Die nächste Industrielle Revolution kommt mit Sicherheit

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1 Die nächste Industriee Revoution kommt mit Sicherheit Dip.-Inform. Thomas Dexheimer Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnoogie Fraunhofer-Geseschaft 2014? KommA

2 Revoution mit Sicherheit Agenda Fraunhofer SIT Die vierte Industriee Revoution Herausforderungen Sichere Werkzeugmaschine Prototyp 3D-Drucker 2

3 IT-Sicherheit made in Germany 3

4 Industrie 4.0: The 4th Industria (R)evoution Security in Industrie 4.0 = Security in Coud, Big Data, CPS, ICS,... Coud Big Data Industria Contro Systems Source: DFKI 2011, FU / acatech, Berin Fraunhofer-Geseschaft 2014 Cyber-Physica Systems

5 Survey Across German Industry and Academia Security is Perceived as Major Barrier for Industrie 4.0 Doubts over IT security Lack of standards Demand for highy quaified peope High investment costs Source (in German) : VDE-Trendreport 2013, Befragung Unternehmen und Hochschuen 5 Fraunhofer-Geseschaft 2014 Insufficient ICT infrastructure

6 Industriee Revoution 4.0 System Architektur Firma Firma Coud Produktionsinie MES Verwatung ERP SCADA Maschine SPS Komponente Fedbus Fabrik Produktionsinie Big Data CPS MES Verwatung ERP SCADA Maschine SPS Komponente Fedbus Kombination von OSI Schichtenayer (Orange) Abstraktion (Automatisierungspyramide) mit Ebenen der Produktion (Bau) Verschneidung mit Coud, Big-Data und CPS Ebenen von Industrie 4.0 Prozesse innerhab von Firmen aber auch zwischen Firmen oder einzenen Produktionseinheiten gemäß I 4.0 Paradigma 6 Fraunhofer-Geseschaft 2011 Fabrik

7 Industriee Revoution 4.0 IT-Security - Enabing Factor Horizontae Integration Coud Neue Wertschöpfungsnetze und Geschäftsmodee auf Basis von vernetzten CPS Durchgängigkeit des Engineering Big Data Verschmezung der digitaen und reaen Wet über die Wertschöpfungskette eines Produkts über Firmengrenzen hinweg CPS Fexibiität, Rekonfigurierbarkeit und digitae Durchgängigkeit durch vernetzte Produktionssysteme Zunehmende Vernetzung kontra DatenSicherheit. 7 Vertikae Integration

8 Sichere Revoution 4.0 Coud Umsetzungsempfehungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 (aut Forschungsunion / acatech) 1 Eindeutige und sichere Identitätsnachweise für Produkte, Prozesse und Maschinen Big Data Sicherer Informationsaustausch entang des gesamten Produktionsprozesses Sicherer Schutz vor Produktpiraterie 2 Verhinderung des Abgreifens von Unternehmens- und Produkt-Know-how, insbesondere vor dem Hintergrund gobaer Wertschöpfungsketten CPS IT-Security - Enabing Factor 8

9 Industria Rights Management Szenario: CAD/CAM-gestützte Produktentwickung IT-Security - Enabing Factor Coud = Geistiges Eigentum = Know-how Produkt-Idee CAD-Workstation Produktionsdaten Big Data CAM-Workstation Farbrikationsdaten CPS CNC-Werkzeugmaschine Produkt 9

10 Szenario: CAD/CAM-gestützte Produktentwickung = Geistiges Eigentum = Know-how Produkt-Idee CAD-Workstation Produktionsdaten CAM-Workstation Farbrikationsdaten Werkzeugmaschine (z.b. CNC) Produkt Aktuee und künftige Produktionsumgebungen weisen ein hohes Potentia für ungewoten Datenabfuss auf. : Unsichere Produktionsumgebung, Daten & Datenübertragung (z.b. USB, Emai)

11 Sichere Werkzeugmaschine IT-Security - Enabing Factor Erweiterung der CAD-CAM-gestützen Produktionsumgebung um transparente Sicherheitsfeatures und Kontromögichkeiten Coud Big Data Erweiterung der Werkzeugmaschine um HardwareModu mit Sicherheitsfunktionen CPS Erweiterung der CAD/CAMUmgebung um SoftwareProtection Modue mit Sicherheitsfunktionen 11

12 Sichere Werkzeugmaschine Prototyp am Beispie 3D-Druck IT-Security - Enabing Factor 1. Coud CADDaten 2. ProtectionModue Hardware- Hersteung Modue 5. Produkt Units Remaining: 2 Big Data CAD-Software Embedded Soution 3D-Printer Endprodukt CPS STLDateien 12

13 Schutz von Produktions- und Fabrikationsdaten Erweiterung der CAD-CAM-gestützen Produktionsumgebung um transparente Sicherheitsfeatures und Kontromögichkeiten Erweiterung der Werkzeugmaschine um: Sichere und eindeutige Identifizierbarkeit Kryptographische Funktionen Stückzahkontroe Erweiterung der CAD/CAMUmgebung um SW-Protection Modue: Festegung von eraubten Werkzeugmaschinen-IDs Verschüsseung von Fabrikationsdaten Festegung von eraubten Stückzahen

14 Prototyp am Beispie 3D-Druck 1. CADDaten Protection-Modue Hardware-Modue 4. Hersteung 5. Produkt Units Remaining: 2 Software: Custom RepicatorG Produktionsdaten Umwandung in Fabrikationsdaten Verschüsseung der Daten Festegung Stückzahimit Festegung Maschinen-ID Hardware: Rasperry Pi Custom TPM-Board Entschüsseung der Fabrikationsdaten Prüfung Stückzahimit 14 Drucker: Repicator 2 3D-Druck Fertiges Tei STL-Dateien

15 Industria Rights Management Einbettung in Pubic Key Infrastruktur Eindeutige Identität durch eektronische Zertifkate Pubic-Private-Key-Verschüsseung Verteiung durch Hersteer- oder Unternehmens-PKI pattformspezifische Keystores Java Keystore Trusted Patform Modue Hybride Verschüsseung 15

16 Industria Rights Management Eine verfügbare Mögichkeit für hardware-basierte Sicherheit bietet das Trusted Patform Modue (TPMs) integriert in das Gerät. Das TPM bietet Vereinfachte Verwendung von Kryptographie und sicheres Schüssemanagement Eingebaute PKI entweder mit Hersteerzertifikaten oder durch von Kunden eingebrachte (bzw. im TPM generierte) Schüsse. Zertifizierte Sicherheit (security). Common criteria EAL-5 für chip design und EAL-4+ für gesamten TPM. 16 Trusted Patform Modue - TPM

17 Zusammenfassung Technica Chaenges R&D Approach Avaiabe Resut IP eakage through insecure data handing No contro over production in untrusted environments IP-Theft causes massive economic oss Performance: Production fow must not be hindered Manageabiity: Measures need to be integrated into existing workfows Soution consists of hardware and software component Integrates seamess into existing Software-Suites HW-Component provides transparent security functions Prototype: HW-Appiance for 3D-Printers Enyryption of fabrication data for specific machine Contro over ot size in untrusted environments 17 Cient Probem

18 Fraunhofer SIT Leistungsportfoio im Industrie 4.0 Umfed Industriesteuerungen Testen von Steuerungsanagen Entwicken von Konzepten zur Informationssicherheit in Industrieanagen, ggf. Zertifizierungen nach Standards mit Partnern Entwicken von Technoogien für Produkt- und Piraterieschutz Entwickung von Technoogien für die sichere Identifikation von Geräten und effizientes Schüssemanagement Entwickung von Technoogien für Verteites SecurityMonitoring von Geräten Entwickung und Vaidierung von Apps 18 FraunhoferGeseschaft 2013 Anaysieren & Bewerten von Sicherheitskonzepten von

19 Fraunhofer SIT Leistungsportfoio im Industrie 4.0 Umfed Anaysieren & Bewerten von Sicherheitskonzepten von FraunhoferGeseschaft 2013 Couddiensten im I.40 Umfed Aufsteen von Kriterien für die Auswah sicherer Couddienste & -diensteanbieter Secure Engineering Methoden für Steuerungsanagen Software Entwickung Entwickung von Secure Engineering Test-toos 19

20 Thomas Dexheimer fraunhofer.de Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnoogie Rheinstrasse Darmstadt, Germany 20

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