Cyberattacken - reale Gefahr für die Prozessindustrie

Rösberg verbindet Functional Safety Management und IT-Security

  • Die Zuverlässigkeit eines SIS kann die gesamte funktionale Sicherheit einer Anlage beeinflussen. IEC 61511:2016 fordert daher eine Risikoeinschätzung des SIS und entsprechende Maßnahmen. Quelle: RösbergDie Zuverlässigkeit eines SIS kann die gesamte funktionale Sicherheit einer Anlage beeinflussen. IEC 61511:2016 fordert daher eine Risikoeinschätzung des SIS und entsprechende Maßnahmen. Quelle: Rösberg
  • Die Zuverlässigkeit eines SIS kann die gesamte funktionale Sicherheit einer Anlage beeinflussen. IEC 61511:2016 fordert daher eine Risikoeinschätzung des SIS und entsprechende Maßnahmen. Quelle: Rösberg
  • Denise Rebstock, Produkt Manager Functional Safety Services & Solutions,  Rösberg Engineering Center Ludwigshafen
  • Mögliche „Einfallstore“ für Cyberangriffe. Quelle: Rösberg

Die zunehmende Vernetzung der Systeme in der Prozessindustrie und der Anschluss ans Internet machen Anlagen verletzlicher denn je. Hier setzen nun die geänderten Standards und Normen an. Die im Jahr 2016 revidierte IEC 61511 fordert ein Security Risk Assessment hinsichtlich der IT Security, also eine Risikobewertung für Sicherheitssysteme. Was bedeutet das für Anlagenbetreiber der Prozessindustrie in Bezug auf bereits realisierte Sicherheitssysteme und bei der zukünftigen Integration?

Um systematische und stochastische Fehler in einer Anlage zu vermeiden bzw. ihre Auswirkungen einzudämmen, macht die IEC 61508 (funktionale Sicherheit) konkrete Vorgaben. Die Norm bezieht sich auf elektrische, elektronische und programmierbare elektronische sicherheitsgerichtete Systeme (Safety Instrumented Systems, SIS). Bislang suchte man Fehlerursachen fast ausschließlich bei den in einer Anlage verbauten Hardwarekomponenten. Ein Sicherheitssystem (SIS) besteht aber nicht nur aus Aktoren, die im Notfall Anlagen in den sichern Zustand führen und Sensoren, die den Aktoren die dafür notwendigen Signale liefern. Eine entsprechende Steuerung übernimmt die sichere Kommunikation. Hier sollten daher weitere Fragestellungen nicht außer Acht gelassen werden: Beeinflussen Sicherheitslücken in der Software der Sicherheitssteuerung die gesamte funktionale Sicherheit einer Anlage? Und wenn ja, wo sind die Gefahren? Lassen sich mit einer HAZOP (hazard and operability study) Gefahren bezüglich Security analysieren und dementsprechende Maßnahmen zur Vermeidung bzw. Beherrschung in Sicherheitssystemen umsetzen, wie sie die revidierte IEC 61511 fordert? Können auch auf Softwareseite durch konsequenten Einsatz eines Functional-Safety-Management-Systems systematische Fehler vermieden und stochastische Fehler schneller entdeckt und eingedämmt werden?

Risikoeinschätzung der IT Security von SIS

Anlagenbetreiber sollten Angriffe auf Industrieanlagen nicht nur wegen des potenziellen wirtschaftlichen Schadens und der möglichen Gefahren für Mensch und Umwelt tunlichst vermeiden.

Der einhergehende Imageschaden, der durch einen solchen Angriff und seine Folgen entsteht, könnte immens sein. Gleichzeitig ist die Gesetzgebung deutlich. Sie fordert, dass der Anlagenbetreiber eine regelmäßige Risikoeinschätzung hinsichtlich IT Security seiner Sicherheitssysteme durchführen muss, um Risiken zu identifizieren. Die IEC 61511 ist seit gut einem Jahr als internationaler Standard für die Prozessindustrie gültig; auf nationaler Ebene wird derzeit die VDI 2180 vorbereitet, um die Forderungen des Standards für Deutschland festzulegen. Für Sicherheitssysteme relevant ist vor allem der Abschnitt 8.2.4 der IEC 61511, der sowohl für das SIS selbst als auch für das BPCS (Basic Process Control System) samt aller mit dem Sicherheitssystem verbundenen Systemen eine Risikobeurteilung hinsichtlich der IT-Sicherheit fordert. Dabei gilt es, alle möglichen Bedrohungen zu benennen, gleichgültig ob diese nun durch unbeabsichtigtes menschliches Versagen oder aktive bösartige Manipulation verursacht werden. Für diese Bedrohungen sind dann die möglichen Konsequenzen in Schadensausmaß, Wahrscheinlichkeit ihres Eintretens, Aufenthaltsdauer von Personen und Abwendbarkeit der potentiellen Gefahr zu bewerten. Dabei ist es wichtig, alle Phasen des Lebenszyk­lus des Sicherheitssystems zu betrachten, von der Entwicklung über Implementierung, Inbetriebnahme und Betrieb bis hin zu Wartung und Instandhaltung.

Sehr konkrete Vorgaben für die Risikoanalyse zum Schutz vor Cyberattacken macht die IEC 62443 (Industrielle Kommunikationsnetze – IT-Sicherheit für Netze und Systeme), auf die die IEC 61511 in diesem Zusammenhang verweist: Generell darf das IT Security Risk Assessment des Sicherheitssystems ausdrücklich Teil einer Risiko­analyse der gesamten Prozessautomatisierung einer Anlage sein. Somit haben es die Unternehmen mit der Umsetzung der IEC 61511 leichter, die bereits ein Functional Safety Management System in ihrem Unternehmen implementiert haben.

Risikoanalyse ist Pflicht des Betreibers

Allerdings bildet für viele die Umsetzung der Norm eine große Hürde, da sie Know-how in den Bereichen Prozessautomatisierung, funktionale Sicherheit und der IT Security erfordert, das meist weit über die eigenen Kernkompetenzen hinausgeht. Dennoch ist der Anlagenbetreiber in der Pflicht sicherzustellen, dass seine Sicherheitssysteme nicht angreifbar sind. Betroffen sind Industrieanlagen im Neubau ebenso wie Bestandsanlagen. In beiden Fällen kann es sinnvoll sein, Experten von außen mit ins Boot zu nehmen. Denn laut Norm ist die Risikobeurteilung zwingend Teil einer Anlagen­entwicklung im Lebenszyklus der funktionalen Sicherheit, muss aber auch bei jeder Änderung des Sicherheitssystems und in regelmäßigen Prüfungen wiederholt werden, um sicherzustellen, dass eine Anlage in Bezug auf die funktionale Sicherheit auf dem aktuellen Stand der Technik ist.

Externe Dienstleister können von der Entwurfsplanung bis hin zu Anlagenänderungen dabei helfen, die notwendigen Risikobeurteilung durchzuführen und für die Nachweispflicht sicher zu dokumentieren. Laut Forderung der Norm muss für Cyber Security ebenso wie bei der funktionalen Sicherheit der gesamte Sicherheitslebenszyklus einer Anlage betrachtet werden. Daher ist es sinnvoll, den Berater für das Thema funktionale Sicherheit bereits frühzeitig mit ins Projekt zu nehmen. In Bezug auf Cyber Security gilt es immer, das gesamte Kommunikationsnetzwerk samt Systemsteuerung zu betrachten, mögliche Schwachstellen ausfindig zu machen und Sicherheitslücken zu schließen. Externe Dienstleister überzeugen an dieser Stelle nicht nur durch ihren neutralen Blick, sondern auch durch die Spezialisierung auf die Themen funktionale und IT-Sicherheit sowie den geübten Umgang mit den entsprechenden Vorgehensweisen.

Functional Safety Management System und IT Security

Rösberg Engineering hat den Bedarf am Markt nach Unterstützung im Bereich funktionale Sicherheit frühzeitig erkannt. Daher beschäftigen wir uns seit Jahren nicht nur mit der Automatisierungsseite einer Anlage, sondern auch mit den dazugehörenden Themen rund um die funktionale Sicherheit. Experten für beide Bereiche arbeiten Hand in Hand. Die Kollegen aus dem Bereich funktionale Sicherheit waren bereits in zahlreichen Unternehmen bei der Integration eines Functional Safety Management-Systems (FSM) verantwortlich. Das eingesetzte FSM-System baut auf den einschlägigen rechtlichen Verordnungen, Vorgaben und Normen auf und orientiert sich am Sicherheitslebenszyklus, wie er in der IEC 61511 definiert ist. Zum Vermeiden systematischer Fehler nutzt das FSM-System z. b. sogenannte Formatvorlagen. Diese helfen, potentielle Fehlerursachen bspw. in Instandhaltungsarbeiten systematisch abzufragen. Zudem haben die Karlsruher eigene Formatvorlagen entwickelt. Diese werden Anlagenbetreibern im Zuge der Beratung zur Verfügung gestellt. Ebenso wichtig wie diese Dokumentation ist die systematische Benennung von SIL-Leveln und der Verantwortlichen für die Verifikation einzelner Schritte.

FSM plus IT Security Risk Assessment

Das bewährte FSM-System hat Rösberg nun um ein Modul für IT Security Risk Assessment erweitert. Auch hier fließt die über Jahre gesammelte Erfahrung ein. Mit dem Tool werden Anwender systematisch durch die Gefahrenanalyse und Risikobeurteilung geführt, um bspw. konkrete Angriffspunkte für Cyberattacken zu finden. Die Vorgehensweise kann ebenfalls aufdecken, wo Probleme im gesamten Sicherheitssystem, also auch in der Software des PLCs, Auswirkungen auf die funktionale Sicherheit der Gesamtanlage haben können. Mit diesen Informationen lässt sich dann klären, welche präventiven oder die Auswirkung reduzierenden Maßnahmen der Anlagenbetreiber ergreifen kann, um die funktionale Sicherheit einer Anlage auch im Falle von Problemen mit dem Sicherheitssystem zu gewährleisten. Wesentlicher Teil einer Gefahrenanalyse und Risikobeurteilung ist zudem die nachvollziehbare Dokumentation nach rechtlichen Vorgaben.

Das kombinierte Know-how aus den Bereichen Cyber Security und funktionaler Sicherheit macht ­Rösberg zum idealen Ansprechpartner für Fragen rund um die funk­tionale Sicherheit, FSM-Systeme und IT Security Risk Assessment.

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