Security Besonderheiten industrieller Netze

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1 Security Besonderheiten industrieller Netze 1

2 Unternehmensdaten BELDEN im Überblick Konzernzentrale: St Louis, MO, USA Umsatz 2012: 1,84 Mrd. $ Über 7000 Mitarbeiter Über 20 Fertigungsstätten weltweit Über 25 Verkaufsniederlassungen weltweit Schlüsselmärkte: Energiegewinnung- und verteilung, Maschinenbau Industrielle Automatisierung, Transport. 2

3 Geschichte 1902 gründet Joseph Belden die Firma Belden in Chicago, Illinois expandiert Belden nach Europa fusionieren Belden und Cable Design Technologies zu Belden CDT Inc wird Belden CDT Inc. in Belden Inc. umbenannt 1924 gründet Richard Hirschmann die Firma Hirschmann in Esslingen, Baden-Württemberg wird die Hirschmann Automation and Control GmbH gegründet erwirbt Belden Inc. Hirschmann Automation and Control gründen Karl und Erich Lumberg die Firma Lumberg in Schalksmühle, NRW wird die Lumberg Automation Components GmbH gegründet erwirbt Belden Inc. Lumberg Automation. 3

4 Die Geschäftsbereiche von Belden in Europa Kabel Cable Netzwerktechnik Steckverbinder / Feldbusmodule Mobile Machine Control Industriekabel Netzwerkkabel CATV-Kabel Rundfunkkabel Glasfaserkabel Industrial Ethernet Switches FiberINTERFACES WLAN & Netzwerksicherheit Software-Management Industrielle Steckverbinder Aktorik-/Sensorik- Steckverbinder und Verteiler Feldbus-Module Verdrahtungslösungen Steuerungen Konsolen Lastmomentbegrenzer Sensoren 4

5 Industrial Ethernet Produkte Switches für die Feldebene IP67-Industrie- Switches Control Level Switches Security FiberINTERFACES Wireless LAN Control Room Switches Backbone- Switches Ruggedized Switches Netzwerk- Management 5

6 Situation in der Prozess- und Fabrikautomation Ehemals separierte Netze sollen in das Gesamtnetzwerk integriert werden um die Vernetzung von Planung und Produktion zu verbessern Wartungspersonal von Fremdfirmen stöpselt sich ungehindert auf die Maschinen bzw. in die Netze Es bestehen direkte Fernwartungszugänge zu Fremdfirmen Die Produktionsnetze sind flach aufgebaut oder die Subnetzadressen passen nicht ins IP-Konzept Es bestehen Garantie/Gewährleistungsansprüche bzgl. der Verfügbarkeit der Anlage, dass bedeutet, Eingriffe des Kunden in die Anlage sollten möglichst unterbunden werden 6

7 Vergleich: Büro - Produktion Topologie Office IT hohe Anschlussdichte, strenge Sterntopologie Industrial IT niedrige Anschlussdichte, oft Ringtopologie Architektur homogen, zentralisiert (Client/Server) heterogen, lokal (autarke Zellen) Expertenwissen und System-Know-how zentral, hoch und spezifisch lokal und eher breit Wartungsfenster periodisch, gleichzeitig (Nachtzeiten / Wochenenden) prozessorientiert, kurz, zeitverschoben Wichtigkeit für das Unternehmen indirekter Einfluss auf den Unternehmenserfolg direkte Auswirkung auf den Produktionsprozess Anforderungen an die Ausfallsicherheit Gelegentliche Netzwerkfehler tolerierbar Netzunterbrechungen nicht akzeptabel Anforderungen an die Störungsbeseitigung Längere Zeiträume zur Fehlerbehebung werden akzeptiert Sofortige Fehlerbeseitigung unumgänglich Anforderungen an die Performance Hoher Durchsatz gewünscht, Delay und Jitter unkritisch Kritisch gegenüber Verzögerungen, moderater Durchsatz meist akzeptabel Risikomanagement reaktives Handeln, Funktionssicherheit (Safety) nicht betrachtet Fehlertoleranz und Ausfallszenarien sind Planungsbestandteile 7

8 Bestehende Netze Probleme der Implementierung in bestehenden Netzen Wie sehen die Kommunikationsbeziehungen aus? Welche Protokolle kommen dabei zum Einsatz? Welche TCP/UDP Ports werden verwendet? Wo muss ich diese Informationen sammeln? Wie werte ich diese aus? Viele Informationen müssen im Vorfeld gesammelt werden, die Firewalls im Vorfeld zu konfigurieren, da Wartungszyklen häufig sehr selten und kurz sind. Wie schütze ich mich vor Fehlkonfigurationen, die unnötige Ausfallzeiten mit sich ziehen können? 8

9 Lösung Optimale Ausnutzung der Wartungszyklen Der physikalische ein Einbau sollte zu jeder Zeit möglich sein und Nach Einbau der Firewall darf die Kommunikation nicht gestört sein. Sämtliche Kommunikation sollte wie vorher ungefiltert sein. Lernen der Kommunikationsbeziehungen im laufenden Betrieb Erzeugen und testen der Regeln im laufenden Betrieb Dabei wird nicht der Datenverkehr gefiltert, sondern es wird geloggt, welche Pakete verworfen werden. Aktivierung der Regeln 9

10 Der Drinnen-draußen-Ansatz (Hard-perimeter) Büro Internet Büro Netzwerk Firewall DMZ DMZ: Demilitarized Zone Fabrik Fabrik Netzwerk 10

11 Der verteilte Security Ansatz (Defense-in-depth) Büro Internet Büro Netzwerk Packet Filter 1 DMZ Application Level Gateway Packet Filter 2 Fabrik Fabrik Netzwerk Verteilte Security- Topologie gegen interne & externe Bedrohungen Zelle 1 Zelle 2 Zelle n 11

12 Security Zellen Internet Remote Access Local Access Büro Netzwerk Fabrik Netzwerk WLAN Interne & externe Bedrohungen: - Eingeschränkter Zugriff auf die Zelle - Zugriffsbeschränkungen zur Außenwelt - Beiderseitiger Schutz Security Zellen: - Isolierung von Bedrohungen - Schaffung von Administrationsbereichen 12

13 Was gilt es eigentlich zu schützen? Daten Attacken durch Hacker (Viren, Würmer..) und Fehlbedienungen Systeme und Ressourcen Image des Unternehmens Schutz des Produktionsnetzwerkes (Zelle) vor unberechtigtem Zugriff Werksspionage nahm in den letzten Jahren noch nie dagewesene Formen an Systemverfügbarkeit Verbindung zwischen höchster Sicherheit und leichter, webbasierter Administration Ungewollte Fehlbedienung 13

14 IT-Sicherheit kleine Schritte zu Beginn (I) Drei-Stufen-Konzept: 0. Faktor Mensch Schulungen Sensibilisierung Vorschriften 1. Mechanischer Aufbau & Zugriffschutz Zugang zu Netzkomponenten verhindern Werksreset verhindern Abgeschlossene Räume, Racks, Ports etc. Redundanz Industriedesign (EMV, Temp, Zulassungen, Normen, MTBF ) 14

15 IT-Sicherheit kleine Schritte zu Beginn (II) Drei-Stufen-Konzept: 2. Securityfunktionen in den Switches Zugang zum Management-Agenten sperren/limitieren auf wenige spezifizierte IP-Adressen Unbenutzte physikalische Ports / Dienste sperren Telnet, Web,... Sperren oder Sichere Dienste Remote Zugriff (VPN einrichten per Taster) SNMPv3, SSH, HTTPS einsetzen, wo vorhanden Securityfeatures: NTP, ACLs, 802.1x, NAT, DoS, Stateful Inspection 3. Aktive Meldungen SNMP, Logfiles, Traps, , SMS 15

16 Integrierte Switch Security Features Access Control Bis zu 50 IP/MAC-Adr. Port Security IEEE 802.1X Unbenutzte Ports abschalten Lese- und Schreib/Lese-Passwort für den Zugriff mit WEB/CLI/SNMP ändern Konfigurationsänderung zu widerrufen (incl. Watchdog IP-Adresse) Monitoring (-> Intrusion Detection) Port Mirroring Doppelte IP-Adressen erkennen und beheben Management Access SNMP V2, V3 (Passwort) Encryption SSH (CLI) Telnet-Server, Web-Server oder SSH-Server abschalten. Protection IEEE 802.1Q (VLAN Tag) ACLs (Layer 3 & 4) Bandbreite Limitierung (Global & per Port) 16

17 Security Hardware Kundennutzen: Hohe MTBF-Werte (Mean Time Between Failures): >30 Jahre Kein Ausfall während der Betriebsdauer Garantierten Langzeit-Verfügbarkeit Vollständiges Metallgehäuse Äußerst zuverlässig gegen äußeren mechanischen Einfluss DIN-Hutschienenmontage oder Wandmontage Frei in der Auswahl des Einsatzortes Hohe Vibrationsanforderung Spezielles Design für raue Umgebungsbedingungen Lüfterlos: Wo keine Lüfter sind können auch keine Ausfallen Kein mechanisches bewegliches Bauteil -> hohe Funktionssicherheit Keine Lüfter Ersatzteilhaltung Partner Sales Training

18 Industrielle Firewall-Funktionen vom EAGLE 20 / One Was ist der EAGLE 20 / EAGLE One? Trennung von Netzen mit unterschiedlichem Schutzbedarf Zugangskontrolle gemäß Regelbasis (Filter) für ein- und ausgehende Daten (getrennt definierbar) Access Control Listen ACLs NAT Network Address Translation VPN Funktionalität Logdateien / Statistiken über Nutzung und Angriffe Automatische Lernen von Filterregeln DoS-Schutz Benutzer-Firewall Logfile, Eventlog, Meldekontakt, SMS EAGLE 20 / One Firewall IP filter IP filter MAC filter MAC filter 18

19 Management vom EAGLE 20 / One 19

20 EAGLE Tofino System Was ist der EAGLE Tofino? Ein Netzwerk Security System das auch speziell für die industrielle Anwendungen entwickelt. Einfacherer Konfiguration und Betrieb.. Oberfläche- / Management vergleichbar mit den Steuerungen Vordefinierte Templates verfügbar: > 50 Industrielle Kommunikationsprotokolle > 25 verschiede Steuerungen (Controllers) Beinhaltet: Defence in Depth Tief gestaffelte Sicherheitsarchitektur Bildung von Sicherheitszonen innerhalb des Netzwerkes 20

21 EAGLE Tofino Komponenten Tofino Central Management Platform (CMP) Zentrale Security Management Station EAGLE02 Tofino Firewall Hardware Tofino Loadable Security Modules (LSM) Ladbare Tofino Sicherheitsmodule, um ihr Industrielles Netzwerk optimal zu schützen 21

22 Tofino Central Management Platform (CMP) Die Tofino Central Management Platform als Software gestattet die Konfiguration, Verwaltung und Überwachung sämtlicher Tofino- Sicherheitsgeräte von einer einzigen Workstation aus Einfache Diagnose und Behebung von Sicherheitsprobleme Die CPM-Software erstellt ihnen ein Modell Ihres gesamten Steuerungsnetzwerks. Grafische Drag-and-Drop-Tools erleichtern Ihnen das Erstellen, Bearbeiten und Testen Ihrer Tofino-Konfiguration. Im Betrieb zeigt Ihnen die CPM-Software auf einen Blick den Status des gesamten Systems und ermöglicht Ihnen eine koordinierte Reaktion auf potenzielle Cyber-Gefahren. 22

23 Managementpla Oberfläche 23

24 Tofino Loadable Security Modules 1. Firewall LSM: ( Verkehrspolizist : Unzulässige Kommunikation wird von der Tofino-Firewall blockiert und gemeldet) 2. Secure Asset Management (SAM): (Geräteerkennung und -identifizierung) 3. Modbus TCP Enforcer: ( Inhaltskontrolleur : Für die Modus- Kommunikation (DPI)) 4. OPC Enforcer: ( Inhaltskontrolleur : Für die OPC-Kommunikation (DPI)) 5. VPN Server und Client: (Leicht einzurichtendes VPN-System) 6. Security-Alarm und Event-Logging: (Speichert Security Alarme und Ereignisse) Alle Security-Funktionen können Sie einzeln als Loadable Security Modules (LSM) erwerben, installieren oder entfernen (DPI=Deep Packet Inspection) 24

25 EAGLE20 vs. EAGLE Tofino Industrieller Einsatz Konfiguration / Management Software EAGLE20 / EAGLE One Industrial HiVision 4.0 incl. MultiConfig TM WEB EAGLE20 Tofino Central Management Platform Konfiguration GUI (IT-like) Drag and Drop Firewall-Funktionalität Layer 2 & Layer 3 Layer 2 Funktionalität Integriert Modular Portanzahl Max. 6 Ports 2 Port P P 25

26 Zusammenfassung Industrielle Netzwerke sind sehr anfälliger gegenüber Angriffe Integration in bestehendes industrielles Netz Robustes, industrielles Design Preisoptimierter industrieller Router Benutzerfreundliche Konfiguration Schutz von Angriffen Schutz vor Kommunikationsüberlast Skalierbare Schutzfunktionalität Unterstützung bei der VPN Konfiguration Zwei unterschiedliche Lösungen EAGLE 20: Ind. Layer 3 Firewall (Router) mit selbst zu erstellenden oder selbstlernenden Regeln EAGLE Tofino: Ind. Layer 2 Firewall vorgegebenen oder selbst zu erstellenden Templates 26

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