Die Entwicklung der Informationssicherheitstechnologie des industriellen Computersteuerungssystems entwickelt sich ständig mit der Entwicklung des industriellen Automatisierungssystems weiter. Der aktuelle Trend bei der Entwicklung von Automatisierungssystemen geht in Richtung Digitalisierung, Intelligenz, Vernetzung und Mensch--Computer-Interaktion, und gleichzeitig wird mehr IT-Technologie auf traditionelle Logiksteuerung und digitale Steuerung angewendet. In Zukunft wird die Informationssicherheitstechnologie industrieller Steuerungssysteme weiter auf traditionelle IT-Technologie setzen, um sie intelligenter und vernetzter zu machen und zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Steuerungssystems zu werden. Ähnlich wie bei der F&E-Route für Informationssicherheitsprodukte des traditionellen IP-Internets finden die Informationssicherheitsprodukte für industrielle Steuerungssysteme einen Konvergenzpunkt zwischen Informationssicherheit und industrieller Produktionssteuerung und bilden ein Produktsystem mit charakteristischen Merkmalen des industriellen Steuerungssystems für sichere Eingaben. Sicherheitskontrolle und sicherer Ausgang. .
Industrial Control Security berücksichtigt funktionale, physische und Informationssicherheit
Üblicherweise kann die Sicherheit industrieller Steuerungssysteme in drei Aspekte unterteilt werden, nämlich funktionale Sicherheit, physische Sicherheit und Informationssicherheit.
Funktionale Sicherheit bedeutet, dass die sicherheitsrelevanten Teile der geschützten und steuernden Ausrüstung ihre Funktionen korrekt ausführen müssen, um Geräte- und Anlagensicherheitsfunktionen zu erreichen, und wenn ein Ausfall oder eine Fehlfunktion auftritt, muss das Gerät oder System weiterhin aufrechterhalten werden einen sicheren Zustand erreichen oder in einen sicheren Zustand übergehen .
Physische Sicherheit ist die Reduzierung von Gefahren, die durch Faktoren wie Stromschlag, Feuer, Strahlung, mechanische Gefahren und chemische Gefahren verursacht werden.
Die Definition der Informationssicherheit für industrielle Steuerungssysteme in IEC 62443 lautet: „Die zum Schutz des Systems ergriffenen Maßnahmen; der Systemzustand, der durch die Einrichtung und Aufrechterhaltung der Maßnahmen zum Schutz des Systems erreicht wird; die Fähigkeit, frei von unbefugtem Zugriff auf Systemressourcen zu sein und unbefugte oder zufällige Veränderung, Zerstörung oder Verlust; es kann aufgrund der Fähigkeit des Computersystems sicherstellen, dass unbefugtes Personal und Systeme weder die Software und ihre Daten verändern noch auf Systemfunktionen zugreifen können, aber dafür sorgen, dass autorisiertes Personal und Systeme nicht blockiert werden ; den Zugang zu industriellen Kontrollsystemen zu verhindern, rechtswidriges oder schädliches Eindringen oder Eingriffe in deren ordnungsgemäßen und geplanten Betrieb.“
Die Definitionen und Konnotationen der drei Sicherheitsarten sind sehr unterschiedlich.
Funktionale Sicherheit, das Konzept der Safety Integrity Levels wird seit fast 20 Jahren verwendet. Spezifikationen zur funktionalen Sicherheit erfordern, dass die Sicherheit einer Komponente oder eines Systems normalerweise als einzelne Zahl ausgedrückt wird, und diese Zahl ist ein Schutzfaktor, der auf der Ausfallrate der Komponente oder des Systems basiert, die zum Schutz der menschlichen Gesundheit, der Produktionssicherheit und der Umweltsicherheit vorgeschlagen wird.
Physische Sicherheit, Schutzelemente werden hauptsächlich durch eine Reihe von Sicherheitsspezifikationen für den Produktionsbetrieb definiert. Regierungen, Unternehmen und Branchenorganisationen schränken im Allgemeinen die Standardisierung des Betriebs von Industriesystemen vor Ort- durch vollständige Sicherheitsverfahren für den Produktionsbetrieb ein, stellen die Rückverfolgbarkeit von Unfällen sicher und klären die Verantwortlichkeiten des zuständigen Personals. Management und institutionelle Faktoren sind die wichtigsten Mittel zum Schutz der physischen Sicherheit. .
Die Bewertungsmethode der Informationssicherheit industrieller Steuerungssysteme unterscheidet sich von der Bewertung der funktionalen Sicherheit. Obwohl sie alle dem Schutz der Gesundheit des Personals, der Produktionssicherheit oder der Umwelt dienen, wird das Sicherheitsintegritätsniveau für funktionale Sicherheit basierend auf der Möglichkeit eines zufälligen Hardwareausfalls einer Komponente oder eines Systemausfalls berechnet, und Informationssicherheitssysteme haben ein breiteres Anwendungsspektrum. , und viele weitere mögliche Ursachen und Folgen. Die Faktoren, die die Informationssicherheit beeinflussen, sind sehr komplex und lassen sich nur schwer mit einfachen Zahlen beschreiben. Das Full-Life-Cycle-Security-Konzept der funktionalen Sicherheit gilt jedoch auch für die Informationssicherheit, und auch das Management und die Aufrechterhaltung der Informationssicherheit müssen in Zyklen erfolgen.
Der Unterschied zwischen Industrial Control Security und Network Information Security
Die Unterschiede zwischen der Informationssicherheit industrieller Steuerungssysteme und der traditionellen IP-Informationsnetzwerksicherheit sind: 1. Unterschiedliche Sicherheitsanforderungen, 2. Unterschiede zwischen Sicherheitspatches und Upgrade-Mechanismen, 3. Unterschiede in der Echtzeit-leistung und 4. Unterschiede in Sicherheitsschutzprioritäten, 5. Unterschiede in der Anpassungsfähigkeit von Sicherheitsschutztechnologien.
Im Allgemeinen hat sich die traditionelle IP-Informationsnetzwerksicherheit zu relativ ausgereiften Technologien und Designprinzipien (Authentifizierung, Zugriffskontrolle, Informationsintegrität, Privilegientrennung usw.) entwickelt, die uns helfen können, Angriffe auf industrielle Kontrollsysteme zu verhindern und darauf zu reagieren. Traditionell konzentriert sich die Computerinformationssicherheitsforschung jedoch auf den Schutz von Informationen, und die Forscher berücksichtigen nicht, wie sich ein Angriff auf Bewertungs- und Kontrollalgorithmen auswirkt und wie sich ein Angriff letztendlich auf die physische Welt auswirkt.
Verschiedene existierende Informationssicherheitswerkzeuge können notwendige Mechanismen für die Sicherheit von Steuersystemen bereitstellen. Diese individuellen Mechanismen reichen für eine tiefe Schutzkontrolle nicht aus. Durch ein tiefes Verständnis des Interaktionsprozesses zwischen Steuerungssystemen und der realen physischen Welt müssen Forscher in Zukunft entwickeln. Die Aufgabe könnte sein:
1. Besseres Verständnis der Folgen eines Angriffs: Bisher gab es keine eingehende Untersuchung des- Schadens, den ein Angreifer anrichten kann, wenn er sich unbefugten Zugriff auf ein kontrolliertes Netzwerkgerät verschafft.
2. Entwerfen Sie einen neuen Angriffserkennungsalgorithmus: Durch das Verständnis des Steuerungsverhaltens des physikalischen Prozesses und basierend auf Prozesssteuerungsbefehlen und Sensormessungen ist es möglich zu identifizieren, ob ein Angreifer versucht, Steuerungs- oder Sensordaten zu stören.
3. Entwerfen Sie einen neuen Anti--Resilienzalgorithmus und eine neue Architektur: Wenn ein Angriffsverhalten eines industriellen Steuerungssystems erkannt wird, kann der Steuerbefehl rechtzeitig geändert werden, um die Widerstandsfähigkeit des Steuerungssystems zu erhöhen und Verluste zu reduzieren.
4. Gestalten Sie die Identitätsauthentifizierungs- und Passworttechnologie, die für die Feldausrüstung des industriellen SCADA-Systems geeignet ist: Gegenwärtig kann eine ausgereifte, komplexe und robuste Passworttechnologie die Zugriffskontrollfunktion in der Feldausrüstung des industriellen Steuerungssystems normalerweise nicht vervollständigen. Der Hauptgrund ist, dass das Passwort zu komplex ist. Mechanismen laufen Gefahr, die schnelle Reaktion von Notfallmaßnahmen im Notfall zu behindern. Experten auf dem Gebiet der industriellen automatischen Steuerung glauben im Allgemeinen, dass relativ schwache Passwortmechanismen (wie Standardpasswörter, feste Passwörter und sogar leere Passwörter usw.) leichter zu erraten, zu übertragen usw. zusätzliche Auswirkungen haben.
5. Entwicklung von Sicherheitsschutztechnologien für industrielle SCADA-Systeme mit stärkerer Hardwarekompatibilität: Technologien mit starken Sicherheitsschutzfunktionen in traditionellen IT-Datennetzwerken, wie z , Prozessorleistung und Speicherressourcen, die in industriellen Steuerungssystemgeräten, die ursprünglich für die Ausführung spezieller Feldaufgaben entwickelt wurden, sehr begrenzt sind, sind im Allgemeinen kostengünstige -Prozessorgeräte mit niedrigem- Wert. Darüber hinaus werden einige sehr veraltete Prozessoren (wie der 1978 hergestellte Intel 8088-Prozessor) immer noch in den Steuergeräten energiewirtschaftlicher Systeme wie der Erdöl- und Wasserversorgung verwendet. Daher ist es schwierig, gängige Informationssicherheitsschutztechnologien in solchen Geräten einzusetzen, ohne die Leistung von industriellen Feldsteuergeräten erheblich zu verschlechtern.
6. Entwicklung von Sicherheitsschutztechnologien, die mit mehreren Betriebssystemen oder Softwareplattformen kompatibel sind: Mechanismen der Informationssicherheitstechnologie in traditionellen IT-Datennetzwerken, hauptsächlich zur Lösung von Informationssicherheitsproblemen auf allgemeinen -Betriebssystemplattformen wie Windows, Linux und Unix . Im Bereich der industriellen SCADA-Systeme verwenden die Geräte der -industriellen SCADA-Systeme vor Ort im Allgemeinen nicht-öffentliche Betriebssysteme (manchmal als Firmware bezeichnet), dedizierte Softwareplattformen (wie GE usw.), die unabhängig von entwickelt wurden Ausrüstungslieferanten (ABB, Siemens, Honeywell usw.). iFix usw.), um spezifische industrielle Prozesssteuerungsfunktionen zu vervollständigen. Daher ist die Entwicklung, Bereitstellung und sogar Aktualisierung von Informationssicherheitsschutztechnologien auf nicht-universellen Betriebssystemen und Softwareplattformen ein Schlüsselproblem, das in der Zukunft der Informationssicherheit von industriellen SCADA-Systemen gelöst werden muss.
Richten Sie ein Schutzsystem vor-Ereignissen, während-Ereignissen und nach-Ereignissen ein
Die Konnotation, Anforderungen und Zielmerkmale der Informationssicherheit industrieller Steuerungssysteme bestimmen den Bedarf an einigen speziellen Informationssicherheitstechnologien und -maßnahmen. Im industriellen Produktionsprozess werden IEDs, SPS, RTUs, Steuerungen, Kommunikationsprozessoren, SCADA-Systeme und verschiedene praktische, in verschiedenen Arten programmierbarer digitaler Geräte verwendet oder konfiguriert, um das Ziel der Sicherheitsfunktion zu erreichen, die Produktion, Steuerung und Verwaltung der industriellen Steuerung sicherzustellen Systeme. Die grundlegende Technologie der Informationssicherheit aller automatischen Kontrollsysteme ist die Zugangskontrolle und die Authentifizierung der Benutzeridentität. Auf dieser Grundlage werden einige Technologien entwickelt, um die Sicherheit von Kommunikationsdatenpaketen durch Sonden, Kanalverschlüsselung, Datenpaketverifizierung und Authentifizierung zu schützen. Um die Informationssicherheit des industriellen Steuerungssystems unter der Prämisse der funktionalen Sicherheit zu realisieren, ist es notwendig, vor, während und nach der Veranstaltung ein umfassendes Management- und Gesamtsicherheitsschutzsystem für die Informationssicherheit des industriellen Steuerungssystems aufzubauen.
1. Weiterentwicklung der Verteidigungstechnologie
Pre{0}}-Technologie ist ein wichtiger Bestandteil des Schutztechnologiesystems für die industrielle Steuerung von Informationen. Derzeit gibt es viele ausgereifte Basistechnologien, die verwendet werden können: Zugangskontrolle/industrielle Kontrolle, dedizierte Firewall, Identitätsauthentifizierung, ID-Ausrüstung, biometrische -basierte Identifikationstechnologie, sichere Modems, Verschlüsselungstechnologie, Public-Key-Infrastruktur (PKI) , virtuelles lokales Netzwerk (VPN).
2. Reaktionstechnik im Ereignis
Die Intrusion Detection (IDS)-Technologie ist sehr effektiv bei der Identifizierung interner Fehlbedienungen und externer Angreifer, die versuchen, internen Zugriff zu erlangen. Es ist in der Lage, die Absicht interner oder externer Benutzer zu erkennen und zu identifizieren, das Netzwerk zu stören. IDS gibt es in zwei gängigen Formen: Systeme zur Erkennung digitaler Signaturen und Systeme zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten. Eindringlinge greifen häufig digitale Signaturen an, um Zugriff auf das System zu erhalten oder die Integrität des Netzwerks zu gefährden. Das Erkennungssystem für digitale Signaturen vergleicht die aktuellen Angriffsmerkmale mit der Datenbank bekannter Angriffsmerkmale und ermittelt schließlich das Vergleichsergebnis gemäß der ausgewählten Empfindlichkeit. Dann wird gemäß dem Vergleichsergebnis das Auftreten des Angriffsverhaltens bestimmt, um das Angriffsverhalten zu blockieren und den Systemadministrator zu benachrichtigen, dass das aktuelle System angegriffen wird. Die Technologie zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten bestimmt das Auftreten eines Einbruchs und warnt Systemadministratoren, indem sie den Unterschied zwischen dem Verhalten des laufenden Systems und dem normalen Systemverhalten vergleicht. Beispielsweise kann IDS abnorme Systemaktivitäten um Mitternacht oder starken Zugriff auf einen E/A-Port aus dem externen Netzwerk erkennen. Wenn ungewöhnliche Aktivitäten auftreten, kann IDS Angriffe blockieren und Systemadministratoren warnen.
Beide oben genannten IDS-Systeme haben ihre Vor- und Nachteile, sie haben jedoch alle das gleiche Problem - wie man die Erkennungsempfindlichkeit einstellt. Eine hohe Empfindlichkeit führt zu falschen Einbruchsalarmen, und IDS führt für jeden Einbruchsalarm entsprechende Systemaktionen durch. Daher zerstören zu viele falsche Einbruchsalarme nicht nur einige notwendige Funktionen des normalen Systems, sondern verursachen auch großen Schaden am System. zusätzliche Belastung. Aufgrund der geringen Empfindlichkeit kann IDS das Auftreten einiger Einbruchsverhaltensweisen nicht erkennen, sodass IDS bei einigen Einbruchsverhaltensweisen ein Auge zudrückt, sodass der Eindringling erfolgreich in das System eindringen und unvorhersehbare Verluste verursachen kann.
3. Forensische Technologie nach-Ereignissen
Der Überwachungsprotokollmechanismus ist eine Datei, die die Authentifizierungsinformationen und andere charakteristische Informationen von legalen und illegalen Benutzern aufzeichnet, und ist eine der wichtigsten forensischen Technologien nach-Ereignissen für die Informationssicherheit industrieller Steuerungssysteme. Daher muss jeder Zugriff auf das System und die damit verbundenen Aktionen dokumentiert werden. Bei der Diagnose und Prüfung, ob ein elektronischer Netzwerkeinbruch stattgefunden hat, ist das Prüftagebuch eines der wesentlichen Beurteilungskriterien. Darüber hinaus ist die Aufzeichnung des Systemverhaltens auch eine gängige Technologie für die Informationssicherheit von industriellen SCADA-Systemen.
Dies sind einige häufig verwendete und herkömmliche Technologien in der Informationssicherheit industrieller Computersteuerungssysteme, und es gibt einige spezielle Schlüsseltechnologien im Prozess der Implementierung der Informationssicherheit industrieller Steuerungssysteme.
