Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie (SIT) und Center for Advanced Security Research Darmstadt (CASED), TU Darmstadt

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1 Connectivity vs. Security Produkt- und IT-Sicherheit als Pflichtprogramm für Industrie 4.0: Welche neuen Herausforderungen gilt es zu lösen? Prof. Dr. Michael Waidner Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie (SIT) und Center for Advanced Security Research Darmstadt (CASED), TU Darmstadt Connected Products 2013 Frankfurt, 19. November

2 Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie Finanziert durch FhG und Förderprojekte OTA VPN Studien, Konzepte, Prototypen Vorlaufforschung Auftrags F&E Sicherheitstests, Forensik Lizenzierung Finanziert durch Kundenaufträge 170 Angestellte, 9 Abteilungen in Darmstadt & St. Augustin, Teil des Forschungsclusters CASED 2

3 Überblick Informationstechnologie ist angreifbar Industrie Was kann man tun? 3

4 Prototyp einer Statistik zur IT-Sicherheit Schwachstellen, Angriffe, Betroffene, Schäden,... 4

5 Angriffe auf IT-Systeme seit ca Gezielt und organisiert, Fokus auf Verbrechen und Spionage Zeus Trojan and Botnet (2007) Anonymous (2008) Jérôme Kerviel vs. Société Générale (2008) Unter falscher Flagge: Iranian Cyber Army vs. Baidu Suchmaschine (2010) DigiNotar (2011), RSA/Lockheed-Martin (2011), Saudi Aramco (2012), EADS (2012),... Stuxnet (2010) PRC Unit 61398, Shanghai (2013) NSA PRISM & MUSCULAR, GCHQ Tempora, Merkel Phone (2013) 5

6 Bedrohungslage Industrie 3.0 (BSI 2012) Absicherung nicht einfach, aber nach Stand der Technik möglich 1. Fernwartungszugänge 2. Verbundene Office- und Enterprise-Netze 3. Standardkomponenten im ICS-Netz 4. (D)DoS Angriffe 5. Menschliche Fehler und Innentäter 6. Schadcode über mobile Hardware 7. Ungesicherte, offene ICS-Netze 8. Ungesicherte, offen Dienste und Komponenten 9. Ungesicherte Netzwerkkomponenten 10. Technische Fehler, höhere Gewalt Quelle: Industrial Control System Security -- Top 10 Bedrohungen; BSI, Bonn

7 Auch kritische Industrieanlage werden angegriffen Vorgetäuschte ICS eines regionalen Wasserwerks, verteilt in 8 Ländern Allgemeine Angriffe von IP-Adressen 65 gezielte, unkritische Angriffe 67% RU, 6.3% DE, 4.7% USA, 4.1% Palestine, 3.1% je von PRC, NL, Ukraine Industrietypische Konfiguration Kein besonderer Schutz Web-Interface auffindbar z.b. durch Google und Shodan Beobachtung: März Juni gezielte, kritische Angriffe 5 PRC, 1 je DE, UK, F, Pal., JP Beispiele: Abschaltung, Veränderung von Druck und Temperatur Quelle: Kyle Wilhoit: The SCADA That Didn t Cry Wolf, Trend Micro Research Paper, August

8 Industrielle Sicherheit tendenziell schlechter als Unternehmenssicherheit Quellen: Heise c t Mai 2013; Shodan Homepage (http://www.shodanhq.com/) 8

9 Industrielle und Unternehmenssicherheit schwer vergleichbar Business IT Industrie 3.0 Design focus on security Off as basic safe state Confidentiality, Integrity Design focus on safety Complex safe states Integrity, Availability Anforderungen teilweise sehr unterschiedlich. Protection of IP and data Soft timing requirements Large number of digital entities Unlimited resources Protection of data and physical objects Hard timing requirements Small number of digital entities Resource constrained Prinzipien gleich, aber nicht 1:1 übertragbar. Defined environment Trained users Rough, insecure environment Machine = Innovation Cycle Open system, connected Machine >> Security & Innovation Cycle Closed system, disconnected 9

10 Wie gut sind Unternehmen vorbereitet? 10

11 Stand IT-Sicherheit und Industriespionage in Unternehmen Realität zeugt von geringem Problembewusstsein Beispiel Mitarbeiter 90% aller freien Passwörter sind in Top Liste [Mark Burnett 2011] 60% verraten ihr Passwort dem Admin am Telefon [BBC 2009] Beispiel Unternehmen 60% ohne Schutzbedarfsanalyse 40% ohne Notfallplanung 86% sind nicht zertifiziert (ISO o.ä.) Quelle: Sofern nichts anderes genannt, Corporate Trust

12 Stand IT-Sicherheit und Industriespionage in Unternehmen Einsatz von IT-Sicherheitstechniken auf schwachem Niveau 85% verwenden Firewall 50% verwenden VPN und Speicherverschlüsselung 30% regeln zentral Sicherheit mobiler Geräte 20% überwachen eigenen Sicherheitszustand 19% verwenden verschlüsselte Quelle: Corporate Trust

13 Wieso ist Informationstechnologie nicht sicher? 13

14 Softwarefehler sind Hauptquelle von Sicherheitsproblemen Aber: Anzahl neuer Probleme ist fast konstant Good or Bad? Source: IBM X-Force 2013 Mid-Year Trend and Risk Report, September

15 Software ist komplex und damit angreifbar Große Softwarepakete enthalten statistisch Sicherheitsprobleme Mehrheit aller Webanwendungen enthalten bekannte sicherheitskritische [IBM 2011] Fehlkonfigurationen: 86% Integrationsfehler: 79% Ca 67% aller SW-Hersteller folgen keinem definierten Sicherheitsprozess in der Entwicklung [Information Week 2012] Hintertüren in Software sind sehr schwer, in Hardware fast überhaupt nicht auffindbar Quelle: Sofern nichts anderes genannt, Corporate Trust

16 / Bug Security by Design als ökonomisch sinnvollster Ansatz Error Correction (Patching) Intrusion/Botnet Detection Security by Design Intrusion Prevention Forensics Initial Development ~30 x Continued Development and Operations 1 x ~10 x Source: NIST

17 Was hat sich seit dem Sommer 2013 verändert? 17

18 Überwachung durch NSA, GCHQ usw. Im Prinzip bekannt, Umfang und Vollständigkeit überraschend Mitarbeiter Kunden/Partner XKeyScore: Data Mining auf Netzwerkebene Eigene IT Kommunikation Dienstleister Cloud Soziale Netze PRISM: Data Mining auf Daten von Dienstleistern Microsoft, Yahoo, Google, Facebook, AOL, Skype, YouTube, Apple Google, Yahoo, others + Zweifel an Kryptogaphie, insb. SSL/TLS Implementierungen und Elliptic Curve Standards Quelle: The Guardian

19 Überwachung durch NSA, GCHQ usw. Im Prinzip bekannt, Umfang und Vollständigkeit überraschend Mitarbeiter Kunden/Partner XKeyScore: Data Mining auf Netzwerkebene Eigene IT Kommunikation Dienstleister Cloud Soziale Netze PRISM: Data Mining auf Daten von Dienstleistern Microsoft, Yahoo, Google, Facebook, AOL, Skype, YouTube, Apple Google, Yahoo, others + Zweifel an Kryptogaphie, insb. SSL/TLS Implementierungen und Elliptic Curve Standards Quelle: The Guardian

20 Überblick Informationstechnologie ist angreifbar Industrie Was kann man tun? 20

21 Industrie 4.0: Vierte industrielle Revolution Cloud Big Data Cyber-Physical Systems Industrial Control Systems Bildquelle: Forschungsunion Wirtschaft und Wissenschaft: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0, Berlin

22 IT-Sicherheit wird als größte Barriere wahrgenommen Quelle: VDE-Trendreport 2013, Befragung Unternehmen und Hochschulen 22

23 Komplexität nimmt bei I30 I40 deutlich zu Business IT Industrie 3.0 Industrie 4.0 Design focus on security Off as basic safe state Confidentiality, Integrity Protection of IP and data Soft timing requirements Large number of digital entities Unlimited resources Defined environment Trained users Design focus on safety Complex safe states Integrity, Availability Protection of data and physical objects Hard timing requirements Small number of digital entities Resource constrained Rough, insecure environment Complex failure cascades Confidentiality and knowledge protection due to cross company service orientation PII from employees and customers Very large number of devices, identities, events, M2M/D2M relations Strong accountability due to cross company service orientation Machine = Innovation Cycle Open system, connected Machine >> Security & Innovation Cycle Closed system, disconnected 23 Bidirectional secure integration with business IT (ERP, cloud, big data,...)

24 Herausforderungen Industrie 4.0 Vertikale Integration, Interoperabilität Cloud Big Data Cyber-Physical Systems Industrial Control Systems Schutz vor Datenmanipulation (Integrität) Schutz vor Ausfall (Verfügbarkeit) Schutz vis-a-vis Cloud und Konkurrenz von... Geschäftsdaten... Design-/Konstruktionsdaten... Sensorikdaten und Algorithmen... Kunden-/Mitarbeiterdaten Sicherheit & Kosten, Performanz Sicherheit & Bedienbarkeit Sichere, unfälschbare Identäten Absicherung der M2M Kommunikation Integration von Legacy Systemen Sichere smarte Produkte 24

25 Überblick Informationstechnologie ist angreifbar Industrie Was kann man tun? 25

26 Forschungsbeispiele von Fraunhofer SIT Trusted MANET: ad-hoc, zero-touch Vernetzung mit gegenseitiger Attestation OmniCloud: Gateway zum sicheren Verschlüsseln in der Cloud Vorlaufforschung Secure VPN GovNet Box von NCP Sicherheitstest für Smart Meter Auftragsforschung für Industriepartner 26

27 Was können Unternehmen tun? Umsetzung bekannter IT-Sicherheitstechniken Elementare IT-Sicherheit Schutzbedarfsanalyse, Notfallplan, IT-Grundschutz o.ä. Regelmäßige Sicherheitstests Regelmäßige Notfallübungen Verschlüsselung und Zugangskontrolle Keine offenen Fernwartungszugänge VPN, Speichermedien, , Cloud Speicher & Backups Überwachung der eigenen IT-Systeme Change Management, Sicherheits Monitoring,... Bewusste und kontrollierte Auswahl von Cloud-Dienstleistern und IT-Herstellern Bewusste und kontrollierte Verwendung von Online-Diensten (Google, Skype, Facebook,...) 27

28 Best Practices zur IT-Sicherheit Beispiel: SANS 20 Critical Security Controls for Effective Cyber Defense 80% Nutzen für 20% Kosten Change & Configuration Management Inventory of Authorized and Unauthorized Devices Inventory of Authorized and Unauthorized Software Secure Configurations for Hardware and Software on Mobile Devices, Laptops, Workstations, and Servers Secure Configurations for Network Devices such as Firewalls, Routers, and Switches Identity & Access Management Account Monitoring and Control Controlled Access Based on the Need to Know Controlled Use of Administrative Privileges Application Security Application Software Security Awareness & Training Penetration Tests and Red Team Exercises Security Skills Assessment and Appropriate Training to Fill Gaps Security Information & Event Management Maintenance, Monitoring, and Analysis of Audit Logs Vulnerability Management & Incident Response Continuous Vulnerability Assessment and Remediation Incident Response and Management Network Security Limitation and Control of Network Ports, Protocols, and Services Secure Network Engineering Wireless Device Control Perimeter Defense, Intrusion Detection & Prevention Boundary Defense Data Loss Prevention Malware Defenses Business Continuity & Recovery Data Recovery Capability Textquelle: 28

29 Prof. Dr. Michael Waidner Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie (SIT) Institutsleiter Rheinstraße 75 Schloss Birlinghoven Darmstadt Sankt Augustin Technische Universität Darmstadt Fachbereich Informatik, Lehrstuhl Sicherheit in der IT (SIT) Direktor CASED und EC SPRIDE Mornewegstraße Darmstadt 29

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