Utvecklingen av informationssäkerhetsteknik för industriellt datorstyrsystem utvecklas ständigt med utvecklingen av industriellt automationssystem. Den nuvarande trenden för utveckling av automatiseringssystem är digitalisering, intelligens, nätverk och mänsklig-datorinteraktion, och samtidigt tillämpas mer IT-teknik på traditionell logikstyrning och digital styrning. I framtiden kommer informationssäkerhetstekniken för industriella styrsystem att förlita sig på traditionell IT-teknik för att göra den mer intelligent och nätverksansluten och bli en oumbärlig del av styrsystemet. I likhet med informationssäkerhetsproduktens FoU-väg för det traditionella IP-internet, kommer det industriella kontrollsystemets informationssäkerhetsprodukter att hitta en konvergenspunkt mellan informationssäkerhet och industriell produktionskontroll, vilket bildar ett produktsystem med utmärkande egenskaper hos det industriella kontrollsystemet för säker input, säkerhetskontroll och säker utgång. .
Industriell kontrollsäkerhet tar hänsyn till funktionell, fysisk och informationssäkerhet
Vanligtvis kan industriellt styrsystems säkerhet delas in i tre aspekter, nämligen funktionell säkerhet, fysisk säkerhet och informationssäkerhet.
Funktionell säkerhet är att för att uppnå utrustnings- och anläggningssäkerhetsfunktioner måste de säkerhetsrelaterade-delarna av den skyddade och kontrollerande utrustningen utföra sina funktioner korrekt, och när ett fel eller fel uppstår måste utrustningen eller systemet fortfarande bibehållas ett säkert tillstånd eller gå in i ett säkert tillstånd.
Fysisk säkerhet är minskningen av faror orsakade av faktorer som elektriska stötar, brand, strålning, mekaniska faror och kemiska faror.
Definitionen av informationssäkerhet för industriella kontrollsystem i IEC 62443 är: "De åtgärder som vidtas för att skydda systemet; systemtillståndet som erhålls genom att upprätta och underhålla åtgärderna för att skydda systemet; förmågan att vara fri från obehörig åtkomst till systemresurser och obehörig eller oavsiktlig förändring, förstörelse eller förlust; baserat på datorsystemets förmåga kan det säkerställa att obehörig personal och system varken kan modifiera programvaran och dess data eller komma åt systemfunktioner, men se till att auktoriserad personal och system inte blockeras ; förhindra åtkomst till industriella kontrollsystem Olagligt eller skadligt intrång eller störning av dess korrekta och planerade drift."
Definitionerna och konnotationerna för de tre typerna av säkerhet är helt olika.
Funktionell säkerhet, konceptet med säkerhetsintegritetsnivåer har använts i nästan 20 år. Funktionssäkerhetsspecifikationer kräver att säkerheten för en komponent eller ett system vanligtvis uttrycks som ett enda nummer, och detta nummer är en skyddsfaktor baserad på felfrekvensen för komponenten eller systemet som föreslås för att skydda människors hälsa, produktionssäkerhet och miljösäkerhet.
Fysisk säkerhet, skyddselement definieras huvudsakligen av en serie säkerhetsspecifikationer för produktionsdrift. Regeringar, företag och branschorganisationer begränsar generellt standardiseringen av-drift av industriella system på plats genom fullständiga rutiner för säkerhetsproduktion, säkerställer spårbarhet av olyckor och klargör ansvarsområden för relevant personal. Ledning och institutionella faktorer är de viktigaste sätten att skydda den fysiska säkerheten. .
Utvärderingsmetoden för industriellt styrsystems informationssäkerhet skiljer sig från utvärderingen av funktionell säkerhet. Även om de alla är till för att skydda personalens hälsa, produktionssäkerhet eller miljösäkerhet, beräknas integritetsnivån för funktionell säkerhet för användningssäkerhet baserat på möjligheten av slumpmässigt hårdvarufel i en komponent eller systemfel, och informationssäkerhetssystem har ett bredare utbud av applikationer. , och många fler möjliga orsaker och konsekvenser. De faktorer som påverkar informationssäkerheten är mycket komplexa och svåra att beskriva med en enkel siffra. Hela livscykelsäkerhetskonceptet funktionell säkerhet är emellertid även tillämpligt på informationssäkerhet, och hantering och underhåll av informationssäkerhet måste också utföras i cykler.
Skillnaden mellan industriell kontrollsäkerhet och nätverksinformationssäkerhet
Skillnaderna mellan informationssäkerhet för industriella styrsystem och traditionell IP-informationsnätverkssäkerhet är: 1. Olika säkerhetskrav, 2. Skillnader mellan säkerhetskorrigeringar och uppgraderingsmekanismer, 3. Skillnader i realtidsprestanda och 4. Skillnader i säkerhetsskyddsprioriteringar , 5. Skillnader i säkerhetsskyddsteknikens anpassningsförmåga.
Generellt sett har traditionell IP-informationsnätverkssäkerhet utvecklats till relativt mogna teknologier och designprinciper (autentisering, åtkomstkontroll, informationsintegritet, privilegieavskiljning etc.), vilket kan hjälpa oss att förhindra och reagera på attacker mot industriella kontrollsystem. Traditionellt fokuserar dock datasäkerhetsforskning på skydd av information, och forskare överväger inte hur en attack påverkar utvärderings- och kontrollalgoritmer och i slutändan hur en attack påverkar den fysiska världen.
Olika befintliga informationssäkerhetsverktyg kan tillhandahålla nödvändiga mekanismer för säkerheten i kontrollsystemen. Dessa individuella mekanismer räcker inte för djup skyddskontroll. Genom att på djupet förstå interaktionsprocessen mellan styrsystem och den verkliga fysiska världen måste forskare utvecklas i framtiden. Jobbet kan vara:
1. Bättre förståelse för konsekvenserna av en attack: Hittills har det inte gjorts någon-djupgående studie av den skada som en angripare kan orsaka om de får obehörig åtkomst till någon kontrollerad nätverksenhet.
2. Designa en ny attackdetekteringsalgoritm: Genom att förstå kontrollbeteendet för den fysiska processen, och baserat på processkontrollkommandon och sensormätningar, är det möjligt att identifiera om en angripare försöker störa kontroll- eller sensordata.
3. Utforma en ny anti-attackresiliensalgoritm och arkitektur: När ett attackbeteende för ett industriellt kontrollsystem upptäcks kan kontrollkommandot ändras i tid för att öka kontrollsystemets motståndskraft och minska förlusterna.
4. Designa identitetsautentisering och lösenordsteknik som är lämplig för fältutrustningen i det industriella SCADA-systemet: För närvarande kan viss mogen, komplex och robust lösenordsteknik vanligtvis inte slutföra åtkomstkontrollfunktionen i det industriella styrsystemets fältutrustning. Det främsta skälet är att lösenordet är för komplext. Mekanismer kan riskera att hämma snabba reaktioner från nödprocedurer i en nödsituation. Experter inom området industriell automatisk kontroll tror i allmänhet att relativt svaga lösenordsmekanismer (som standardlösenord, fasta lösenord och till och med tomma lösenord, etc.) är lättare att gissa, överföra, etc. ytterligare effekt.
5. Utveckla industriella SCADA-systemsäkerhetsskyddstekniker med starkare hårdvarukompatibilitet: tekniker med starka säkerhetsskyddskapaciteter i traditionella IT-datanätverk, såsom identitetsautentisering, autentisering, kryptering, intrångsdetektering och åtkomstkontrolltekniker, betonar generellt ockupationen av fler nätverk Bandbredd , processorprestanda och minnesresurser, som är mycket begränsade i industriell kontrollsystemutrustning, som ursprungligen utformades för att utföra specifika fältuppgifter, är i allmänhet låg-kostnad, låg-processorenheter. Dessutom används fortfarande några mycket föråldrade processorer (som Intel 8088-processorn tillverkad 1978) i styrenheterna för energiindustrisystem som petroleum och vattenförsörjning. Därför är det svårt att använda vanliga informationssäkerhetsskyddsteknologier i sådana enheter utan att avsevärt försämra prestandan hos industriella fältkontrollenheter.
6. Utveckla säkerhetsskyddstekniker som är kompatibla med flera operativsystem eller programvaruplattformar: Informationssäkerhetsteknikmekanismer i traditionella IT-datanätverk, främst för att lösa informationssäkerhetsproblem på generella-operativsystemplattformar som Windows, Linux och Unix . När det gäller industriella SCADA-system, använder industriella SCADA-systemenheter på plats-i allmänhet icke-offentliga operativsystem (ibland kallade firmware), dedikerade programvaruplattformar (som GE, etc.) oberoende utvecklade av utrustningsleverantörer (ABB, Siemens, Honeywell, etc.). iFix, etc.) för att slutföra specifika industriella processkontrollfunktioner. Därför är hur man utvecklar, distribuerar och till och med uppgraderar skyddstekniker för informationssäkerhet på icke-universella operativsystem och programvaruplattformar en nyckelfråga som måste lösas i framtiden för industriell SCADA-systeminformationssäkerhet.
Upprätta ett skyddssystem före-händelse, i-händelse och efter-händelse
Konnotationen, kraven och målegenskaperna för informationssäkerhet för industriella styrsystem avgör behovet av vissa speciella informationssäkerhetstekniker och -åtgärder. I den industriella produktionsprocessen, IED:er, PLC:er, RTU:er, styrenheter, kommunikationsprocessorer, SCADA-system och diverse praktiska, Används eller konfigureras i olika typer av programmerbar digital utrustning för att uppnå säkerhetsfunktionsmålet att säkerställa produktion, styrning och hantering av industriell styrning system. Den grundläggande tekniken för informationssäkerhet för alla automatiska kontrollsystem är åtkomstkontroll och autentisering av användaridentitet. På grundval av detta utvecklas vissa teknologier för att skydda säkerheten för kommunikationsdatapaket med hjälp av sonder, kanalkryptering, datapaketverifiering och autentisering. För att realisera informationssäkerheten för det industriella kontrollsystemet under förutsättningen av funktionell säkerhet är det nödvändigt att bygga ett omfattande lednings- och övergripande säkerhetsskyddstekniksystem för informationssäkerheten för det industriella kontrollsystemet före, under och efter händelsen.
1. Avancerad försvarsteknik
För-försvarsteknik är en viktig del av tekniksystemet för skyddsteknik för industriell kontrollinformationssäkerhet. För närvarande finns det många mogna grundläggande teknologier som kan användas: åtkomstkontroll/industriell kontroll dedikerad brandvägg, identitetsautentisering, ID-utrustning, biometrisk-baserad identifieringsteknik, säkra modem, krypteringsteknik, infrastruktur för offentliga nyckel (PKI) , virtuellt lokalt nätverk (VPN).
2. Responsteknik vid evenemanget
Tekniken för intrångsdetektion (IDS) är mycket effektiv för att identifiera interna feloperationer och externa angripare som försöker få intern åtkomst. Den kan upptäcka och identifiera avsikten hos interna eller externa användare att störa nätverket. IDS finns i två vanliga former: system för upptäckt av digitala signaturer och system för upptäckt av oegentligheter. Inkräktare attackerar ofta digitala signaturer för att få tillgång till systemet eller äventyra nätverkets integritet. Det digitala signaturdetekteringssystemet jämför de aktuella attackegenskaperna med databasen med kända attackegenskaper och bestämmer slutligen jämförelseresultatet enligt den valda känsligheten. Sedan, enligt jämförelseresultatet, bestäms förekomsten av attackbeteendet, för att blockera attackbeteendet och meddela systemadministratören att det aktuella systemet är under attack. Teknik för upptäckt av oegentligheter avgör förekomsten av intrång och varnar systemadministratörer genom att jämföra skillnaden mellan det körande systemets beteende och det normala systemets beteende. Till exempel kan IDS upptäcka onormal systemaktivitet vid midnatt eller kraftig åtkomst till en I/O-port från det externa nätverket. När onormal aktivitet inträffar kan IDS blockera attacker och varna systemadministratörer.
Båda ovanstående IDS-system har sina fördelar och nackdelar, men de har alla samma problem - hur man ställer in detektionskänsligheten. Hög känslighet kommer att orsaka falska intrångslarm, och IDS kommer att utföra motsvarande systemåtgärder för varje intrångslarm. Därför kommer alltför många falska intrångslarm inte bara att förstöra vissa nödvändiga funktioner i det normala systemet, utan också orsaka mycket skada på systemet. extra börda. Den låga känsligheten kommer att göra att IDS inte kan upptäcka förekomsten av vissa intrångsbeteenden, så IDS kommer att blunda för vissa intrångsbeteenden, så att inkräktaren framgångsrikt kan komma in i systemet och orsaka oförutsägbara förluster.
3. Efter-event kriminalteknisk teknik
Granskningsloggmekanismen är en fil som registrerar autentiseringsinformation och annan karakteristisk information för legala och illegala användare, och är en av de viktigaste efter-eventets forensiska teknikerna för informationssäkerhet för industriella kontrollsystem. Därför måste varje åtkomst till systemet och dess associerade åtgärder dokumenteras. Vid diagnos och granskning av om ett elektroniskt nätverksintrång har inträffat är revisionsdagboken ett av de väsentliga bedömningskriterierna. Dessutom är systembeteenderegistrering också en vanlig teknik för informationssäkerhet för industriella SCADA-system.
Dessa är några vanliga och konventionella tekniker för informationssäkerhet för industriella datorstyrsystem, och det finns några speciella nyckelteknologier i processen för att implementera informationssäkerhet för industriella styrsystem.
