Благодаря постоянному развитию Индустрии 4.0 и умному производству киберфизические системы безопасности (системы киберфизической безопасности) стали ключевым компонентом современной промышленной инфраструктуры. Этот тип системы основан на интеграции вычислительных, сетевых и физических процессов для обеспечения мониторинга в реальном времени и интеллектуального управления физической средой. Однако его характеристики глубокой интеграции также создают уникальные проблемы безопасности, то есть любые лазейки на сетевом уровне могут напрямую привести к катастрофическим последствиям в физическом мире. Нам необходимо провести комплексный анализ с точки зрения системного проектирования. Для этого типа системы просмотрите ее архитектуру безопасности и стратегии защиты.
Какова базовая архитектура системы киберфизической безопасности?
Киберфизическая система безопасности обычно состоит из уровня восприятия, сетевого уровня, уровня принятия решений и уровня исполнения. Уровень восприятия отвечает за сбор различных данных физического мира, таких как температура, давление, вибрация и другие параметры. Сетевой уровень для передачи данных использует такие технологии, как промышленный Ethernet и беспроводные сенсорные сети. Уровень принятия решений анализирует данные и выносит суждения на основе алгоритмов искусственного интеллекта. Уровень выполнения преобразует инструкции управления в физические действия. Эти четыре уровня должны работать вместе, чтобы сформировать интеллектуальную систему управления с замкнутым контуром.
В практических приложениях эта архитектура сталкивается с серьезными проблемами надежности. Например, в интеллектуальных энергосистемах данные о напряжении, собранные датчиками, должны передаваться в центр управления в режиме реального времени. Любая задержка передачи может привести к неправильным решениям об отключении питания. При этом точность срабатывания исполнительных механизмов напрямую влияет на стабильность электросети. Это требует, чтобы при проектировании системы учитывалось резервное копирование на всех уровнях, чтобы гарантировать сохранение основных функций в случае отказа некоторых компонентов. Мы предоставляем глобальные услуги по закупкам слаботочных интеллектуальных продуктов!
Почему киберфизические системы уязвимы для кибератак
Уязвимость киберфизических систем в основном обусловлена характеристиками взаимосвязи их компонентов. Традиционные промышленные системы используют физическую изоляцию. Однако современные системы часто подключаются к корпоративным сетям и даже к Интернету для обеспечения эффективной эксплуатации и обслуживания. Такие связи создают новые возможности для атак. Хакеры могут проникнуть в производственные сети через офисные сети. Типичным примером является атака на украинскую энергосистему в 2015 году. Злоумышленники использовали целевой фишинг для получения учетных данных, что в конечном итоге привело к масштабным отключениям электроэнергии.
Еще одной ключевой проблемой является отсутствие адаптивности традиционных мер ИТ-безопасности к промышленной среде. Многие промышленные системы управления используют собственные протоколы, которые не учитывают факторы безопасности при проектировании и не имеют механизмов шифрования и аутентификации. В то же время жизненный цикл промышленного оборудования длится десятилетиями, что затрудняет частое обновление патчей. Злоумышленники могут использовать эти уязвимости, чтобы подделать показания датчиков или отправить вредоносные инструкции исполнительным механизмам, что приведет к повреждению оборудования или даже к человеческим жертвам.
Как спроектировать систему защиты киберфизических систем
Создание системы глубокоэшелонированной защиты является ключом к защите киберфизических систем. Во-первых, необходимо добиться строгого регионального разделения на сетевом уровне и установить промышленные межсетевые экраны между областями сети с разными уровнями безопасности. Во-вторых, необходимо использовать такие технологии, как односторонние шлюзы, чтобы гарантировать, что данные могут передаваться только из зон с низким уровнем безопасности в зоны с высоким уровнем безопасности, чтобы предотвратить обратные вторжения. В то же время необходимо развернуть промышленные системы обнаружения вторжений для своевременного обнаружения потенциальных атак путем анализа аномалий сетевого трафика.
На уровне системы должен быть реализован принцип наименьших привилегий и обязательного контроля доступа. Все действия пользователя должны регистрироваться в защищенном от изменений журнале аудита. Для важных инструкций по управлению требуются процессы многофакторной аутентификации и утверждения. Также крайне важно проводить регулярные оценки безопасности и тесты на проникновение, чтобы помочь обнаружить неизвестные уязвимости в системе. Кроме того, создан механизм реагирования на чрезвычайные ситуации, обеспечивающий быструю изоляцию пострадавшего района в случае инцидента безопасности.
Каковы распространенные заблуждения относительно безопасности киберфизических систем?
Многие компании ошибочно полагают, что использование проприетарных протоколов может обеспечить безопасность системы. На самом деле безопасность посредством анонимности — опасная иллюзия. Злоумышленники могут проанализировать уязвимости протокола посредством обратного проектирования. Еще одним распространенным заблуждением является чрезмерное соблюдение требований по защите периметра и пренебрежение внутренними угрозами. Статистика показывает, что более 30% инцидентов безопасности происходят по вине инсайдеров, будь то злонамеренные действия или непреднамеренные ошибки.
Некоторые менеджеры неправильно понимают понятие «разовые инвестиции» и думают, что, развернув решение по обеспечению безопасности, они смогут сделать это раз и навсегда. Но на самом деле защита безопасности должна постоянно поддерживаться и обновляться. Потому что с развитием технологий атак защитные меры, которые работали вчера, сегодня могут устареть. Поэтому регулярное обновление политик безопасности, постоянный мониторинг состояния системы и постоянное обучение соответствующего персонала должны быть ключевыми частями управления безопасностью.
Каковы тенденции развития киберфизической безопасности систем?
Технология цифровых двойников становится важным инструментом киберфизической безопасности систем. Создавая виртуальные копии физических объектов, сотрудники службы безопасности могут тестировать различные сценарии атак и меры защиты, не затрагивая фактическое производство. Искусственный интеллект также постепенно применяется для обнаружения аномалий с использованием алгоритмов машинного обучения для анализа огромных оперативных данных, которые более способны обнаруживать неизвестные угрозы, чем традиционные базы правил.
С точки зрения обеспечения целостности данных технология блокчейна показала свой потенциал. Запись показаний датчиков и управляющих инструкций в распределенном реестре может эффективно предотвратить подделку данных. В то же время архитектура нулевого доверия продвигается в промышленной сфере. Эта архитектура требует строгой проверки для всех запросов доступа, как изнутри, так и снаружи сети. Эти новые технологии в сочетании с традиционными методами защиты создают более надежную линию безопасности.
Как оценить эффективность безопасности киберфизических систем
При оценке эффективности безопасности следует использовать некоторые многомерные показатели. Эти показатели охватывают доступность системы, целостность данных и своевременность реагирования. Доступность системы измеряет способность системы поддерживать основные функции в случае атаки. Целостность данных оценивает возможность подделки показаний датчиков и инструкций управления. Своевременность реагирования определяет задержку от обнаружения аномалии до реализации защиты. Эти индикаторы необходимо протестировать с помощью моделирования атак.
Оценка риска должна учитывать как возможность угрозы, так и серьезность воздействия. Для сценариев, которые могут привести к человеческим жертвам или значительным экономическим потерям, даже если вероятность их возникновения относительно невелика, защита должна быть сосредоточена. Процесс оценки должен охватывать весь жизненный цикл системы, начиная с анализа требований безопасности на этапе проектирования, до управления уязвимостями на этапе эксплуатации и обслуживания, а затем до уничтожения данных на этапе вывода из эксплуатации. Только благодаря комплексной оценке показатели безопасности системы могут достичь ожидаемого уровня.
Что касается проблем, с которыми вы столкнулись в области киберфизической безопасности систем во время своей работы, они в основном возникли на техническом уровне или на уровне управления? Добро пожаловать, чтобы поделиться своим опытом и идеями в области комментариев. Если вы считаете, что эта статья имеет ценность, поставьте ей лайк, чтобы поддержать ее и поделиться ею с большим количеством нуждающихся коллег.
Добавить комментарий