Wie funktionieren SCADA-Systeme?
Die Sicherung von SCADA-Kommunikationssystemen ist eine globale Priorität, um Cyber-Angriffe auf die Fertigung und den Betrieb kritischer Infrastrukturen zu blockieren. Spezialisierte Cybersicherheit ist erforderlich, um Störungen wesentlicher gesellschaftlicher Funktionen zu verhindern, die auf industrielle Automatisierungssysteme angewiesen sind, einschließlich der Lebensmittel- und Getränkeproduktion und lebenswichtiger Dienstleistungen, darunter:
- Wasser
- Abwasser
- Erzeugung/Verteilung von elektrischer Energie
- Öl- und Gasförderung
- Öffentliche Verkehrsmittel (Fluggesellschaften, Ampeln, öffentliche Verkehrsmittel)
SCADA-Generationen
SCADA-Systeme können in vier Hauptgenerationen unterteilt werden, darunter:
- Erste Generation: SCADA-Systeme der ersten Generation waren eigenständige Geräte, die von anderen Netzwerken isoliert waren und oft auf Großrechnern oder Minicomputern liefen. Sie konnten eine grundlegende Datenerfassung durchführen und boten begrenzte Datenverarbeitungsmöglichkeiten.
- Zweite Generation: SCADA-Systeme der zweiten Generation wurden über ein lokales Netzwerk (LAN) angebunden und enthielten Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs), um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Sie haben auch die Datenverarbeitungs- und Steuerungsfunktionen der vorherigen Generation verbessert.
- Dritte Generation: SCADA-Systeme der dritten Generation beseitigten den Air Gap, stellten eine Verbindung zum Corporate Wide Area Netzwerk (WAN) her und kommunizierten über Internetprotokolle. Diese Änderungen ermöglichten den Remotezugriff und die zentrale Steuerung über verteilte Remote-Standorte.
- Vierte Generation: Die vierte Generation von SCADA umfasst die Integration mit dem Internet der Dinge (IoT-Gerät) und die Verwendung von Cloud-basiertem SCADA. Dies ermöglicht eine umfangreichere Datenerfassung und bietet die Skalierbarkeit, die für die Durchführung erweiterter Analysen der gesammelten Daten erforderlich ist.
Komponenten von SCADA-Systemen
SCADA-Systeme umfassen alles, von Sensoren und Aktoren, die mit der physischen Welt interagieren, bis hin zu zentralisierten Überwachungs- und Steuerungssystemen.
Zu den Schlüsselkomponenten gehören:
- Feldinstrumente: Feldgeräte sind mit der physischen Welt verbunden und umfassen Sensoren und Aktoren.
- Remote Terminal Units (RTUs): RTUs sind die Verbindung zwischen Feldinstrumenten und SCADA-Systemen, die Daten senden und Anweisungen empfangen, die sie auf den Feldinstrumenten ausführen.
- Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS): SPS sind spezialisierte, hochzuverlässige Industriecomputer, die automatisierte Prozesse in OT-Umgebungen unterstützen.
- Kommunikationsinfrastruktur: SCADA-Systeme werden über das Netzwerk mit Protokollen wie Modbus und DNP3 verbunden.
- Zentrale Überwachungs- und Kontrollstation: Diese Lösung verarbeitet und speichert Daten und integriert HMIs, die es dem Bediener ermöglichen, Prozesse zu überwachen und zu steuern.
SCADA-Systemarchitektur: Die 5 Ebenen
Das Purdue-Referenzmodell unterteilt SCADA-Systeme in fünf Ebenen:
- Physikalischer Prozess (Stufe 0): Level 0 besteht aus Sensoren und Aktoren und führt die Rohdatenerfassung und grundlegende Steuerungen durch.
- Intelligentes Gerät (Stufe 1): Level 1 umfasst RTUs und SPS. Es erfasst Daten von Feldgeräten und führt Steuerungsalgorithmen aus, um sie in Echtzeit zu verwalten.
- Steuerungssysteme (Ebene 2): Level 2 umfasst das zentralisierte SCADA-System und die HMIs. Aggregiert und analysiert Daten und ermöglicht es dem Bediener, SCADA-Systeme zu überwachen und zu steuern.
- Fertigungsbetriebssysteme (Stufe 3): Level 3 umfasst die übergeordnete Verwaltung von Produktions- und Betriebsdaten. Es umfasst Datenhistoriker und Manufacturing Execution Systems (MES).
- Unternehmenslogistik-Systeme (Stufe 4): Stufe 4 konzentriert sich auf die geschäftsbezogenen Aspekte der Fertigung, in der Regel unter Verwendung einer ERP-Lösung (Enterprise Resource Planning).
SCADA-Sicherheit
SCADA-Sicherheit ist in der Fertigung und in kritischen Infrastrukturen wichtig, da diese Systeme für die Überwachung und Verwaltung kritischer Prozesse verantwortlich sind. Cyberangriffe auf die Fertigung können zu Betriebsunterbrechungen oder körperlichen Schäden für die Mitarbeiter führen. Angriffe auf kritische Infrastrukturen könnten den Zugang zu lebenswichtigen Dienstleistungen wie Wasser und Strom unterbrechen.
SCADA-Sicherheit ist eine komplexe Herausforderung, da es sich bei vielen dieser Geräte um Legacy-Systeme handelt, die zahlreiche Schwachstellen enthalten. Diese Systeme sind zunehmend mit dem IT-Netzwerk verbunden, verfügen jedoch nicht über die notwendigen Patches und Sicherheitssysteme, um sie vor einer möglichen Ausnutzung zu schützen. Infolgedessen haben Cyber-Bedrohungsakteure, die sich Zugang zu diesen Umgebungen verschaffen, das Potenzial, kritische Abläufe leicht zu stören.
Top-Tipps zum Schutz Ihrer ICS-Umgebungen vor Cyber-Bedrohungen
Zu den Best Practices für die OT-Sicherheit zum Schutz von Industrielles Kontrollsystem (ICS)- Umgebungen und SCADA vor Cyberangriffen gehören:
- Durchführung von Risikobewertungen: Regelmäßige Risikobewertungen sind entscheidend, um einen Überblick über die SCADA-Risiken zu erhalten. Während direktes Patchen für einige Systeme möglicherweise keine Option ist, kann das Unternehmen möglicherweise andere Kontrollen implementieren, um identifizierte Schwachstellen zu verwalten.
- Segment Netzwerk: OT Netzwerk sollte von IT Netzwerk segmentiert werden. Dies erschwert es Angreifern, auf kritische Systeme zuzugreifen und diese potenziell auszunutzen.
- Implementieren von Zugriffskontrollen: Zero-Trust-Zugriffskontrollen und eine starke mehrstufige Authentifizierung (MFA) sollten verwendet werden, um den Zugriff auf kritische Systeme einzuschränken. Diese sollten von Systemen implementiert werden, die sich mit OT-Netzwerkprotokollen auskennen.
- Aktivität überwachen: SCADA-Systeme sollten regelmäßig auf potenzielle Bedrohungen überwacht werden. Das Unternehmen sollte über OT-spezifische Incident-Response-Strategien verfügen, um potenzielle Vorfälle zu bewältigen.
- Use Bedrohungsinformationen: Bedrohungsinformationen können Aufschluss über aktuelle Bedrohungskampagnen geben, die OT-Systeme betreffen. Die Überwachung relevanter Bedrohungsinformations-Feeds kann es dem Unternehmen ermöglichen, sich proaktiv vor neuen Bedrohungen zu schützen.
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