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# Computerwissenschaften# Kryptographie und Sicherheit

Schutz von Industrie-Kontrollsystemen gegen Cyber-Bedrohungen

Ein systematischer Ansatz zur Identifizierung und Minderung von Risiken in industriellen Steuersystemen.

Can Ozkan, Dave Singelee

― 5 min Lesedauer


Sicherung vonSicherung vonIndustriekontrollsystemenfür die Industriesicherheit.Automatisiertes Bedrohungsmodellierung
Inhaltsverzeichnis

Industrielle Steuerungssysteme (ICS) sind die Systeme, die dabei helfen, Dinge wie Stromnetze, Wasseraufbereitungsanlagen und Fabriken zu steuern. Denk an sie als das Gehirn hinter dem Betrieb, das sicherstellt, dass alles reibungslos läuft. Diese Systeme nutzen verschiedene Geräte und Netzwerke, um zu kommunizieren und verschiedene Abläufe zu kontrollieren. Aber auch wenn sie für unser tägliches Leben wichtig sind, sind sie auch anfällig für Hacks.

Warum sind ICS anfällig?

Früher waren diese Systeme oft isoliert, wie der eine Freund, der soziale Zusammenkünfte meidet. Aber mit dem technologischen Fortschritt sind ICS jetzt stärker mit anderen Systemen verbunden, besonders mit IT-Systemen. Diese höhere Vernetzung kann sie anfälliger für Cyberangriffe machen. So wie du deine Haustür nicht weit offen lassen würdest, ist es wichtig, diese Systeme zu sichern, um zu verhindern, dass Hacker eindringen.

Die Bedeutung von Bedrohungsmodellierung

Hier kommt die Bedrohungsmodellierung ins Spiel: Denk daran wie an einen Sicherheitsplan für dein digitales Zuhause. Es geht darum, mögliche Bedrohungen zu identifizieren und herauszufinden, wie man sie mindern kann, bevor sie zu einem echten Problem werden. Es ist wie eine Sicherheitsprüfung, um Probleme zu erkennen, bevor sie eskalieren. Indem wir potenzielle Risiken in der Entwurfsphase bewerten, können wir die Sicherheit verbessern und die Chancen eines Angriffs verringern.

Es gibt bereits mehrere Methoden zur Bedrohungsmodellierung, wie STRIDE und OCTAVE. Viele dieser Methoden haben aber trotzdem ihre Schwächen. Einige verlassen sich zu sehr auf Expertenmeinungen, während andere vielleicht nicht alle Bedrohungen abdecken, mit denen wir konfrontiert sein könnten.

Ein neuer Weg zur Identifizierung von Bedrohungen

Wir haben einen neuen Ansatz entwickelt, der ein System nutzt, das vorhandene Schwachstellen betrachtet. Stell dir vor, du hast ein Notizbuch mit Details zu vergangenen Sicherheitsproblemen (wir nennen sie „CVE-Einträge”) und deren Ursachen (diese nennen wir „CWE-Einträge”). Indem wir diese Einträge untersuchen, können wir eine umfassende Liste potenzieller Bedrohungen erstellen.

Unser Verfahren funktioniert in ein paar einfachen Schritten:

  1. Schau dir vergangene Schwachstellen an.
  2. Identifiziere die Schwächen hinter diesen Problemen.
  3. Entferne doppelte Einträge, um eine klare Liste einzigartiger Schwächen zu erhalten.
  4. Aus diesen Schwächen können wir herausfinden, welche Arten von Bedrohungen existieren.

Dieser strukturierte Prozess nimmt das Raten aus der Bedrohungsmodellierung und sorgt dafür, dass wir ein umfassendes Verständnis potenzieller Probleme haben.

Das evidenzbasierte Bedrohungsmodellierungs-Tool

Um die Sache noch einfacher zu machen, haben wir ein Tool entwickelt, das diesen gesamten Prozess automatisiert. Du gibst einfach die Komponenten deines Systems ein, und es erstellt eine Liste von Bedrohungen. Es ist wie ein digitaler Assistent, der alles für dich organisiert, aber ohne die Kaffeepausen.

Mit diesem Tool können die Leute ihre Energie auf die wichtigsten Bedrohungen konzentrieren, anstatt sich mit unnötigen Details aufzuhalten. Durch die Straffung des Identifizierungsprozesses können wir das Risiko von Angriffen effektiv verringern.

Anwendung in der Praxis: Das SCADA-System

Wie funktioniert das also im echten Leben? Nehmen wir ein typisches Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-System als Beispiel. SCADA-Systeme helfen dabei, verschiedene Prozesse in Branchen wie Fertigung, Ölproduktion und Wasseraufbereitung zu überwachen und zu steuern.

In unserer Fallstudie haben wir ein SCADA-Netzwerk betrachtet, das aus wichtigen Komponenten wie programmierbaren Logiksteuerungen (PLCs) und Remote-Terminal-Einheiten (RTUs) besteht. Diese Geräte spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbindung zu Maschinen und Sensoren zur Überwachung und Steuerung.

Nachdem wir diese Komponenten in unser Tool eingegeben haben, konnten wir schnell einige der häufigsten Bedrohungen identifizieren, denen sie ausgesetzt sind. Zum Beispiel war ein häufiges Problem „Unangemessene Einschränkung von Operationen innerhalb der Grenzen eines Speicherpuffers.“ Klingt technisch, oder? Aber einfacher gesagt bedeutet es, dass es Möglichkeiten gibt, wie Hacker ein System dazu bringen können, Dinge zu tun, die es nicht tun sollte.

Bedrohungen priorisieren

Nachdem wir die Bedrohungen identifiziert hatten, war der nächste Schritt, sie zu priorisieren. Unser Tool zeigt automatisch die wichtigsten Bedrohungen an, damit die Sicherheitsteams sich zuerst um die bedeutendsten Probleme kümmern können. Es ist wie das Erledigen der lästigsten Aufgaben auf deiner To-do-Liste, bevor du dich dem Alltäglichen zuwendest.

Strategien zur Risikominderung

Nachdem die wichtigsten Bedrohungen identifiziert wurden, müssen Organisationen planen, wie sie die Risiken reduzieren können. Das kann das Aktualisieren von Software, das Anwenden von Sicherheits-Patches oder das Umsetzen von Best Practices umfassen. Die gute Nachricht ist, dass viele der Bedrohungen Vorschläge enthalten, wie man mit ihnen umgehen kann, also ist es nicht alles Rätselraten.

Erfolg testen

Wenn es um Cybersicherheit geht, ist es wichtig zu testen, ob die Massnahmen effektiv sind. Das könnte Techniken wie Penetrationstests oder Code-Überprüfungen umfassen. Es ist wie eine Sicherheitsprüfung, bevor du auf einen Roadtrip gehst. Niemand will auf die Strasse gehen und riskieren, später auf Probleme zu stossen.

Einschränkungen unseres Ansatzes

Obwohl unser evidenzbasierter Ansatz viele Vorteile hat, deckt er nicht jeden Aspekt ab. Zum Beispiel konzentriert er sich hauptsächlich auf technische Schwachstellen und könnte nicht-technische Bedrohungen wie soziale Ingenieurkunst oder organisatorische Probleme nicht ansprechen. Ausserdem berücksichtigt er Datenschutzaspekte nicht direkt. Es ist also ein solider Ansatz, aber es ist wichtig zu erkennen, dass es keine Lösung „für alle“ ist.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich unsere Strategien zum Schutz von ICS weiterentwickeln müssen, während sie es tun. Unsere neue evidenzbasierte Bedrohungsmodellierungsmethode stattet Organisationen mit einem systematischen Ansatz aus, um Bedrohungen auf viel effektivere Weise zu identifizieren und zu priorisieren. Durch die Integration unseres Software-Tools können Teams Prozesse automatisieren, die Arbeitsbelastung erleichtern und sicherstellen, dass ihre Systeme sicher bleiben.

Letztendlich ist es in einer Welt, in der Technologie eine immer grössere Rolle in unserem Leben spielt, nicht nur eine Herausforderung, die ICS sicher zu halten; es ist eine Notwendigkeit. Lass uns also die digitalen Türen abgeschlossen und gesichert halten!

Originalquelle

Titel: Evidence-Based Threat Modeling for ICS

Zusammenfassung: ICS environments are vital to the operation of critical infrastructure such as power grids, water treatment facilities, and manufacturing plants. However, these systems are vulnerable to cyber attacks due to their reliance on interconnected devices and networks, which could lead to catastrophic failures. Therefore, securing these systems from cyber threats becomes paramount. In this context, threat modeling plays an essential role. Despite the advances in threat modeling, the fundamental gap in the state-of-the art is the lack of a systematic methodology for identifying threats in ICS comprehensively. Most threat models in the literature (i) rely on expert knowledge, (ii) only include generic threats such as spoofing, tampering, etc., and (iii) these threats are not comprehensive enough for the systems in question. To overcome these limitations, we propose a novel evidence-based methodology to systematically identify threats based on existing CVE entries of components and their associated fundamental weaknesses in the form of CWE entries - namely, CVE-CWE pairs - and thereby generate a comprehensive threat list. Furthermore, we have implemented our methodology as a ready-to-use tool and have applied it to a typical SCADA system to demonstrate that our methodology is practical and applicable in real-world settings.

Autoren: Can Ozkan, Dave Singelee

Letzte Aktualisierung: Nov 29, 2024

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2411.19759

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.19759

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

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