：從可啟動媒體啟動物理主機，按照ESXi安裝精靈的指示完成安裝。
- 部署虛擬機器：在ESXi上創建並配置多個虛擬機器。
- Ubuntu作為偽PLC（Programmable Logic Controller）：安裝Ubuntu作業系統，並配置相關軟體，模擬PLC的行為。
- Ubuntu作為偽SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）：安裝Ubuntu作業系統，並部署SCADA相關軟體，作為監控與數據採集系統。
- Windows工程工作站：安裝Windows作業系統，用於運行SCADA組態軟體、HMI介面以及其他工程工具。
- Kali Linux：安裝Kali Linux作業系統，作為滲透測試平台，內含豐富的資安工具。
- 設定網路區段：這是模擬真實ICS環境的關鍵。我們將遵循類似Purdue模型的網路分層架構，實現網路隔離。
- 管理網路：用於管理ESXi、vCenter以及工程工作站。
- DMZ網路：用於放置對外提供服務的SCADA組件，如Web HMI。
- 控制網路：用於放置PLC等底層控制設備，與DMZ網路隔離。
- 配置虛擬交換機與埠群組：在ESXi中創建多個虛擬交換機，並將不同的虛擬機器連接到對應的網路區段。
- 路由與防火牆規則：配置虛擬路由器或防火牆虛擬機器，實現不同網路區段之間的流量控制與隔離。
玄貓堅信，透過這樣一個精心設計的虛擬化實驗室，讀者將能夠在安全、可控的環境中，深入探索工業控制系統的運作機制、潛在的安全漏洞以及有效的防禦策略。這不僅是技術能力的提升，更是對未來工業安全挑戰的積極準備。
結論
評估此發展路徑的長期效益後，這套從桌面級虛擬化延伸至企業級模擬的實踐方法，其核心價值在於將抽象的資安理論轉化為可觸摸、可驗證的攻防場景。相較於純理論學習，它提供了無可替代的能力建構深度。然而，初期的硬體規劃與資源調度，確實是實踐者面臨的首要門檻，這一步的決策品質直接影響後續的學習效率與擴展性。展望未來，這種搭建高擬真度數位靶場的能力，將不再僅是技術專家的選修，而是資安戰略規劃者與架構師的核心職能，用以評估風險、驗證防禦並培養團隊戰力。玄貓認為，對於有志於在工業安全領域取得領導地位的專業人士而言，投資建構個人虛擬化實驗室，已是不可或缺的策略性自我投資。
