Integrated Safety and Security Knowledge Modeling

Das Ziel des Dissertationsvorhabens "Integrated Safety and Security Knowledge Modeling" ist die Identifizierung von Vorgehensweisen, um sichere System-Architekturen im industriellen Umfeld zu modellieren. Das resultierende Modell soll sowohl Anforderungen der Cyber-Sicherheit als auch der funktionalen Sicherheit erfüllen. Zu schützende Assets (z.B.: kritische Geräte, Operatoren bzw. Bediener, Produktionsanlagen) werden durch einen risikobasierten Ansatz identifiziert, da der Ausfall eines sicherheitskritischen Gerätes einen höheren Schaden, als der Ausfall eines E-Mail-Servers in der gesamten Architektur verursachen kann. Es werden Angriffsvektoren und Bedrohungen der Assets identifiziert, welche die Kommunikation zwischen Maschinen (Machine-to-Machine Communication) und die Integration von IT (Information Technology) mit OT (Operational Technology) berücksichtigt. IT und OT haben sich unterschiedlich entwickelt, wodurch Herausforderungen bei der Verschmelzung beider Gebiete entstehen. Die IT fokussiert sich auf Schutzziele hinsichtlich der Cyber-Security. Vertraulichkeit und Integrität werden priorisiert behandelt, da ein temporärer Ausfall eines Geräts oder Dienstes von einigen Minuten keinen erheblichen Schaden in einer typischen IT-Architektur verursacht. Im Gegensatz dazu kann in einer OT-Architektur der Verlust der Verfügbarkeit kritischen Schaden verursachen, welcher die funktionale Sicherheit beeinflusst. Ein schwaches IT- Sicherheitsniveau kann die funktionale Sicherheit beeinträchtigen, wie folgendes Beispiel verdeutlicht: Eine Maschine soll in einen sicheren Zustand wechseln, sobald ein Lichtgitter aktiviert wurde. Wegen schwacher oder fehlender IT-Sicherheitsmaßnahmen konnte das System manipuliert werden und die Daten des Lichtgitters können nicht mehr ausgewertet werden. Folglich wurde die funktionale Sicherheitsfunktion deaktiviert und die Maschine führt ihren Betrieb auch in einer gefährlichen Situation fort. Um die gewünschte sichere Architektur zu modellieren, werden klassische IT-Bedrohungsmodelle (z.B.: STRIDE, Attack Trees) und Bedrohungsmodelle, welche für die funktionale Sicherheit relevant sind, überarbeitet, adaptiert und kombiniert. Abhängig von den entdeckten Bedrohungen entsteht ein Bedrohungsmodell, welches das Gesamtrisiko abschätzt. Basierend auf den identifizierten Bedrohungen wird ein Katalog mit Schutzmaßnahmen erstellt, welcher das vorhandene Niveau der Cyber-Sicherheit und der funktionalen Sicherheit für OT-Systeme evaluiert. Es werden internationale Standards (zB.: IEC 62443, IEC 61508) verwendet, um das Architektur-Modell zu erstellen.