Industrial Security: Technische Grundlagen für IT- und OT-Sicherheit

Im Zeitalter von Industrie 4.0 und Digitalisierung, in dem die Vernetzung von Maschinen, Steuerungen und Anlagen stets zunimmt, ist der Schutz dieser vernetzten Systeme relevanter denn je. Die informationstechnische Sicherheit von industriellen Anlagen – bekannt als Industrial Security – ist ein entscheidender Faktor für die Zuverlässigkeit und Wettbewerbsfähigkeit moderner Produktions- und Fertigungsbetriebe. Mit der zunehmenden Integration von IT- und OT-Systemen müssen Unternehmen Maßnahmen wie Netzwerksegmentierung und Cybersecurity implementieren, um ihre Anlagen vor Sabotage, Spionage und Ausfällen zu schützen.

Bedeutung von Industrial Security in der Industrie

Die Digitalisierung industrieller Prozesse bietet zahlreiche Vorteile wie Effizienzsteigerungen und datengetriebene Optimierungen. Gleichzeitig steigen die Risiken durch:

• Sabotage

• Industriespionage

• Ransomware-Angriffe

Industrial Security umfasst alle Maßnahmen, um Steuerungssysteme und physische Prozesse zu schützen. Während Cybersecurity IT-Systeme absichert, liegt der Fokus der Industrial Security auf den speziellen Anforderungen industrieller Netzwerke und Anlagen.

IT-Sicherheit und OT-Sicherheit: Gemeinsam stark

IT-Sicherheit fokussiert sich auf Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit digitaler Daten. Typische Maßnahmen umfassen:

• Verschlüsselung

• Zugangskontrollen

• Firewalls

OT-Sicherheit legt den Schwerpunkt auf die Verfügbarkeit physischer Prozesse, um Produktionsausfälle oder Maschinenschäden zu verhindern. Echtzeitanforderungen und spezielle Systemumgebungen machen die Aktualisierung von OT-Systemen oft komplex.

Die Konvergenz von IT und OT: Mit der zunehmenden Integration von IT-Systemen wie Industrie-Computer in OT-Umgebungen verschwimmen die Grenzen. Ein erfolgreiches Sicherheitskonzept muss daher beide Welten berücksichtigen und auf die jeweiligen Besonderheiten eingehen.

Ein anschauliches Beispiel für IT-Systeme in der Produktion sind die Industrie-Computer der tci GmbH. Die Panel-PCs, Box-PCs und Touchpanels sind als robuste Systeme viele Jahre im produktiven Einsatz. Die Anwender freuen sich über die Langlebigkeit der Systeme, und nach dem Motto „never change a running system“ wird ein Industrie-Computer mit Windows 7 nicht deswegen ersetzt, weil es keine Sicherheitsupdates mehr gibt.

F-Serie von tci: Industrie-Computer/Touchpanel als Teil des skalierbaren Modulssystem 

Solche Systeme müssen durch geeignete Maßnahmen, etwa Firewalls oder abgeschottete Netzwerksegmente, vom Netzwerk getrennt werden. Ein Betriebssystem-Update scheidet oft aus, weil die produktive Anwendersoftware nur für ein bestimmtes Betriebssystem freigegeben ist. Das Problem mit veralteten Systemen besteht natürlich bei jedem Industrie-Computer, unabhängig von tci.

Firewalls: Barrieren gegen Angriffe

Firewalls spielen eine zentrale Rolle für die Netzwerksicherheit. Speziell entwickelte Automation Firewalls bieten:

• Deep Packet Inspection (DPI): Erkennung von Anomalien in industriellen Protokollen wie Modbus TCP oder OPC UA.

• Echtzeitfähigkeit: Sicherstellung eines kontinuierlichen Betriebs.

• Failover-Funktionen: Vermeidung von Netzwerkausfällen.

Netzwerksegmentierung: Schutz durch Trennung

Eine der wichtigsten Maßnahmen, um industrielle Systeme und Netzwerke effektiv zu schützen, ist die Netzwerksegmentierung. Dabei wird ein Netzwerk in kleine, logisch voneinander unabhängige Bereiche aufgeteilt. An den Übergängen zwischen den Netzwerken überwacht eine Firewall den Datenaustausch und erlaubt nur den definierten Datenverkehr.

Ohne Segmentierung können sich erfolgreiche Cyberangriffe, die ein System kompromittieren, leicht über das gesamte Netzwerk ausbreiten. Mit klar definierten Grenzen zwischen den Netzwerksegmenten wird dieses Risiko minimiert.

Eine effektive Netzwerksegmentierung reduziert die Ausbreitungsmöglichkeiten von Cyberangriffen. Ansätze wie:

• VLANs (Virtual Local Area Networks): Logische Trennung innerhalb derselben Infrastruktur.

• DMZs (Demilitarisierte Zonen): Schutzzonen zwischen externen und internen Netzwerken.

• Subnetze: Kleine Netzwerkbereiche mit gezielten Sicherheitsregeln.

Netzwerküberwachung

Die Netzwerküberwachung ist eine Art Sicherheitsdienst für den Datenverkehr eines Netzwerks. Ähnlich wie bei einem Gebäudezugang, bei dem Sicherheitsmitarbeiter prüfen, ob Personen zum Zugang berechtigt sind, sollte das in einem industriellen Netzwerk sein. Hier übernehmen entsprechend konfigurierte Firewalls diese Aufgabe, indem sie prüfen, ob Geräte oder Benutzer berechtigt sind, auf das Netzwerk zuzugreifen. Wie eine Überwachungskamera im Gebäude suchen Überwachungstools im Netzwerk nach ungewöhnlichem Verhalten, etwa ungewöhnlich großer Datenverkehr, Zugriffe auf Systeme, die normalerweise nicht genutzt werden oder Zugriffsversuche auf gesperrte Ports. Voraussetzung für die Netzwerküberwachung ist, dass der Normalzustand exakt hinterlegt ist.

Ähnlich einem Logbuch protokollieren Netzwerk-Monitoring-Systeme, welcher Datenverkehr von welchem Gerät kam, welche Dienste genutzt wurden und ob es ungewöhnliche Zugriffsversuche gab. Zudem wird überwacht, dass Geräte oder Benutzer nur auf die Teile des Netzwerks zugreifen, für die sie berechtigt sind. Dazu gehört auch, bestimmte Verbindungen oder Dienste zu blockieren oder einzuschränken.

Wenn die Netzwerküberwachung solche Anomalien erkennt, wird sofort ein Alarm ausgelöst, sodass die Administratoren reagieren können.

Die Netzwerk-Überwachung hat manchmal etwas Abstraktes an sich. Sie funktioniert jedoch ähnlich wie die Sicherheitsmaßnahmen, die wir aus der realen Welt kennen. Es ist ein aktives System, das ständig überprüft, wer Zugang zum Netzwerk erhält und was innerhalb der sicheren Zone vor sich geht.

Industrial Security ist ein kontinuierlicher Prozess

Industrial Security ist keine einmalige Maßnahme, sondern ein kontinuierlicher Prozess. Die Kombination aus Netzwerksicherheit, Segmentierung, Firewalls, Überwachung und Anomalieerkennung bildet die Grundlage, um industrielle Anlagen vor aktuellen Bedrohungen von innen und außen zu schützen. Angesichts der zunehmenden Vernetzung von IT und OT ist ein ganzheitliches Sicherheitskonzept unverzichtbar, um die Daten und Prozesse bestmöglich zu schützen und einen kontinuierlichen und sicheren Betrieb der Anlagen zu gewährleisten.

Für das oben genannte Problem mit den veralteten Betriebssystemen, die keine Patches und keine Updates mehr erhalten, zeichnen sich neue Lösungsansätze mit Linux ab. Das skalierbare Modulsystem von tci bietet hier bereits heute eine zukunftsfähige Lösung an, die aus drei Komponenten besteht:

1. tci WebPanels als robuste und langlebige Hardware, Langzeit-verfügbar, wartungsfrei, ermöglichen einen reibungslosen und sicheren Betrieb.
2. Die Software Suite umfasst einen Yocto-basierten aktuellen Linux-Kernel mit Long-Term Support, integrierter Security durch verschlüsselte Verbindungen, gerätespezifische Zertifikate und ein sicheres Patchmanagement.
3. Das Flottenmanagement ermöglicht die effiziente Verwaltung, Steuerung und Vernetzung der Geräteflotte über eine sichere Cloud-Plattform

Das ist ein anschauliches Beispiel, wie ein Industriecomputer-Hersteller wie tci Systeme bieten kann, die dank Security-by-Design systembedingt die Maschinenbauer und Anlagenbetreiber dabei unterstützen, ein zukunftsfähiges Industrial Security-Konzept umzusetzen.

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https://blog.tci.de/industrial-security-bedrohungen-und-risiken