ความปลอดภัยของคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมพบจุดตัดของการรักษาความปลอดภัยข้อมูลและการควบคุมอุตสาหกรรม

การพัฒนาเทคโนโลยีความปลอดภัยข้อมูลของระบบควบคุมคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องพร้อมกับการพัฒนาระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม แนวโน้มปัจจุบันของการพัฒนาระบบอัตโนมัติคือการแปลงเป็นดิจิทัล ความฉลาด เครือข่าย และ-ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ และในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีไอทีจำนวนมากขึ้นก็ถูกนำไปใช้กับการควบคุมลอจิกแบบเดิมและการควบคุมแบบดิจิทัล ในอนาคต เทคโนโลยีการรักษาความปลอดภัยข้อมูลของระบบควบคุมอุตสาหกรรมจะพึ่งพาเทคโนโลยีไอทีแบบเดิมต่อไป เพื่อทำให้มีความชาญฉลาดและเป็นเครือข่ายมากขึ้น และกลายเป็นส่วนสำคัญของระบบควบคุม คล้ายกับเส้นทาง R&D ผลิตภัณฑ์รักษาความปลอดภัยข้อมูลของอินเทอร์เน็ต IP แบบดั้งเดิม ผลิตภัณฑ์ความปลอดภัยของข้อมูลระบบควบคุมอุตสาหกรรมจะพบจุดบรรจบกันระหว่างความปลอดภัยของข้อมูลและการควบคุมการผลิตทางอุตสาหกรรม สร้างระบบผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติที่โดดเด่นของระบบควบคุมอุตสาหกรรมของอินพุตที่ปลอดภัย การควบคุมความปลอดภัยและการส่งออกที่ปลอดภัย .
ความปลอดภัยในการควบคุมอุตสาหกรรมคำนึงถึงความปลอดภัยในการทำงาน กายภาพ และความปลอดภัยของข้อมูล
โดยปกติ ความปลอดภัยของระบบควบคุมอุตสาหกรรมสามารถแบ่งออกเป็นสามด้าน ได้แก่ ความปลอดภัยในการใช้งาน ความปลอดภัยทางกายภาพ และความปลอดภัยของข้อมูล

ความปลอดภัยในการทำงานคือ เพื่อให้ได้อุปกรณ์และฟังก์ชันความปลอดภัยของโรงงาน ความปลอดภัย-ส่วนที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ป้องกันและควบคุมต้องทำงานอย่างถูกต้อง และเมื่อเกิดความล้มเหลวหรือทำงานผิดพลาด อุปกรณ์หรือระบบจะต้องยังคงรักษาไว้ สภาพที่ปลอดภัยหรือเข้าสู่สภาวะที่ปลอดภัย

ความปลอดภัยทางกายภาพคือการลดอันตรายที่เกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น ไฟฟ้าช็อต ไฟไหม้ รังสี อันตรายทางกล และอันตรายจากสารเคมี

คำจำกัดความของการรักษาความปลอดภัยข้อมูลสำหรับระบบควบคุมอุตสาหกรรมใน IEC 62443 คือ "มาตรการที่ใช้เพื่อปกป้องระบบ สถานะระบบที่ได้รับจากการกำหนดและคงไว้ซึ่งมาตรการเพื่อปกป้องระบบ ความสามารถในการปราศจากการเข้าถึงทรัพยากรระบบและ การเปลี่ยนแปลง การทำลาย หรือการสูญเสียโดยไม่ได้รับอนุญาตหรือโดยไม่ได้ตั้งใจ ขึ้นอยู่กับความสามารถของระบบคอมพิวเตอร์ มันสามารถมั่นใจได้ว่าบุคลากรและระบบที่ไม่ได้รับอนุญาตไม่สามารถแก้ไขซอฟต์แวร์และข้อมูลของซอฟต์แวร์ หรือเข้าถึงฟังก์ชันของระบบ แต่ให้แน่ใจว่าบุคลากรและระบบที่ได้รับอนุญาตไม่ถูกบล็อก ป้องกันการเข้าถึงระบบควบคุมอุตสาหกรรม การบุกรุกที่ผิดกฎหมายหรือเป็นอันตราย หรือการแทรกแซงการทำงานที่เหมาะสมและวางแผนไว้"

คำจำกัดความและความหมายแฝงของการรักษาความปลอดภัยทั้งสามประเภทนั้นแตกต่างกันมาก
Functional Safety แนวคิดเรื่อง Safety Integrity Levels ถูกใช้มาเกือบ 20 ปีแล้ว ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการทำงานกำหนดให้ความปลอดภัยของส่วนประกอบหรือระบบมักจะแสดงเป็นตัวเลขเดียว และตัวเลขนี้เป็นปัจจัยป้องกันตามอัตราความล้มเหลวของส่วนประกอบหรือระบบที่เสนอเพื่อปกป้องสุขภาพของมนุษย์ ความปลอดภัยในการผลิต และความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อม

ความปลอดภัยทางกายภาพ องค์ประกอบการป้องกันถูกกำหนดโดยชุดของข้อกำหนดการปฏิบัติงานด้านความปลอดภัยเป็นหลัก โดยทั่วไป รัฐบาล องค์กร และองค์กรอุตสาหกรรมจำกัดการกำหนดมาตรฐานของ-การทำงานบนไซต์ของระบบอุตสาหกรรมผ่านขั้นตอนการปฏิบัติงานด้านความปลอดภัยที่สมบูรณ์ รับรองการตรวจสอบย้อนกลับของอุบัติเหตุ และชี้แจงความรับผิดชอบของบุคลากรที่เกี่ยวข้อง ปัจจัยด้านการจัดการและสถาบันเป็นวิธีหลักในการปกป้องความปลอดภัยทางกายภาพ .

วิธีการประเมินความปลอดภัยของข้อมูลระบบควบคุมอุตสาหกรรมแตกต่างจากการประเมินความปลอดภัยในการใช้งาน แม้ว่าทั้งหมดนี้จะปกป้องสุขภาพของบุคลากร ความปลอดภัยในการผลิต หรือความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อม ระดับความสมบูรณ์ด้านความปลอดภัยในการใช้งานจะคำนวณจากความเป็นไปได้ที่ฮาร์ดแวร์จะล้มเหลวแบบสุ่มของส่วนประกอบหรือความล้มเหลวของระบบ และระบบรักษาความปลอดภัยข้อมูลมีการใช้งานที่หลากหลายกว่า และสาเหตุและผลที่เป็นไปได้อีกมากมาย ปัจจัยที่ส่งผลต่อความปลอดภัยของข้อมูลนั้นซับซ้อนและอธิบายได้ยากด้วยตัวเลขง่ายๆ อย่างไรก็ตาม แนวคิดด้านความปลอดภัยตลอดอายุการใช้งานเต็มรูปแบบของความปลอดภัยในการใช้งานยังใช้ได้กับการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล และการจัดการและบำรุงรักษาความปลอดภัยของข้อมูลจะต้องดำเนินการเป็นรอบ

ความแตกต่างระหว่างความปลอดภัยในการควบคุมอุตสาหกรรมและความปลอดภัยของข้อมูลเครือข่าย

ความแตกต่างระหว่างความปลอดภัยของข้อมูลระบบควบคุมอุตสาหกรรมและความปลอดภัยเครือข่ายข้อมูล IP แบบดั้งเดิมคือ: 1. ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่แตกต่างกัน 2. ความแตกต่างระหว่างแพตช์ความปลอดภัยและกลไกการอัปเกรด 3. ความแตกต่างใน-ประสิทธิภาพตามเวลาจริง และ 4. ความแตกต่างใน ลำดับความสำคัญในการป้องกันความปลอดภัย , 5. ความแตกต่างในการปรับตัวของเทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัย

โดยทั่วไป การรักษาความปลอดภัยเครือข่ายข้อมูล IP แบบดั้งเดิมได้พัฒนาเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างสมบูรณ์และหลักการออกแบบ (การรับรองความถูกต้อง การควบคุมการเข้าถึง ความสมบูรณ์ของข้อมูล การแยกสิทธิ์ ฯลฯ) ซึ่งสามารถช่วยป้องกันและตอบสนองต่อการโจมตีระบบควบคุมอุตสาหกรรมได้ อย่างไรก็ตาม ตามเนื้อผ้าการวิจัยด้านความปลอดภัยของข้อมูลคอมพิวเตอร์มุ่งเน้นไปที่การปกป้องข้อมูล และนักวิจัยไม่ได้พิจารณาว่าการโจมตีส่งผลต่อการประเมินและควบคุมอัลกอริธึมอย่างไร และท้ายที่สุดแล้วการโจมตีส่งผลต่อโลกทางกายภาพอย่างไร

เครื่องมือรักษาความปลอดภัยข้อมูลที่มีอยู่ต่างๆ สามารถจัดเตรียมกลไกที่จำเป็นสำหรับการรักษาความปลอดภัยของระบบควบคุม กลไกแต่ละอย่างเหล่านี้ไม่เพียงพอสำหรับการควบคุมการป้องกันอย่างล้ำลึก ด้วยความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างระบบควบคุมและโลกทางกายภาพ นักวิจัยจำเป็นต้องพัฒนาในอนาคต งานนี้อาจเป็น:

1. ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับผลที่ตามมาของการโจมตี: จนถึงขณะนี้ ยังไม่มี-การศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับอันตรายที่ผู้โจมตีสามารถเกิดขึ้นได้หากพวกเขาเข้าถึงอุปกรณ์เครือข่ายที่ควบคุมโดยไม่ได้รับอนุญาต

2. ออกแบบอัลกอริธึมการตรวจจับการโจมตีใหม่: ด้วยการทำความเข้าใจพฤติกรรมการควบคุมของกระบวนการทางกายภาพ และตามคำสั่งควบคุมกระบวนการและการวัดเซ็นเซอร์ เป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าผู้โจมตีพยายามรบกวนการควบคุมหรือข้อมูลเซ็นเซอร์หรือไม่

3. ออกแบบอัลกอริธึมและสถาปัตยกรรมต่อต้าน-ความยืดหยุ่นของการโจมตีใหม่: เมื่อตรวจพบพฤติกรรมการโจมตีของระบบควบคุมอุตสาหกรรม คำสั่งควบคุมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันท่วงทีเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบควบคุมและลดความสูญเสีย

4. ออกแบบการพิสูจน์ตัวตนและเทคโนโลยีรหัสผ่านที่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ภาคสนามของระบบ SCADA อุตสาหกรรม: ในปัจจุบัน เทคโนโลยีรหัสผ่านที่ครบถ้วนสมบูรณ์ ซับซ้อน และมีประสิทธิภาพบางอย่างมักจะไม่สามารถทำหน้าที่ควบคุมการเข้าใช้งานให้เสร็จสมบูรณ์ในอุปกรณ์ภาคสนามของระบบควบคุมอุตสาหกรรมได้ สาเหตุหลักคือรหัสผ่านซับซ้อนเกินไป กลไกอาจเสี่ยงต่อการขัดขวางการตอบสนองอย่างรวดเร็วของขั้นตอนฉุกเฉินในกรณีฉุกเฉิน ผู้เชี่ยวชาญในสาขาการควบคุมอัตโนมัติในอุตสาหกรรมมักเชื่อว่ากลไกรหัสผ่านที่ค่อนข้างอ่อนแอ (เช่น รหัสผ่านเริ่มต้น รหัสผ่านคงที่ และแม้แต่รหัสผ่านเปล่า ฯลฯ) ง่ายต่อการคาดเดา ส่งต่อ และอื่นๆ ผลกระทบเพิ่มเติม

5. พัฒนาเทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัยของระบบ SCADA ในอุตสาหกรรมด้วยความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น: เทคโนโลยีที่มีความสามารถในการป้องกันการรักษาความปลอดภัยที่แข็งแกร่งในเครือข่ายข้อมูลไอทีแบบเดิม เช่น การตรวจสอบตัวตน การรับรองความถูกต้อง การเข้ารหัส การตรวจจับการบุกรุก และเทคโนโลยีการควบคุมการเข้าถึง โดยทั่วไปจะเน้นย้ำถึงการยึดครองเครือข่ายที่มากขึ้น , ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ และทรัพยากรหน่วยความจำ ซึ่งมีอย่างจำกัดในอุปกรณ์ระบบควบคุมอุตสาหกรรม ซึ่งเดิมออกแบบมาเพื่อทำงานภาคสนามโดยเฉพาะ มักจะ-ต้นทุนต่ำ-อุปกรณ์โปรเซสเซอร์-ต่ำ นอกจากนี้ โปรเซสเซอร์ที่ล้าสมัยบางตัว (เช่น โปรเซสเซอร์ Intel 8088 ที่ผลิตในปี 1978) ยังคงใช้ในอุปกรณ์ควบคุมของระบบอุตสาหกรรมพลังงาน เช่น ปิโตรเลียมและการจ่ายน้ำ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะใช้เทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัยของข้อมูลกระแสหลักในอุปกรณ์ดังกล่าว โดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ควบคุมภาคสนามอุตสาหกรรมลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

6. พัฒนาเทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัยที่เข้ากันได้กับระบบปฏิบัติการหลายระบบหรือแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์: กลไกเทคโนโลยีความปลอดภัยของข้อมูลในเครือข่ายข้อมูลไอทีแบบเดิม ส่วนใหญ่เพื่อแก้ปัญหาความปลอดภัยของข้อมูลบนแพลตฟอร์มระบบปฏิบัติการทั่วไป-วัตถุประสงค์ เช่น Windows, Linux และ Unix . ในสาขาระบบ SCADA อุตสาหกรรม -อุปกรณ์ระบบ SCADA สำหรับอุตสาหกรรมบนไซต์มักใช้-ระบบปฏิบัติการสาธารณะที่ไม่ใช่-ระบบปฏิบัติการสาธารณะ (บางครั้งเรียกว่าเฟิร์มแวร์) แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์เฉพาะ (เช่น GE เป็นต้น) ที่พัฒนาขึ้นโดยอิสระโดย ซัพพลายเออร์อุปกรณ์ (ABB, Siemens, Honeywell เป็นต้น) iFix เป็นต้น) เพื่อทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมเฉพาะให้สมบูรณ์ ดังนั้น วิธีการพัฒนา ปรับใช้ และแม้กระทั่งอัพเกรดเทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัยของข้อมูลบน-ระบบปฏิบัติการและแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ที่ไม่ใช่-สากลจึงเป็นปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ไขในอนาคตของการรักษาความปลอดภัยข้อมูลระบบ SCADA ในอุตสาหกรรม

สร้าง-เหตุการณ์ ใน-เหตุการณ์และหลัง-ระบบป้องกันเหตุการณ์

ความหมายแฝง ข้อกำหนดและลักษณะเป้าหมายของการรักษาความปลอดภัยข้อมูลระบบควบคุมอุตสาหกรรมกำหนดความจำเป็นสำหรับเทคโนโลยีและมาตรการพิเศษด้านความปลอดภัยข้อมูลบางอย่าง ในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม IED, PLC, RTUs, ตัวควบคุม, โปรเซสเซอร์การสื่อสาร, ระบบ SCADA และการใช้งานจริงต่างๆ ใช้หรือกำหนดค่าในอุปกรณ์ดิจิทัลที่ตั้งโปรแกรมได้ประเภทต่างๆ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านความปลอดภัยของการผลิต การควบคุม และการจัดการการควบคุมอุตสาหกรรม ระบบต่างๆ เทคโนโลยีพื้นฐานของการรักษาความปลอดภัยข้อมูลของระบบควบคุมอัตโนมัติทั้งหมดคือการควบคุมการเข้าถึงและการตรวจสอบตัวตนของผู้ใช้ บนพื้นฐานนี้ เทคโนโลยีบางอย่างได้รับการพัฒนาเพื่อปกป้องความปลอดภัยของแพ็กเก็ตข้อมูลการสื่อสารโดยใช้โพรบ การเข้ารหัสแชนเนล การตรวจสอบแพ็กเก็ตข้อมูล และการรับรองความถูกต้อง เพื่อให้ตระหนักถึงความปลอดภัยของข้อมูลของระบบควบคุมอุตสาหกรรมภายใต้สมมติฐานของความปลอดภัยในการใช้งาน จำเป็นต้องสร้างระบบการจัดการที่ครอบคลุมและเทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัยโดยรวมสำหรับการรักษาความปลอดภัยข้อมูลของระบบควบคุมอุตสาหกรรมก่อน ระหว่าง และหลังเหตุการณ์

1. เทคโนโลยีการป้องกันขั้นสูง
เทคโนโลยีการป้องกันก่อน-เป็นส่วนสำคัญของระบบเทคโนโลยีการป้องกันความปลอดภัยของข้อมูลการควบคุมอุตสาหกรรม ในปัจจุบัน มีเทคโนโลยีพื้นฐานที่ครบถ้วนมากมายที่สามารถใช้ได้: การควบคุมการเข้าถึง/ไฟร์วอลล์เฉพาะสำหรับการควบคุมอุตสาหกรรม, การตรวจสอบตัวตน, อุปกรณ์ ID, เทคโนโลยีการระบุตัวตนแบบไบโอเมตริก-, โมเด็มที่ปลอดภัย, เทคโนโลยีการเข้ารหัส, โครงสร้างพื้นฐานคีย์สาธารณะ (PKI) , เครือข่ายท้องถิ่นเสมือน (VPN).

2.เทคโนโลยีตอบสนองภายในงาน
เทคโนโลยี Intrusion Detection (IDS) มีประสิทธิภาพมากในการระบุการทำงานผิดพลาดภายในและผู้โจมตีภายนอกที่พยายามเข้าถึงภายใน สามารถตรวจจับและระบุเจตนาของผู้ใช้ภายในหรือภายนอกเพื่อขัดขวางเครือข่าย IDS มาในสองรูปแบบทั่วไป: ระบบตรวจจับลายเซ็นดิจิทัลและระบบตรวจจับความผิดปกติ ผู้บุกรุกมักจะโจมตีลายเซ็นดิจิทัลเพื่อเข้าถึงระบบหรือลดทอนความสมบูรณ์ของเครือข่าย ระบบตรวจจับลายเซ็นดิจิทัลเปรียบเทียบลักษณะการโจมตีปัจจุบันกับฐานข้อมูลของลักษณะการโจมตีที่รู้จัก และสุดท้ายจะกำหนดผลการเปรียบเทียบตามความไวที่เลือก จากนั้นจากผลการเปรียบเทียบ จะกำหนดรูปแบบการโจมตี เพื่อป้องกันการโจมตี และแจ้งผู้ดูแลระบบว่าระบบปัจจุบันถูกโจมตี เทคโนโลยีตรวจจับความผิดปกติจะกำหนดการเกิดการบุกรุกและแจ้งเตือนผู้ดูแลระบบโดยเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างพฤติกรรมของระบบที่ทำงานอยู่และพฤติกรรมปกติของระบบ ตัวอย่างเช่น IDS สามารถตรวจจับกิจกรรมของระบบที่ผิดปกติในเวลาเที่ยงคืนหรือเข้าถึงพอร์ต I/O จำนวนมากจากเครือข่ายภายนอก เมื่อมีกิจกรรมที่ผิดปกติ IDS สามารถบล็อกการโจมตีและแจ้งเตือนผู้ดูแลระบบได้

ระบบ IDS ทั้งสองระบบข้างต้นมีข้อดีและข้อเสีย แต่ทั้งหมดมีปัญหาเดียวกัน - วิธีตั้งค่าความไวในการตรวจจับ ความไวสูงจะทำให้เกิดสัญญาณเตือนการบุกรุกที่ผิดพลาด และ IDS จะทำการทำงานของระบบที่สอดคล้องกันสำหรับการแจ้งเตือนการบุกรุกแต่ละครั้ง ดังนั้น สัญญาณเตือนการบุกรุกที่ผิดพลาดมากเกินไปจะไม่เพียงทำลายฟังก์ชันที่จำเป็นบางอย่างของระบบปกติ แต่ยังสร้างความเสียหายให้กับระบบอีกด้วย ภาระพิเศษ ความไวต่ำจะทำให้ IDS ไม่สามารถตรวจจับการเกิดขึ้นของพฤติกรรมการบุกรุกได้ ดังนั้น IDS จะเมินพฤติกรรมการบุกรุกบางอย่าง เพื่อให้ผู้บุกรุกสามารถเข้าสู่ระบบได้สำเร็จและทำให้เกิดความสูญเสียที่คาดเดาไม่ได้

3. โพสต์-เทคโนโลยีนิติเหตุการณ์
กลไกบันทึกการตรวจสอบเป็นไฟล์ที่บันทึกข้อมูลการรับรองความถูกต้องและข้อมูลคุณลักษณะอื่นๆ ของผู้ใช้ที่ถูกกฎหมายและผิดกฎหมาย และเป็นหนึ่งในโพสต์หลัก-เทคโนโลยีทางนิติเวชของเหตุการณ์สำหรับการรักษาความปลอดภัยข้อมูลระบบควบคุมอุตสาหกรรม ดังนั้น ทุกการเข้าถึงระบบและการดำเนินการที่เกี่ยวข้องจะต้องมีการจัดทำเป็นเอกสาร ในการวินิจฉัยและตรวจสอบว่ามีการบุกรุกทางอิเล็กทรอนิกส์ของเครือข่ายหรือไม่ สมุดบันทึกการตรวจสอบถือเป็นเกณฑ์การพิจารณาที่สำคัญอย่างหนึ่ง นอกจากนี้ การบันทึกพฤติกรรมของระบบยังเป็นเทคโนโลยีทั่วไปสำหรับการรักษาความปลอดภัยข้อมูลของระบบ SCADA ในอุตสาหกรรมอีกด้วย

เหล่านี้เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันทั่วไปและเป็นเทคโนโลยีทั่วไปในการรักษาความปลอดภัยข้อมูลของระบบควบคุมคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม และมีเทคโนโลยีหลักพิเศษบางอย่างในกระบวนการใช้ความปลอดภัยของข้อมูลระบบควบคุมอุตสาหกรรม