Basına dayalı Su Reaktörleri (PWR) küresel nükleer filoda baskın reaktör türü, önemli düşük karbon bazlı elektrik tedarik ediyor. Bu tesislerin dijital araçlama ve kontrol yoluyla modernizasyonu (I&C) sistemleri, bu tür birleştirici tehditle karşı karşıya kaldığı önemli bir mühendislik paradigması değişikliğini ortaya koyuyor, ancak aynı zamanda, fiziksel tehditlere karşı saldırının bir parçası – güvenilir ve yüksek riskli bir şekilde tasarıma ve yeni PWR'lerin ve kontrole olanak sağlıyor.

PWRs için Cyber-Physical Tehdit Peyzajı'nı içeriyordu

Nükleer enerji santralleri için tarihsel güvenlik tasarımı, doğal afetler ve ekipman başarısızlıklarını azaltmaya odaklandı. Bitki sistemlerinin dijital dönüşümü yeni bir risk kategorisi tanıttı: kötü niyetli aktör. rastgele başarısızlıklardan farklı olarak, rakipler aktif olarak savunmaları atmayı arıyor, yani statik güvenlik sistemleri tek başına yetersiz olmalıdır.

Yüksek profilli olaylar, siber-fiziksel saldırıların gerçek dünya etkilerini göstermiştir. 2010 Stuxnet böceği, hedeflenmiş uranyum zenginleştirme senti ile, sofistike bir devlet seviyesi aktörün dijital manipülasyon yoluyla hava boşluğunu manipüle edebileceğini kanıtladı ve fiziksel bir yıkıma neden olabilir. Stuxnet, operatörlerin mimarisini hedefledi, kontrolleri ve güvenlik sistemleri ile - karmaşık bir dizi potansiyel hedefi temsil eder.

Daha yakın zamanda, 2017 Triton malware (aynı zamanda TRISIS olarak da bilinir) Schneider Electric'in Triconex güvenlik aracılı sistemi (SIS), kazaları önlemek için özel olarak tasarlanmış, saldırganların tekrar programlanmasını engellemek için tasarlanmıştır.PWR için, acil durum çekirdeği soğutma sistemleri (ECCS) veya oturma sistemi gibi uzlaşmacı işlevleri devre dışı bırakabilir veya bu tür bir akış sistemleri (RHR) sistemleri geliştirmek.

Güvenlik ve Güvenlik Co-Design'in Imperative of Safety and Security Co-Design

Güvenlik ve güvenlik tarihsel olarak ayrı disiplinler olarak tedavi edilmiştir. Modern bir PWR'de, sadece rastgele başarısızlıklara dayanamamak için bir güvenlik olayı ön plana çıkabilir ve bir güvenlik yanıtı güvenli bir duruma yol açabilir (örneğin, kontrol çubukları ağırlık ile) eğer dijital beyinleri tehlikeye atılırsa bile, güvenlik sistemleri arasındaki arayüz bunu dikkatli bir şekilde önlemeye çalışır.

Cyber-Physical Direniş için Temel Tasarım İlkeleri

Dijital çağ için adapte edilen temel mühendislik ilkelerinin uygulanmasıyla siber-fiziksel tehditlere karşı açıklığa kavuşturulur.Bu ilkeler herhangi bir PWR projesi için güvenli bir tasarım temeli oluşturur.

Dijital Sistemler için Savunma-Depth

Geleneksel nükleer güvenlikten, savunmadan- derinlemesine (DiD) siber güvenlik için çok fazla koruma katmanı gerektiriyor, böylece bir katmanın başarısızlığı veya uzlaşması bir sistemsel başarısızlıka yol açmaz. PWRs için, bu birkaç konsantrik güvenlik halkaları ile ilgilidir:

  • [FONT:0)Physical Controls:[Dönetici:[Dönler, mantralar ve izinsiz fiziksel erişimi önlemek için gözetim.
  • [FONT:0) Ağ Kontrolleri:[Döneticileri, saldırgan algılama/prevention sistemleri (IDS/IPS) ve tek yönlü veri diyotları.
  • [FONT:0)Bilgisayar Kontrolleri:[Dönetici:[Dönetici:0) Uygulama beyaz listeleme, uç nokta algılama ve yanıt (EDR) ve güvenli boot süreçleri.
  • [FONT:0)Uygulama Kontrolü:[Dönetici:[Dönetici:0) Tüm yazılımlar için güvenli kodlama uygulamaları ve giriş geçerliliği.
  • [FONT:0]Policy ve Prosedürler: Strict access control, change management, and continuous training.

Her katman, hataları tespit etmek veya geri çekilmek için tasarlanmıştır. Bir PWR için, reaktör koruma sisteminin korunması (RPS) ve mühendis güvenlik özellikleri hareketuation system (ESFAS) temel öneme sahiptir.

Ağ Segmentasyon ve Data Diode

Temel bir unsur, bitki koruma sistemini (RPS) ve mühendis güvenlik özelliklerini içeren bir işlemdir.Bu işlem, daha az güvenli bir alan için güvenli bir ağ üzerinden seyahat etmek için güvenli bir alandan herhangi bir veriye sahip olmalıdır.En kritik bir veri akışı için, tek yönlü güvenlik ağ geçidi (RPS) ve mühendislerden fiziksel olarak güvenli bir şekilde güvenli bir şekilde güvenli bir şekilde erişim sağlamak için güvenli bir bölgeden geri seyahat etmek için herhangi bir veriye izin verir.

PWRs için Güvenli I&C Mimarisi

I&C mimarisi, PWR'nin sinir sistemidir. Modern tasarımlar, güvenlik uzantıları ile dağıtılmış bir kontrol sistemi (DCS) kullanır ve kontrol seviyesinde, programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC) ve güvenlik görevlileri her seviyede güvenlik kontrolleri yapılır.

Fiziksel Güvenlik ve Dijital Erişim Convergence

Cyber ve fiziksel güvenlik genellikle ayrı takımlar tarafından yönetilir, ancak korumalı bir bölgeye erişimi olan fiziksel bir uyarıda bulunurlar ve siber güvenlik ekibine erişimi olan bir uyarıda bulunurlar. Video gözetimi (CCTV) bir olayın görsel doğrulamasını sağlamak için ağ izleme ile entegre edilebilir. Tasarım, fiziksel ağ altyapısının güvenliği için de hesaba katmalıdır.

Güvenli Sistem Yaşam döngüsü Yönetimi

Güvenlik bir sistem inşa edildikten sonra değiştirilebilir. Tasarım, uygulama, doğrulama ve bakım yoluyla gereksinimlerin belirlenmesi gerekir. Bu, güvenli kodlama standartlarını içeriyor, tasarım sırasında tehdit modelleme, sağlam güvenlik testleri (penetrasyon testi, kırılgan tarama) yapmak ve güvenli bir yama yönetimi süreci kurmak için gerekli olan bir güvenlik açığını içeriyor.

Gelişmiş Resilience için Gelişmiş Mühendislik Kontrolleri

Temel ilkelerin ötesinde, gelişmekte olan teknolojiler, PWR'lerde siber-fiziksel anomalilere yönelik güçlü araçlar sunar.

Güvenlik Simülasyonu için Dijital Twins

Dijital ikiz, fiziksel bir süreç veya sistem için dinamik, yüksek sadakatli bir yazılım modelidir. PWR güvenlik bağlamında, reaktörün serinleyici sistemi veya bitki dengesi, geniş bir saldırı senaryolarına karşı yapılan yanıt prosedürlerini simüle etmek için kullanılabilir.

AI-Powered Anomaly Tespit

Makine öğrenimi (ML) modelleri, ek tabanlı saldırı tespit sistemleri kurmak için bitki sensörleri ve ağ trafiği tarafından üretilen geniş miktarda veri üzerinde eğitilebilir. Bu temelden gelen yükler, özellikle de potansiyel bir siber-fiziksel ihlallere eşlik eden uyarılara öncelik veren düşük-ve-düşük saldırı tespitinde etkili olabilir.

Güvenlik Sistemleri için Kriptografik Bütünleme

Veri ve bellek bütünlüğü güvenilir bir işlem için önemlidir. Güvenli boot süreçleri, dijital imzaları kullanarak gerçekleştirilmiş bilgisayar güncellemeleri ve kontrol sensörleri arasındaki şifreli iletişim kanalları, sistemin doğru yazılımı çalıştırıp gerçek verileri almasını sağlar. Gelişmiş protokollerin zamanlaması ve sıralanması, hasar verebilir olan geri ödeme işlemlerini veya kesinti komutlarını engellemeye yardımcı olur.

Operasyonel Güvenlik ve İnsan Element

Mühendissiz sistem mükemmel bir şekilde güvenlidir. Tesisi çalışan insanlar genel siber-fiziksel dayanıklılığı için integraldir. Tasarım insan performansını desteklemeli ve desteklemeli.

Mitigating Insider Tehditleri

Her tehdit dışında meydana gelen herhangi bir tehdit değil. Yetkili erişime sahip bir içselleştirme, hassas sistemlere tüm erişim ve varlık davranışını azaltmak için tasarım stratejilerinin uygulanmasına neden olabilir.En az ayrıcalık ilkesine sahip olan, iki kişilik bütünlüğü (2PI) gerektiren bir özelliktir.

Tedarik Zinciri Güvenliği ve Provenance

Dijital sistem sadece en zayıf bileşeni olarak güvenlidir, bu da tek bir mikroçip veya üçüncü taraf kütüphaneden kod hattı olabilir. Rigorous tedarik zinciri güvenliği, satıcılara güvenli gelişim uygulamalarını göstermek için ihtiyaç duyan (örneğin, 1/2443-4-1[FLT) analizleri ile başlar.

Güvenli Usability için tasarım

Güvenlik zor bir görev yaparsa, operatörler bir işbaşı bulacaklar. İnsan-makin arayüzleri (HMIs) mevcut siber güvenlik bilgilerini sunmak için tasarlanmıştır (örneğin, ağ bağlantı, şüpheli giriş girişimleri) işlem verilerinin yanı sıra açık bir şekilde giriş. Güvenlik eylemleri, bir kritik komuta için gerçekleştirilmesi gibi, operatörün akışına sorunsuz bir şekilde entegre edilmelidir.

Sürekli Eğitim ve Egzersizler

Düzenli masa egzersizleri ve tam ölçekli siber-fiziksel matkaplar yüksek seviyede hazırlık yapmak için gereklidir. Bu tatbikatlar sadece teknik yanıt (örneğin, uzlaşmalı bir ağ segmenti) değil, aynı zamanda operasyonel karar alma (örneğin, reaktöre el basarak, bu alıştırmalardan öğrenilen dersler tasarım sürecine geri beslemeli, her iki sistemin ve prosedürlerin sürekli gelişimine yol açmalı.

Oluşturulan standartlar ve düzenleyici gereksinimlere uygun olarak güvenlik olgunluğu için bir kriter sunar ve genellikle nükleer operatörler için yasal bir görevdir.

IAEA Rehberliği ve Ulusal Düzenlemeler

Uluslararası Atom Enerji Ajansı (IAEA) ABD'de kapsamlı bir kılavuz setini sunar:0)Nuclear Güvenlik Serisi (NSS))[değiştir | kaynağı değiştir] NSS No. 17 (Bilgisayar Güvenliği Nükleer Olanaklarda) ve ilgili kılavuzlar. ABD'de Nükleer Düzenleme Komisyonu (NRC) 10 CFR 73.54 aracılığıyla siber güvenlik önlemleri almak için lisanslar gerektirir.

Endüstri Standartları: IEC 62443 ve IEEE

IEC 62443 standartların serisi, endüstri otomasyon ve kontrol sistemlerinin (IACS) güvence altına alınması için yaygın bir çerçeve sağlar, örneğin IEEE Std 603 (PWR için güvenlik sistemleri için standart) ve son revizyonlarında da güvenlik göz önünde bulundurulur.

Bağımsız Doğrulama ve Geçerlilik Rolü (IV&V)

Bağımsız doğrulama ve doğrulama (IV&V) bir dijital sistemin güvenlik duruşunun objektif bir değerlendirmesini sağlar. Tasarım organizasyonundan ayrı bir ekip tarafından yapılır, IV&V, sistemin güvenlik gereksinimleriyle karşılandığını doğrulamaktadır ve uygulama tasarım temeli ile tutarlıdır.For security-krijik PWR sistemleri, IV&V, mühendis güvenlik kontrollerinin etkili olduğuna güven sağlar.

Gelişmiş siber-fiziksel tehditlere karşı baskı yapmak için kullanılan su reaktörlerini tasarlamak, bir kasıtlı, tabakalı ve yaşam döngüsüne yönelik bir yaklaşım gerektirir. Savunma-in-derinlemesine ilkeleri, kritik ağları, ileri teknolojileri dijital savunma için kullanmak ve beton, güvenilir ve temiz bir şekilde takip etmek gibi uluslararası standartları dikkatle takip etmek, endüstri aşırı derecede dirençli bir şekilde inşa edebilir.