Grunnleggende om industrielle kontrollsystemer

Beslektede feltenheter utvider styringen til eksterne og spesialiserte roller.

• RTU (Remote Terminal Unit) — som en PLS, men optimalisert for geografisk spredte anlegg med telemetri over langdistanseforbindelser, vanlig i forsyningssektoren og for rørledninger
• IED (Intelligent Electronic Device) — formålsbygde kontrollere, for eksempel vernereleer i transformatorstasjoner

Disse enhetene samler inn data og utfører kommandoer på feltnivå, ofte på ubemannede steder.

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) er systemet som gjør det mulig for operatører å overvåke og styre distribuerte prosesser fra et sentralt sted. Det styrer ikke prosessen direkte; det overvåker PLS-ene og RTU-ene som gjør det.

• Samler telemetri fra mange feltenheter
• Presentere den for operatører og lagrer den historisk
• Sender overordnede styringskommandoer (settpunkt, start/stopp)

Tenk på SCADA som cockpiten og PLS-ene som motorene.

Menneske-maskin-grensesnittet (HMI) er operatørens vindu inn til prosessen: grafiske skjermbilder som viser nivåer i tanker, temperaturer, strømninger og alarmer, med kontroller for å justere prosessen.

Fra et sikkerhetsperspektiv er HMI-et viktig fordi en angriper som kompromitterer det, kan blinde operatøren (vise normale verdier mens prosessen saboteres) eller sende farlige kommandoer direkte.

Et Distributed Control System (DCS) er en nær slektning som brukes for tett koblede, kontinuerlige prosesser ved ett enkelt anlegg, for eksempel et raffineri eller et kjemisk anlegg.

• SCADA — geografisk spredt, overordnet styring, tåler forsinkelser (rørledninger, strømnett)
• DCS — lokalt i anlegget, fokus på prosesskontroll, sløyfer med lav forsinkelse (raffinerier, kraftverk)

Skillet blir uklart i praksis, og begge har de samme sikkerhetsutfordringene som dekkes i dette kurset.

En datahistorian registrerer tidsseriedata fra prosessen (sensoravlesninger, settpunkter, alarmer) med høy oppløsning for analyse, etterlevelse og feilsøking.

Sikkerhetsmessig betydning:

• Den går ofte på tvers av OT- og IT-nettverk for å levere data til forretningsanalyse, noe som gjør den til et vanlig springbrett for videre angrep
• Dataene er verdifulle for angripere som kartlegger prosessen
• Den må beskyttes uten å forstyrre sanntidsbanen for kontroll

Ingeniørarbeidsstasjonen (EWS) brukes til å programmere og konfigurere PLC-er og andre kontrollere. Den inneholder prosjektfilene og programvaren som kan laste opp, laste ned og endre kontrollogikk.

Dette gjør den til et av de farligste målene i OT: En angriper som får kontroll over EWS, kan skrive om logikken som styrer fysisk utstyr. Kompromittering av en EWS var en del av flere svært omtalte ICS-angrep.

Ved den fysiske ytterkanten lukker to enhetstyper sløyfen:

• Sensorer måler prosessen: trykk, temperatur, nivå, strømning, posisjon
• Aktuatorer endrer prosessen: ventiler, motorer, pumper, brytere, varmeelementer

Kontrolleren leser av sensorene, tar en avgjørelse og styrer aktuatorene. En viktig sikkerhetsinnsikt er at hvis en angriper forfalsker sensoravlesninger eller aktuator-kommandoer, tar kontrollogikken feil beslutninger selv om alt ser normalt ut.

Et sikkerhetsinstrumentert system (SIS) er et uavhengig lag som har som eneste oppgave å bringe prosessen i en sikker tilstand hvis det oppstår farlige forhold, for eksempel ved å utløse en reaktorstans ved overtrykk.

SIS-et er bevisst adskilt fra kontrollsystemet, slik at en svikt i styringen ikke også kan sette sikkerheten ut av spill. Et beryktet angrep var rettet spesifikt mot et SIS, med mål om å deaktivere sikkerhetsbeskyttelsen. Derfor regnes isolasjon og integritet for SIS som avgjørende.

Et typisk kontrollhierarki, nedenfra og opp:

• Sensorer og aktuatorer er i direkte kontakt med den fysiske prosessen
• PLC-er / RTU-er / IED-er utfører sanntidsstyring
• SCADA / HMI / DCS overvåker og lar operatører gripe inn
• Historian og EWS støtter analyse og ingeniørarbeid
• SIS ivaretar sikkerheten uavhengig

Å forstå denne stakken er grunnlaget for sikkerhetsforskjellene og beskyttelsestiltakene i resten av kurset.

De har lært om byggesteinene i industriell styring.

• PLC-er, RTU-er, IED-er utfører sanntidsstyring av fysiske prosesser
• SCADA, HMI, DCS overvåker og lar operatører følge med og gripe inn
• Historian-systemer lagrer prosessdata; EWS programmerer kontrollerne
• Sensorer og aktuatorer lukker sløyfen; forfalskning av signalene deres villeder logikken
• SIS er et uavhengig sikkerhetslag og et kritisk beskyttelsesmål

Neste tema: hvorfor sikring av OT skiller seg grunnleggende fra sikring av IT.