Az ipari számítógépes vezérlőrendszer információbiztonsági technológiájának fejlődése az ipari automatizálási rendszerek fejlődésével folyamatosan fejlődik. Az automatizálási rendszerek fejlesztésének jelenlegi trendje a digitalizálás, az intelligencia, a hálózatépítés és az emberi-számítógépes interakció, ugyanakkor egyre több IT-technológiát alkalmaznak a hagyományos logikai vezérlésben és digitális vezérlésben. A jövőben az ipari vezérlőrendszerek információbiztonsági technológiája tovább támaszkodik a hagyományos informatikai technológiára, hogy intelligensebbé és hálózatosabbá tegye, és az irányítási rendszer nélkülözhetetlen részévé váljon. A hagyományos IP Internet információbiztonsági termék kutatás-fejlesztési útvonalához hasonlóan az ipari vezérlőrendszer információbiztonsági termékei is találnak egy konvergenciapontot az információbiztonság és az ipari termelésirányítás között, egy olyan termékrendszert alkotva, amely a biztonságos bevitel ipari vezérlőrendszerének sajátos jellemzőivel rendelkezik, biztonsági ellenőrzés és biztonságos kimenet. .
Az ipari irányítás biztonsága figyelembe veszi a funkcionális, fizikai és információbiztonságot
Az ipari vezérlőrendszerek biztonsága általában három szempontra osztható, nevezetesen funkcionális biztonságra, fizikai biztonságra és információbiztonságra.
A funkcionális biztonság az, hogy a berendezés- és üzembiztonsági funkciók elérése érdekében a védett és vezérlő berendezések biztonsággal kapcsolatos-részeinek megfelelően kell ellátniuk funkcióikat, és meghibásodás vagy hibás működés esetén a berendezésnek vagy rendszernek továbbra is karban kell tartania biztonságos állapotba kerül, vagy biztonságos állapotba lép.
A fizikai biztonság az olyan tényezők által okozott veszélyek csökkentése, mint az áramütés, tűz, sugárzás, mechanikai veszélyek és kémiai veszélyek.
Az IEC 62443 szabványban az ipari vezérlőrendszerek információbiztonságának meghatározása a következő: "A rendszer védelme érdekében tett intézkedések; a rendszer védelmét szolgáló intézkedések létrehozásával és fenntartásával elért rendszerállapot; a rendszererőforrásokhoz való jogosulatlan hozzáféréstől való mentesség képessége és jogosulatlan vagy véletlen megváltoztatása, megsemmisülése vagy elvesztése; a számítógépes rendszer képességei alapján biztosítani tudja, hogy illetéktelen személyek és rendszerek ne módosíthassák a szoftvert és annak adatait, ne férhessenek hozzá a rendszer funkcióihoz, de gondoskodni kell arról, hogy az arra jogosult személyek és rendszerek ne legyenek blokkolva ; akadályozza meg az ipari vezérlőrendszerekhez való hozzáférést Jogellenes vagy káros behatolás, illetve a megfelelő és tervezett működésbe való beavatkozás."
A három típusú biztonság definíciója és konnotációja meglehetősen eltérő.
A Funkcionális biztonság, a biztonsági integritási szintek koncepcióját közel 20 éve használják. A funkcionális biztonsági előírások megkövetelik, hogy egy komponens vagy rendszer biztonságát általában egyetlen számban fejezzék ki, és ez a szám egy védelmi tényező, amely az emberi egészség, a gyártásbiztonság és a környezetbiztonság védelmére javasolt alkatrész vagy rendszer meghibásodási arányán alapul.
A fizikai biztonságot, védelmi elemeket elsősorban a biztonsági gyártási műveleti előírások sorozata határozza meg. A kormányok, vállalatok és iparági szervezetek általában korlátozzák az ipari rendszerek helyszíni működésének-szabványosítását teljes biztonsági gyártási eljárásokkal, biztosítják a balesetek nyomon követhetőségét, és tisztázzák az érintett személyzet felelősségét. A fizikai biztonság védelmének fő módja az irányítás és az intézményi tényezők. .
Az ipari vezérlőrendszer információbiztonságának értékelési módszere eltér a funkcionális biztonság értékelésétől. Bár ezek mindegyike a személyzet egészségének, a termelés biztonságának vagy a környezetbiztonságnak a védelmét szolgálja, a funkcionális biztonsági használati biztonsági integritási szintet egy komponens vagy rendszer véletlenszerű hardveres meghibásodásának lehetősége alapján számítják ki, és az információbiztonsági rendszerek alkalmazási köre szélesebb. , és még sok más lehetséges ok és következmény. Az információbiztonságot befolyásoló tényezők nagyon összetettek, és nehéz egyszerű számmal leírni. A funkcionális biztonság teljes életciklus-biztonsági koncepciója azonban alkalmazható az információbiztonságra is, és az információbiztonság kezelését és karbantartását is ciklusokban kell végrehajtani.
Az ipari vezérlés biztonsága és a hálózati információbiztonság közötti különbség
Az ipari vezérlőrendszerek információbiztonsága és a hagyományos IP információs hálózatok biztonsága közötti különbségek a következők: 1. Különböző biztonsági követelmények, 2. Különbségek a biztonsági javítások és frissítési mechanizmusok között, 3. Különbségek a valós idejű teljesítményben és 4. Különbségek biztonságvédelmi prioritások , 5. Különbségek a biztonságvédelmi technológia alkalmazkodóképességében.
Általánosságban elmondható, hogy a hagyományos IP információs hálózatok biztonsága viszonylag kiforrott technológiákká és tervezési elvekké fejlődött (hitelesítés, hozzáférés-szabályozás, információs integritás, jogosultságok szétválasztása stb.), amelyek segítségével megelőzhetjük és reagálhatunk az ipari vezérlőrendszerek elleni támadásokra. Hagyományosan azonban a számítógépes információbiztonsági kutatás az információk védelmére összpontosít, és a kutatók nem veszik figyelembe, hogy egy támadás hogyan hat az értékelési és vezérlő algoritmusokra, és végső soron hogyan hat a támadás a fizikai világra.
Különféle meglévő információbiztonsági eszközök biztosíthatják a szükséges mechanizmusokat az irányítási rendszerek biztonságához. Ezek az egyedi mechanizmusok nem elegendőek a mély védelmi szabályozáshoz. A vezérlőrendszerek és a valós fizikai világ közötti interakciós folyamat mélyreható megértésével a kutatóknak fejleszteniük kell a jövőben. A feladat a következő lehet:
1. A támadások következményeinek jobb megértése: Eddig nem készült mélyreható-tanulmány arról, hogy a támadó milyen károkat okozhat, ha illetéktelenül hozzáfér valamely ellenőrzött hálózati eszközhöz.
2. Új támadásészlelési algoritmus megtervezése: A fizikai folyamat vezérlési viselkedésének megértésével, folyamatvezérlő parancsok és szenzormérések alapján azonosítható, hogy a támadó megpróbál-e beavatkozni a vezérlési vagy az érzékelő adataiba.
3. Tervezzen meg egy új támadásellenes -rugalmassági algoritmust és architektúrát: Ha ipari vezérlőrendszer támadási viselkedését észleli, a vezérlőparancs időben módosítható a vezérlőrendszer rugalmasságának növelése és a veszteségek csökkentése érdekében.
4. Tervezze meg az ipari SCADA rendszer terepi berendezéseihez megfelelő identitás-hitelesítési és jelszótechnológiát: Jelenleg néhány kiforrott, összetett és robusztus jelszótechnológia általában nem tudja teljesíteni a beléptető funkciót az ipari vezérlőrendszer terepi berendezéseiben. Ennek fő oka az, hogy a jelszó túl bonyolult. A mechanizmusok azzal a kockázattal járhatnak, hogy vészhelyzetben akadályozzák a vészhelyzeti eljárások gyors reagálását. Az ipari automatikus vezérlés szakértői általában úgy vélik, hogy a viszonylag gyenge jelszómechanizmusok (például alapértelmezett jelszavak, rögzített jelszavak, sőt üres jelszavak stb.) könnyebben kitalálhatók, továbbíthatók stb.
5. Ipari SCADA rendszerbiztonsági védelmi technológiák fejlesztése erősebb hardverkompatibilitás mellett: a hagyományos IT-adathálózatokban erős biztonsági védelmi képességekkel rendelkező technológiák, mint például a személyazonosság-hitelesítés, hitelesítés, titkosítás, behatolásészlelés és hozzáférés-ellenőrzési technológiák, általában hangsúlyozzák a több hálózat elfoglalását Sávszélesség , processzorteljesítmény és memória-erőforrások, amelyek nagyon korlátozottak az ipari vezérlőrendszer-berendezésekben, amelyeket eredetileg speciális helyszíni feladatok elvégzésére terveztek, általában alacsony-költségű, alacsony{2}}processzoros eszközök. Sőt, néhány nagyon elavult processzort (például az 1978-ban gyártott Intel 8088 processzort) még mindig használnak energiaipari rendszerek, például kőolaj- és vízellátás vezérlőberendezéseiben. Ezért nehéz az általános információbiztonsági védelmi technológiákat az ilyen eszközökben az ipari terepi vezérlőeszközök teljesítményének jelentős csökkenése nélkül telepíteni.
6. Több operációs rendszerrel vagy szoftverplatformmal kompatibilis biztonsági védelmi technológiák fejlesztése: Információbiztonsági technológiai mechanizmusok a hagyományos IT-adathálózatokban, főként információbiztonsági problémák megoldására általános-célú operációs rendszer-platformokon, például Windows, Linux és Unix . Az ipari SCADA-rendszerek területén a helyszíni ipari SCADA-rendszerek általában nem-nyilvános operációs rendszereket (néha firmware-nek is neveznek), dedikált szoftverplatformokat (például GE stb.) használnak, amelyeket egymástól függetlenül fejlesztettek ki. berendezések beszállítói (ABB, Siemens, Honeywell stb.). iFix stb.) adott ipari folyamatvezérlési funkciók elvégzéséhez. Ezért az információbiztonsági védelmi technológiák fejlesztése, bevezetése és akár frissítése nem-univerzális operációs rendszereken és szoftverplatformokon kulcsfontosságú kérdés, amelyet meg kell oldani az ipari SCADA-rendszerek információbiztonságának jövőjében.
Esemény-elő--,-esemény- és események-utáni védelmi rendszer létrehozása
Az ipari vezérlőrendszer információbiztonságának konnotációja, követelményei és céljellemzői meghatározzák néhány speciális információbiztonsági technológia és intézkedés szükségességét. Az ipari gyártási folyamatban IED-ek, PLC-k, RTU-k, vezérlők, kommunikációs processzorok, SCADA-rendszerek és különféle gyakorlati , Különféle típusú programozható digitális berendezésekben használják vagy konfigurálják az ipari vezérlés gyártásának, vezérlésének és kezelésének biztosítására szolgáló biztonsági funkció céljának eléréséhez. rendszerek. Valamennyi automatikus vezérlőrendszer információbiztonsági alaptechnológiája a beléptetés és a felhasználói azonosító hitelesítés. Ennek alapján néhány technológiát fejlesztettek ki a kommunikációs adatcsomagok biztonságának védelmére szondák, csatornatitkosítás, adatcsomag-ellenőrzés és hitelesítés révén. Az ipari irányítási rendszer információbiztonságának funkcionális biztonság melletti megvalósítása érdekében átfogó irányítási és átfogó biztonságvédelmi technológiai rendszer kiépítése szükséges az ipari vezérlőrendszer információbiztonságára a rendezvény előtt, alatt és után.
1. Fejlett védelmi technológia
Az elővédelmi technológia az ipari vezérlés információbiztonsági védelmi technológiai rendszerének fontos része. Jelenleg számos kiforrott alaptechnológia használható: hozzáférés-felügyelet/ipari vezérlés dedikált tűzfal, személyazonosság-hitelesítés, azonosító berendezések, biometrikus-alapú azonosítási technológia, biztonságos modemek, titkosítási technológia, nyilvános kulcsú infrastruktúra (PKI) , virtuális helyi hálózat (VPN).
2. Reagálási technológia az eseményben
A behatolásészlelés (IDS) technológia nagyon hatékonyan azonosítja a belső helytelen műveleteket és a belső hozzáférést megkísérlő külső támadókat. Képes észlelni és azonosítani a belső vagy külső felhasználók hálózat megzavarására irányuló szándékát. Az IDS-eknek két általános formája van: digitális aláírás-észlelő rendszerek és szabálytalanság-észlelő rendszerek. A behatolók gyakran megtámadják a digitális aláírásokat, hogy hozzáférjenek a rendszerhez, vagy veszélyeztetjék a hálózat integritását. A digitális aláírás-észlelő rendszer összehasonlítja az aktuális támadási jellemzőket az ismert támadási jellemzők adatbázisával, és végül meghatározza az összehasonlítás eredményét a kiválasztott érzékenységnek megfelelően. Ezután az összehasonlítás eredményének megfelelően meghatározzák a támadási viselkedés előfordulását, hogy blokkolják a támadási viselkedést, és értesítsék a rendszergazdát, hogy az aktuális rendszer támadás alatt áll. A szabálytalanságészlelési technológia a futó rendszer és a normál rendszerviselkedés közötti különbségek összehasonlításával meghatározza a behatolás előfordulását, és riasztást küld a rendszergazdáknak. Az IDS például észlelheti a rendellenes rendszertevékenységet éjfélkor, vagy a külső hálózat I/O portjához való erős hozzáférést. Rendellenes tevékenység esetén az IDS blokkolhatja a támadásokat, és figyelmeztetheti a rendszergazdákat.
Mindkét fenti IDS rendszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai, azonban mindegyiknek ugyanaz a problémája, - hogyan kell beállítani az észlelési érzékenységet. A nagy érzékenység téves behatolási riasztást okoz, és az IDS minden behatolási riasztáshoz megfelelő rendszerműveleteket hajt végre. Ezért a túl sok téves behatolási riasztás nemcsak tönkreteszi a normál rendszer néhány szükséges funkcióját, hanem sok kárt is okoz a rendszerben. extra teher. Az alacsony érzékenység miatt az IDS nem tudja észlelni bizonyos behatolási viselkedések előfordulását, így az IDS szemet huny egyes behatolási viselkedések előtt, így a behatoló sikeresen beléphet a rendszerbe, és előre nem látható veszteségeket okozhat.
3. Esemény utáni-kriminalisztikai technológia
Az auditnapló-mechanizmus egy fájl, amely rögzíti a hitelesítési információkat és a legális és illegális felhasználók egyéb jellemző adatait, és az ipari vezérlőrendszerek információbiztonságának egyik legfontosabb -esemény utáni kriminalisztikai technológiája. Ezért a rendszerhez való minden hozzáférést és a kapcsolódó műveleteket dokumentálni kell. Amikor diagnosztizálják és megvizsgálják, hogy történt-e hálózati elektronikus behatolás, az auditnapló az egyik alapvető döntési kritérium. Ezenkívül a rendszer viselkedésének rögzítése az ipari SCADA rendszerek információbiztonságának általános technológiája.
Ezek az ipari számítógépes vezérlőrendszerek információbiztonságának néhány általánosan használt és hagyományos technológiája, és van néhány speciális kulcstechnológia az ipari vezérlőrendszerek információbiztonságának megvalósítási folyamatában.
