Развитие технологии информационной безопасности промышленной компьютерной системы управления постоянно развивается с развитием системы промышленной автоматизации. Текущей тенденцией развития систем автоматизации является цифровизация, интеллектуальные технологии, сетевое взаимодействие и-взаимодействие человека с компьютером, и в то же время все больше ИТ-технологий применяется к традиционному логическому управлению и цифровому управлению. В будущем технология информационной безопасности промышленной системы управления будет в дальнейшем опираться на традиционные ИТ-технологии, чтобы сделать ее более интеллектуальной и сетевой и стать неотъемлемой частью системы управления. Подобно маршруту исследований и разработок продукта информационной безопасности традиционного IP-Интернета, продукты информационной безопасности системы промышленного контроля найдут точку схождения между информационной безопасностью и контролем промышленного производства, образуя систему продукта с отличительными чертами системы промышленного контроля безопасного ввода, контроль безопасности и безопасный выход. .
Безопасность промышленного контроля учитывает функциональную, физическую и информационную безопасность
Обычно безопасность промышленных систем управления можно разделить на три аспекта, а именно функциональную безопасность, физическую безопасность и информационную безопасность.
Функциональная безопасность заключается в том, что для достижения функций безопасности оборудования и установок связанные с безопасностью-части защищаемого и управляющего оборудования должны правильно выполнять свои функции, а в случае отказа или неисправности оборудование или система должны по-прежнему поддерживать безопасное состояние или войти в безопасное состояние.
Физическая безопасность – это снижение опасностей, вызванных такими факторами, как поражение электрическим током, пожар, радиация, механические и химические опасности.
Определение информационной безопасности для промышленных систем управления в IEC 62443: «Меры, предпринятые для защиты системы; состояние системы, полученное путем установления и поддержания мер по защите системы; возможность быть свободным от несанкционированного доступа к системным ресурсам и несанкционированное или случайное изменение, уничтожение или потеря; в зависимости от возможностей компьютерной системы он может гарантировать, что неавторизованный персонал и системы не смогут ни изменить программное обеспечение и его данные, ни получить доступ к функциям системы, но гарантировать, что авторизованный персонал и системы не будут заблокированы ; предотвратить доступ к промышленным системам управления Незаконное или вредоносное вторжение или вмешательство в их надлежащую и запланированную работу».
Определения и коннотации трех типов безопасности весьма различны.
Функциональная безопасность, концепция уровней полноты безопасности используется уже почти 20 лет. Спецификации функциональной безопасности требуют, чтобы безопасность компонента или системы обычно выражалась одним числом, и это число является коэффициентом защиты, основанным на частоте отказов компонента или системы, предлагаемых для защиты здоровья человека, безопасности производства и безопасности окружающей среды.
Физическая безопасность, элементы защиты в основном определяются рядом технических требований к безопасности производства. Правительства, предприятия и отраслевые организации, как правило, ограничивают стандартизацию -эксплуатации промышленных систем на объекте посредством полных процедур безопасной эксплуатации производства, обеспечивают отслеживаемость аварий и уточняют обязанности соответствующего персонала. Управленческие и институциональные факторы являются основными способами защиты физической безопасности. .
Метод оценки информационной безопасности АСУ ТП отличается от оценки функциональной безопасности. Хотя все они предназначены для защиты здоровья персонала, безопасности производства или экологической безопасности, уровень функциональной безопасности при использовании безопасности рассчитывается на основе возможности случайного отказа оборудования компонента или системы, а системы информационной безопасности имеют более широкий спектр приложений. , и многие другие возможные причины и следствия. Факторы, влияющие на информационную безопасность, очень сложны, и их трудно описать простым числом. Однако концепция безопасности полного жизненного цикла функциональной безопасности также применима к информационной безопасности, и управление информационной безопасностью и ее обслуживание также должны выполняться циклами.
Разница между безопасностью промышленного контроля и сетевой информационной безопасностью
Различия между информационной безопасностью промышленной системы управления и традиционной информационной безопасностью IP-сети заключаются в следующем: 1. Различные требования к безопасности, 2. Различия между исправлениями безопасности и механизмами обновления, 3. Различия в производительности-в режиме реального времени и 4. Различия в приоритеты защиты безопасности, 5. Различия в адаптивности технологии защиты безопасности.
В целом традиционная безопасность IP-информационных сетей превратилась в относительно зрелые технологии и принципы проектирования (аутентификация, контроль доступа, целостность информации, разделение привилегий и т. д.), которые могут помочь нам предотвращать атаки на промышленные системы управления и реагировать на них. Однако традиционно исследования компьютерной информационной безопасности сосредоточены на защите информации, и исследователи не учитывают, как атака влияет на алгоритмы оценки и управления и, в конечном счете, как атака влияет на физический мир.
Различные существующие средства защиты информации могут обеспечить необходимые механизмы безопасности систем управления. Этих отдельных механизмов недостаточно для глубокого управления защитой. Глубоко понимая процесс взаимодействия между системами управления и реальным физическим миром, исследователи должны развиваться в будущем. Работа может заключаться в следующем:
1. Лучшее понимание последствий атаки. До сих пор не проводилось-глубокое исследование вреда, который может нанести злоумышленник, если он получит несанкционированный доступ к какому-либо контролируемому сетевому устройству.
2. Разработайте новый алгоритм обнаружения атак. Понимая поведение управления физическим процессом и основываясь на командах управления процессом и измерениях датчиков, можно определить, пытается ли злоумышленник вмешаться в управление или данные датчиков.
3. Разработайте новый алгоритм и архитектуру устойчивости к -атакам: при обнаружении атаки на промышленную систему управления можно вовремя изменить управляющую команду, чтобы повысить устойчивость системы управления и снизить потери.
4. Разработайте технологию аутентификации личности и пароля, подходящую для полевого оборудования промышленной системы SCADA: в настоящее время некоторые зрелые, сложные и надежные технологии паролей обычно не могут выполнять функцию контроля доступа в полевом оборудовании промышленной системы управления. Основная причина заключается в том, что пароль слишком сложен. Механизмы могут затруднить быстрое реагирование аварийных процедур в чрезвычайной ситуации. Специалисты в области промышленного автоматического управления обычно считают, что относительно слабые механизмы паролей (такие как пароли по умолчанию, фиксированные пароли и даже пустые пароли и т. д.) легче угадывать, передавать и т. д. при дополнительном воздействии.
5. Разработать технологии защиты промышленной системы SCADA с более надежной аппаратной совместимостью: технологии с сильными возможностями защиты в традиционных сетях ИТ-данных, такие как аутентификация личности, аутентификация, шифрование, обнаружение вторжений и технологии контроля доступа, как правило, подчеркивают использование большего количества сетей. , производительность процессора и ресурсы памяти, которые очень ограничены в оборудовании промышленной системы управления, которое изначально было разработано для выполнения конкретных задач в полевых условиях, как правило, представляют собой недорогие-устройства с низким-процессором. Более того, некоторые очень устаревшие процессоры (например, процессор Intel 8088, изготовленный в 1978 г.) до сих пор используются в устройствах управления энергетических промышленных систем, таких как нефть и водоснабжение. Следовательно, сложно внедрить основные технологии защиты информации в такие устройства без существенного ухудшения производительности промышленных полевых устройств управления.
6. Разработать технологии защиты безопасности, совместимые с несколькими операционными системами или программными платформами: механизмы технологии информационной безопасности в традиционных ИТ-сетях данных, в основном для решения проблем информационной безопасности на платформах операционных систем общего-назначения, таких как Windows, Linux и Unix. . Что касается промышленных систем SCADA, то устройства промышленной системы SCADA на площадке обычно используют закрытые-операционные системы (иногда называемые прошивкой), специализированные программные платформы (такие как GE и т. д.), независимо разработанные поставщики оборудования (ABB, Siemens, Honeywell и др.). iFix и т. д.) для выполнения определенных функций управления промышленными процессами. Поэтому разработка, развертывание и даже модернизация технологий защиты информации на не-неуниверсальных операционных системах и программных платформах является ключевым вопросом, который необходимо решить в будущем информационной безопасности промышленных SCADA-систем.
Установите систему защиты до-события, во время-события и после-события
Сущность, требования и целевые характеристики информационной безопасности АСУ ТП определяют необходимость применения специальных технологий и мероприятий по обеспечению информационной безопасности. В процессе промышленного производства IED, PLC, RTU, контроллеры, коммуникационные процессоры, системы SCADA и различные практические устройства, используемые или настраиваемые в различных типах программируемого цифрового оборудования для достижения цели функции безопасности, заключающейся в обеспечении производства, контроля и управления промышленным контролем. системы. Базовой технологией защиты информации всех автоматизированных систем управления является контроль доступа и аутентификация пользователя. На этой основе разработаны некоторые технологии для защиты безопасности пакетов данных связи посредством зондирования, шифрования каналов, проверки и аутентификации пакетов данных. Чтобы реализовать информационную безопасность системы промышленного контроля на основе функциональной безопасности, необходимо построить комплексную систему управления и общей технологии защиты информации для информационной безопасности системы промышленного контроля до, во время и после события.
1. Передовые оборонные технологии
Технология предварительной защиты является важной частью системы технологии защиты информации промышленного контроля. В настоящее время существует множество проверенных базовых технологий, которые можно использовать: специальный брандмауэр контроля доступа/промышленного контроля, аутентификация личности, оборудование для идентификации, технология идентификации на основе биометрических-, защищенные модемы, технология шифрования, инфраструктура открытых ключей (PKI). , виртуальная локальная сеть (VPN).
2. Технология реагирования на событие
Технология обнаружения вторжений (IDS) очень эффективна для выявления внутренних нарушений и внешних злоумышленников, пытающихся получить внутренний доступ. Он способен обнаруживать и идентифицировать намерение внутренних или внешних пользователей нарушить работу сети. IDS бывают двух распространенных форм: системы обнаружения цифровых подписей и системы обнаружения нарушений. Злоумышленники часто атакуют цифровые подписи, чтобы получить доступ к системе или нарушить целостность сети. Система обнаружения цифровых подписей сравнивает текущие характеристики атаки с базой данных известных характеристик атак и, наконец, определяет результат сравнения в соответствии с выбранной чувствительностью. Затем по результату сравнения определяется возникновение поведения атаки, чтобы заблокировать поведение атаки и уведомить системного администратора о том, что текущая система подвергается атаке. Технология обнаружения сбоев определяет случаи вторжения и предупреждает системных администраторов, сравнивая разницу между поведением работающей системы и нормальным поведением системы. Например, IDS может обнаруживать аномальную активность системы в полночь или интенсивный доступ к порту ввода-вывода из внешней сети. При возникновении аномальной активности IDS может блокировать атаки и предупреждать системных администраторов.
Обе вышеупомянутые системы IDS имеют свои преимущества и недостатки, однако все они имеют одну и ту же проблему - в том, как установить чувствительность обнаружения. Высокая чувствительность вызовет ложную тревогу вторжения, и IDS будет выполнять соответствующие системные действия для каждой тревоги вторжения. Следовательно, слишком большое количество ложных сигналов тревоги не только разрушит некоторые необходимые функции нормальной системы, но и нанесет ей большой ущерб. дополнительная нагрузка. Низкая чувствительность сделает IDS неспособной обнаруживать возникновение некоторых вторжений, поэтому IDS будет закрывать глаза на некоторые вторжения, чтобы злоумышленник мог успешно проникнуть в систему и вызвать непредсказуемые потери.
3. Технология пост-криминалистической экспертизы
Механизм журнала аудита представляет собой файл, в который записывается информация об аутентификации и другая характерная информация о законных и незаконных пользователях, и является одной из основных технологий судебной экспертизы после-события для информационной безопасности системы управления производством. Поэтому каждый доступ к системе и связанные с ним действия необходимо документировать. При диагностике и проверке того, произошло ли вторжение в сеть, дневник проверки является одним из основных критериев оценки. Кроме того, запись поведения системы также является распространенной технологией информационной безопасности промышленных SCADA-систем.
Это некоторые широко используемые и традиционные технологии в информационной безопасности промышленных компьютерных систем управления, и есть некоторые специальные ключевые технологии в процессе реализации информационной безопасности промышленных систем управления.
