מערכות הנדסה - החל מיחידות בקרה תעשייתיות וניהול תחבורה פלטפורמות לייצור רובוטיות ורשתות אנרגיה - תלוי בזמן, מערכות הפעלה מאובטח עדכונים לשמירה על פונקציונליות, פרצות תיקון, ולהגן מפני איומים סייבר מתפתחים.אבל המנגנון המספק עדכונים אלה הפך מטרה עיקרית עבור עבריינים.כל פשרה בצנרת העדכון יכולה להוביל לכשלים במערכת קטסטרופלית, פריצות נתונים, או נזק פיזי מסורתי בתשתיות קריטיות כמו קודים מאובטחים, אך לא ניתן לשנות אמצעי אבטחה יעילים יותר.

האיום הגדל על מערכת ההפעלה Updates in Engineering Systems

מערכות הנדסה מודרניות פועלות לעתים קרובות במשך עשורים, מסתמכות על מערכות הפעלה מוטבעות או בזמן אמת המקבלות כתמים תקופתיים.התקפות התמקדו יותר ויותר בשרשרת האספקה של עדכון - או על ידי הטמעת עדכונים במעבר, תוך הטמעת שרת העדכון, או הזרקת קוד זדוני במהלך שלב הפיתוח.אירועים לא ניתן לזיהוי, כגון ההתקפה לא-פטריה כי מינוף מנגנון עדכון פוגעני, מדגיש את ההשלכות האמיתיות של מערכות אבטחה, או למערכות אבטחה בלתי מאובטחות, יכולות לאפשר פונקציות הרסניות, כגון חיישנים, כגון גורמות לשינוי קריטי של אבטחה, כגון חיישנים.

הגנה מסורתית מסתמכת על חתימות ורשויות תעודה קריפטוגרפיים כדי לאמת את האותנטיות.עם זאת, המערכות הללו תלויות בנקודה מרכזית של אמון: אם מפתח פרטי נגנב או רשות תעודה מופרת, המערכת האקולוגית של העדכון כולה הופכת להיות פגיעת יותר, חתימות לבד לא יכול לספק מסלול ביקורת מלא של מחזור החיים של עדכון - אשר יצר אותו, מתי, ובאמצעות אילו שרשרת של אישורים.

כיצד blockchain מאובטח את ערכת העדכון

Blockchain היא טכנולוגיה מבוזרת מובילה המעדנת נתונים בסדרה של בלוקים מקושרים קריפטוגרפיים.פעם הוסיף, נתונים לא ניתן לשנות רטרואקטיבית ללא הסכמה מהרשת, מה שהופך את ה-Amutable ושקיפות.כאשר מוחל על עדכוני OS, blockchain יכול לאחסן metadata כגון עדכון hashes, חתימות דיגיטליות, פעמים, וזהות של התקנים לחתימה.

גישה זו מבטלת את ההסתמכות על סמכות אחת אמינה במקום זאת, האמון מופץ על פני מספר רב של צמתים ברשת הבלוקצ'יין.גם אם תוקף פוגע בשרת העדכון, הם לא יכולים לייסד רשומות בלוקצ'יין מבלי לשלוט ברוב כוח המחשוב של הרשת (במערכת הוכחת עבודה) או מספר מספיק של נוודים תוקף (בבלוקצ'יין מורשה).

מפתח מכניזם בעבודה

  • (FLT:0) שביל ביקורת בלתי ניתן למניעה: FLT:1 כל פעולה של עדכון - יצירה, חתימה, הפצה, התקנה - נרשם כעסקה.זה מספק היסטוריה קבועה ושקופה שניתן לבדוק על ידי כל בעל מניות.
  • (FLT:0) אימות מרכזי: FLT:1ure במקום להסתמך על שרת מרכזי, מכשירים יכולים לאמת באופן עצמאי עדכונים נגד הבלוקצ'יין.זה מקטין את הסיכון של נקודה אחת של כישלון והופך את ההתקפות קשה יותר לביצוע.
  • (FLT:0) אכיפה חוזה חכם: חוזים חכמים יכולים לעדכן מדיניות - לדוגמה, הדורש אישורים מרובים לפני שניתן לפרסם, או לאכוף שרק מכשירים ספציפיים (על ידי זהות חומרה) רשאים להתקין עדכון מסוים.
  • (FLT:0) ביטול ללא מורכבות: FLT:1 אם מתגלה עדכון פגום, blockchain יכול להקליט עסקה ביטול.כל המכשירים התואמים ידחו את העדכון ללא צורך להוריד רשימות תגמול חדשות של שרת מרכזי.

יתרונות מרכזיים עבור מערכות הנדסה

אימוץ האבטחה של עדכון מערכת ההפעלה של blockchain מביא מספר יתרונות העומדים בפני האתגרים הייחודיים של סביבות הנדסיות:

חוסר יכולת מונע את הטמפררינג

ברגע שהישבן הקריפטוגרפי של עדכון נכתב לבלוקצ'יין, כל שינוי בעדכון בינארי יביא להתאמה לא נכונה.גם אם התוקף זוכה לכתיבה גישה לת ערוץ ה-Repository או ההפצה, העדכון המוקצב יכשל אימות blockchain.זה חשוב במיוחד עבור מערכות הפועלות בסביבות מרוחקות או עוינות שבהן התערבות פיזית עם מכשירים היא אפשרית.

ביטול נקודות של כשל

מערכות הנדסה מופצות לעתים קרובות על פני גיאוגרפיות עצומות - חוות רוח, רשתות צינורות, מערכות אותות רכבת. שרת עדכון מרכזי יכול להפוך צוואר בקבוק והמטרה אטרקטיבית.אדריכלות עמיתים של blockchain-ל-peer מבטיח כי אימות עדכון יכול לקרות באופן מקומי בקצה, גם אם השרת המרכזי הוא לא מקוון או תחת התקפה.

שקיפות ואי-ביקורת על Compliance

מגזרי הנדסה רבים כפופים לראייה רגולטורית קפדנית (למשל, IEC 62443 עבור אוטומציה תעשייתית, DO-178C עבור avionics, או הנחיות FDA עבור מכשירים רפואיים) Blockchain מספק יומן לא ניתן להשתמש כדי להוכיח כי עדכונים היו חלים על פי הליכים שאושרו.אודטורים יכולים לבחון את הנגר הוביל לאמת כי רק עדכונים מורשים הותקנו וכי כל המכשירים הם הפעלת הגרסה הצפויה.

הגדלת האמון על שרשרת האספקה

עדכונים לעתים קרובות כרוכים במספר גורמים: ספקי מערכת, ספקי רכיבים, מערכות אינגרה, ומשתמשי קצה.בלוקצ'יין יוצרים מקור משותף של אמת שכל הצדדים יכולים לסמוך מבלי צורך לשתף מפתחות פרטיים או להסתמך על סמכות מרכזית.

מיפוי הנדסת הנדסה

בעוד מושג הליבה הוא רלוונטי באופן רחב, יישום ספציפי משתנה על ידי התעשייה.למטה הם שלושה תרחישים מפוארים שבו עדכונים מאובטחים blockchain הם בעלי ערך מיוחד.

אינטרנט תעשייתי של דברים (IIoT) ו-SCADA Systems

מפעלים מודרניים מכילים מאות חיישנים, פועלים, ובקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs) הדורשים עדכוני קושחה תכופים.מכשירים אלה לעתים קרובות יש משאבים חישוביים מוגבלים ופועלים על פרוטוקולים מורשת. blockchain (כגון מרק Hyperledger) ניתן לפרוס על קצה רשת ייעודי, בעוד לקוחות קלים במכשירי IIoT רק את ראש הבלוק האחרון כדי לאמת יש להפחית את זה, בעוד שיצרנים יכולים להפיץ מנגנונים חזקים של חסימה, ללא מנגנוני אבטחה, ללא לנטרל את כל אחד, בעוד שברשות אבטחה חזקים, ללא אפשרות לעדכון, ללא מנגנוני אבטחה, כולל מנגנוני אבטחה חד-PTLC, כולל לנטרל מנגנוני אבטחה חד-PTLC, ללא לנטרל מנגנוני אבטחה חזקים.

מערכות רכב ותחבורה

כלי רכב מודרניים מסתמכים על עדכוני מידע נוספים (טאבלט) עבור מידע, יחידות בקרת מנוע ומערכות מתקדמות של ניהול נהגים.מערכת OTA מבוססת blockchain יכול למנוע עדכונים זדוניים החלים על צי של כלי רכב. יחידת הבקרה האלקטרונית של כל רכב (ECU) יכול לאמת את העדכון נגד blockchain שנשמר על ידי היצרן וגורמי צד שלישי אמינים (למשל, סוכנויות רגולטוריות).

מכשירים רפואיים ותשתית בריאות

מכשירים לא מותאמים, משאבות אינפוזיה, ושרידי רשת בית החולים דורשים עדכונים מאובטחים לפגיעות חתומות חתומות.עדכון שנפגע עלול להיות השלכות מסכנות חיים.על ידי הקלטת כל עדכון על בלוקצ'יין, יצרני מכשירים, בתי חולים, ורגולטורים יכולים לפקח באופן קולקטיבי על מצב העדכון של כל מכשיר. חוזים חכמים יכולים לאכוף כי מכשיר חייב להיות במצב בטוח (למשל, לא להעביר טיפול פעיל) לפני קבלת עדכונים מיידיים של שקיפות, מאפשר גם לבצע מעקב אחר שקיפות, אשר מאפשר זיהוי מיידי של שקיפות.

אתגרים ושיקולים מעשיים

שום טכנולוגיה אינה תרופת פאן-אצ'ה.הפצה של בלוקצ'יין עבור עדכוני מערכת ההנדסת מערכות מציגה מורכבות חדשה שיש לנהל בקפידה.

סקלאה וביצועים Overhead

רשתות בלוקצ'יין יכולות להציג שקיפות, במיוחד אם כל אימות עדכון דורש קונצנזוס בין מספר רב של מערכות הנדסה בזמן אמת עם מגבלות תזמון קפדניות (למשל, זרוע רובוטית שצריכה ליישם תיקון בתוך מ"ר שניות), זה overhead הוא בעייתי. Solutions כוללים שימוש בערוצי IoT, blockchain היררכי, או הפעלת גרף היררכי (DA) מבוסס על ידי מטה, כמו תרחישים נמוכים, אשר נועדו ל-אנטרקב.

עלויות ההתקנה והתחזוקה הראשוניות

חלוקת בלוקצ'יין רשות דורשת תשתיות: צומת תוקף, שירותי חברות וממשל מתמשך.עבור ארגונים שהורגלו לשרתי עדכון מרכזיים פשוטים, ההשקעה מעלה יכולה להיות משמעותית.בלוקצ'יין מקטין את העלות הזו על ידי שיתוף תשתיות בין בעלי עניין מרובים, אך הקמת הקונסורציום עצמו דורש תיאום משפטי וטכני.

מערכת המורשת

מערכות הנדסיות רבות פועלות על חומרה בת עשרות שנים עם כוח עיבוד מוגבל ואחסון.הוספת לוגיקה של blockchain למכשירים כאלה עשויה להיות בלתי סבירה ללא רענון חומרה. גישה מעשית היא להשתמש במכשיר שער או קצה המבצע אימות blockchain מטעם התקנים מורשת, ולקדם רק את העדכון המאומת למערכת היעד.זה מציג גבול חדש, אבל זה לעתים קרובות מקובל על סחר במהלך שלב הגירה.

פרטיות וסודיות

Blockchain מובילגרנים הם שקופה על ידי עיצוב, אך עדכון metadata עשוי להכיל מידע רגיש - כגון פרטי פגיעות או זהות המכשיר. כדי לטפל בזה, blockchains מורשה יכול להגביל את הגישה לקריאה למשתתפים מורשים.טכניקות כמו אפס ידע הוכחה או אחסון מחוץ לשרשרת של נתונים רגישים (עם רק ישים על שרשרת) יכול גם לשמור סודיות תוך שמירה על היתרונות של חוסר יכולת וביקורת.

« « רפורמות משפטיות וחוקים

מערכות הנדסה הפועלות בתעשיות מוסדרות (למשל, תעופה, כוח גרעיני) חייבות לציית לתהליכי הסמכה קפדניים.הצגת טכנולוגיה חדשה כמו blockchain עשוי לדרוש אישור של כל צינור העדכון, מאמץ יקר וזמני. גופם של תקני מתחילים לחקור הנחיות עבור blockchain בהקשרים קריטיים בטיחותיים, אך אימוץ נרחב הוא עדיין לאנטנט.

מיזמים אמיתיים ומקריות

פרויקטים רבים כבר מפגינים את יכולת העדכונים של blockchain-מאובטחים בהקשרים הנדסיים.הפרויקט Hyperledge Foundation של הקרן HyperledgerigFLT:1 שימש במחקרים של פיילוט עבור אימות עדכון קושחה במכשירים תעשייתיים IoT.לדוגמה, קונסורציום של חברות אנרגיה אירופיות ניהל ניסוי באמצעות תבנית Hyperledger לניהול עדכונים עבור מונים חכמים, קרוב להשגת אימות בזמן אמתי עם אימות רשלני.

בתחום הרכב, (FLT:0)Mobility Open Blockchain Initiative (MOBI)FLT:1 פיתחה סטנדרטים עבור זהות כלי רכב ועדכוני אנטה מאובטחים.הגישה שלהם ממנת blockchain כדי ליצור תא דיגיטלי של כל רכב, להקליט כל גרסה תוכנה ועדכון העסקה.זה לא רק מונע עדכונים זדוניים, אלא גם מקלה אימות ההיסטוריה של Resale ותחזוקה.

The LT:0 ,IOTA FoundationFLT:1 התמקדה בתחושה, טכנולוגיית מוביל מבוזרת קל משקל עבור IoT.אדריכלות הסבך שלהם מאפשר למכשירים לפרסם באופן מאובטח ולוודא כי עדכונים ללא מגבלות הגדלות של בלוקצ'יין המסורתי.IOTA אומץ בפרויקטים של טייס עבור ציים אוטונומיים ורשתות חיישן עיר חכמה, שבו מיליוני עדכונים חייבים להיות מעובדים מדי יום.

לצורך חקירה עמוקה יותר של תפקידו של blockchain בהבטחת שרשרת אספקה תעשייתית, ראה את ההוראות של 0NIST על blockchain עבור שרשרת אבטחת תוכנה אספקת תוכנה 1 ו-FLT:2BSI לסטנדרטים הטכניים של הובלת טכנולוגיהFLT 3.

מגמות של Outlook ואינטגרציה עתידיות

ככל ש- blockchain בוגר, השילוב שלה עם טכנולוגיות מתפתחות אחרות ישפר עוד יותר את האבטחה.אינטליגנציה מלאכותית יכולה לנתח רשומות blockchain כדי לזהות דפוסים עדכון חד-אטומי שעלולים להצביע על התקפה מתוחכמת.מודולים אבטחה של ה-HSMs) ניתן להשתמש כדי ליצור מפתחות ולחתום עסקאות ברמת המכשיר, מתן שורש חזק יותר של אמון שמשלים אימות blockchain.

אנו עשויים גם לראות את תקני ה-FLT:0 (interoperability Standards) 1:1 המאפשרים רשתות blockchain שונות להחליף נתוני אימות - לדוגמה, blockchain של רכיב להקליט עדכון ברמת רכיב, ו blockchain של OEM regregregating רשומות אלה עבור המערכת הסופית.זה ייצור שרשרת חלקה של משמורת של ספק הסיליקון למכשיר הקצה.

לבסוף, כאשר הגופים הרגולטוריים מתחילים לאמץ מסגרות תאימות מבוססות blockchain, הטכנולוגיה יכולה להפוך לדרישה דה פקטו במגזרים כמו אווירופייס ובריאות.התכנסות מחשוב קצה, קישוריות 5G, ו blockchains מורשים יעשו את זה אפשרי להבטיח מיליוני מכשירים הנדסיים מבוזרים עם שקיפות מינימלית, פתיחת הפוטנציאל המלא של האינטרנט התעשייתי של הדברים.

מסקנה

שמירה על עדכוני מערכת הפעלה במערכות הנדסה אינה רק משימה תחזוקה תוכנה - היא אבן הפינה של בטיחות תפעולית וחוסן. Blockchain טכנולוגיה מציעה השלמה רבת עוצמה של אמצעי אבטחה קיימים על ידי מתן משימה בלתי-מוגדרת, מבוזרת, ו- שקוף הוביל כי אימות עדכונים מיצירה באמצעות התקנה.