Sự phát triển của công nghệ an toàn thông tin hệ thống máy tính điều khiển công nghiệp không ngừng phát triển cùng với sự phát triển của hệ thống tự động hóa công nghiệp. Xu hướng phát triển hệ thống tự động hóa hiện nay là số hóa, trí tuệ hóa, mạng và sự tương tác giữa con người với máy tính -, đồng thời, áp dụng nhiều công nghệ CNTT hơn vào điều khiển logic truyền thống và điều khiển kỹ thuật số. Trong tương lai, công nghệ bảo mật thông tin của hệ thống điều khiển công nghiệp sẽ tiếp tục dựa trên công nghệ CNTT truyền thống để làm cho hệ thống này trở nên thông minh hơn, được nối mạng và trở thành một phần không thể thiếu của hệ thống điều khiển. Tương tự như lộ trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm an toàn thông tin của Internet IP truyền thống, các sản phẩm an toàn thông tin của hệ thống điều khiển công nghiệp sẽ tìm thấy điểm hội tụ giữa an toàn thông tin và điều khiển sản xuất công nghiệp, tạo thành một hệ thống sản phẩm với các tính năng đặc trưng của hệ thống kiểm soát đầu vào an toàn công nghiệp, kiểm soát an ninh và đầu ra an toàn. .
An ninh kiểm soát công nghiệp có tính đến an ninh chức năng, vật lý và thông tin
Thông thường, bảo mật hệ thống điều khiển công nghiệp có thể được chia thành ba khía cạnh, đó là bảo mật chức năng, bảo mật vật lý và bảo mật thông tin.
An toàn chức năng là để đạt được các chức năng an toàn của thiết bị và nhà máy, các bộ phận an toàn - liên quan của thiết bị được bảo vệ và điều khiển phải thực hiện đúng chức năng của chúng và khi xảy ra hỏng hóc hoặc trục trặc, thiết bị hoặc hệ thống vẫn phải duy trì một điều kiện an toàn hoặc đi vào trạng thái an toàn.
An toàn vật lý là giảm thiểu các nguy cơ gây ra bởi các yếu tố như điện giật, hỏa hoạn, bức xạ, nguy cơ cơ học và nguy hiểm hóa học.
Định nghĩa về an toàn thông tin cho hệ thống điều khiển công nghiệp trong IEC 62443 là: "Các biện pháp được thực hiện để bảo vệ hệ thống; trạng thái hệ thống có được bằng cách thiết lập và duy trì các biện pháp bảo vệ hệ thống; khả năng không bị truy cập trái phép vào tài nguyên hệ thống và thay đổi, phá hủy hoặc mất mát trái phép hoặc ngẫu nhiên; dựa trên khả năng của hệ thống máy tính, hệ thống có thể đảm bảo rằng nhân viên và hệ thống không được phép không thể sửa đổi phần mềm và dữ liệu của nó, cũng như truy cập các chức năng của hệ thống, nhưng đảm bảo rằng nhân viên và hệ thống được ủy quyền không bị chặn ; ngăn chặn việc truy cập vào các hệ thống điều khiển công nghiệp Sự xâm nhập bất hợp pháp hoặc có hại, hoặc can thiệp vào hoạt động đúng và có kế hoạch của nó. "
Định nghĩa và nội hàm của ba loại bảo mật khá khác nhau.
Chức năng An toàn, khái niệm về Mức độ toàn vẹn của An toàn đã được sử dụng trong gần 20 năm. Các thông số kỹ thuật an toàn chức năng yêu cầu độ an toàn của một thành phần hoặc hệ thống thường được biểu thị bằng một số duy nhất và con số này là hệ số bảo vệ dựa trên tỷ lệ hỏng hóc của thành phần hoặc hệ thống được đề xuất để bảo vệ sức khỏe con người, an toàn sản xuất và an toàn môi trường.
An ninh vật lý, các yếu tố bảo vệ chủ yếu được xác định bởi một loạt các thông số kỹ thuật vận hành sản xuất an toàn. Các chính phủ, doanh nghiệp và tổ chức trong ngành thường hạn chế việc tiêu chuẩn hóa việc vận hành hệ thống công nghiệp trên {0}} địa điểm thông qua các quy trình vận hành sản xuất an toàn hoàn chỉnh, đảm bảo truy nguyên các tai nạn và làm rõ trách nhiệm của các nhân viên có liên quan. Các yếu tố quản lý và thể chế là những cách chính để bảo vệ an ninh vật chất. .
Phương pháp đánh giá an toàn thông tin hệ thống điều khiển công nghiệp khác với phương pháp đánh giá an toàn chức năng. Mặc dù tất cả đều nhằm bảo vệ sức khỏe con người, an toàn sản xuất hoặc an toàn môi trường, mức độ toàn vẹn của an toàn sử dụng an toàn chức năng được tính toán dựa trên khả năng xảy ra lỗi phần cứng ngẫu nhiên của một thành phần hoặc lỗi hệ thống và các hệ thống bảo mật thông tin có nhiều ứng dụng hơn. , và nhiều nguyên nhân và hậu quả có thể xảy ra. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn thông tin rất phức tạp và khó mô tả bằng một con số đơn giản. Tuy nhiên, khái niệm bảo mật vòng đời đầy đủ của an toàn chức năng cũng có thể áp dụng cho an toàn thông tin, và việc quản lý và duy trì an toàn thông tin cũng phải được thực hiện theo chu kỳ.
Sự khác biệt giữa bảo mật kiểm soát công nghiệp và an ninh thông tin mạng
Sự khác biệt giữa bảo mật thông tin hệ thống điều khiển công nghiệp và an ninh mạng thông tin IP truyền thống là: 1. Các yêu cầu bảo mật khác nhau, 2. Sự khác biệt giữa các bản vá bảo mật và cơ chế nâng cấp, 3. Sự khác biệt về hiệu suất - thời gian thực và 4. Sự khác biệt về các ưu tiên bảo vệ an ninh, 5. Sự khác biệt về khả năng thích ứng của công nghệ bảo vệ an ninh.
Nhìn chung, an ninh mạng thông tin IP truyền thống đã phát triển thành các công nghệ và nguyên tắc thiết kế tương đối hoàn thiện (xác thực, kiểm soát truy cập, toàn vẹn thông tin, phân tách đặc quyền, v.v.), có thể giúp chúng ta ngăn chặn và ứng phó với các cuộc tấn công chống lại các hệ thống điều khiển công nghiệp. Tuy nhiên, theo truyền thống, nghiên cứu bảo mật thông tin máy tính tập trung vào việc bảo vệ thông tin và các nhà nghiên cứu không xem xét cách một cuộc tấn công ảnh hưởng đến các thuật toán đánh giá và điều khiển và cuối cùng là cách một cuộc tấn công ảnh hưởng đến thế giới vật lý.
Các công cụ bảo mật thông tin hiện có khác nhau có thể cung cấp các cơ chế cần thiết cho việc bảo mật hệ thống điều khiển. Các cơ chế riêng lẻ này không đủ để kiểm soát bảo vệ sâu. Bằng cách hiểu sâu sắc quá trình tương tác giữa hệ thống điều khiển và thế giới vật chất thực, các nhà nghiên cứu cần phát triển trong tương lai Công việc có thể là:
1. Hiểu rõ hơn về hậu quả của một cuộc tấn công: Cho đến nay, chưa có - nghiên cứu sâu về tác hại mà kẻ tấn công có thể gây ra nếu họ truy cập trái phép vào một số thiết bị mạng được kiểm soát.
2. Thiết kế thuật toán phát hiện tấn công mới: Bằng cách hiểu hành vi điều khiển của quá trình vật lý, và dựa trên các lệnh điều khiển quá trình và các phép đo cảm biến, có thể xác định liệu kẻ tấn công đang cố gắng can thiệp vào dữ liệu điều khiển hoặc cảm biến.
3. Thiết kế kiến trúc và thuật toán chống - tấn công mới: Khi phát hiện hành vi tấn công của hệ thống điều khiển công nghiệp, lệnh điều khiển có thể được thay đổi kịp thời để tăng khả năng phục hồi của hệ thống điều khiển và giảm tổn thất.
4. Thiết kế công nghệ xác thực danh tính và mật khẩu phù hợp với thiết bị hiện trường của hệ thống SCADA công nghiệp: Hiện tại, một số công nghệ mật khẩu trưởng thành, phức tạp và mạnh mẽ thường không thể hoàn thành chức năng kiểm soát truy cập trong thiết bị hiện trường của hệ thống điều khiển công nghiệp. Nguyên nhân chính là do mật khẩu quá phức tạp Các cơ chế có thể có nguy cơ cản trở phản ứng nhanh chóng của các thủ tục khẩn cấp trong trường hợp khẩn cấp. Các chuyên gia trong lĩnh vực điều khiển tự động công nghiệp thường tin rằng các cơ chế mật khẩu tương đối yếu (chẳng hạn như mật khẩu mặc định, mật khẩu cố định, và thậm chí cả mật khẩu trống, v.v.) dễ bị đoán, truyền, v.v. có tác động bổ sung.
5. Phát triển các công nghệ bảo vệ an ninh hệ thống SCADA công nghiệp với khả năng tương thích phần cứng mạnh hơn: các công nghệ có khả năng bảo vệ an ninh mạnh mẽ trong các mạng dữ liệu CNTT truyền thống, chẳng hạn như xác thực danh tính, xác thực, mã hóa, phát hiện xâm nhập và các công nghệ kiểm soát truy cập, thường nhấn mạnh đến việc chiếm nhiều mạng hơn Băng thông , hiệu suất của bộ xử lý và tài nguyên bộ nhớ, vốn rất hạn chế trong thiết bị hệ thống điều khiển công nghiệp, vốn được thiết kế ban đầu để thực hiện các tác vụ trường cụ thể, thường là các thiết bị xử lý - giá rẻ, - thấp. Hơn nữa, một số bộ xử lý rất lỗi thời (như bộ xử lý Intel 8088 sản xuất năm 1978) vẫn được sử dụng trong các thiết bị điều khiển của các hệ thống công nghiệp năng lượng như dầu khí và cấp nước. Do đó, rất khó để triển khai các công nghệ bảo vệ an toàn thông tin chính thống trong các thiết bị như vậy mà không làm suy giảm đáng kể hiệu suất của các thiết bị điều khiển hiện trường công nghiệp.
6. Phát triển các công nghệ bảo vệ an ninh tương thích với nhiều hệ điều hành hoặc nền tảng phần mềm: Cơ chế công nghệ bảo mật thông tin trong mạng dữ liệu CNTT truyền thống, chủ yếu để giải quyết các vấn đề bảo mật thông tin trên các nền tảng hệ điều hành - chung như Windows, Linux và Unix . Trong lĩnh vực hệ thống SCADA công nghiệp, trên - trang web, các thiết bị hệ thống SCADA công nghiệp thường sử dụng hệ điều hành công cộng không phải - (đôi khi được gọi là chương trình cơ sở), nền tảng phần mềm chuyên dụng (chẳng hạn như GE, v.v.) được phát triển độc lập bởi các nhà cung cấp thiết bị (ABB, Siemens, Honeywell, v.v.). iFix, v.v.) để hoàn thành các chức năng kiểm soát quy trình công nghiệp cụ thể. Do đó, làm thế nào để phát triển, triển khai và thậm chí nâng cấp các công nghệ bảo vệ an toàn thông tin trên các nền tảng phần mềm và hệ điều hành không - phổ biến là một vấn đề then chốt cần được giải quyết trong tương lai của bảo mật hệ thống SCADA công nghiệp.
Thiết lập hệ thống bảo vệ sự kiện trước -, trong sự kiện - và hệ thống bảo vệ sự kiện đăng -
Nội hàm, yêu cầu và đặc điểm mục tiêu của an toàn thông tin hệ thống điều khiển công nghiệp xác định sự cần thiết của một số công nghệ và biện pháp an toàn thông tin đặc biệt. Trong quy trình sản xuất công nghiệp, IED, PLC, RTU, bộ điều khiển, bộ xử lý truyền thông, hệ thống SCADA và các thiết bị thực tế khác nhau, Được sử dụng hoặc cấu hình trong nhiều loại thiết bị kỹ thuật số có thể lập trình khác nhau để đạt được mục tiêu chức năng bảo mật đảm bảo sản xuất, điều khiển và quản lý điều khiển công nghiệp các hệ thống. Công nghệ cơ bản về bảo mật thông tin của tất cả các hệ thống điều khiển tự động là kiểm soát truy cập và xác thực danh tính người dùng. Trên cơ sở này, một số công nghệ được phát triển để bảo vệ sự an toàn của các gói dữ liệu truyền thông bằng các phương tiện thăm dò, mã hóa kênh, xác minh và xác thực gói dữ liệu. Để thực hiện an toàn thông tin của hệ thống điều khiển công nghiệp dưới tiền đề là an toàn chức năng, cần phải xây dựng một hệ thống công nghệ bảo vệ an ninh tổng thể và quản lý toàn diện cho an ninh thông tin của hệ thống điều khiển công nghiệp trước, trong và sau sự kiện.
1. Công nghệ quốc phòng tiên tiến
Công nghệ quốc phòng trước - là một phần quan trọng của hệ thống công nghệ bảo vệ an ninh thông tin kiểm soát công nghiệp. Hiện tại, có nhiều công nghệ cơ bản hoàn thiện có thể được sử dụng: tường lửa chuyên dụng kiểm soát truy cập / kiểm soát công nghiệp, xác thực danh tính, thiết bị ID, công nghệ nhận dạng dựa trên - sinh trắc học, Modem bảo mật, công nghệ mã hóa, cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI) , mạng cục bộ ảo (VPN).
2. Công nghệ ứng phó trong sự kiện
Công nghệ phát hiện xâm nhập (IDS) rất hiệu quả trong việc xác định các hoạt động sai nội bộ và những kẻ tấn công bên ngoài đang cố gắng truy cập nội bộ. Nó có thể phát hiện và xác định ý định của người dùng bên trong hoặc bên ngoài để làm gián đoạn mạng. IDS có hai dạng phổ biến: hệ thống phát hiện chữ ký số và hệ thống phát hiện bất thường. Những kẻ xâm nhập thường tấn công chữ ký số để giành quyền truy cập vào hệ thống hoặc xâm phạm tính toàn vẹn của mạng. Hệ thống phát hiện chữ ký số so sánh các đặc điểm tấn công hiện tại với cơ sở dữ liệu về các đặc điểm tấn công đã biết, và cuối cùng xác định kết quả so sánh theo độ nhạy đã chọn. Sau đó, theo kết quả so sánh, sự xuất hiện của hành vi tấn công được xác định, để ngăn chặn hành vi tấn công và thông báo cho người quản trị hệ thống rằng hệ thống hiện tại đang bị tấn công. Công nghệ phát hiện bất thường xác định sự xuất hiện của xâm nhập và cảnh báo cho quản trị viên hệ thống bằng cách so sánh sự khác biệt giữa hành vi hệ thống đang chạy và hành vi hệ thống bình thường. Ví dụ: IDS có thể phát hiện hoạt động bất thường của hệ thống vào lúc nửa đêm hoặc truy cập nhiều vào cổng I / O từ mạng bên ngoài. Khi hoạt động bất thường xảy ra, IDS có thể chặn các cuộc tấn công và cảnh báo cho quản trị viên hệ thống.
Cả hai hệ thống IDS trên đều có ưu và nhược điểm, tuy nhiên, chúng đều có chung một vấn đề - cách đặt độ nhạy phát hiện. Độ nhạy cao sẽ gây ra cảnh báo xâm nhập giả và IDS sẽ thực hiện các hành động hệ thống tương ứng cho mỗi lần báo động xâm nhập. Vì vậy, quá nhiều báo động xâm nhập giả sẽ không chỉ phá hủy một số chức năng cần thiết của hệ thống thông thường, mà còn gây ra nhiều thiệt hại cho hệ thống. gánh nặng thêm. Độ nhạy thấp sẽ khiến IDS không thể phát hiện sự xuất hiện của một số hành vi xâm nhập, do đó IDS sẽ làm ngơ trước một số hành vi xâm nhập, để kẻ gian xâm nhập thành công vào hệ thống và gây ra những tổn thất khó lường.
3. Đăng công nghệ pháp y sự kiện -
Cơ chế nhật ký kiểm tra là một tệp ghi lại thông tin xác thực và thông tin đặc trưng khác của người dùng hợp pháp và bất hợp pháp, đồng thời là một trong những công nghệ pháp y sự kiện đăng - chính để bảo mật thông tin hệ thống kiểm soát công nghiệp. Do đó, mọi truy cập vào hệ thống và các hành động liên quan của nó cần phải được ghi lại. Khi chẩn đoán và kiểm toán xem có xảy ra xâm nhập điện tử mạng hay không, nhật ký kiểm toán là một trong những tiêu chí xét đoán cần thiết. Ngoài ra, ghi lại hành vi của hệ thống cũng là một công nghệ phổ biến để bảo mật thông tin của hệ thống SCADA công nghiệp.
Đây là một số công nghệ thông thường và được sử dụng phổ biến trong bảo mật thông tin của hệ thống điều khiển máy tính công nghiệp, và có một số công nghệ đặc biệt quan trọng trong quá trình triển khai bảo mật thông tin hệ thống điều khiển công nghiệp.
