Sicherheit bei Smart Manufacturing

Originalartikel von William Malik, CISA VP Infrastructure Strategies

In Zeiten von Industrie 4.0 setzen Unternehmen zunehmend auf intelligente Fertigungstechnologien (Smart Manufacturing). Dies bringt zahlreiche Vorteile mit sich, wie z.B. eine höhere Produktivität bei geringeren Kosten, aber damit gehen auch neue Angriffsvektoren einher, über die Bedrohungsakteure in intelligenten Fertigungsanlagen Fuß fassen oder sich lateral bewegen können. Im aktuellen Bericht „Attacks on Smart Manufacturing Systems: A Forward-looking Security Analysis“ analysiert das Trend Micro Forward-Looking Threat Research Team in Zusammenarbeit mit dem Politecnico di Milano (POLIMI) die Angriffsoberflächen für Industrie 4.0 sowie die Vielfalt spezifischer Angriffe auf heutige Roboter und die möglichen Folgen der Angriffe.

Smart Manufacturing beruht auf einer engen Integration zwischen IT- und Operational Technology (OT)-Systemen. Enterprise Resource Planning (ERP)-Software hat sich in Richtung Supply Chain Management (SCM) weiterentwickelt, das über Unternehmens- und Ländergrenzen hinweg alle Arten von Input sammelt und Endprodukte, Zahlungen und Funktionalität auf globaler Ebene liefert.

Supply Chain und Softwareentwicklung in Industrie 4.0

Jede Synergie erfüllt ein Geschäftsziel: Optimierung knapper Ressourcen über verschiedene Quellen hinweg; Minimierung der Herstellungs-, Liefer- und Lagerhaltungskosten über Regionen hinweg, Kontinuität des Betriebs durch Diversifizierung der Lieferanten oder Maximierung des Verkaufs über mehrere Lieferkanäle. Die Supply Chain beinhaltet nicht nur Rohmaterialien für die Fertigung, sondern auch Zulieferer von Komponenten, externe Mitarbeiter für nicht zum Kerngeschäft gehörende Funktionen, Open-Source-Software zur Optimierung der Entwicklungskosten und Subunternehmer für die Ausführung spezieller Konstruktions-, Montage-, Test- und Vertriebsaufgaben. Jedes Element der Supply Chain stellt eine Angriffsfläche dar.

Softwareentwicklung ist seit langem eine Teamleistung. Nicht nur die Designs müssen im gesamten Team klar sein, auch das Testen erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Architekten, Designern, Entwicklern und der Produktion. Teams identifizieren Geschäftsanforderungen und stellen dann eine Lösung aus Komponenten zusammen, die aus öffentlich zugänglichen Bibliotheken stammen. Diese Bibliotheken können weitere Abhängigkeiten von Fremdcode unbekannter Herkunft enthalten. Vereinfachtes Testen hängt von der Qualität der gemeinsam genutzten Bibliotheken ab, aber gemeinsam genutzte Bibliotheksroutinen können nicht entdeckte (oder absichtlich versteckte) Fehler aufweisen, die erst in einer anfälligen Produktionsumgebung zum Vorschein kommen. Wer testet GitHub? Das Ausmaß dieser Schwachstellen ist gewaltig.

Industrieroboter als Gefahr

Innerhalb des Herstellungsbetriebs legt die Verschmelzung von IT und OT zusätzliche Angriffsflächen frei. Industrieroboter liefern ein deutliches Beispiel. Diese Präzisionsmaschinen sind darauf programmiert, anspruchsvolle Aufgaben schnell und fehlerfrei auszuführen. Programmierbare Roboter können verschiedene Materialkonfigurationen ohne Unterbrechungen produzieren. Sie werden überall in der Fertigung, im Lager, in Distributionszentren, in der Landwirtschaft, im Bergbau und bald auch in Lieferfahrzeugen eingesetzt. Die Supply Chain ist automatisiert worden.

Die Protokolle, von denen Industrieroboter abhängen, gehen von der Annahme aus, dass die Umgebung isoliert ist, und ein Controller die Maschinen an einem Standort steuert. Da die Verbindung zwischen dem Controller und den gesteuerten Robotern fest verdrahtet war, war eine Identifizierung des Operators oder eine Überprüfung der Nachricht nicht erforderlich. Jedes Gerät ging davon aus, dass alle seine Verbindungen extern verifiziert wurden. Die Protokolle enthielten keine Sicherheits- oder Datenschutzkontrollen. Dann übernahm Industrie 4.0 die drahtlose Kommunikation.

Die Angriffe

Zu den möglichen Eintrittspunkten für einen Angriff auf ein Smart Manufacturing-System zählen Engineering Workstations (ein von Domänen-Usern gemeinsam genutztes System, das mit der Produktionshalle verbunden ist), kundenspezifische industrielle Internet-of-things (IIoT)-Geräte mit besserer Automatisierungsflexibilität als klassische Automatisierungshardware wie PLCs oder auch Manufacturing Execution System (MES)-Datenbanken mit kritischen Daten (die DB ist implizit für den Rest des Systems vertrauenswürdig).

Dieser Wechsel zur drahtlosen Kommunikation, der die Kosten für die Kabelverlegung in der Fabrik einsparte, öffnete die Netzwerke für alle Arten von Angriffen. Die Bedrohungsakteure fälschen Befehle, modifizieren Spezifikationen, ändern oder unterdrücken Fehleralarme, modifizieren Ausgabestatistiken und schreiben Logs neu. Die Folgen können gewaltig und doch nahezu unbemerkt sein.

Sicherheitsempfehlungen

Unternehmen müssen konkrete Schritte unternehmen, um ihre Systeme zu schützen:

  • Auf Netzwerkebene sollte Deep Packet Inspection eingesetzt werden, die die wichtigen, relevanten OT-Protokolle unterstützt, um verdächtige Payloads zu entdecken.
  • Auf den Endpunkten sollten regelmäßige Integritätsüberprüfungen stattfinden, um bei jeder modifizierten Softwarekomponente Alerts zu erhalten.
  • Für IIoT-Geräte sind Code-Signaturen erforderlich. Sie sollten sich jedoch nicht nur auf die endgültige Firmware beschränken, sondern auch alle anderen Abhängigkeiten einschließen, um sie vor Bibliotheken Dritter zu schützen, die bösartige Funktionen verbergen könnten.
  • Die Risikoanalyse für Automatisierungssoftware sollte je nach Bedarf maßgeschneidert werden. In Systemen, in denen z.B. kollaborative Roboter Seite an Seite mit Menschen arbeiten, sollte die Sicherheit auf der Firmware-Ebene implementiert werden.

Darüber hinaus ist es empfehlenswert, dass Unternehmen sich nicht nur vor aktuellen, sondern auch vor möglichen künftigen Bedrohungen schützen, indem sie das gleiche Level für die Sicherheitsvorkehrungen wählen, wie auch bei den sicheren Coding-Praktiken und Abwehrmaßnahmen für Nicht-OT-Software wie mobile Anwendungen, Webanwendungen und Cloud-Umgebungen.

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