Rozwój technologii bezpieczeństwa informacji przemysłowych komputerowych systemów sterowania stale ewoluuje wraz z rozwojem systemu automatyki przemysłowej. Obecny trend rozwoju systemów automatyzacji to cyfryzacja, inteligencja, tworzenie sieci i interakcja między ludźmi-komputerem, a jednocześnie coraz więcej technologii informatycznych stosuje się do tradycyjnego sterowania logicznego i sterowania cyfrowego. W przyszłości technologia bezpieczeństwa informacji przemysłowego systemu sterowania będzie dalej opierać się na tradycyjnej technologii IT, aby uczynić ją bardziej inteligentną i sieciową oraz stać się nieodzowną częścią systemu sterowania. Podobnie jak w przypadku produktów bezpieczeństwa informacji R&D tradycyjnego Internetu IP, produkty bezpieczeństwa informacji przemysłowych systemów sterowania znajdą punkt zbieżności między bezpieczeństwem informacji a kontrolą produkcji przemysłowej, tworząc system produktu o charakterystycznych cechach przemysłowego systemu kontroli bezpiecznego wprowadzania danych, kontrola bezpieczeństwa i bezpieczne wyjście. .
Bezpieczeństwo sterowania przemysłowego uwzględnia bezpieczeństwo funkcjonalne, fizyczne i informacyjne
Zazwyczaj bezpieczeństwo przemysłowych systemów sterowania można podzielić na trzy aspekty, a mianowicie bezpieczeństwo funkcjonalne, bezpieczeństwo fizyczne oraz bezpieczeństwo informacji.
Bezpieczeństwo funkcjonalne polega na tym, że w celu osiągnięcia funkcji bezpieczeństwa sprzętu i zakładu, części związane z bezpieczeństwem- sprzętu chronionego i sterującego muszą prawidłowo wykonywać swoje funkcje, a gdy wystąpi awaria lub awaria, sprzęt lub system muszą nadal utrzymywać bezpieczny stan lub wejść w bezpieczny stan.
Bezpieczeństwo fizyczne to ograniczanie zagrożeń powodowanych przez czynniki takie jak porażenie prądem, pożar, promieniowanie, zagrożenia mechaniczne i chemiczne.
Definicja bezpieczeństwa informacji dla przemysłowych systemów sterowania w normie IEC 62443 brzmi: „Środki podjęte w celu ochrony systemu; stan systemu uzyskany poprzez ustanowienie i utrzymanie środków ochrony systemu; możliwość bycia wolnym od nieuprawnionego dostępu do zasobów systemu i nieautoryzowana lub przypadkowa zmiana, zniszczenie lub utrata; w oparciu o możliwości systemu komputerowego może zapewnić, że nieupoważniony personel i systemy nie będą mogły modyfikować oprogramowania i jego danych ani uzyskać dostępu do funkcji systemu, ale zapewnić, że upoważniony personel i systemy nie zostaną zablokowane uniemożliwić dostęp do przemysłowych systemów sterowania Bezprawne lub szkodliwe wtargnięcie lub ingerencję w jego prawidłowe i planowane działanie."
Definicje i konotacje tych trzech rodzajów zabezpieczeń są zupełnie inne.
Bezpieczeństwo funkcjonalne, koncepcja poziomów nienaruszalności bezpieczeństwa jest stosowana od prawie 20 lat. Specyfikacje bezpieczeństwa funkcjonalnego wymagają, aby bezpieczeństwo komponentu lub systemu było zwykle wyrażane jako pojedyncza liczba, a liczba ta jest współczynnikiem ochrony opartym na wskaźniku awaryjności komponentu lub systemu proponowanego w celu ochrony zdrowia ludzkiego, bezpieczeństwa produkcji i bezpieczeństwa środowiska.
Bezpieczeństwo fizyczne, elementy ochrony są określone głównie przez szereg specyfikacji operacji bezpieczeństwa produkcji. Rządy, przedsiębiorstwa i organizacje branżowe zazwyczaj ograniczają standaryzację-eksploatacji systemów przemysłowych na miejscu poprzez pełne procedury bezpiecznej eksploatacji produkcji, zapewniają identyfikowalność wypadków i wyjaśniają obowiązki odpowiedniego personelu. Czynniki zarządcze i instytucjonalne to główne sposoby ochrony bezpieczeństwa fizycznego. .
Metoda oceny bezpieczeństwa informacji przemysłowych systemów sterowania różni się od oceny bezpieczeństwa funkcjonalnego. Chociaż wszystkie one mają na celu ochronę zdrowia personelu, bezpieczeństwa produkcji lub bezpieczeństwa środowiskowego, poziom nienaruszalności bezpieczeństwa użytkowania bezpieczeństwa funkcjonalnego jest obliczany na podstawie możliwości przypadkowej awarii sprzętu lub awarii komponentu lub systemu, a systemy bezpieczeństwa informacji mają szerszy zakres zastosowań. i wiele innych możliwych przyczyn i konsekwencji. Czynniki wpływające na bezpieczeństwo informacji są bardzo złożone i trudne do opisania prostą liczbą. Jednak koncepcja pełnego cyklu życia bezpieczeństwa funkcjonalnego ma również zastosowanie do bezpieczeństwa informacji, a zarządzanie i utrzymanie bezpieczeństwa informacji również musi odbywać się cyklicznie.
Różnica między bezpieczeństwem sterowania przemysłowego a bezpieczeństwem informacji w sieci
Różnice między bezpieczeństwem informacji przemysłowych systemów sterowania a tradycyjnym bezpieczeństwem sieci IP to: 1. Różne wymagania bezpieczeństwa, 2. Różnice między łatami bezpieczeństwa i mechanizmami aktualizacji, 3. Różnice w wydajności -w czasie rzeczywistym, oraz 4. Różnice w priorytety ochrony bezpieczeństwa, 5. Różnice w adaptacyjności technologii ochrony bezpieczeństwa.
Ogólnie rzecz biorąc, tradycyjne zabezpieczenia sieci informacyjnych IP rozwinęły się w stosunkowo dojrzałe technologie i zasady projektowania (uwierzytelnianie, kontrola dostępu, integralność informacji, separacja uprawnień itp.), które mogą nam pomóc w zapobieganiu atakom na przemysłowe systemy sterowania i reagowaniu na nie. Tradycyjnie jednak badania nad bezpieczeństwem informacji komputerowych koncentrują się na ochronie informacji, a badacze nie biorą pod uwagę, jak atak wpływa na algorytmy oceny i kontroli, a ostatecznie, jak atak wpływa na świat fizyczny.
Różne istniejące narzędzia bezpieczeństwa informacji mogą zapewnić niezbędne mechanizmy bezpieczeństwa systemów kontroli. Te indywidualne mechanizmy nie wystarczą do głębokiej kontroli ochrony. Dzięki głębokiemu zrozumieniu procesu interakcji między systemami sterowania a rzeczywistym światem fizycznym naukowcy muszą rozwijać się w przyszłości. Zadanie może polegać na:
1. Lepsze zrozumienie konsekwencji ataku: Do tej pory nie przeprowadzono dogłębnej-badania szkód, jakie może wyrządzić osoba atakująca, jeśli uzyska nieautoryzowany dostęp do jakiegoś kontrolowanego urządzenia sieciowego.
2. Zaprojektuj nowy algorytm wykrywania ataku: dzięki zrozumieniu zachowania kontroli procesu fizycznego oraz na podstawie poleceń kontroli procesu i pomiarów czujników można określić, czy atakujący próbuje ingerować w dane kontrolne lub dane z czujników.
3. Zaprojektuj nowy algorytm i architekturę odporności na-atak: Po wykryciu ataku na system sterowania przemysłowego polecenie sterowania można zmienić w odpowiednim czasie, aby zwiększyć odporność systemu sterowania i zmniejszyć straty.
4. Zaprojektuj technologię uwierzytelniania tożsamości i hasła odpowiednią dla sprzętu polowego przemysłowego systemu SCADA: Obecnie niektóre dojrzałe, złożone i solidne technologie haseł zwykle nie są w stanie zrealizować funkcji kontroli dostępu w sprzęcie polowym przemysłowego systemu sterowania. Głównym powodem jest to, że hasło jest zbyt złożone. Mechanizmy mogą stwarzać ryzyko utrudnienia szybkiego reagowania procedur awaryjnych w sytuacjach awaryjnych. Eksperci w dziedzinie automatyki przemysłowej generalnie uważają, że stosunkowo słabe mechanizmy haseł (takie jak hasła domyślne, hasła stałe, a nawet hasła puste itp.) są łatwiejsze do odgadnięcia, przesłania itp. mają dodatkowy wpływ.
5. Opracuj przemysłowe technologie ochrony systemu SCADA o większej kompatybilności sprzętowej: technologie o silnych możliwościach ochrony bezpieczeństwa w tradycyjnych sieciach danych IT, takie jak uwierzytelnianie tożsamości, uwierzytelnianie, szyfrowanie, wykrywanie włamań i technologie kontroli dostępu, ogólnie kładą nacisk na zajmowanie większej liczby sieci , wydajność procesora i zasoby pamięci, które są bardzo ograniczone w przemysłowych systemach sterowania, które pierwotnie zostały zaprojektowane do wykonywania określonych zadań w terenie, są ogólnie tanimi-kosztownymi-urządzeniami z procesorami. Co więcej, niektóre bardzo przestarzałe procesory (takie jak procesor Intel 8088 wyprodukowany w 1978 r.) są nadal używane w urządzeniach sterujących przemysłowych systemów energetycznych, takich jak ropa naftowa i zaopatrzenie w wodę. Dlatego trudno jest wdrożyć w takich urządzeniach główne technologie ochrony bezpieczeństwa informacji bez znacznego pogorszenia wydajności przemysłowych urządzeń sterujących w terenie.
6. Opracuj technologie ochrony bezpieczeństwa kompatybilne z wieloma systemami operacyjnymi lub platformami oprogramowania: Mechanizmy technologii bezpieczeństwa informacji w tradycyjnych sieciach danych IT, głównie w celu rozwiązywania problemów z bezpieczeństwem informacji na ogólnych- platformach systemów operacyjnych, takich jak Windows, Linux i Unix . W dziedzinie przemysłowych systemów SCADA, urządzenia przemysłowego systemu SCADA-na miejscu zwykle korzystają z niepublicznych-systemów operacyjnych (czasami nazywanych oprogramowaniem układowym), dedykowanych platform oprogramowania (takich jak GE itp.) niezależnie opracowanych przez dostawcy sprzętu (ABB, Siemens, Honeywell itp.). iFix itp.) do realizacji określonych funkcji sterowania procesami przemysłowymi. Dlatego to, jak rozwijać, wdrażać, a nawet aktualizować technologie ochrony bezpieczeństwa informacji w nie-uniwersalnych systemach operacyjnych i platformach oprogramowania, jest kluczową kwestią, którą należy rozwiązać w przyszłości bezpieczeństwa informacji przemysłowych systemów SCADA.
Utwórz system ochrony przed-wydarzeniem, w-wydarzeniu i po-wydarzeniu
Konotacja, wymagania i docelowe cechy bezpieczeństwa informacji przemysłowych systemów sterowania określają potrzebę pewnych specjalnych technologii i środków bezpieczeństwa informacji. W przemysłowych procesach produkcyjnych urządzenia IED, PLC, RTU, sterowniki, procesory komunikacyjne, systemy SCADA i różne praktyczne, używane lub konfigurowane w różnych typach programowalnych urządzeń cyfrowych, aby osiągnąć cel funkcji bezpieczeństwa polegający na zapewnieniu produkcji, sterowania i zarządzania sterowaniem przemysłowym systemy. Podstawową technologią bezpieczeństwa informacji wszystkich systemów automatycznej kontroli jest kontrola dostępu i uwierzytelnianie tożsamości użytkowników. Na tej podstawie opracowywane są technologie służące do ochrony bezpieczeństwa pakietów danych komunikacyjnych za pomocą sond, szyfrowania kanałów, weryfikacji pakietów danych i uwierzytelniania. W celu realizacji bezpieczeństwa informacyjnego przemysłowego systemu sterowania w założeniu bezpieczeństwa funkcjonalnego, konieczne jest zbudowanie kompleksowego systemu zarządzania i ogólnej technologii ochrony bezpieczeństwa dla bezpieczeństwa informacyjnego przemysłowego systemu sterowania przed, w trakcie i po imprezie.
1. Zaawansowana technologia obrony
Technologia przed-obronna jest ważną częścią systemu technologii ochrony informacji w zakresie kontroli przemysłowej. Obecnie istnieje wiele dojrzałych podstawowych technologii, które można wykorzystać: kontrola dostępu/kontrola przemysłowa dedykowana zapora ogniowa, uwierzytelnianie tożsamości, sprzęt do identyfikacji, biometryczna- technologia identyfikacji, bezpieczne modemy, technologia szyfrowania, infrastruktura klucza publicznego (PKI) , wirtualna sieć lokalna (VPN).
2. Technologia odpowiedzi w przypadku zdarzenia
Technologia wykrywania włamań (IDS) jest bardzo skuteczna w identyfikowaniu wewnętrznych błędnych operacji i zewnętrznych napastników próbujących uzyskać dostęp wewnętrzny. Jest w stanie wykryć i zidentyfikować zamiary użytkowników wewnętrznych lub zewnętrznych, aby zakłócić działanie sieci. IDS występują w dwóch powszechnych formach: systemy wykrywania podpisów cyfrowych i systemy wykrywania nieprawidłowości. Intruzi często atakują podpisy cyfrowe, aby uzyskać dostęp do systemu lub naruszyć integralność sieci. System wykrywania podpisów cyfrowych porównuje aktualną charakterystykę ataku z bazą danych znanych charakterystyk ataku, a na koniec określa wynik porównania zgodnie z wybraną czułością. Następnie, zgodnie z wynikiem porównania, określa się wystąpienie zachowania ataku, aby zablokować zachowanie ataku i powiadomić administratora systemu, że obecny system jest atakowany. Technologia wykrywania nieprawidłowości określa występowanie włamań i ostrzega administratorów systemu, porównując różnicę między zachowaniem działającego systemu a normalnym zachowaniem systemu. Na przykład IDS może wykryć nienormalną aktywność systemu o północy lub ciężki dostęp do portu I/O z sieci zewnętrznej. Gdy wystąpi nienormalna aktywność, IDS może blokować ataki i ostrzegać administratorów systemu.
Oba powyższe systemy IDS mają swoje zalety i wady, jednak wszystkie mają ten sam problem -, jak ustawić czułość wykrywania. Wysoka czułość spowoduje fałszywe alarmy włamaniowe, a IDS wykona odpowiednie działania systemowe dla każdego alarmu włamaniowego. Dlatego zbyt wiele fałszywych alarmów włamaniowych nie tylko zniszczy niektóre niezbędne funkcje normalnego systemu, ale także spowoduje wiele uszkodzeń systemu. dodatkowe obciążenie. Niska czułość sprawi, że IDS nie będzie w stanie wykryć niektórych zachowań włamań, więc IDS przymknie oko na niektóre zachowania włamań, aby intruz mógł z powodzeniem wejść do systemu i spowodować nieprzewidywalne straty.
3. Opublikowanie-technologii śledczej zdarzeń
Mechanizm dziennika audytu to plik, który rejestruje informacje uwierzytelniające oraz inne charakterystyczne informacje dotyczące legalnych i nielegalnych użytkowników, i jest jedną z głównych technologii śledczych-poznawanych w przypadku zdarzeń w celu zapewnienia bezpieczeństwa informacji przemysłowych systemów sterowania. Dlatego każdy dostęp do systemu i związane z nim działania muszą być udokumentowane. Podczas diagnozowania i kontrolowania, czy doszło do włamania elektronicznego do sieci, dziennik audytu jest jednym z podstawowych kryteriów oceny. Ponadto rejestrowanie zachowania systemu jest również powszechną technologią zabezpieczania informacji przemysłowych systemów SCADA.
Są to niektóre powszechnie stosowane i konwencjonalne technologie w bezpieczeństwie informacji przemysłowych komputerowych systemów sterowania, a także specjalne kluczowe technologie w procesie wdrażania bezpieczeństwa informacji przemysłowych systemów sterowania.
