Σχεδιασμός Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων για Αντοχή Κατά των Κυβερνοαπειλών

Για μια ολοκληρωμένη άποψη των σημερινών συμβούλων, ανατρέξτε στις συμβουλευτικές υπηρεσίες των βιομηχανικών συστημάτων ελέγχου της CISA (συμβουλές ICS της CISA).

Αρχές του σχεδιασμού ανθεκτικού συστήματος

Η ανθεκτικότητα υπερβαίνει την πρόληψη επιθέσεων, περιλαμβάνει την ικανότητα ανίχνευσης, ανταπόκρισης και ανάκτησης, διατηρώντας παράλληλα βασικές λειτουργίες.

Άμυνα σε Βάθος

Σε επίπεδο δικτύου, να αναπτύξει τείχη προστασίας, συστήματα ανίχνευσης εισβολών (IDS), και πύλες εφαρμογής. Στο επίπεδο της συσκευής, να εφαρμόσει ασφαλή εκκίνηση, υπογραφή κώδικα, και οθόνες ακεραιότητας χρόνου λειτουργίας. Σε επίπεδο οργάνωσης, να επιβάλει λιγότερο-πολιτική πρόσβαση και να διεξάγει περιοδικές δοκιμές διείσδυσης. Αυτή η προσέγγιση ευθυγραμμίζεται με τον NIST SP 800-82 Αναθ. 3 οδηγό για την ασφάλεια ICS.

Ο διαχωρισμός και το μοντέλο αναφοράς Purdue

Ο διαχωρισμός του δικτύου ICS σε ζώνες με βάση τη λειτουργία και το επίπεδο ασφάλειας, συχνά ακολουθώντας την αρχιτεκτονική αναφοράς Purdue Enterprise (PERA). Επίπεδο 0 (φυσικές διαδικασίες) δεν πρέπει ποτέ να επικοινωνεί άμεσα με το επίπεδο 4/5 (επιχείρηση IT). Αποστρατιωμένες ζώνες (DMZ) επιβάλλουν αυστηρές πολιτικές ροής δεδομένων μέσω βιομηχανικών τείχους προστασίας και διόδων μονού δρόμου. Για τα ηλεκτρομηχανικά συστήματα, οι βρόχοι ελέγχου κατακερματισμού μειώνουν την ακτίνα έκρηξης μιας συσκευής που έχει υποστεί βλάβη και εμποδίζουν την πλευρική κίνηση.

Απόλυση και ανοχή σε βλάβη

Οι απεριόριστες ελεγκτές, τα τροφοδοτικά, οι διαδρομές επικοινωνίας και οι ασφαλείς μηχανικές διασυνδέσεις εξασφαλίζουν συνεχή λειτουργία όταν τα εξαρτήματα υποβαθμίζονται ή δέχονται επίθεση. Η διαμόρφωση N+1 σε κινητήρες και τα ζεύγη διπλής PLC με αυτόματη αλλαγή μπορεί να καλύψει επιθέσεις που στοχεύουν σε ένα μόνο μονοπάτι. Η ανοχή ελαττωμάτων πρέπει να σχεδιαστεί για να χειριστεί τόσο τυχαίες αποτυχίες όσο και κακόβουλες εισόδους ⁇ για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας την ποικιλομορφία στους αλγόριθμους ελέγχου για να διασταυρώσει εντολές.

Ασφαλής ενημέρωση και διαχείριση επιδιορθώσεων

Ένα ανθεκτικό σχέδιο περιλαμβάνει μηχανισμούς ασφαλούς ενημέρωσης (υπογεγραμμένα δυαδικά, κρυπτογραφημένα ωφέλιμο φορτίο, δυνατότητα επαναφοράς) και ένα δομημένο πρόγραμμα patch. Όπου τα ηλεκτρομηχανικά συστήματα δεν μπορούν να αποσυνδεθούν εύκολα, σχεδιασμό θερμοκόλλησης ή εικονική patching μέσω συστημάτων πρόληψης εισβολής (IPS) μπροστά από τον κληρονομικό εξοπλισμό.

Συνεχής παρακολούθηση και ανίχνευση ανωμαλιών

Ανάπτυξη εργαλείων παρακολούθησης επιπέδου δικτύου και επιπέδου υποδοχής που αποτελούν βασική φυσιολογική συμπεριφορά (μοντέλα επικοινωνίας, ταχύτητες ενεργοποιητή, τιμές αισθητήρων). Οι μηχανές ανίχνευσης ανωμαλιών που χρησιμοποιούν τη μάθηση μηχανών μπορούν να επισημάνουν αποκλίσεις ενδεικτικές μιας επίθεσης στον κυβερνοχώρο ⁇ για παράδειγμα, ένα PLC που ξαφνικά διοικεί έναν κινητήρα για να υπερβεί τα όρια ασφαλούς ροπής. Ενσωματώστε αυτές τις ζωοτροφές σε ένα κέντρο επιχειρήσεων ασφαλείας (SOC) ή ένα ειδικό OT-SOC για την απόκριση σε πραγματικό χρόνο.

Μέτρα εφαρμογής ασφαλείας για τα ηλεκτρομηχανικά συστήματα

Η μεταφορά των αρχών σχεδιασμού σε συγκεκριμένους τεχνικούς ελέγχους απαιτεί προσεκτική εξέταση των περιορισμών σε πραγματικό χρόνο και της επιχειρησιακής διαθεσιμότητας.

Δίκτυα και ανίχνευση εισβολών

Τα βιομηχανικά τείχη προστασίας υποστηρίζουν την επιθεώρηση των πρωτοκόλλων σε βάθος πακέτου όπως Profinet, EtherNet/IP, και Modbus TCP. Μπορούν να μπλοκάρουν τα κακόμορφα πακέτα, να απορρίψουν τις μη εξουσιοδοτημένες εντολές και να επιβάλουν λευκές λίστες επικοινωνίας. Συστήματα ανίχνευσης παρεισφρήσεων βάσει δικτύου (NIDS) όπως τα Suricata ή Zeek, συντονισμένα για την κυκλοφορία OT, παρέχουν ειδοποιήσεις για τα κατορθώματα που στοχεύουν γνωστά ευάλωτα σημεία. Για τις πιο ευαίσθητες ζώνες, εξετάστε μονοκατευθυντικές πύλες (διόδους δεδομένων) που φυσικά εμποδίζουν οποιαδήποτε κυκλοφορία επιστροφής.

Ισχυρή ταυτοποίηση και έλεγχος πρόσβασης

Αντικατάσταση προκαθορισμένων κωδικών πρόσβασης και κοινών διαπιστευτηρίων με μεμονωμένους λογαριασμούς χρησιμοποιώντας πολυπαράγοντας ταυτοποίησης (MFA) όπου είναι δυνατόν. Για ηλεκτρομηχανικές συσκευές με περιορισμένο I/O, υλοποιήστε έλεγχο πρόσβασης βάσει ⁇ όλων (RBAC) στο επίπεδο της διεπαφής ανθρώπου-μηχανής (HMI) και επιβάλετε χρονικά διαστήματα συνεδρίας. Ενσωματώστε με συστήματα διαχείρισης ταυτότητας όπως LDAP ή Active Directory, αλλά εξασφαλίστε μηχανισμούς αναδρομικής ταυτοποίησης είναι ασφαλείς κατά τη διάρκεια των διακοπών δικτύου.

Κρυπτογράφηση καναλιών επικοινωνίας

Πολλά κληρονομικά πρωτόκολλα OT μεταδίδουν στο σαφές. Κρυπτογράφηση της κυκλοφορίας ευαίσθητου ελέγχου χρησιμοποιώντας TLS 1.3 για πρωτόκολλα IP ή σήραγγες IPsec. Για σειριακούς συνδέσμους, εξετάστε τους κρυπτογραφητές συνδέσμων ή πύλες πρωτοκόλλου που παρέχουν κρυπτογράφηση χωρίς να διαταράσσουν τη συμπεριφορά σε πραγματικό χρόνο. Το πρότυπο IEC 62443 παρέχει λεπτομερή καθοδήγηση για κρυπτογραφικές απαιτήσεις για βιομηχανικά συστήματα αυτοματισμού και ελέγχου.

Έλεγχοι ασφαλείας και εκτιμήσεις ευπαθειών

Για κρίσιμα συστήματα, οι δοκιμές με στυλό κατά τη διάρκεια των παραθύρων συντήρησης για την αξιολόγηση της άμυνας σε βάθος. Τα ευρήματα εγγράφων σε ένα μητρώο κινδύνου και την ιεράρχηση της αποκατάστασης με βάση την αξιοποίηση και τον δυνητικό αντίκτυπο στην ηλεκτρομηχανική ασφάλεια.

Κατάρτιση και ευαισθητοποίηση του προσωπικού

Οι μηχανικοί, οι χειριστές και οι τεχνικοί συντήρησης πρέπει να κατανοήσουν την απειλή στον κυβερνοχώρο. \" εκπαίδευση πρέπει να καλύπτει την αναγνώριση phishing, ασφαλείς διαδικασίες απομακρυσμένης πρόσβασης, φυσική ασφάλεια των ερμάρια ελέγχου, και αναφορά συμβάντων.

Σχεδιασμός για φυσική και κυβερνο-αντοχή

Η φυσική και κυβερνο-αντοχή πρέπει να συν-σχεδιαστεί, διότι μια θολωμένη φυσική διεπαφή μπορεί να οδηγήσει σε λογικές παραβιάσεις και αντίστροφα. \" ολοκληρωμένη αυτή προσέγγιση προστατεύει το ηλεκτρομηχανικό σύστημα συνολικά.

Φυσικές διασφαλίσεις για το υλικό ελέγχου

Ασφαλίστε τα περιβλήματα με σφραγίδες ασφαλείας, κλειδωμένες πόρτες ντουλαπιών και αισθητήρες περιβάλλοντος (δονήσεις, θερμοκρασία, θέση πόρτας) αποτρέπουν μη εξουσιοδοτημένη φυσική πρόσβαση. Χρησιμοποιήστε σκληρούς συνδέσμους και κλειδαριές καλωδίων για την πρόληψη της αποσύνδεσης ή της κρούσης. Για συσκευές πεδίου όπως αισθητήρες και ενεργοποιητές, εξετάστε τους αντι-ταμπτήρες και διακόπτες ανίχνευσης εισβολής που ενεργοποιούν συναγερμούς κατά το άνοιγμα.

Συνεκτίμηση του κυβερνο-φυσικού ζευγαρώματος

Για παράδειγμα, ένας επιτιθέμενος που αποκτά πρόσβαση στο δίκτυο θα μπορούσε να δώσει εντολή σε ένα PLC να τρέξει έναν κινητήρα μεταφοράς με καταστροφική ταχύτητα. Περιοριστές ταχύτητας εφαρμογής, ασφαλή κυκλώματα ροπής-off, και οι διασυνδέσεις υλικού ανεξάρτητα από το λογισμικό ελεγκτή παρέχει μια τελευταία γραμμή άμυνας. Χρησιμοποιήστε failsafe λογική τέτοια που απώλεια εξοπλισμού δυνάμεων επικοινωνίας σε μια ασφαλή κατάσταση (π.χ., ενεργοποίηση φρένων, κλείσιμο βαλβίδων).

Ασφάλεια και ασφαλή εκκίνηση της αλυσίδας εφοδιασμού

Η ανθεκτικότητα ξεκινά από το επίπεδο του συστατικού. Προσδιορίστε ότι όλες οι προγραμματιζόμενες συσκευές υποστηρίζουν ασφαλή εκκίνηση με επαληθευμένες ψηφιακές υπογραφές. Καθιερώστε μια αξιόπιστη αλυσίδα εφοδιασμού από τους πωλητές ώντιτινγκ για πρακτικές ασφαλείας και ζητώντας λογαριασμό υλικού υλικού (HBOM).

Συμπέρασμα: Μια προσέγγιση κύκλου ζωής για την ανθεκτικότητα

Η σχεδίαση ηλεκτρομηχανικών συστημάτων για την ανθεκτικότητα κατά των απειλών στον κυβερνοχώρο δεν είναι μια εργασία μιας φοράς αλλά μια διαδικασία συνεχούς κύκλου ζωής. Από την αρχική εκτίμηση κινδύνου και τον σχεδιασμό αρχιτεκτονικής μέσω της ανάπτυξης, της παρακολούθησης και του παροπλισμού, η ασφάλεια πρέπει να ενσωματωθεί σε κάθε φάση.

Με την ενσωμάτωση αυτών των αρχών με τη φυσική ευρωστία των ηλεκτρομηχανικών εξαρτημάτων, οι μηχανικοί μπορούν να παραδίδουν συστήματα που όχι μόνο αντιστέκονται στις επιθέσεις στον κυβερνοχώρο αλλά και διατηρούν την ασφαλή λειτουργία υπό πίεση. Πρότυπα όπως [Το πλαίσιο ασφαλείας στον κυβερνοχώρο της NIST και Το IEC 62443[ παρέχουν ενεργούς οδικούς χάρτες. Η επένδυση στην ανθεκτικότητα πληρώνει μερίσματα σε μειωμένο χρόνο καθυστέρησης, χαμηλότερο κόστος απόκρισης συμβάντων και διατήρηση της ασφάλειας και της φήμης σε έναν ολοένα και περισσότερο διασυνδεδεμένο κόσμο.