Industrie 4.0 aus Sicht der Cyber-Sicherheit

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1 Industrie 4.0 aus Sicht der Cyber-Sicrit Dipl.-Inf. (univ.) Frank Tietze Prof. Dr. Gabi Dreo Rodosek Forschungszentrum CODE (Cyber Defence) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 1

2 Gliederung Motivation Industrie 4.0: Defitionen Kernfunktionalität / Anforderungen Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 Alles neu?: Anforderungen Technik! Herausforderungen Konzepte & Modelle für Cyber-Sicrit Industrie 4.0 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 2

3 Gliederung Motivation Industrie 4.0: Defitionen Kernfunktionalität / Anforderungen Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 Alles neu?: Anforderungen Technik! Herausforderungen Konzepte & Modelle für Cyber-Sicrit Industrie 4.0 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 3

4 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 4 Motivation (I) What needs to be done to prevent tm t f Leben der virtuellen Welt muss auch geschützt werden Personen (digitale Identitäten) Dienste, Inhalte (Content), Kritisc Infrastrukten, Aber Milliarden von vernetzen Geräten, ho Bandbreiten von 100 Tbit/s und mehr, Heterogenität, Technologien wie Cloud Compg,... und alles wird immer smarter Smartphone, Smart Meter, Smart Grid, Smart Home, Smart Factory, Smart City... " Smart Anythg m t f

5 Motivation (II) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 5

6 Motivation (III) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 6

7 Motivation (IV) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 7

8 Gliederung Motivation Industrie 4.0: Defitionen Anforderungen Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 Alles neu?: Anforderungen Technik! Herausforderungen Konzepte & Modelle für Cyber-Sicrit Industrie 4.0 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 8

9 Industrie 4.0: Defitionen (I) Hightech-Strategie Deschland: Zukunftsprojekt..., mit dem erster Lie die Informatisierung der Fertigungstechnik vorangetrieben werden soll. Das Ziel ist die telligente Fabrik, welc sich dch Wandlungsfähigkeit, Ressoceneffizienz, ergonomisc Gestaltung sowie Integration von Kunden... auszeichnet. Prof. Dr. Hirsch-Kreen (TU Dortmund): Konzeptuell wird davon ausgegangen, dass Industrie 4.0-Systeme ee disruptive, struktverändernde Prozessnovation darstellen. (Begriff: Sozio-techniscs System) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 9

10 Industrie 4.0: Defitionen (II) Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 (BITKOM, VMDA, ZVEI): Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte dustrielle Revolion, eer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten. Forschungsunion Wirtschaft und Wissenschaft: Im Mittelpunkt der Industrie 4.0 steht der Mensch (Beschäftigte, Management, Zulieferer, Kunden), der see Fähigkeiten mittels techniscr Unterstützung erweitert und so der Smart Factory zum kreativen Schöpfer und vom reen Bediener zum Steuernden und Regulierenden wird. Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 10

11 Industrie 4.0: Defitionen (III) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 11

12 Industrie 4.0: Anforderungen (I) Zielvorgaben für Produktion: Los-Größe = 1 Pull-Methode / Produktion im Ziel Kundentegration Ke MUDA (japanisch für Verschwendung) Optimierung (Ressocen und Prozesse) Effektivität, Effizienz im Ressocenesatz Aomatisierung (klusive Selbstilung / -konfigation) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 12

13 Industrie 4.0: Anforderungen (II) Zielvorgaben für IT: Konnektivität / Breitband Interoperabilität / Standards Dezentralisierung / Digitalisierung Skalierbarkeit / Flexibilität Klassisc Ziele der IT-Sicrit (Convidentiality, Integrity, Availability) Lebensdauer / Komplexitätsreduktion Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 13

14 Gliederung Motivation Industrie 4.0: Defitionen Kernfunktionalität / Anforderungen Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 Alles neu?: Anforderungen Technik! Herausforderungen Konzepte & Modelle für Cyber-Sicrit Industrie 4.0 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 14

15 Schlüsseltechnologien (I) Beispiel: Smart Factory Verschmelzung von virtueller und realer Produktionswelt Cyber-Physical Systems, Internet der Dge als Enabler CPS-Eigenschaften: - Ressoceneffizienz (Strom, Recnleistung,...) - Wartungstervalle - Aonomie - (Multiple) vernetzt CPS-Ausprägungen: - Smart robotics - Smart (Wireless) Sensor Networks -... acatech.de Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 15

16 Schlüsseltechnologien (II) Energieversorgung, Aomobildustrie, Fanzwesen, Gesundit, Produktionssteuerung, militärisc (vernetzte) Operationen,... Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) als Schlüsseltechnologie! All-over-IP und IP-over-All Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 16

17 Schlüsseltechnologien (III) Cloud-Compg als Enabler Vernetzung / CPS-Nachteile kompensieren Cloud-Eigenschaften: - Ressoceneffizienz (Recnleistung, Datenkapazität,...) - Ressocenflexibilität - Genormte Schnittstellen - Verfügbarkeit Cloud-Ausprägungen: - IaaS, PaaS, SaaS - Private, Public, Hybrid, Inter-Cloud -... Virtual Virtual RZ Virtual RZ Virtual RZ CC CPS CPS CPS CPS Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 17

18 Schlüsseltechnologien (IV) CPS CPS CPS Virtual Virtual RZ Virtual RZ Virtual RZ CC CPS Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 18

19 Gliederung Motivation Industrie 4.0: Defitionen Kernfunktionalität / Anforderungen Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 Alles neu?: Anforderungen Technik! Herausforderungen Konzepte & Modelle für Cyber-Sicrit Industrie 4.0 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 19

20 Alles neu?: Herausforderungen (I) Teilhabe an allen Gefährdungen des Internet: Scanng Enumeration Hackg / Crackg / Gag Access Pilferg Denial of Service (DoS) Opfer gängiger Werkzeuge / Angriffe: Malware / Spyware (D)DoS Phishg / Pharmg / Whalg Bots / Botnets CVE / Misconfigations https://openclipart.org/detail/28408/malware-hazard-symbol / PBCrchton Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 20

21 Alles neu?: Herausforderungen (II) 2009: Operation Aora 2010: Stuxnet, Duqu 2011: Angriff auf RSA SecID Shamoon (2012): Angriff auf Saudi-Arabiens Energiesektor (Saudi Aramico Plattform) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 21

22 Alles neu?: Herausforderungen (III) (D)DoS bis auf Produktionsgerät Zielgerichtete Störung des Produktionsprozesses (Targeted Attack / Smart Attack) Außentäter (Hacker) (Industrie-Spion) (Nachrichtendienst) nzt Trojaner / Virus Fernwartung nzt Remote- Steuerung drgt e... antifiziert sich über... physikalisc / reale Umgebung Lager / Zulieferer kommuniziert mit Produkt 2 Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Internet M 1 M 2 M 3 kommuniziert mit kommuniziert mit Innentäter Fehlbediener Bediener Produktionsstrasse Wirtschaftskrimalität (elektr. Diebstahl von Fertigungskonfigationen / KnowHow) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 22

23 Alles neu?: Herausforderungen (IV) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 23

24 Alles neu?: Herausforderungen (V) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 24

25 Alles neu?: Herausforderungen (VI)! Neue Angriffsklassifizierung (FZ Code) - Gerichtet (targeted) - Immun (immune) - Persistent (persistent) - Widerstandsfähig (resistant) - Verdeckt (carmouflaged) - Vielschichtig (multilayered) - Neu / Ohne Vergleich (novel) - Kontrollierbar (controllable) - Komplex (complex) - Ausgeklügelt, Ressocengedeckt (sophisticated) - Interdisziplar (terdisciplary) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 25

26 Alles neu?: Herausforderungen (VII) Status-Quo der Secity Top 10: Mittelwert der Rückmeldung 1 = niedrig 5 = hoch Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 26

27 Gliederung Motivation Industrie 4.0: Defitionen Kernfunktionalität / Anforderungen Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 Alles neu?: Anforderungen Technik! Herausforderungen Konzepte & Modelle für Cyber-Sicrit Industrie 4.0 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 27

28 Konzepte & Modelle (I) Ebenengerechte Cyber-Sicritslösung unter Ebdung aller wertschöpfenden und wertunterstützenden Prozesse, Mitarbeiter, Daten und IT (serviceorientiert, effizient) CPS Langmann, 2004, S. 335 / Fachzeitschrift für Innovation, Organisation und Management, Special 01/2014, S. 42) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 28

29 Konzepte & Modelle (II) Vernetzte Sicrit vs. Netzsicrit Awareness / T Human Firewall Aus- & Weiterbildung Secity & Incident Response Prozesse und Teams Übungen Zertifizierungen Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 29

30 Konzepte & Modelle (III) Secity Operations Center (SOC) CVE s Lagebild - Visualisierung Events Alerts Problems (Life Cycle) Secity Incident & Event Management Systems (SIEMS) IDS / IPS Firewalls (Layer 3-4 / Application Level) / DMZ / Layered Networks Access & Account Management (AAA) Virtuelle Private Netze Loggg... Verschlüsselung Datenhaltung & -transfer https://openclipart.org/detail/204662/digital-encryption-icon / Dustw Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 30

31 Konzepte & Modelle (IV) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 31

32 Konzepte & Modelle (V) Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 32

33 Konzepte & Modelle (VI) Modelle: Defense Depth ( Zwiebelschalenansatz ) Kritisc Daten / Systeme (z.b. ICS) Schzbedürftige Daten / Systeme (z.b. Office-Network) Öffentlic Daten / Systeme (z.b. WebSite) Aomatisierte(s) Netz- und Systemmanagement FCAPS (Fault / Configation / Accountg / Performance / Secity) Network Segmentation... Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 33

34 Abschließende Bemerkungen Enabler für Industrie 4.0 Internet der Dge und Cyber Physical Systems Verknüpfung von realer Welt mit modernen Informationstechnologien Smart Objects (Self-X (Healg, Protectg, Configation, Optimization)) Anpassung an die Umgebung Alles IP (IPv6) Cloud-Compg Big Data Analytics,... Global vernetzte, smarte Produktion Große Chancen, aber Secity-by-Design! Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 34

35 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 35

36 Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 36

37 Industrie 4.0: Charakteristiken Fertigungscharakteristika Starke Individualisierung der Produkte (Losgröße 1) Ho Flexibilität der Produktion Aomatisierung mit Selbstkognition, Selbstkonfigation und Selbstdiagnose Starke Vernetzung Komplexität, Mobilität, Big Data,... PwC-Studie z dt. Industrie: Investitionen Industrie 4.0 von 40 Mrd. pro Jahr bis 2020 Mehrumsätze dch Industrie 4.0 von 30 Mrd. pro Jahr 85% der Unternehmen haben bis 2020 Industrie 4.0 kritiscn Bereicn Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 37

38 Big Data Big Problem Prozesse Analyse Korrelation von Daten (Zeit, Ort, Quelle, Identität, System...) Vernetzte Systeme e? Aomatisierte Aktionen Big Problem Big Data Big System Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 38

39 Alles neu?: Herausforderungen (V) getarnt unauffälliges Verhalten schwer detektierbar immun (gegen bestende Schzmaßnahmen) zielgerichtet Opfer Zweck Schläfer persistent Smart Attack neuartig, unbekannt aufwändig leistungsfähig ausgefeilt (crafted) steuerbar, anpassbar komplex mehrere Angriffsvektoren mehrere Schwachstellen Backdoor, C&C Frank Tietze & Gabi Dreo Rodosek 39

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