Ydinvoimalaitosten instrumentointiverkkojen ja niiden kyberriskiprofiilin ymmärtäminen

Ydinvoimainstrumenttiverkot (NIN) ovat ydinvoimaloiden, tutkimusreaktoreiden ja polttoainekiertolaitosten toiminnallinen selkäranka. Nämä verkot integroivat anturit, ohjelmoitavat logiikkaohjaimet, kaukopääteyksiköt, ihmiskoneen rajapinnat ja viestintäportit, jotka jatkuvasti seuraavat ydinparametreja, kuten neutronivirtaa, jäähdytysnesteen lämpötilaa, painetta ja säteilyn eristämistä. Koska nämä järjestelmät vaikuttavat suoraan reaktorien turvallisuuteen ja hallintaan, kaikki kompromissit tai virheelliset lukemat voivat johtaa katastrofaalisiin seurauksiin, kuten jäähdytysnesteonnettomuuksien häviämiseen, polttoainevaurioihin tai säteilypäästöihin.

Kyberturvallisuushaasteeseen liittyy se, että monet ydinlaitokset suunniteltiin ja rakennettiin vuosikymmeniä sitten, jolloin digitaalinen valvonta oli vasta alkua eikä kyberuhkia otettu huomioon. Uudistuspyrkimyksissä otetaan usein käyttöön internet-yhteyksiä ja datanjakovalmiuksia, jotka laajentavat hyökkäyspintaa. Operatiivisen teknologian (OT) ja tietotekniikan (IT) lähentyminen hybridiarkkitehtuurissa on hämärtänyt perinteisiä rajoja, mikä tekee perinnön suojauksesta riittämätöntä. Näiden ainutlaatuisten riskiprofiilien ymmärtäminen on ensimmäinen askel kohti puolustus-in-syvällinen kyberturvallisuusstrategia.

Ydinympäristöjen keskeiset kyberturvallisuushaasteet

Ydinvoimalaitteistoverkostoilla on edessään erilaisia haasteita, jotka poikkeavat tyypillisistä yritysten IT-ympäristöistä.

  • Perusjärjestelmät ja pitkä elinkaari.[ Ydinvoimat toimivat 40.80 vuotta. Vuosikymmeniä sitten asennetut valvontajärjestelmät toimivat usein vanhentuneita käyttöjärjestelmiä, omistusoikeudellisia protokollia ja puuttuvat paikat tukea myyjiltä. Niiden korvaaminen on kallista ja vaatii tiukkaa turvallisuuden uudelleensertifiointia.
  • Riittämätön verkon segmentoituminen.[[] Monet vanhemmat mallit asettivat turvallisuuden kannalta kriittisiä järjestelmiä tasaisiin verkkoihin, jotka on jaettu vähemmän kriittisten liiketoimintatoimintojen kanssa. Tämä mahdollistaa tunkeutujan, joka pääsee käsiksi yritysverkkoon kääntyäkseen kohti reaktorien hallintalaitteita.
  • ]Näkyvyys ja seuranta on rajoitettu.[[] OT-verkoissa ei ole historiallisesti tunkeutumisentunnistimia, hakkuuinfrastruktuuria ja tietoturvan tietotapahtumien hallintaa.
  • Sisäpiirin uhkat.[[] Työntekijät, urakoitsijat tai kolmannen osapuolen teknikot, joilla on fyysinen pääsy instrumenttitelineisiin tai valvontahuoneisiin, voivat tarkoituksellisesti tai vahingossa ohittaa digitaaliset valvontalaitteet. Vuoden 2020 tapahtuma Intian Pointin ydinvoimalassa, jossa urakoitsija häiritsi sireenijärjestelmiä, korostaa tätä riskiä.
  • Teollisten protokollia koskevat haavoittuvuusvaatimukset.[ Protokollat, kuten Modbus, DNP3, ja OPC, on suunniteltu deterministiseen suorituskykyyn, ei turvallisuuteen. Niissä ei ole todennusta, salausta tai eheystarkastuksia, jotka tekevät niistä alttiita parofingille, toistohyökkäyksille ja komentoruiskeille.
  • Ketjuriskit.[[] Ydinlaitokset usein lähde komponentit useilta maailmanlaajuisilta myyjiltä. Väärennetyt sirut, takaovet firmware, tai haittalogiikka lisätty valmistuksen aikana voi voittaa alueen puolustus.

Ydinvoimalaitosten instrumentointiverkkoja koskevat perusluonteiset kyberturvallisuustoimenpiteet

Näihin haasteisiin vastaaminen edellyttää tasoitettua lähestymistapaa, jota ohjaavat tunnustetut puitteet, kuten NIST-kyberturvallisuuskehys ja -sarjan teollisten automaatio- ja valvontajärjestelmien osalta. Seuraavat toimenpiteet ovat välttämättömiä.

Rigorous Network Segmentation ja vyöhykkeet

Jakakaa verkko erillisiin turvavyöhykkeisiin, jotka perustuvat kriittiseen tilaan. Arka vyöhyke.Taajuusalueon reaktorisuojausjärjestelmät, turvaruiskutusjärjestelmät ja suunnitellut turvaominaisuudet.Nämä laitteet mahdollistavat tiedon virtaamisen turvallisemmalta puolelta kriittiselle puolelle, estävät fyysisesti haittaohjelmien tai komentojen paluun.

Vähemmän kriittisiä järjestelmiä, kuten laitoksen prosessinohjausta, voimalaitosten tasapainoa ja yritysverkostoja, olisi erotettava seuraavan sukupolven palomuureista, joissa on syväpaketointi, jossa ymmärretään OT-protokollat. Tiukat liikennesäännöt on pantava täytäntöön: esimerkiksi vain tietyt lähde IP- ja satamat voivat kommunikoida turvajärjestelmien kanssa ja kaikki muu liikenne on poistettu.

Monitoiminen tunnistautuminen ja roolipohjainen kulunvalvonta

Pääsy instrumentointi- ja ohjausjärjestelmiin on sidottava todennettuihin käyttäjätunnuksiin, ei vain salasanoihin. Asenna laitepoletit, älykortit tai biometrinen tunnistus kaikkiin interaktiivisiin sessioihin HMI:n tai konepajatyöasemien kanssa. Roolipohjainen kulunvalvonta varmistaa, että operaattori näkee vain tiedot ja toiminnot, jotka ovat tarpeen heidän työnsä kannalta, kun taas järjestelmäinsinöörillä on huoltotason pääsy. Hallinnoilta olisi vaadittava erillistä etuoikeutettua kulunhallintaa (PAM) koskevia järjestelmiä, jotka kiertävät salasanoja ja kirjaavat kaikki istunnot.

Jatkuva paikka- ja haavoittuvuushallinta

Patch hallinta OT-laitteet on tunnetusti vaikeaa, koska päivitykset voivat häiritä käyttöaikataulut tai mitätöidä turvallisuustodistuksia. Kuitenkin, jättää tunnettuja haavoittuvuuksia ilman poimuttamista ei voida hyväksyä. Luo jäsennelty prosessi, joka sisältää:

  • Inventory kaikki firmware ja ohjelmistoversiot koko verkossa.
  • Riskien perusteella tapahtuva priorisointi: Etäkoodin suoritusta tai palvelun epäämistä koskevien heikkouksien käsittelyä kriittisten laitteiden osalta olisi nopeutettava.
  • Testaus peiliympäristössä, jossa ei ole tuotantoa, ennen käyttöönottoa.
  • Virtuaalisten paikkauksien käyttöönotto tunkeutumisenestojärjestelmien avulla laitteissa, joita ei voida parantaa.

Erittäin pitkäikäisille laitteille harkita laitteiston päivitysohjelmia tai mikro-segmentointi vähentää altistumista ikkunassa.

Kehittyneet kyberturvallisuusteknologiat ja -käytännöt

Perustavan valvonnan lisäksi ydinlaitosten olisi otettava käyttöön kehittyneitä teknologioita kehittyneiden vastustajien havaitsemiseksi ja häiritsemiseksi.

Teollisuus- ja sisäelintentunnistus ja anomalinen havaitseminen

Perinteiset allekirjoitus-pohjainen IDS ei voi tunnistaa nolla päivän hyödyntää kohdistamista SCADA protokollia. Käynnistä käyttäytyminen anomalian ilmaisinjärjestelmät, jotka mallintavat normaalit liikennekuviot.Tyypillisiä äänestyssyklit, komentojaksot ja dataarvot. Kaikki poikkeamat, kuten sarja kirjoituskomentoja PLC-rekisteriin normaalin tunnin ulkopuolella, laukaisee hälytyksen. Nämä järjestelmät vipuvoima koneen oppiminen sopeutua laitoksen olosuhteiden muutos aikana käynnistyksen, teho-operaatioiden, tai sammutuksen.

Salaus ja turvallinen viestintä

Salaa kaikki tiedot salaamatta olevien verkkojen kautta, mukaan lukien etäseurantakanavat, tekniset yhteysyhteydet ja hajautettujen ohjausjärjestelmän palvelimien välinen viestintä. Käytä TLS 1.3:tä tai IPsec:iä vahvoilla salaussviiteillä. Vanhojen protokollien osalta, joita ei voida salata, käytä aitoja protokollamuuntimia tai langattoman salauslaitteen kääntöpuolen kääntöpuolen kääntöpuolen kääntöpuolen manipulointilaitteita. Loput arkojen konfiguraatiotiedostojen ja historiologisten tietokantojen olisi oltava salattuja laitteiston suojausmoduuleilla, jotka suojaavat avaimia.

Toimitusketjun turvallisuus ja valmistajakarkaisu

Ydinlaitosten on laajennettava kyberturvallisuusvaatimukset myyjiinsä. Sopimuksissa olisi määriteltävä varmat kehitysvaiheen käytännöt, pakollinen laiteohjelmistojen allekirjoitus ja säännöllinen turvallisuusarviointi. Toimituksen yhteydessä komponenttien olisi käytävä läpi aitoustarkastus.Kamera-allekirjoitusten tarkistaminen ja laitteiston repeämien suorittaminen väärennettyjen sirut. Kuten DOE Cybersecurity for Energy Infrastructure[ suosittelee, ylläpitää ohjelmiston materiaalilaskua jokaiselle laitteelle, jotta voidaan nopeasti tunnistaa, onko haavoittuvuus ilmaantuu kolmannen osapuolen kirjastossa.

Tapaturmien torjunta ja elvytyssuunnitelma

Jos vuoto tapahtuu, ydinlaitosten on oltava valmiita eristämään, hävittämään ja toipumaan säilyttäen samalla turvallisen reaktorin sulkemisen.

Reaaliaikaseuranta ja SIEM-integrointi

Keskitä lokit palomuurista, IDS-järjestelmästä, todentamispalvelimesta ja turvalaitteista OT-järjestelmään. Hälytykset olisi suhteutettava laitoksen tilaa koskeviin tietoihin: esimerkiksi odottamaton yhteys yritysverkosta reaktorisuojajärjestelmään tankkauskatkoksen aikana pitäisi automaattisesti sivuttaa kyberturvallisuustiimi ja valvontahuoneen valvoja.

Eristäminen ja manuaaliset vikailmoitusmenettelyt

Jos on vahvistettu verkkovälikohtaus, operaattoreiden on voitava eristää vahingoittuneet verkot aiheuttamatta voimalahäiriöitä. Suunnittelu manuaalinen vikakytkin, jonka avulla turvajärjestelmät voivat pudota varmuuskopiointi analogiseen ohjaukseen tai kiintojohdotettu releet. Juna operaattorit näissä menettelyissä neljännesvuosittain harjoituksia, jotka simuloivat verkkohyökkäyksiä.

Rikostekninen valmius ja varmuuskopiointi luotettavuus

Säilytä muistissa olevat varmuuskopiot kriittisistä järjestelmäkokoonpanoista, logiikkakaavioista ja asetuspistetiedostoista. Käytä kirjoitus-onnettomuutta media- tai ilma-aukolla tapahtuvaa tallennusta estääksesi lunnasohjelmien salaamisen palauttaa kopioita. Säilytä verkon virtaustiedot ja tietoturvalokit vähintään vuoden ajan, jotta rikostekniset analyysit voidaan suorittaa jälkikäteen. IAEA antaa ohjeita [-tietokoneen turvatekniikoista ydinlaitoksia varten[, jotka sisältävät yksityiskohtaiset rikosteknisen valmiussuositukset.

Koulutus, kulttuuri ja sääntelyn yhdenmukaistaminen

Teknologia ei yksin voi turvata ydininstrumentointiverkostoa. Inhimilliset tekijät . Väsymys, omahyväisyys, tietoisuuden puute.Ohjelmat ovat edelleen merkittäviä riskivektoreja. Kattavien koulutusohjelmien on katettava phishing tunnistukset, salasanahygienia, ilmoitus epäilyttävästä toiminnasta ja turvallisuuspuutteiden seurauksista. Käytä realistisia simulaatioita, kuten valekeihään levittelykampanjaa, joka kohdistuu kasviinsinööreihin, jotta oppitunteja voidaan vahvistaa.

Edistetään avoimuutta arvostavaa kyberturvallisuuskulttuuria: kannustetaan henkilöstöä ilmoittamaan heikkouksistaan ilman pelkoa kostosta. Yhdenmukaiset käytännöt Yhdysvaltojen ydinalan sääntelykomission (NRC) sääntely-oppaan 5.71, Euroopan unionin ydinturvallisuutta koskevan direktiivin ja kansallisten ydinturvallisuussäännösten kanssa. Kolmansien osapuolten verkkoturvallisuusyritysten säännölliset riippumattomat tarkastukset voivat paljastaa puutteita, joita sisäiset ryhmät eivät ehkä huomaa.

Päätelmät

Kyberturvallisuustoimenpiteiden toteuttaminen ydininstrumentointiverkoissa ei ole kertaluonteinen hanke, vaan jatkuva arviointi-, parannus- ja sopeutumisprosessi. Panokset ovat poikkeuksellisen suuria: onnistunut verkkohyökkäys ydinreaktoriin voi johtaa radioaktiiviseen vapautumiseen, kansanterveyskriiseihin ja luottamuksen heikkenemiseen ydinvoimaan vähähiilisenä voimanlähteenä. Sovelltamalla järjestelmällisesti verkkojakelua, monitoiminnallista tunnistamista, laastarinhallintaa, kehittynyttä uhkien havaitsemista, toimitusketjun valvontaa ja tiukkaa reagointisuunnittelua, operaattorit voivat vähentää riskejä merkittävästi. Tavoitteena ei ole pelkästään noudattaa sääntöjä ja rakentaa verkkoa kestävä laitos, joka pystyy kestämään ja toipumaan kehittyvistä uhista samalla kun se toimittaa turvallisesti sähköä verkkoon. Kun digitalisoituminen syvenee ydinteollisuudessa, verkkoturvallisuus on sisällytettävä laitoksen elinkaaren kaikkiin vaiheisiin.