Table of Contents
دور جدران النار في حماية نظم الرقابة الصناعية
وتشكل نظم الرقابة الصناعية العمود الفقري للهياكل الأساسية الحيوية الحديثة، إذ من شبكات الكهرباء ومرافق معالجة المياه إلى مصافي النفط والصناعة الصيدلانية، تدير هذه النظم وتتم العمليات المادية التي تبقي المجتمع على قيد الحياة، ويمكن أن تكون عواقب الفشل أو الاختراق الإلكتروني في بيئة من هذا القبيل كارثية، مما يؤدي إلى إغلاق الإنتاج، وتلف المعدات، والأخطار البيئية، بل وحتى فقدان الحياة.
فهم نظم الرقابة الصناعية
وقبل دراسة كيفية حماية جدران الحماية لبيئة المركز، من الضروري فهم الطبيعة الفريدة لهذه النظم وكيفية اختلافها عن الشبكات التقليدية لتكنولوجيا المعلومات.
SCADA, DCS, and PLCs
وتشمل نظم الرقابة الصناعية عدة أنواع مختلفة من بنية الرقابة ولكنها ذات صلة بها. التحكم في المواد قبل المشاهدة والحصول على البيانات (SCADA) تستخدم نظم الرصد والمراقبة في المناطق الموزعة جغرافياً، مثل خطوط الأنابيب، والوحدات الفرعية الكهربائية، وشبكات توزيع المياه.
تكنولوجيا التشغيل مقابل شبكات تكنولوجيا المعلومات
فبيئة المركز الدولي للعلوم والتكنولوجيا تنتمي إلى الفئة الأوسع من التكنولوجيا التشغيلية، وفي حين أن شبكات تكنولوجيا المعلومات تعطي الأولوية لسرية البيانات وسلامتها، فإن شبكات تكنولوجيا المعلومات تعطي الأولوية للتوافر والسلامة، وقد يكون التدبير الأمني الذي يعيد تشغيل خادوم في بيئة تكنولوجيا المعلومات غير مقنع، كما أن نفس الإجراء في بيئة توت قد يوقف تفاعلاً كيميائياً أو يوقف توربة طاقة، وهذا الفرق الأساسي في الأولويات هو كل قرار بشأن نشر النفايات.
أهمية قطاع الشبكة
وتُعتبر عملية تقسيم الشبكة ممارسة تقسيم شبكة إلى أجزاء أصغر حجماً منعزلة للحد من انتشار التهديدات وإمكانية التحكم بين المناطق، وفي بيئات المجلس الدولي للسلامة الكيميائية، فإن هذا التجزئة أمر حاسم، حيث أن Purdue Enterprise Reference Architecture، التي كثيراً ما يشار إليها باسم النموذج البرمجي، تحدد هيكلاً هرمياً لشبكات التنفيذ من المستوى.
The Evolving Cyber Threat Landscape for ICS
وقد تحطمت تصورات بيئات المركز الدولي للسلامة والأمن بسبب العزلة أو الغموض بسبب سلسلة من الحوادث البارزة ونضج الجهات الفاعلة التي تهدد الهياكل الأساسية الصناعية.
الحوادث التاريخية والدروس المستفادة
The Stuxnet worm[FLT:], discovered in 2010, was a watershed moment for ICS security. It demonstrated that nation-state actors could develop malware specifically designed to compromise PLCs and cause physical destruction while hiding their presence from operators. Stuxnet spread through Windows systems and used multiple zero-day closureers in cross networkdown uranium enrichment
حركات المهاجمين
وتختلف دوافع الجهات الفاعلة التي تستهدف بيئات التصنيف الدولي الموحد للمواد الكيميائية، وتسعى الدول الخصمية إلى تعطيل البنية الأساسية الحيوية للمزايا الجغرافية السياسية، أو التجسس على العمليات الصناعية، أو وضع الأساس للهجمات المقبلة، وتستهدف الجماعات الإجرامية الإلكترونية بصورة متزايدة المنظمات الصناعية ذات النطاقات الفدية، وتراهن على أن ارتفاع تكلفة وقت التعطل سيدفع بسرعة، كما أن التهديدات، سواء كانت مهاجمة أو متعمدة، تمثل خطرا كبيرا على التقارب.
مدافع هجومية مشتركة تستهدف المركز الدولي للسلامة الكيميائية
وكثيرا ما يحصل المهاجمون على الوصول الأولي إلى بيئات المركز الدولي للسلامة الكيميائية من خلال خدمات الوصول عن بعد، أو إبطال الرسائل الإلكترونية التي تستهدف المهندسين والمشغلين، أو المساس بالاتصالات مع البائعين، أو استغلال مواطن الضعف غير المأهولة في المناطق المحيطة بالشبكة، ويمكنهم، عند الدخول، أن يمسحوا البروتوكولات الصناعية، أو يحاولوا التلاعب بمنطق المراقبة، أو أن يعطلوا الاتصالات بين الشركات الهايتية والشركات المحلية، أن يؤدوا دورا حاسما في منع استخدام بروتوكولات المرور غير المأذون بها في الاتصالات.
How Firewalls Secure ICS Environments
وتؤدي جدران الحرائق في بيئات المركز الدولي لسواتل الملاحة نفس المهام الأساسية التي تؤديها شبكات تكنولوجيا المعلومات، ولكن مع إجراء تعديلات لحساب البروتوكولات الفريدة ومتطلبات الأداء وتوقعات الموثوقية للعمليات الصناعية.
المهام الأساسية لجداول إطلاق النار في النظام الدولي للسلامة الكيميائية
وعلى أبسط مستوياتها، تفتش جدران الحريق حركة المرور الشبكية وتسمح أو تحجب مجموعات من المواد استنادا إلى مجموعة من القواعد الأمنية، وفي بيئات المركز الدولي للسلامة الكيميائية، تستخدم جدران نارية لمراقبة حركة المرور بين مختلف المناطق الأمنية، مثل شبكة تكنولوجيا المعلومات المؤسسية وشبكة المراقبة، أو بين خلايا مختلفة داخل قاعات نباتية، وتطبق مبدأ أقل الامتيازات، وتضمن أيضا المرور المأذون به مع عناوين محددة من مصادر وجهات وترجمة إلى حواسيب.
أنواع الجدران النارية المنشورة في شبكات المركز الدولي للسلامة الكيميائية
شبكة الجدران النارية
وتمارس شبكات الحماية التقليدية في الطبقات 3 و4 من نموذج التفتيش الموقعي، وترشيح حركة المرور على أساس عناوين بروتوكولات وأرقام الموانئ، وفي بيئات المركز الدولي للسلامة الكيميائية، تُنشر هذه الجدران النارية عادة في محيط شبكة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، وكذلك بين المناطق الداخلية التي تستخدم فيها معدات النقل الجوي، وهي مجهزة بمستندات موثوقة وسليمة ويمكنها التعامل مع بروتوكولات ارتفاع الانبعاثات المطلوبة في بعض الأوساط الصناعية.
الجدران النارية القائمة على المضيف
جدران الحماية القائمة على المضيف هي ضوابط قائمة على البرامجيات، مجهزة مباشرة على محطات العمل الهندسية، وأجهزة الإرسال، وأجهزة الخدمة، وفي بعض الحالات، على شركات PLC أو وحدات الإزالة التي تدعم هذه المعالم، وهي توفر السيطرة على الجمود الذي يمكن أن تتواصل به العمليات والخدمات مع نقاط نهاية محددة، ولئن كانت جدران الحرائق القائمة على المضيف تضيف الدفاع بعمق، فلا بد من أن تكون مصممة بعناية لتجنب التدخل في منطق التحكم الحرجستي أو بيئة مضيفة.
موجات إطلاق النار التالية:
وتمتد جدران الإطفاء التالية إلى القدرات التقليدية في مجال جدران الحريق مع التفتيش العميق للحزم، ونظم منع التطفل، والتوعية بالتطبيقات، والقدرة على فهم البروتوكولات الصناعية والتحقق منها، ويمكن أن تفتش الهيئة الوطنية المعنية بالأسلحة الصغيرة والأسلحة الخفيفة حركة المرور عبر طبقة التطبيق، والتحقق من أن مدونات المهام ومواقع التسجيلات تقع ضمن النطاقات المتوقعة، وهذه القدرة حاسمة في كشف محاولات التلاعب بمنطق أو إصدار أوامر ميدانية غير مأذون بها.
الجدران النارية ونموذج العصي
وتستخدم استراتيجية أمنية مدروسة جيداً للشبكة الدولية للسواتل جدراناً حرارية على مستويات متعددة من نموذج البضاعة، وعلى الحدود بين المستوى 4 (النظام الداخلي لتكنولوجيا المعلومات) والمستوى 3 (العمليات الميدانية)، وقاعدة الحماية تُفرض ضوابط صارمة على الدخول، ولا تسمح عادة إلا بتداول محدد جيداً مثل إعادة استخدام البيانات التاريخية أو تحديد المدخلات، وفيما بين شبكات السلامة من المستوى 3 والمستوى 2 (النظم المصممة)
أفضل الممارسات لتنفيذ الجدران النارية في النظام الدولي للسلامة الكيميائية
ويتطلب نشر جدران الحماية في بيئة تابعة للجنة الدولية وضع المعايير والتخطيط والتعاون بين أفرقة تكنولوجيا المعلومات وفرق النقل البري، والالتزام بالمعايير والأطر المعترف بها.
إنشاء مناطق واتحادات
وتحدد IEC 62443 ] سلسلة من المعايير، التي وضعت خصيصا لشبكات الاتصالات الصناعية وأمن المركز الدولي للإحصاء، مفاهيم المناطق والقوارض، وتصنف المنطقة مجموعة من الأصول التي تتقاسم متطلبات أمنية مشتركة على أساس الأهمية والخطر والوظيفة، وعندما تكون قناة اتصال بين المناطق، تستخدم خطوط الإطفاء في إنفاذ السياسات الأمنية على القنوات غير الضرورية، بما يكفل الربط بين مواقع النقل.
قواعد تأسيس وإدارة قواعد الحماية
وينبغي أن تكون قواعد الجدار الناري في بيئات المركز الدولي للسلامة الكيميائية محددة ومقيّدة بقدر الإمكان، وينبغي أن تحدد القواعد عناوين المصدر والمقصد، والبروتوكولات، وأرقام الموانئ، وحيثما أمكن، معايير مستوى التطبيق، وينبغي تطبيق مبدأ الإنكار غير المباشر: فجميع عمليات النقل لا تُسمح صراحة بذلك، ولكن هذا النهج، مع التحدي أحياناً في تنفيذ العمليات المعقدة، يجب على أصحاب الأصول توثيق وتبرير كل مسار اتصال مسموح به.
الرصد المستمر والتعبئة
ولا يكون هناك سوى أثر فعال في رصد سجلاتها رصداً فعالاً، وفي بيئات المجلس الدولي للسلامة الكيميائية، ينبغي أن تكون سجلات الجدار الناري مركزية وأن تحل محلها لمؤشرات التوافق، ومحاولات الوصول غير المأذون بها، وانتهاكات السياسات، كما أن نظم المعلومات الأمنية وإدارة الأحداث يمكن أن تربط أحداث جدران الحريق ببيانات أمنية أخرى مثل تنبيهات المعهد الدولي لبحوث التنمية الاجتماعية، وسجلات التوثيق، ومعلومات عن حالة اللصوص.
تحديثات منتظمة وإدارة دفعات
ويجب أن تُبقي شركة برمجيات الجدار الناري حتى الآن على مستوى الحماية من أوجه الضعف المعروفة، وكثير من جدران الحريق هي نفسها نظم مدمجة تتطلب التصحيح الدوري، وفي بيئات " أوت " ، كثيرا ما تكون إدارة التنظيف معقدة بسبب الحاجة إلى تحديد الوقت المعطل والتحقق من أن التحديثات لا تتناقض مع التطبيقات الصناعية، وينبغي لأصحاب الأصول أن يضعوا عملية لإدارة التصحيح تشمل عمليات التدوير في بيئة غير منتجة، وتضع، وتستوعب قضايا البائعين في إطار تنسيق
التحديات والنظر في نشر جدران النار في النظام المتكامل للرصد والمراقبة
وفي حين أن جدران الحماية ضرورية، فإن تنفيذها في بيئات المركز الدولي للسلامة الكيميائية يشكل تحديات فريدة يجب التصدي لها لتجنب حدوث انقطاع في العمليات.
الموازنة بين الأمن وقابلية التشغيل
ومن الأولويات العليا في أي بيئة من بيئة المركز الدولي للضمانات الحفاظ على عمليات آمنة وموثوقة، إذ أن الضوابط الأمنية التي تستحدث حالات من قبيل الرطوبة أو تسقط حركة المرور المشروعة أو تتطلب إعادة تشغيل متكررة غير مقبولة، ويجب أن تكون جدران النار مهيأة لتلبية متطلبات البروتوكولات الصناعية من حيث التبعات والتساهل، كما أن التفتيش الدقيق للحزمة العميقة يمكن أن يؤدي إلى تأخيرات إذا لم تكن مجهزة بالشكل المناسب للشبكة، وأن تكون جميع الإخفاقات في عمليات صيانة الأجهزة ذات القدرة الفشلة معيارية في مجالا.
إدارة نظم الإرث
وتشمل بيئات كثيرة من نظم المراقبة الدولية للسواتل نظماً تشغيلية قديمة تستخدم بروتوكولات ملكية، وقد لا تدعم هذه النظم السمات الأمنية الحديثة ويمكن أن تكون صعبة الدمج مع جدران الحريق دون اختراق وظائفها، وفي بعض الحالات تستخدم بروتوكولات الإرث الموانئ غير القياسية أو مهام الموانئ الدينامية التي لا يمكن مواءمتها مع القواعد التقليدية للجدار الناري، وتشمل النهج المتبعة في إدارة نظم الإرث استخدام ممرات المرور التي يمكن أن تُستخدم فيها المراسم.
التعقيد والقابلية للتكرار
ومع تزايد الشبكات الصناعية وترابطها، يزداد تعقيد إدارة قواعد الجدار الناري، وقد يكون للمرافق الكبيرة مئات من جدران الحماية وآلاف القواعد، ويستلزم الاحتفاظ بمجموعات قواعد دقيقة وحتى الآن وثائق مصنَّفة وأدوات آلية، ويمكن أن تحدد أدوات تحليل قواعد الجدار الناري قواعد متمردة أو متضاربة أو مرفوضة أكثر، ويجب النظر في إمكانية التصعيد في مناطق الإدارة القائمة على الجدار الناري، مع وجود نظام إضافي متسق
إدماج الجدران النارية في استراتيجية أمنية شاملة للجنة الدولية للأمن الغذائي العالمي
وتشكل الجدران النارية عنصراً حاسماً في أمن المركز، ولكنها ليست رصاصة فضية، ويجب أن تكون جزءاً من استراتيجية أوسع نطاقاً للدفاع المتعمق تعالج الناس والعمليات والتكنولوجيا.
الدفاع في ديبث
(ب) وضع برامج أمنية معمقة في إطار نهج الدفاع عن النفس، وضوابط أمنية متعددة، بحيث لا تزال هناك مراقبة واحدة، وبقية أخرى تحمي النظام، بالإضافة إلى جدران الحماية، ينبغي أن تشمل برامج الأمن التابعة للدائرة تقسيم الشبكات، ونظم كشف الدخول، والأمن النهائي (حيثما تم دعمه)، وتأمين حلول الوصول عن بعد، والتوثيق المتعدد العوامل، وإجراء تقييمات منتظمة للضعف، وإجراء خطط شاملة للكشف عن الحوادث.
الامتثال للمعايير
وتخضع صناعات كثيرة تستخدم النظام الدولي لمراقبة المناخ لشروط ومعايير تنظيمية تخولها ضوابط أمنية محددة، وتخضع شركة أمريكا الشمالية للقابلية للاعتماد على البنية التحتية الحيوية [الإطار الاستراتيجي للإدارة الدولية للمواد الكيميائية:] معايير تتطلب مراقبة أمنية محيطية لنظم الطاقة السائبة.
دور التكنولوجيات الأمنية الأخرى
ويمكن أن تعمل الجدران النارية بالتنسيق مع تكنولوجيات الأمن الأخرى لتوفير الحماية الشاملة، ويمكن لنظم كشف الاقتحام ونظم منع الاقتحام أن ترصد حركة المرور لأنماط خبيثة وتحجب الهجمات التي تخترق قواعد الجدار الناري، ويمكن لأدوات تحليل الحركة أن تضع خطوط أساس للسلوك العادي وأن تكشف عن وجود أوجه شاذ قد تدل على وجود حلول وسط، بما في ذلك شبكات إدارة النفايات ذات التأثيرات المتعددة، أن توفر إمكانية الوصول إلى البيانات.
خاتمة
إن عمليات الحماية من الحرائق هي مراقبة أمنية أساسية لا غنى عنها لحماية نظم الرقابة الصناعية من التهديدات الإلكترونية، إذ أن إقامة شبكات للتجزئة، ومراقبة حركة المرور بين المناطق، وتوفير الرؤية في الاتصالات الصناعية، والحد من حجم الهجوم، والحد من الأثر المحتمل للانتهاكات، وتطور تكنولوجيا جدران الحماية، ولا سيما تطوير خطوط الإطلاق القادمة التي لها قدرات على التفتيش على المراسم الصناعية، قد جعلها أكثر فعالية في التصدي للتحديات الفريدة التي تواجه بيئات ICS.