درک چشم انداز تهدید برای سیستم های الکترومکانیکی

همگرایی تکنولوژی عملیاتی (OT) و فناوری اطلاعات (IT) به طور چشمگیری سطح حمله سیستم های الکترومکانیکی را افزایش داده است، این سیستم ها - از کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و واحدهای ترمینال از راه دور (RTUs) در سیستم های کنترل صنعتی (ICS) به درایوهای حرکتی و روبات ها در تولید - از لحاظ تاریخی امن و وابسته به پروتکل های اختصاصی امروز، از طریق اتصال به سیستم های پشتیبانی از راه دور (I) و تجزیه و تحلیل از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از راه دور از آنها، و تجزیه و تجزیه و تجزیه و تجزیه و تحلیل سیستم های ارتباطات، و تحلیل های ارتباطات، و تجزیه و تحلیل آنها.

تهدیدات سایبری که اجزای الکترومکانیکی را هدف قرار می دهند می توانند عواقب فیزیکی شدیدی ایجاد کنند: ماشین آلات آسیب دیده، خطوط تولید متوقف شده، خطرات ایمنی برای پرسنل و حتی بلایای زیست محیطی.بی.بی.، حوادث غیرقابل انکار مانند کرم استاکس نت ۲۰۱۰ که سانتریفوژها را با دستکاری سرعت PLC، و حمله 2021 Colonial Pipeline، که باعث اختلال در عرضه سوخت شد، ضرورت ساخت سیستم انعطاف پذیری در طراحی سیستم از همان ابتدا را برجسته می کند.

تهدیدات سایبری برای سیستم های الکترومکانیکی: یک شکست دقیق

درک بردارهای تهدید خاص اولین گام در طراحی سیستم های انعطاف پذیر است. دسته های زیر برای محیط های الکترومکانیکی مهم هستند:

  • ware و Ransomware - نرم افزار Malicious می تواند داده های کنترل حیاتی را رمزگذاری کند یا به طور مداوم دستورات محرک را دستکاری کند. Ransomware مانند Ryuk شبکه های OT را هدف قرار داده است، در حالی که بدافزار پاک کننده می تواند PLC ها را به صورت غیر قابل کنترل کننده ای ارائه دهد.
  • ] تهدیدات مداوم پیشرفته (APTs) - بازیگران دولتی-ملت کمپین های بلند مدت را برای نقشه برداری شبکه های صنعتی، استخراج مالکیت معنوی و تجهیزات خرابکاری انجام می دهند.
  • دسترسی غیرمجاز و تهدیدات شخصی - کنترل دسترسی ضعیف به دشمنان - یا کارکنان ناراضی - برای برنامه ریزی مجدد کنترل، غیرفعال کردن قفل های ایمنی، یا تغییر پارامترهای کالیبراسیون، منجر به شکست فاجعه بار.
  • قابلیت های آسیب پذیری زنجیره تامین و بازار - پروتکل هایی مانند Modbus، DNP3 و PROFINET اغلب فاقد رمزگذاری ذاتی و احراز هویت هستند.

برای یک دیدگاه جامع از مشاوران فعلی، به مشاوران سیستم های کنترل صنعتی CISA (FLT:0) (CISA ICS Advisors) مراجعه کنید.

اصول طراحی سیستم Resilient

انعطاف پذیری فراتر از جلوگیری از حملات است؛ این شامل توانایی تشخیص، پاسخ دادن و بازیابی در حالی که حفظ توابع ضروری است. اصول زیر مهندسی سیستم های الکترومکانیکی را هدایت می کند که می تواند در برابر تهدیدات سایبری مقاومت کند.

دفاع در عمق

لایه برداری چندین کنترل امنیتی – مدیریت، فنی و فیزیکی – تضمین می کند که یک شکست واحد کل سیستم را به خطر نمی اندازد.در سطح شبکه، فایروال، سیستم های تشخیص نفوذ (IDS) و دروازه های لایه کاربردی با استفاده از این روش اتصال SPLT، پیاده سازی امن، ثبت کد، و نظارت های یکپارچگی زمان اجرا می شود.

بخش بندی و مدل مرجع Purdue

تقسیم بندی شبکه ICS به مناطقی بر اساس عملکرد و سطح امنیتی، اغلب پس از معماری مرجع شرکت Purdue (PERA) سطح 0 ( فرایندهای فیزیکی) هرگز نباید به طور مستقیم با سطح 4/5 (داخل IT) ارتباط برقرار کند.

دانلود بازی Redundancy and Fault Tolerance

کنترل کننده های ردموند، منابع برق، مسیرهای ارتباطی و قفل های مکانیکی ضعیف، اطمینان حاصل می کنند که عملیات مداوم زمانی که اجزای خراب یا مورد حمله قرار می گیرند، ادامه می یابد. پیکربندی N+1 در درایوهای حرکتی و جفت های دوگانه PLC با سوئیچ اتوماتیک می تواند حملاتی را که یک مسیر واحد را هدف قرار می دهند، تحمل کند تا هر دو شکست تصادفی و ورودی های مخرب را کنترل کند - به عنوان مثال، استفاده از تنوع در الگوریتم های کنترل شده برای عبور از دستورات.

به روز رسانی امن و مدیریت پچ

آسیب پذیری های غیر فعال در سیستم عامل یک نقطه ورودی اولیه برای مهاجمان است.یک طراحی انعطاف پذیر شامل مکانیسم های به روز رسانی امن (مشارکت، بارهای رمزگذاری شده، قابلیت رول) و یک برنامه پچ ساختاری است که در آن سیستم های الکترومکانیکی نمی توانند به راحتی به صورت آفلاین، طراحی گرم یا پچ مجازی از طریق سیستم های پیشگیری از نفوذ (IPS) در مقابل تجهیزات میراث گرفته شوند.

نظارت مستمر و تشخیص آنوما

ابزارهای نظارت بر سطح شبکه و میزبان که رفتار عادی را پایه می کنند ( الگوها، سرعت های محرک، ارزش های سنسور) موتورهای تشخیص آنومای با استفاده از یادگیری ماشین می توانند انحراف پرچم را نشان دهنده حمله سایبری نشان دهند – به عنوان مثال، PLC ناگهان دستور یک موتور را برای تجاوز به محدودیت های گشتاور ایمن می دهد.

پیاده سازی تدابیر امنیتی برای سیستم های الکترومکانیکی

ترجمه اصول طراحی به کنترل های فنی بتنی نیازمند توجه دقیق به محدودیت های زمان واقعی و دسترسی عملیاتی است.اقدامات زیر در محیط های صنعتی موثر است.

شبکه های فایروال و Intrusion

فایروال های صنعتی از بازرسی بسته های عمیق از پروتکل هایی مانند پروفسورینت، اترNet / IP و Modbus TCPbus پشتیبانی می کنند، آنها می توانند بسته های معیوب را مسدود کنند، دستورات غیر مجاز را رد کنند و سفید لیست های ارتباطی را اجرا کنند. سیستم های تشخیص نفوذ مبتنی بر شبکه (NIDS) مانند Suricata یا Zeek که برای ترافیک تنظیم شده اند، هشدار هایی را که آسیب پذیری های شناخته شده را در نظر می گیرند.

تایید اعتبار قوی و کنترل دسترسی

جایگزین کردن کلمات عبور پیش فرض و اعتبار مشترک با حساب های فردی با استفاده از احراز هویت چند عاملی (MFA) که در آن امکان پذیر است.برای دستگاه های الکترومکانیکی با I/O محدود، پیاده سازی کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC) در سطح رابط انسان- ماشین (HMI) و اجرای زمان بندی جلسات. یکپارچه سازی با سیستم های مدیریت هویت مانند LDAP یا Active Directory، اما اطمینان از مکانیسم های شکست در طول قطع شبکه امن است.

رمزگذاری کانال های ارتباطی

بسیاری از پروتکل های میراث در ترافیک کنترل حساس رمزگذاری با استفاده از TLS 1.3 برای پروتکل های مبتنی بر IP یا تونل های IPsec ارسال می شوند، رمزنگاری لینک یا دروازه های پروتکل را در نظر بگیرید که بدون اختلال در رفتار زمان واقعی رمزگذاری می شوند. 62443 استاندارد] راهنمایی دقیق در مورد الزامات رمزنگاری برای اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل را فراهم می کند.

ارزیابی های امنیتی و آسیب پذیری

انجام ممیزی های منظم داخلی و خارجی هر دو امنیت سایبری و فیزیکی.استفاده از ابزارهای اسکن منفعل (مانند نوازومی یا راکونوس) برای موجودی دارایی ها و شناسایی آسیب پذیری ها بدون خطر اختلال در سیستم های بحرانی، برنامه ریزی تست های خودکار در هنگام پنجره های تعمیر و نگهداری برای ارزیابی یافته های سند عمیق در یک ثبت و اولویت بندی ریسک بر اساس بهره برداری و تاثیر بالقوه بر ایمنی الکترومکانیکی.

آموزش کارکنان و آگاهی

مهندسان، اپراتورهای و تکنسین های تعمیر و نگهداری باید تهدید سایبری را درک کنند.آموزش باید شناسایی فیشینگ، روش های دسترسی از راه دور امن، امنیت فیزیکی کابینت های کنترل و گزارش حادثه را پوشش دهد.

طراحی برای انعطاف پذیری فیزیکی و سایبری

انعطاف پذیری فیزیکی و سایبری باید با هم طراحی شود، زیرا یک رابط فیزیکی به خطر افتاده می تواند منجر به نقض منطقی شود و برعکس، این رویکرد یکپارچه از سیستم الکترومکانیکی به عنوان یک کل محافظت می کند.

محافظ های فیزیکی برای کنترل سخت افزار

محفظه های امن با مهر و موم های ثابت، درب های کابینت قفل شده و سنسورهای محیط زیست (شبراسیون، دما، موقعیت درب) جلوگیری از دسترسی فیزیکی غیر مجاز است.استفاده از کانکتور های سخت و قفل های کابلی برای جلوگیری از قطع یا ضربه زدن به دستگاه های میدانی مانند سنسورها و محرک ها، در نظر گرفتن پوشش ضد ریز و سوئیچ های تشخیص نفوذ که زنگ هشدار را بر روی باز کردن ایجاد می کند.

Cyber-Physical Fusion در نظر گرفته شده

طراحان باید در نظر بگیرند که چگونه حملات سایبری می تواند به صورت فیزیکی آشکار شود، به عنوان مثال، مهاجمی که دسترسی به شبکه را به دست می آورد می تواند به PLC دستور دهد تا یک موتور نقاله را با سرعت مخرب اجرا کند. محدودیت های سرعت اجرای، مدارهای گشتاور امن و اتصال سخت افزاری مستقل از نرم افزار کنترل کننده، یک خط آخر دفاع را فراهم می کند.استفاده از منطق امن است که از دست دادن نیروهای ارتباطی به یک سیستم امن (مانند بستن قفل ترمز).

امنیت زنجیره تامین و امن بوت

انعطاف پذیری در سطح اجزای شروع می شود. بیانگر این است که تمام دستگاه های قابل برنامه ریزی از بوت امن با امضاهای دیجیتال تأیید شده پشتیبانی می کنند.یک زنجیره تامین قابل اعتماد را با حسابرسی فروشندگان برای شیوه های امنیتی و درخواست لایحه سخت افزاری مواد (HBOM) برای تأیید اینکه سیستم عامل در طول حمل و نقل یا نصب تغییر نکرده است، ایجاد می کنند.

نتیجه گیری: یک رویکرد چرخه زندگی به انعطاف پذیری

طراحی سیستم های الکترومکانیکی برای مقاومت در برابر تهدیدات سایبری یک کار مهندسی یک بار نیست، بلکه یک فرایند چرخه عمر مداوم است.از ارزیابی ریسک اولیه و طراحی معماری از طریق استقرار، نظارت و حذف نهایی، امنیت باید در هر مرحله تعبیه شود. فن آوری های نوظهور مانند هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل تهدید پیش بینی و رمزنگاری مقاومت کوانتومی، طرح های آینده را شکل می دهند، اما اصول دفاع بنیادی - در عمق بخش بندی، و ثابت -

با ادغام این اصول با استحکام فیزیکی اجزای الکترومکانیکی، مهندسان می توانند سیستم هایی را ارائه دهند که نه تنها در برابر حملات سایبری مقاومت می کنند بلکه همچنین عملکرد ایمن را تحت استانداردهای دورکاری مانند ] [FLT: NIST امنیت سایبری] و IEC 62443 [F3] ارائه راه حل های عملی.