Udviklingen af informationssikkerhedsteknologi af industrielt computerstyringssystem udvikler sig konstant med udviklingen af industrielt automatiseringssystem. Den nuværende trend inden for udvikling af automatiseringssystem er digitalisering, intelligens, netværk og menneskelig-computerinteraktion, og samtidig anvendes mere it-teknologi til traditionel logisk kontrol og digital kontrol. I fremtiden vil informationssikkerhedsteknologien i det industrielle kontrolsystem yderligere stole på traditionel IT-teknologi for at gøre det mere intelligent og netværksforbundet og blive en uundværlig del af kontrolsystemet. I lighed med informationssikkerhedsproduktets F&U-rute for det traditionelle IP-internet, vil det industrielle kontrolsystem informationssikkerhedsprodukter finde et konvergenspunkt mellem informationssikkerhed og industriel produktionskontrol, der danner et produktsystem med karakteristiske træk ved det industrielle kontrolsystem med sikker input, sikkerhedskontrol og sikker udgang. .
Industriel kontrolsikkerhed tager højde for funktionel, fysisk og informationssikkerhed
Normalt kan industriel kontrolsystemsikkerhed opdeles i tre aspekter, nemlig funktionel sikkerhed, fysisk sikkerhed og informationssikkerhed.
Funktionel sikkerhed er, at for at opnå udstyrs- og anlægssikkerhedsfunktioner skal de sikkerhedsrelaterede-dele af det beskyttede og kontrollerende udstyr udføre deres funktioner korrekt, og når der opstår en fejl eller funktionsfejl, skal udstyret eller systemet stadig vedligeholde en sikker tilstand eller gå ind i en sikker tilstand.
Fysisk sikkerhed er reduktion af farer forårsaget af faktorer som elektrisk stød, brand, stråling, mekaniske farer og kemiske farer.
Definitionen af informationssikkerhed for industrielle kontrolsystemer i IEC 62443 er: "De foranstaltninger, der er truffet for at beskytte systemet; systemtilstanden opnået ved at etablere og vedligeholde foranstaltningerne til at beskytte systemet; evnen til at være fri for uautoriseret adgang til systemressourcer og uautoriseret eller utilsigtet ændring, ødelæggelse eller tab; baseret på computersystemets evner kan det sikre, at uautoriseret personale og systemer hverken kan ændre softwaren og dens data eller få adgang til systemfunktioner, men sikre, at autoriseret personale og systemer ikke blokeres ; forhindre adgang til industrielle kontrolsystemer Ulovlig eller skadelig indtrængen eller forstyrrelse af dens korrekte og planlagte drift."
Definitionerne og konnotationerne af de tre typer sikkerhed er ret forskellige.
Funktionel sikkerhed, konceptet med sikkerhedsintegritetsniveauer har været brugt i næsten 20 år. Funktionelle sikkerhedsspecifikationer kræver, at sikkerheden for en komponent eller et system normalt udtrykkes som et enkelt tal, og dette tal er en beskyttelsesfaktor baseret på fejlfrekvensen for den komponent eller det system, der foreslås for at beskytte menneskers sundhed, produktionssikkerhed og miljøsikkerhed.
Fysisk sikkerhed, beskyttelseselementer er hovedsageligt defineret af en række sikkerhedsproduktionsspecifikationer. Regeringer, virksomheder og brancheorganisationer begrænser generelt standardiseringen af-on-site drift af industrielle systemer gennem komplette sikkerhedsproduktionsprocedurer, sikrer sporbarhed af ulykker og tydeliggør det relevante personales ansvar. Ledelse og institutionelle faktorer er de vigtigste måder at beskytte fysisk sikkerhed på. .
Evalueringsmetoden for informationssikkerhed for industrikontrolsystemer er forskellig fra evalueringen af funktionel sikkerhed. Selvom de alle skal beskytte personalets sundhed, produktionssikkerhed eller miljøsikkerhed, beregnes integritetsniveauet for funktionel sikkerhed brugssikkerhed baseret på muligheden for tilfældig hardwarefejl i en komponent eller systemfejl, og informationssikkerhedssystemer har en bredere vifte af applikationer. , og mange flere mulige årsager og konsekvenser. De faktorer, der påvirker informationssikkerheden, er meget komplekse og svære at beskrive med et simpelt tal. Funktionssikkerhedskonceptet for fuld livscyklussikkerhed gælder dog også for informationssikkerhed, og styring og vedligeholdelse af informationssikkerhed skal også udføres i cyklusser.
Forskellen mellem industriel kontrolsikkerhed og netværksinformationssikkerhed
Forskellene mellem informationssikkerhed for industrikontrolsystemer og traditionel IP-informationsnetværkssikkerhed er: 1. Forskellige sikkerhedskrav, 2. Forskelle mellem sikkerhedsrettelser og opgraderingsmekanismer, 3. Forskelle i realtidsydelse og 4. Forskelle i sikkerhedsbeskyttelsesprioriteter, 5. Forskelle i tilpasningsevnen af sikkerhedsbeskyttelsesteknologi.
Generelt har traditionel IP informationsnetværkssikkerhed udviklet sig til relativt modne teknologier og designprincipper (autentificering, adgangskontrol, informationsintegritet, privilegieadskillelse osv.), som kan hjælpe os med at forhindre og reagere på angreb mod industrielle kontrolsystemer. Traditionelt fokuserer forskning i computerinformationssikkerhed dog på beskyttelse af information, og forskere overvejer ikke, hvordan et angreb påvirker evaluerings- og kontrolalgoritmer og i sidste ende hvordan et angreb påvirker den fysiske verden.
Forskellige eksisterende informationssikkerhedsværktøjer kan tilvejebringe nødvendige mekanismer til sikkerheden af kontrolsystemer. Disse individuelle mekanismer er ikke nok til dyb beskyttelseskontrol. Ved dybt at forstå interaktionsprocessen mellem kontrolsystemer og den virkelige fysiske verden, skal forskere udvikle sig i fremtiden. Jobbet kan være:
1. Bedre forståelse af konsekvenserne af et angreb: Indtil videre har der ikke været nogen -dybdegående undersøgelse af den skade, en angriber kan forårsage, hvis de får uautoriseret adgang til en kontrolleret netværksenhed.
2. Design en ny angrebsdetektionsalgoritme: Ved at forstå kontroladfærden af den fysiske proces og baseret på proceskontrolkommandoer og sensormålinger er det muligt at identificere, om en angriber forsøger at forstyrre kontrol- eller sensordata.
3. Design en ny anti-angrebsspændingsalgoritme og arkitektur: Når et industrielt kontrolsystem angrebsadfærd detekteres, kan kontrolkommandoen ændres i tide for at øge kontrolsystemets modstandsdygtighed og reducere tab.
4. Design identitetsgodkendelse og adgangskodeteknologi, der er egnet til feltudstyret i det industrielle SCADA-system: På nuværende tidspunkt kan en moden, kompleks og robust adgangskodeteknologi normalt ikke fuldføre adgangskontrolfunktionen i det industrielle kontrolsystems feltudstyr. Hovedårsagen er, at adgangskoden er for kompleks. Mekanismer kan risikere at hæmme den hurtige reaktion af nødprocedurer i en nødsituation. Eksperter inden for industriel automatisk kontrol mener generelt, at relativt svage adgangskodemekanismer (såsom standardadgangskoder, faste adgangskoder og endda tomme adgangskoder osv.) er nemmere at gætte, overføre osv. yderligere effekt.
5. Udvikle industrielle SCADA-systemsikkerhedsbeskyttelsesteknologier med stærkere hardwarekompatibilitet: teknologier med stærke sikkerhedsbeskyttelseskapaciteter i traditionelle IT-datanetværk, såsom identitetsgodkendelse, autentificering, kryptering, indtrængendetektering og adgangskontrolteknologier, understreger generelt besættelsen af flere netværk Båndbredde , processorydeevne og hukommelsesressourcer, som er meget begrænsede i industrielt kontrolsystemudstyr, som oprindeligt blev designet til at udføre specifikke feltopgaver, er generelt lave-omkostninger, lave-processorenheder. Desuden bruges nogle meget forældede processorer (såsom Intel 8088-processoren fremstillet i 1978) stadig i styreenhederne i energiindustrielle systemer såsom olie- og vandforsyning. Derfor er det vanskeligt at implementere almindelige informationssikkerhedsbeskyttelsesteknologier i sådanne enheder uden væsentligt at forringe ydeevnen af industrielle feltkontrolenheder.
6. Udvikl sikkerhedsbeskyttelsesteknologier, der er kompatible med flere operativsystemer eller softwareplatforme: Informationssikkerhedsteknologiske mekanismer i traditionelle it-datanetværk, primært for at løse informationssikkerhedsproblemer på generelle-operativsystemplatforme som Windows, Linux og Unix . Inden for industrielle SCADA-systemer bruger -industrielle SCADA-systemenheder på stedet generelt ikke-offentlige operativsystemer (nogle gange kaldet firmware), dedikerede softwareplatforme (såsom GE osv.) uafhængigt udviklet af udstyrsleverandører (ABB, Siemens, Honeywell osv.). iFix osv.) for at fuldføre specifikke industrielle proceskontrolfunktioner. Derfor er hvordan man udvikler, implementerer og endda opgraderer informationssikkerhedsbeskyttelsesteknologier på ikke-universelle operativsystemer og softwareplatforme et nøgleproblem, som skal løses i fremtiden for industriel SCADA-systeminformationssikkerhed.
Etabler et beskyttelsessystem før-begivenhed, i-begivenhed og efter-begivenhed
Konnotationen, kravene og målegenskaberne for informationssikkerhed for industrikontrolsystemer bestemmer behovet for nogle særlige informationssikkerhedsteknologier og -foranstaltninger. I den industrielle produktionsproces, IED'er, PLC'er, RTU'er, controllere, kommunikationsprocessorer, SCADA-systemer og forskellige praktiske, Brugt eller konfigureret i forskellige typer programmerbart digitalt udstyr for at nå sikkerhedsfunktionsmålet om at sikre produktion, kontrol og styring af industriel kontrol systemer. Den grundlæggende teknologi til informationssikkerhed for alle automatiske kontrolsystemer er adgangskontrol og brugeridentitetsgodkendelse. På dette grundlag udvikles nogle teknologier til at beskytte kommunikationsdatapakkernes sikkerhed ved hjælp af prober, kanalkryptering, datapakkeverifikation og autentificering. For at realisere informationssikkerheden i det industrielle kontrolsystem under forudsætningen af funktionel sikkerhed, er det nødvendigt at opbygge et omfattende ledelses- og overordnet sikkerhedsbeskyttelsesteknologisystem til informationssikkerheden i det industrielle kontrolsystem før, under og efter begivenheden.
1. Avanceret forsvarsteknologi
Præ-forsvarsteknologi er en vigtig del af teknologisystemet til beskyttelse af industriel kontrolinformationssikkerhed. På nuværende tidspunkt er der mange modne grundlæggende teknologier, der kan bruges: adgangskontrol/industriel kontrol dedikeret firewall, identitetsgodkendelse, ID-udstyr, biometrisk-baseret identifikationsteknologi, sikre modemer, krypteringsteknologi, offentlig nøgleinfrastruktur (PKI) , virtuelt lokalnetværk (VPN).
2. Responsteknologi i begivenheden
Intrusion Detection (IDS) teknologi er meget effektiv til at identificere interne fejloperationer og eksterne angribere, der forsøger at få intern adgang. Den er i stand til at detektere og identificere hensigten hos interne eller eksterne brugere om at forstyrre netværket. IDS'er findes i to almindelige former: systemer til registrering af digitale signaturer og systemer til registrering af uregelmæssigheder. Ubudne gæster angriber ofte digitale signaturer for at få adgang til systemet eller kompromittere netværkets integritet. Det digitale signaturdetekteringssystem sammenligner de aktuelle angrebskarakteristika med databasen over kendte angrebskarakteristika og bestemmer til sidst sammenligningsresultatet i henhold til den valgte følsomhed. I henhold til sammenligningsresultatet bestemmes derefter forekomsten af angrebsadfærden for at blokere angrebsadfærden og underrette systemadministratoren om, at det aktuelle system er under angreb. Teknologi til registrering af uregelmæssigheder bestemmer forekomsten af indtrængen og advarer systemadministratorer ved at sammenligne forskellen mellem den kørende systemadfærd og den normale systemadfærd. For eksempel kan IDS registrere unormal systemaktivitet ved midnat eller kraftig adgang til en I/O-port fra det eksterne netværk. Når der opstår unormal aktivitet, kan IDS blokere angreb og advare systemadministratorer.
Begge ovenstående IDS-systemer har deres fordele og ulemper, men de har alle det samme problem - hvordan man indstiller registreringsfølsomheden. Høj følsomhed vil forårsage falske indbrudsalarmer, og IDS udfører tilsvarende systemhandlinger for hver indbrudsalarm. Derfor vil for mange falske indbrudsalarmer ikke kun ødelægge nogle nødvendige funktioner i det normale system, men også forårsage en del skade på systemet. ekstra byrde. Den lave følsomhed vil gøre IDS ude af stand til at opdage forekomsten af nogle indtrængningsadfærd, så IDS vil vende det blinde øje til nogle indtrængen adfærd, så den ubudne gæst med succes kan komme ind i systemet og forårsage uforudsigelige tab.
3. Efter-begivenhedsefterforskningsteknologi
Revisionslogmekanismen er en fil, der registrerer godkendelsesoplysningerne og andre karakteristiske oplysninger om lovlige og ulovlige brugere, og den er en af de vigtigste efter--begivenhedstekniske teknologier til informationssikkerhed for industrikontrolsystemer. Derfor skal enhver adgang til systemet og dets tilknyttede handlinger dokumenteres. Ved diagnosticering og revision af, om der er sket elektronisk indtrængen i netværket, er revisionsdagbogen et af de væsentlige bedømmelseskriterier. Derudover er systemadfærdsregistrering også en almindelig teknologi til informationssikkerhed i industrielle SCADA-systemer.
Disse er nogle almindeligt anvendte og konventionelle teknologier i informationssikkerheden for industrielle computerkontrolsystemer, og der er nogle særlige nøgleteknologier i færd med at implementere informationssikkerhed for industrikontrolsystemer.
