Utviklingen av informasjonssikkerhetsteknologi for industrielt datakontrollsystem er i stadig utvikling med utviklingen av industrielle automasjonssystemer. Den nåværende trenden for utvikling av automatiseringssystem er digitalisering, intelligens, nettverk og menneskelig-datamaskininteraksjon, og samtidig brukes mer IT-teknologi på tradisjonell logikkkontroll og digital kontroll. I fremtiden vil informasjonssikkerhetsteknologien til industrielle kontrollsystemer ytterligere stole på tradisjonell IT-teknologi for å gjøre den mer intelligent og nettverksbasert og bli en uunnværlig del av kontrollsystemet. I likhet med informasjonssikkerhetsproduktets FoU-rute for det tradisjonelle IP-internettet, vil det industrielle kontrollsystemet informasjonssikkerhetsprodukter finne et konvergenspunkt mellom informasjonssikkerhet og industriell produksjonskontroll, og danner et produktsystem med karakteristiske trekk ved det industrielle kontrollsystemet for sikker input, sikkerhetskontroll og sikker utgang. .
Industriell kontrollsikkerhet tar hensyn til funksjonell, fysisk og informasjonssikkerhet
Vanligvis kan industriell kontrollsystemsikkerhet deles inn i tre aspekter, nemlig funksjonell sikkerhet, fysisk sikkerhet og informasjonssikkerhet.
Funksjonell sikkerhet er at for å oppnå utstyrs- og anleggssikkerhetsfunksjoner, må de sikkerhetsrelaterte delene av det beskyttede og kontrollerende utstyret utføre sine funksjoner riktig, og når det oppstår en feil eller feil, må utstyret eller systemet fortsatt vedlikeholde en sikker tilstand eller gå inn i en sikker tilstand.
Fysisk sikkerhet er reduksjon av farer forårsaket av faktorer som elektrisk støt, brann, stråling, mekaniske farer og kjemiske farer.
Definisjonen av informasjonssikkerhet for industrielle kontrollsystemer i IEC 62443 er: "Tiltakene som er tatt for å beskytte systemet; systemtilstanden oppnådd ved å etablere og vedlikeholde tiltakene for å beskytte systemet; muligheten til å være fri fra uautorisert tilgang til systemressurser og uautorisert eller utilsiktet endring, ødeleggelse eller tap; basert på datasystemets evne kan det sikre at uautorisert personell og systemer verken kan modifisere programvaren og dens data, eller få tilgang til systemfunksjoner, men sikre at autorisert personell og systemer ikke blokkeres ; hindre tilgang til industrielle kontrollsystemer Ulovlig eller skadelig inntrenging, eller forstyrrelse av dens korrekte og planlagte drift."
Definisjonene og konnotasjonene til de tre sikkerhetstypene er ganske forskjellige.
Funksjonell sikkerhet, konseptet Safety Integrity Levels har blitt brukt i nesten 20 år. Funksjonelle sikkerhetsspesifikasjoner krever at sikkerheten til en komponent eller et system vanligvis uttrykkes som et enkelt tall, og dette tallet er en beskyttelsesfaktor basert på feilraten til komponenten eller systemet som er foreslått for å beskytte menneskers helse, produksjonssikkerhet og miljøsikkerhet.
Fysisk sikkerhet, beskyttelseselementer er hovedsakelig definert av en rekke sikkerhetsspesifikasjoner for produksjonsdrift. Myndigheter, bedrifter og bransjeorganisasjoner begrenser generelt standardiseringen av-drift av industrielle systemer på stedet gjennom fullstendige driftsprosedyrer for sikkerhetsproduksjon, sikrer sporbarhet av ulykker og klargjør ansvaret til relevant personell. Ledelse og institusjonelle faktorer er de viktigste måtene å beskytte fysisk sikkerhet på. .
Evalueringsmetoden for informasjonssikkerhet for industriell kontrollsystem er forskjellig fra evaluering av funksjonell sikkerhet. Selv om de alle skal beskytte personellhelse, produksjonssikkerhet eller miljøsikkerhet, beregnes integritetsnivået for funksjonell sikkerhet for bruk basert på muligheten for tilfeldig maskinvarefeil på en komponent eller systemfeil, og informasjonssikkerhetssystemer har et bredere spekter av applikasjoner. , og mange flere mulige årsaker og konsekvenser. Faktorene som påvirker informasjonssikkerheten er svært komplekse og vanskelige å beskrive med et enkelt tall. Hele livssyklussikkerhetskonseptet funksjonell sikkerhet er imidlertid også anvendelig for informasjonssikkerhet, og styring og vedlikehold av informasjonssikkerhet må også utføres i sykluser.
Forskjellen mellom industriell kontrollsikkerhet og nettverksinformasjonssikkerhet
Forskjellene mellom informasjonssikkerhet for industrikontrollsystemer og tradisjonell IP-informasjonsnettverkssikkerhet er: 1. Ulike sikkerhetskrav, 2. Forskjeller mellom sikkerhetsoppdateringer og oppgraderingsmekanismer, 3. Forskjeller i sanntidsytelse, og 4. Forskjeller i sikkerhetsbeskyttelsesprioriteringer , 5. Forskjeller i tilpasningsevnen til sikkerhetsbeskyttelsesteknologi.
Generelt har tradisjonell IP-informasjonsnettverkssikkerhet utviklet seg til relativt modne teknologier og designprinsipper (autentisering, tilgangskontroll, informasjonsintegritet, rettighetsseparasjon osv.), som kan hjelpe oss med å forhindre og reagere på angrep mot industrielle kontrollsystemer. Tradisjonelt fokuserer imidlertid datasikkerhetsforskning på beskyttelse av informasjon, og forskere vurderer ikke hvordan et angrep påvirker evaluerings- og kontrollalgoritmer og til slutt hvordan et angrep påvirker den fysiske verden.
Ulike eksisterende informasjonssikkerhetsverktøy kan gi nødvendige mekanismer for sikkerheten til kontrollsystemer. Disse individuelle mekanismene er ikke nok for dyp beskyttelseskontroll. Ved å dypt forstå interaksjonsprosessen mellom kontrollsystemer og den virkelige fysiske verden, må forskere utvikle seg i fremtiden. Jobben kan være:
1. Bedre forståelse av konsekvensene av et angrep: Så langt har det ikke vært noen-dypende studie av skaden som en angriper kan forårsake hvis de får uautorisert tilgang til en kontrollert nettverksenhet.
2. Design en ny angrepsdeteksjonsalgoritme: Ved å forstå kontrollatferden til den fysiske prosessen, og basert på prosesskontrollkommandoer og sensormålinger, er det mulig å identifisere om en angriper prøver å forstyrre kontroll- eller sensordata.
3. Design en ny algoritme og arkitektur for anti--angrepsresiliens: Når et angrep fra et industrielt kontrollsystem oppdages, kan kontrollkommandoen endres i tide for å øke motstandskraften til kontrollsystemet og redusere tap.
4. Design identitetsautentisering og passordteknologi som er egnet for feltutstyret til det industrielle SCADA-systemet: For tiden kan noen moden, kompleks og robust passordteknologi vanligvis ikke fullføre tilgangskontrollfunksjonen i feltutstyret til det industrielle kontrollsystemet. Hovedårsaken er at passordet er for komplekst. Mekanismer kan risikere å hemme den raske responsen til nødprosedyrer i en nødssituasjon. Eksperter innen industriell automatisk kontroll mener generelt at relativt svake passordmekanismer (som standardpassord, faste passord, og til og med tomme passord, etc.) er lettere å gjette, overføre osv. ekstra effekt.
5. Utvikle industrielle SCADA-systemsikkerhetsbeskyttelsesteknologier med sterkere maskinvarekompatibilitet: teknologier med sterke sikkerhetsbeskyttelsesmuligheter i tradisjonelle IT-datanettverk, som identitetsautentisering, autentisering, kryptering, inntrengningsdeteksjon og tilgangskontrollteknologier, legger generelt vekt på okkupasjonen av flere nettverk. , prosessorytelse og minneressurser, som er svært begrenset i utstyr for industrielt kontrollsystem, som opprinnelig ble designet for å utføre spesifikke feltoppgaver, er generelt lav-pris, lav-prosessorenheter. Dessuten brukes noen svært utdaterte prosessorer (som Intel 8088-prosessoren produsert i 1978) fortsatt i kontrollenhetene til energiindustrisystemer som petroleum og vannforsyning. Derfor er det vanskelig å distribuere ordinære beskyttelsesteknologier for informasjonssikkerhet i slike enheter uten å forringe ytelsen til industrielle feltkontrollenheter betydelig.
6. Utvikle sikkerhetsbeskyttelsesteknologier som er kompatible med flere operativsystemer eller programvareplattformer: Informasjonssikkerhetsteknologimekanismer i tradisjonelle IT-datanettverk, hovedsakelig for å løse informasjonssikkerhetsproblemer på generelle-operativsystemplattformer som Windows, Linux og Unix . Når det gjelder industrielle SCADA-systemer, bruker -industrielle SCADA-systemenheter på stedet vanligvis ikke-offentlige operativsystemer (noen ganger kalt fastvare), dedikerte programvareplattformer (som GE osv.) uavhengig utviklet av utstyrsleverandører (ABB, Siemens, Honeywell, etc.). iFix, etc.) for å fullføre spesifikke industrielle prosesskontrollfunksjoner. Derfor er hvordan man utvikler, distribuerer og til og med oppgraderer beskyttelsesteknologier for informasjonssikkerhet på ikke-universelle operativsystemer og programvareplattformer et nøkkelproblem som må løses i fremtiden for industriell SCADA-systeminformasjonssikkerhet.
Etabler et beskyttelsessystem før-hendelse, i-hendelse og etter-hendelse
Konnotasjonen, kravene og målegenskapene til informasjonssikkerhet for industrielle kontrollsystemer bestemmer behovet for noen spesielle informasjonssikkerhetsteknologier og -tiltak. I den industrielle produksjonsprosessen, IED-er, PLS-er, RTU-er, kontrollere, kommunikasjonsprosessorer, SCADA-systemer og diverse praktiske , Brukt eller konfigurert i ulike typer programmerbart digitalt utstyr for å oppnå sikkerhetsfunksjonsmålet om å sikre produksjon, kontroll og styring av industriell kontroll systemer. Den grunnleggende teknologien for informasjonssikkerhet for alle automatiske kontrollsystemer er tilgangskontroll og brukeridentitetsautentisering. På dette grunnlaget er noen teknologier utviklet for å beskytte sikkerheten til kommunikasjonsdatapakker ved hjelp av sonder, kanalkryptering, datapakkeverifisering og autentisering. For å realisere informasjonssikkerheten til det industrielle kontrollsystemet under forutsetningen av funksjonell sikkerhet, er det nødvendig å bygge et omfattende styrings- og overordnet sikkerhetsbeskyttelsesteknologisystem for informasjonssikkerheten til det industrielle kontrollsystemet før, under og etter arrangementet.
1. Avanser forsvarsteknologi
Før-forsvarsteknologi er en viktig del av teknologisystemet for beskyttelse av industriell kontrollinformasjonssikkerhet. For tiden er det mange modne grunnleggende teknologier som kan brukes: tilgangskontroll/industriell kontroll dedikert brannmur, identitetsautentisering, ID-utstyr, biometrisk-basert identifikasjonsteknologi, sikre modemer, krypteringsteknologi, offentlig nøkkelinfrastruktur (PKI) , virtuelt lokalnettverk (VPN).
2. Responsteknologi i arrangementet
Intrusion Detection (IDS)-teknologi er svært effektiv for å identifisere interne feiloperasjoner og eksterne angripere som prøver å få intern tilgang. Den er i stand til å oppdage og identifisere hensikten til interne eller eksterne brukere om å forstyrre nettverket. IDS-er kommer i to vanlige former: digitale signaturdeteksjonssystemer og uregelmessighetsdeteksjonssystemer. Inntrengere angriper ofte digitale signaturer for å få tilgang til systemet eller kompromittere integriteten til nettverket. Det digitale signaturdeteksjonssystemet sammenligner gjeldende angrepskarakteristikk med databasen med kjente angrepskarakteristikker, og bestemmer til slutt sammenligningsresultatet i henhold til den valgte sensitiviteten. Deretter, i henhold til sammenligningsresultatet, bestemmes forekomsten av angrepsatferden, for å blokkere angrepsatferden og varsle systemadministratoren om at gjeldende system er under angrep. Uregelmessighetsdeteksjonsteknologi bestemmer forekomsten av inntrenging og varsler systemadministratorer ved å sammenligne forskjellen mellom kjørende systematferd og normal systematferd. For eksempel kan IDS oppdage unormal systemaktivitet ved midnatt eller tung tilgang til en I/O-port fra det eksterne nettverket. Når unormal aktivitet oppstår, kan IDS blokkere angrep og varsle systemadministratorer.
Begge de ovennevnte IDS-systemene har sine fordeler og ulemper, men de har alle det samme problemet - hvordan du stiller inn deteksjonsfølsomheten. Høy følsomhet vil forårsake falske innbruddsalarmer, og IDS vil utføre tilsvarende systemhandlinger for hver innbruddsalarm. Derfor vil for mange falske innbruddsalarmer ikke bare ødelegge noen nødvendige funksjoner i det normale systemet, men også forårsake mye skade på systemet. ekstra belastning. Den lave følsomheten vil gjøre at IDS ikke kan oppdage forekomsten av noen inntrengningsatferd, så IDS vil lukke øynene for noen inntrengningsatferd, slik at inntrengeren kan komme inn i systemet og forårsake uforutsigbare tap.
3. Etter-etterforskningsteknologi
Tilsynsloggmekanismen er en fil som registrerer autentiseringsinformasjonen og annen karakteristisk informasjon til lovlige og ulovlige brukere, og er en av de viktigste post-rettsmedisinske teknologiene for informasjonssikkerhet for industriell kontrollsystem. Derfor må hver tilgang til systemet og dets tilknyttede handlinger dokumenteres. Ved diagnostisering og revisjon av om det har skjedd et elektronisk inntrenging i nettverket, er revisjonsdagboken et av de vesentlige vurderingskriteriene. I tillegg er systematferdsregistrering også en vanlig teknologi for informasjonssikkerhet for industrielle SCADA-systemer.
Dette er noen vanlig brukte og konvensjonelle teknologier i informasjonssikkerheten til industrielle datakontrollsystemer, og det er noen spesielle nøkkelteknologier i prosessen med å implementere informasjonssikkerhet for industriell kontrollsystem.
