産業用コンピュータ制御システムの情報セキュリティ技術の開発は、産業用自動化システムの開発とともに絶えず進化しています。 自動化システム開発の現在の傾向は、デジタル化、インテリジェンス、ネットワーキング、および人間の-コンピューターの相互作用であり、同時に、より多くのITテクノロジーが従来の論理制御とデジタル制御に適用されています。 将来的には、産業用制御システムの情報セキュリティ技術は、従来のIT技術にさらに依存して、よりインテリジェントでネットワーク化され、制御システムの不可欠な部分になります。 従来のIPインターネットの情報セキュリティ製品の研究開発ルートと同様に、産業用制御システムの情報セキュリティ製品は、情報セキュリティと産業用生産制御の収束点を見つけ、安全な入力の産業用制御システムの特徴を備えた製品システムを形成します。セキュリティ制御、および安全な出力。 。
産業用制御セキュリティは、機能的、物理的、および情報セキュリティを考慮に入れています
通常、産業用制御システムのセキュリティは、機能的セキュリティ、物理的セキュリティ、情報セキュリティの3つの側面に分けることができます。
機能安全とは、機器およびプラントの安全機能を実現するために、保護および制御機器の安全-関連部分がそれらの機能を正しく実行する必要があり、障害または誤動作が発生した場合でも、機器またはシステムが維持する必要があることです。安全な状態または安全な状態に入る。
物理的安全性とは、感電、火災、放射線、機械的危険、化学的危険などの要因によって引き起こされる危険を減らすことです。
IEC 62443における産業用制御システムの情報セキュリティの定義は次のとおりです。「システムを保護するために講じられた措置、システムを保護するための措置を確立および維持することによって得られるシステム状態、システムリソースへの不正アクセスから解放される能力、および不正または偶発的な変更、破壊、または紛失;コンピュータシステムの能力に基づいて、権限のない人員およびシステムがソフトウェアとそのデータを変更したり、システム機能にアクセスしたりできないようにすることができますが、許可された人員およびシステムがブロックされないようにすることができます;産業用制御システムへのアクセスを防止する違法または有害な侵入、またはその適切で計画された操作への干渉を防止します。」
3種類のセキュリティの定義と意味はまったく異なります。
機能安全、安全完全性レベルの概念は、ほぼ20年間使用されています。 機能安全仕様では、通常、コンポーネントまたはシステムの安全性を1つの数値で表す必要があります。この数値は、人の健康、生産の安全性、および環境の安全性を保護するために提案されたコンポーネントまたはシステムの故障率に基づく保護係数です。
物理的セキュリティ、保護要素は、主に一連の安全生産操作仕様によって定義されます。 政府、企業、および業界団体は、一般に、完全な安全生産操作手順を通じて産業システムのオンサイト操作の標準化を制限し、事故のトレーサビリティを確保し、関係者の責任を明確にします。 管理と制度的要因は、物理的セキュリティを保護するための主な方法です。 。
産業用制御システムの情報セキュリティの評価方法は、機能安全の評価とは異なります。 これらはすべて人の健康、生産安全、環境安全を保護するためのものですが、機能安全使用安全完全性レベルは、コンポーネントのランダムなハードウェア障害またはシステム障害の可能性に基づいて計算され、情報セキュリティシステムには幅広い用途があります。 、およびより多くの考えられる原因と結果。 情報セキュリティに影響を与える要因は非常に複雑で、単純な数字で説明するのは困難です。 ただし、機能安全のライフサイクルセキュリティの概念全体は情報セキュリティにも適用可能であり、情報セキュリティの管理と保守もサイクルで実行する必要があります。
産業用制御セキュリティとネットワーク情報セキュリティの違い
産業用制御システムの情報セキュリティと従来のIP情報ネットワークのセキュリティの違いは次のとおりです。1。セキュリティ要件の違い2.セキュリティパッチとアップグレードメカニズムの違い3.リアルタイム-パフォーマンスの違い4.の違いセキュリティ保護の優先順位、5。セキュリティ保護技術の適応性の違い。
一般に、従来のIP情報ネットワークセキュリティは、比較的成熟したテクノロジと設計原則（認証、アクセス制御、情報の整合性、特権の分離など）に発展し、産業用制御システムに対する攻撃の防止と対応に役立ちます。 ただし、従来、コンピュータ情報セキュリティの研究は情報の保護に重点を置いており、研究者は攻撃が評価および制御アルゴリズムにどのように影響し、最終的には攻撃が物理世界にどのように影響するかを考慮していません。
さまざまな既存の情報セキュリティツールは、制御システムのセキュリティに必要なメカニズムを提供できます。 これらの個々のメカニズムは、深い保護制御には十分ではありません。 制御システムと実際の物理的世界との間の相互作用プロセスを深く理解することにより、研究者は将来的に開発する必要があります。仕事は次のようになります。
1.攻撃の結果のより良い理解：これまでのところ、攻撃者が制御されたネットワークデバイスへの不正アクセスを取得した場合に攻撃者が引き起こす可能性のある害についての詳細な調査はありません。
2.新しい攻撃検出アルゴリズムを設計する：物理プロセスの制御動作を理解し、プロセス制御コマンドとセンサー測定に基づいて、攻撃者が制御データまたはセンサーデータを妨害しようとしているかどうかを特定できます。
3.新しいアンチ-攻撃レジリエンスアルゴリズムとアーキテクチャを設計します。産業用制御システムの攻撃動作が検出された場合、制御コマンドを時間内に変更して、制御システムのレジリエンスを高め、損失を減らすことができます。
4.産業用SCADAシステムのフィールド機器に適したID認証およびパスワード技術を設計する：現在、一部の成熟した複雑で堅牢なパスワード技術は、通常、産業用制御システムのフィールド機器のアクセス制御機能を完了できません。 主な理由は、パスワードが複雑すぎることです。メカニズムは、緊急時の緊急手順の迅速な対応を妨げるリスクを冒す可能性があります。 産業用自動制御の分野の専門家は、一般に、比較的弱いパスワードメカニズム（デフォルトのパスワード、固定パスワード、さらには空のパスワードなど）は、推測や送信などの追加の影響が容易であると考えています。
5.より強力なハードウェア互換性を備えた産業用SCADAシステムセキュリティ保護テクノロジーを開発する：ID認証、認証、暗号化、侵入検知、アクセス制御テクノロジーなど、従来のITデータネットワークで強力なセキュリティ保護機能を備えたテクノロジーは、一般に、より多くのネットワークの占有を強調します帯域幅、プロセッサパフォーマンス、およびメモリリソースは、元々特定のフィールドタスクを実行するように設計された産業用制御システム機器では非常に限られており、一般に低-コスト、低-プロセッサデバイスです。 さらに、一部の非常に古いプロセッサ（1978年に製造されたIntel 8088プロセッサなど）は、石油や水道などのエネルギー産業システムの制御デバイスでまだ使用されています。 したがって、産業用フィールド制御デバイスのパフォーマンスを大幅に低下させることなく、そのようなデバイスに主流の情報セキュリティ保護技術を展開することは困難です。
6.複数のオペレーティングシステムまたはソフトウェアプラットフォームと互換性のあるセキュリティ保護テクノロジーを開発する：主にWindows、Linux、Unixなどの汎用オペレーティングシステムプラットフォームでの情報セキュリティの問題を解決するための、従来のITデータネットワークにおける情報セキュリティテクノロジーメカニズム。 産業用SCADAシステムの分野では、オン-サイトの産業用SCADAシステムデバイスは、一般に、非-パブリックオペレーティングシステム（ファームウェアと呼ばれることもあります）、独自に開発された専用ソフトウェアプラットフォーム（GEなど）を使用します。機器サプライヤー（ABB、Siemens、Honeywellなど）。 iFixなど）特定の産業プロセス制御機能を完了します。 したがって、-以外のユニバーサルオペレーティングシステムおよびソフトウェアプラットフォームで情報セキュリティ保護テクノロジを開発、展開、さらにはアップグレードする方法は、産業用SCADAシステムの情報セキュリティの将来において解決する必要のある重要な問題です。
プレ-イベント、イン-イベント、ポスト-イベント保護システムを確立する
産業用制御システムの情報セキュリティの意味、要件、およびターゲットの特性によって、いくつかの特別な情報セキュリティ技術と対策の必要性が決まります。 産業生産プロセスでは、IED、PLC、RTU、コントローラー、通信プロセッサー、SCADAシステム、およびさまざまな実用的な、さまざまなタイプのプログラマブルデジタル機器で使用または構成され、産業制御の生産、制御、および管理を保証するというセキュリティ機能の目標を達成しますシステム。 すべての自動制御システムの情報セキュリティの基本技術は、アクセス制御とユーザーID認証です。 これに基づいて、プローブ、チャネル暗号化、データパケットの検証および認証によって、通信データパケットのセキュリティを保護するためのいくつかのテクノロジが開発されています。 機能安全を前提とした産業用制御システムの情報セキュリティを実現するためには、イベント前、イベント中、イベント後の産業用制御システムの情報セキュリティに関する総合的な管理と総合的なセキュリティ保護技術システムを構築する必要があります。
1.高度な防衛技術
事前-防衛技術は、産業用制御情報セキュリティ保護技術システムの重要な部分です。 現在、使用できる成熟した基本技術は数多くあります。アクセス制御/産業用制御専用ファイアウォール、ID認証、ID機器、生体認証-ベースの識別技術、セキュアモデム、暗号化技術、パブリックキーインフラストラクチャ（PKI） 、仮想ローカルエリアネットワーク（VPN）。
2.イベントでの対応技術
侵入検知（IDS）テクノロジーは、内部の誤操作や内部アクセスを試みている外部の攻撃者を特定するのに非常に効果的です。 ネットワークを混乱させる内部または外部ユーザーの意図を検出および識別することができます。 IDSには、デジタル署名検出システムと不規則性検出システムの2つの一般的な形式があります。 侵入者は、システムにアクセスしたり、ネットワークの整合性を侵害したりするために、デジタル署名を攻撃することがよくあります。 デジタル署名検出システムは、現在の攻撃特性を既知の攻撃特性のデータベースと比較し、最終的に選択された感度に従って比較結果を決定します。 次に、比較結果に基づいて、攻撃動作の発生を判断し、攻撃動作をブロックし、現在のシステムが攻撃を受けていることをシステム管理者に通知します。 不規則性検出テクノロジーは、実行中のシステムの動作と通常のシステムの動作の違いを比較することにより、侵入の発生を判断し、システム管理者に警告します。 たとえば、IDSは、深夜の異常なシステムアクティビティや、外部ネットワークからのI/Oポートへの大量のアクセスを検出できます。 異常なアクティビティが発生すると、IDSは攻撃をブロックし、システム管理者に警告することができます。
上記のIDSシステムには両方とも長所と短所がありますが、検出感度の設定方法に同じ問題-があります。 高感度は誤った侵入アラームを引き起こし、IDSは侵入アラームごとに対応するシステムアクションを実行します。 したがって、誤った侵入警報が多すぎると、通常のシステムのいくつかの必要な機能が破壊されるだけでなく、システムに多くの損害が発生します。 余分な負担。 感度が低いと、IDSは一部の侵入動作の発生を検出できなくなるため、IDSは一部の侵入動作に目をつぶって、侵入者がシステムに正常に侵入して予測できない損失を引き起こす可能性があります。
3.ポスト-イベントフォレンジックテクノロジー
監査ログメカニズムは、合法および違法ユーザーの認証情報およびその他の特性情報を記録するファイルであり、産業用制御システムの情報セキュリティのための主要なポスト-イベントフォレンジックテクノロジーの1つです。 したがって、システムへのすべてのアクセスとそれに関連するアクションを文書化する必要があります。 ネットワークの電子侵入が発生したかどうかを診断および監査する場合、監査日記は重要な判断基準の1つです。 さらに、システム動作の記録は、産業用SCADAシステムの情報セキュリティのための一般的なテクノロジーでもあります。
これらは、産業用コンピュータ制御システムの情報セキュリティで一般的に使用されている従来の技術であり、産業用制御システムの情報セキュリティを実装するプロセスには、いくつかの特別な重要な技術があります。
