De ontwikkeling van informatiebeveiligingstechnologie van een industrieel computerbesturingssysteem evolueert voortdurend met de ontwikkeling van een industrieel automatiseringssysteem. De huidige trend in de ontwikkeling van automatiseringssystemen is digitalisering, intelligentie, netwerken en menselijke-computerinteractie, en tegelijkertijd wordt er meer IT-technologie toegepast op traditionele logische besturing en digitale besturing. In de toekomst zal de informatiebeveiligingstechnologie van het industriële besturingssysteem verder vertrouwen op traditionele IT-technologie om het intelligenter en meer genetwerkt te maken en een onmisbaar onderdeel van het besturingssysteem te worden. Net als bij de R & D-route van het informatiebeveiligingsproduct van het traditionele IP-internet, zullen de informatiebeveiligingsproducten van het industriële besturingssysteem een convergentiepunt vinden tussen informatiebeveiliging en industriële productiecontrole, waardoor een productsysteem wordt gevormd met onderscheidende kenmerken van het industriële besturingssysteem van veilige invoer, veiligheidscontrole, en veilige output. .
Industriële besturingsbeveiliging houdt rekening met functionele, fysieke en informatiebeveiliging
Doorgaans kan de beveiliging van industriële besturingssystemen worden onderverdeeld in drie aspecten, namelijk functionele beveiliging, fysieke beveiliging en informatiebeveiliging.
Functionele veiligheid houdt in dat om veiligheidsfuncties van apparatuur en fabrieken te bereiken, de veiligheids-gerelateerde onderdelen van de beschermde en controlerende apparatuur hun functies correct moeten uitvoeren en dat wanneer een storing of storing optreedt, de apparatuur of het systeem nog steeds moet worden onderhouden. een veilige toestand of een veilige toestand binnengaan.
Fysieke veiligheid is de vermindering van gevaren die worden veroorzaakt door factoren zoals elektrische schokken, brand, straling, mechanische gevaren en chemische gevaren.
De definitie van informatiebeveiliging voor industriële besturingssystemen in IEC 62443 is: "De maatregelen die zijn genomen om het systeem te beschermen; de systeemstatus die wordt verkregen door het vaststellen en onderhouden van de maatregelen om het systeem te beschermen; de mogelijkheid om vrij te zijn van ongeautoriseerde toegang tot systeembronnen en ongeoorloofde of onopzettelijke wijziging, vernietiging of verlies; op basis van het vermogen van het computersysteem kan het ervoor zorgen dat onbevoegd personeel en systemen de software en de gegevens niet kunnen wijzigen, noch toegang krijgen tot systeemfuncties, maar ervoor zorgen dat geautoriseerd personeel en systemen niet worden geblokkeerd ; de toegang tot industriële controlesystemen verhinderen. Onwettige of schadelijke inbreuk, of interferentie met de juiste en geplande werking ervan."
De definities en connotaties van de drie soorten beveiliging zijn behoorlijk verschillend.
Functionele veiligheid, het concept Safety Integrity Levels wordt al bijna 20 jaar gebruikt. Functionele veiligheidsspecificaties vereisen dat de veiligheid van een component of systeem gewoonlijk wordt uitgedrukt als een enkel getal, en dit getal is een beschermingsfactor gebaseerd op het faalpercentage van het component of systeem dat wordt voorgesteld om de menselijke gezondheid, productieveiligheid en milieuveiligheid te beschermen.
Fysieke beveiliging, beveiligingselementen worden voornamelijk bepaald door een reeks specificaties voor veiligheidsproductie. Overheden, ondernemingen en brancheorganisaties beperken in het algemeen de standaardisatie van -site-exploitatie van industriële systemen door middel van volledige veiligheidsprocedures voor productieprocessen, zorgen voor traceerbaarheid van ongevallen en verduidelijken de verantwoordelijkheden van relevant personeel. Beheers- en institutionele factoren zijn de belangrijkste manieren om fysieke veiligheid te beschermen. .
De evaluatiemethode van informatiebeveiliging van industriële controlesystemen verschilt van de evaluatie van functionele veiligheid. Hoewel ze allemaal bedoeld zijn om de gezondheid van het personeel, de productieveiligheid of de veiligheid van het milieu te beschermen, wordt het functionele veiligheidsintegriteitsniveau voor gebruik van veiligheid berekend op basis van de mogelijkheid van willekeurig hardwarefalen van een onderdeel of systeemstoring, en informatiebeveiligingssystemen hebben een breder scala aan toepassingen. , en nog veel meer mogelijke oorzaken en gevolgen. De factoren die van invloed zijn op informatiebeveiliging zijn zeer complex en moeilijk te beschrijven met een eenvoudig getal. Het full life cycle security concept van functionele veiligheid is echter ook van toepassing op informatiebeveiliging, en het beheer en onderhoud van informatiebeveiliging moet ook in cycli plaatsvinden.
Het verschil tussen industriële controlebeveiliging en netwerkinformatiebeveiliging
De verschillen tussen informatiebeveiliging van industriële besturingssystemen en traditionele IP-informatienetwerkbeveiliging zijn: 1. Verschillende beveiligingsvereisten, 2. Verschillen tussen beveiligingspatches en upgrademechanismen, 3. Verschillen in real-tijdprestaties, en 4. Verschillen in prioriteiten voor beveiligingsbescherming , 5. Verschillen in het aanpassingsvermogen van technologie voor beveiligingsbescherming.
In het algemeen heeft de traditionele beveiliging van IP-informatienetwerken zich ontwikkeld tot relatief volwassen technologieën en ontwerpprincipes (authenticatie, toegangscontrole, informatie-integriteit, scheiding van bevoegdheden, enz.), die ons kunnen helpen aanvallen op industriële controlesystemen te voorkomen en erop te reageren. Traditioneel is onderzoek naar computerinformatiebeveiliging echter gericht op de bescherming van informatie, en onderzoekers houden er geen rekening mee hoe een aanval evaluatie- en controle-algoritmen beïnvloedt en uiteindelijk hoe een aanval de fysieke wereld beïnvloedt.
Verschillende bestaande instrumenten voor informatiebeveiliging kunnen de nodige mechanismen bieden voor de beveiliging van controlesystemen. Deze individuele mechanismen zijn niet voldoende voor diepgaande beschermingscontrole. Door het interactieproces tussen besturingssystemen en de echte fysieke wereld grondig te begrijpen, moeten onderzoekers zich in de toekomst ontwikkelen. De baan kan zijn:
1. Beter begrip van de gevolgen van een aanval: tot nu toe is er geen diepgaand onderzoek gedaan naar de schade die een aanvaller kan veroorzaken als hij ongeoorloofde toegang krijgt tot een gecontroleerd netwerkapparaat.
2. Ontwerp een nieuw aanvalsdetectie-algoritme: door inzicht te krijgen in het besturingsgedrag van het fysieke proces en op basis van procesbesturingscommando's en sensormetingen, is het mogelijk te identificeren of een aanvaller probeert de besturings- of sensorgegevens te verstoren.
3. Ontwerp een nieuw anti-aanvalbestendigheidsalgoritme en -architectuur: wanneer een aanvalsgedrag van een industrieel besturingssysteem wordt gedetecteerd, kan het besturingscommando tijdig worden gewijzigd om de veerkracht van het besturingssysteem te vergroten en verliezen te verminderen.
4. Ontwerp de identiteitsverificatie en wachtwoordtechnologie die geschikt is voor de veldapparatuur van het industriële SCADA-systeem: op dit moment kan sommige volwassen, complexe en robuuste wachtwoordtechnologie de toegangscontrolefunctie in de veldapparatuur van het industriële controlesysteem meestal niet voltooien. De belangrijkste reden is dat het wachtwoord te complex is. Mechanismen kunnen het risico lopen de snelle reactie van noodprocedures in een noodsituatie te belemmeren. Experts op het gebied van industriële automatische besturing zijn over het algemeen van mening dat relatief zwakke wachtwoordmechanismen (zoals standaardwachtwoorden, vaste wachtwoorden en zelfs lege wachtwoorden, enz.) gemakkelijker te raden, te verzenden, enz. extra impact hebben.
5. Ontwikkel industriële SCADA-systeembeveiligingsbeschermingstechnologieën met sterkere hardwarecompatibiliteit: technologieën met sterke beveiligingsbeschermingscapaciteiten in traditionele IT-datanetwerken, zoals identiteitsauthenticatie, authenticatie, codering, inbraakdetectie en toegangscontroletechnologieën, benadrukken over het algemeen de bezetting van meer netwerken Bandbreedte , processorprestaties en geheugenbronnen, die zeer beperkt zijn in apparatuur voor industriële besturingssystemen, die oorspronkelijk zijn ontworpen om specifieke veldtaken uit te voeren, zijn over het algemeen goedkope-kosten, goedkope-processorapparaten. Bovendien worden sommige zeer verouderde processors (zoals de Intel 8088-processor uit 1978) nog steeds gebruikt in de besturingsapparatuur van industriële energiesystemen zoals petroleum en watervoorziening. Daarom is het moeilijk om algemene informatiebeveiligingsbeschermingstechnologieën in dergelijke apparaten in te zetten zonder de prestaties van industriële veldbesturingsapparaten aanzienlijk te verminderen.
6. Ontwikkel beveiligingstechnologieën die compatibel zijn met meerdere besturingssystemen of softwareplatforms: mechanismen voor informatiebeveiligingstechnologie in traditionele IT-datanetwerken, voornamelijk om informatiebeveiligingsproblemen op te lossen op algemene-besturingssysteemplatforms zoals Windows, Linux en Unix . Op het gebied van industriële SCADA-systemen maken -site industriële SCADA-systeemapparaten doorgaans gebruik van niet-openbare besturingssystemen (ook wel firmware genoemd), speciale softwareplatforms (zoals GE, enz.) die onafhankelijk zijn ontwikkeld door leveranciers van apparatuur (ABB, Siemens, Honeywell, enz.). iFix, enz.) om specifieke industriële procesbesturingsfuncties te voltooien. Daarom is het ontwikkelen, implementeren en zelfs upgraden van informatiebeveiligingsbeschermingstechnologieën op niet-universele besturingssystemen en softwareplatforms een belangrijk probleem dat moet worden opgelost in de toekomst van industriële SCADA-systeeminformatiebeveiliging.
Breng een pre-event, in-event en post-event beveiligingssysteem
De connotatie, vereisten en doelkenmerken van informatiebeveiliging van industriële besturingssystemen bepalen de behoefte aan een aantal speciale informatiebeveiligingstechnologieën en maatregelen. In het industriële productieproces, IED's, PLC's, RTU's, controllers, communicatieprocessors, SCADA-systemen en verschillende praktische, gebruikt of geconfigureerd in verschillende soorten programmeerbare digitale apparatuur om het doel van de beveiligingsfunctie te bereiken om de productie, controle en beheer van industriële controle te waarborgen systemen. De basistechnologie van informatiebeveiliging van alle automatische controlesystemen is toegangscontrole en authenticatie van de gebruikersidentiteit. Op basis hiervan worden enkele technologieën ontwikkeld om de veiligheid van communicatiedatapakketten te beschermen door middel van sondes, kanaalcodering, datapakketverificatie en authenticatie. Om de informatiebeveiliging van het industriële controlesysteem te realiseren onder het uitgangspunt van functionele veiligheid, is het noodzakelijk om voor, tijdens en na het evenement een uitgebreid management- en algemeen beveiligingsbeschermingstechnologiesysteem te bouwen voor de informatiebeveiliging van het industriële controlesysteem.
1. Geavanceerde verdedigingstechnologie
Pre-defensietechnologie is een belangrijk onderdeel van het technologiesysteem voor bescherming van industriële informatiebeveiliging. Op dit moment zijn er veel volwassen basistechnologieën die kunnen worden gebruikt: toegangscontrole/industriële controle speciale firewall, identiteitsverificatie, ID-apparatuur, biometrische-gebaseerde identificatietechnologie, veilige modems, coderingstechnologie, openbare-sleutelinfrastructuur (PKI) , virtueel lokaal netwerk (VPN).
2. Responstechnologie in het evenement
Intrusion Detection (IDS) technology is very effective in identifying internal misoperations and external attackers trying to gain internal access. It is able to detect and identify the intent of internal or external users to disrupt the network. IDSs come in two common forms: digital signature detection systems and irregularity detection systems. Intruders often attack digital signatures to gain access to the system or compromise the integrity of the network. The digital signature detection system compares the current attack characteristics with the database of known attack characteristics, and finally determines the comparison result according to the selected sensitivity. Then, according to the comparison result, the occurrence of the attack behavior is determined, so as to block the attack behavior and notify the system administrator that the current system is under attack. Irregularity detection technology determines the occurrence of intrusion and alerts system administrators by comparing the difference between the running system behavior and the normal system behavior. For example, IDS can detect abnormal system activity at midnight or heavy access to an I/O port from the external network. When abnormal activity occurs, IDS can block attacks and alert system administrators.
Beide bovenstaande IDS-systemen hebben hun voor- en nadelen, maar ze hebben allemaal hetzelfde probleem - hoe de detectiegevoeligheid in te stellen. Hoge gevoeligheid veroorzaakt valse inbraakalarmen en IDS zal overeenkomstige systeemacties uitvoeren voor elk inbraakalarm. Daarom zullen te veel valse inbraakalarmen niet alleen enkele noodzakelijke functies van het normale systeem vernietigen, maar ook veel schade aan het systeem veroorzaken. extra last. De lage gevoeligheid zorgt ervoor dat IDS het optreden van bepaalde inbraakgedragingen niet kan detecteren, dus zal IDS een oogje dichtknijpen voor sommige inbraakgedragingen, zodat de indringer met succes het systeem kan binnendringen en onvoorspelbare verliezen kan veroorzaken.
3. Post-event forensische technologie
Het controlelogboekmechanisme is een bestand dat de authenticatie-informatie en andere kenmerkende informatie van legale en illegale gebruikers vastlegt, en is een van de belangrijkste post-event forensische technologieën voor informatiebeveiliging van industriële controlesystemen. Daarom moet elke toegang tot het systeem en de bijbehorende acties worden gedocumenteerd. Bij het diagnosticeren en controleren of er een elektronische inbraak in het netwerk heeft plaatsgevonden, is het auditdagboek een van de essentiële beoordelingscriteria. Daarnaast is het vastleggen van systeemgedrag ook een veelgebruikte technologie voor informatiebeveiliging van industriële SCADA-systemen.
Dit zijn enkele veelgebruikte en conventionele technologieën in de informatiebeveiliging van industriële computerbesturingssystemen, en er zijn enkele speciale sleuteltechnologieën bij het implementeren van informatiebeveiliging van industriële besturingssystemen.
