Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind unverzichtbare Komponenten in industriellen Automatisierungssystemen, die für die Steuerung von Maschinen und Prozessen verwendet werden. Sie werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter Fertigung, Energieerzeugung, Transportwesen und viele andere. Trotz ihrer weit verbreiteten Verwendung und ihrer zentralen Rolle für die Effizienz und Produktivität von Unternehmen sind SPS-Systeme anfällig für Sicherheitslücken, die von Cyberkriminellen ausgenutzt werden können, um Schaden anzurichten.

Vorstellung des Dienstleisters NetWyl Informatik GmbH

NetWyl Informatik GmbH ist ein renommierter Anbieter von Cybersicherheitslösungen, der sich auf die Sicherung von industriellen Automatisierungssystemen, einschliesslich speicherprogrammierbarer Steuerungen, spezialisiert hat. Das Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung und Expertise im Bereich der Cybersicherheit und bietet massgeschneiderte Lösungen an, um Unternehmen bei der Identifizierung, Bewertung und Bekämpfung von Sicherheitslücken in ihren SPS-Systemen zu unterstützen. Durch einen ganzheitlichen Ansatz, der technologische, organisatorische und personelle Aspekte der Cybersicherheit umfasst, hilft NetWyl Informatik GmbH seinen Kunden dabei, ihre SPS-Systeme vor den zunehmenden Bedrohungen zu schützen.

Grundlagen von speicherprogrammierbaren Steuerungen

• Definition und Funktionsweise von speicherprogrammierbaren Steuerungen

Speicherprogrammierbare Steuerungen sind elektronische Geräte, die zur Automatisierung von industriellen Prozessen verwendet werden. Sie fungieren als zentrale Steuereinheiten, die digitale und analoge Eingangssignale verarbeiten, basierend auf vordefinierten Programmabläufen Entscheidungen treffen und entsprechende Ausgangssignale erzeugen. Im Wesentlichen ersetzen sie herkömmliche Relaisschaltungen und bieten eine flexiblere und programmierbare Lösung zur Steuerung von Maschinen und Prozessen.

Die Funktionsweise einer SPS beruht auf einem Zyklus von Einlesen, Verarbeiten und Ausgeben. Zunächst werden Eingangssignale von Sensoren oder anderen Quellen eingelesen und von der speicherprogrammierbaren Steuerung  verarbeitet. Anhand des Programmcodes werden dann entsprechende Entscheidungen getroffen, um die Ausgangssignale zu generieren, die an Aktoren oder andere Steuerungselemente gesendet werden, um den gewünschten Prozess zu steuern. Dieser Zyklus wiederholt sich kontinuierlich in Echtzeit, um die kontinuierliche Steuerung und Überwachung von industriellen Anlagen zu ermöglichen.

• Bedeutung von speicherprogrammierbarer Steuerung in industriellen Automatisierungssystemen

SPS-Systeme sind von entscheidender Bedeutung für industrielle Automatisierungssysteme, da sie eine effiziente und zuverlässige Steuerung und Überwachung von Maschinen und Prozessen ermöglichen. Durch ihre Programmierbarkeit und Flexibilität können SPS-Systeme an verschiedene Anforderungen und Prozessänderungen angepasst werden, was eine hohe Anpassungsfähigkeit und Produktivität in industriellen Umgebungen gewährleistet.

Die Verwendung von SPS-Systemen ermöglicht es Unternehmen, ihre Produktionsprozesse zu optimieren, die Qualität ihrer Produkte zu verbessern und die Effizienz ihrer Anlagen zu steigern. Darüber hinaus tragen SPS-Systeme zur Reduzierung von Kosten und Arbeitsaufwand bei, indem sie die manuelle Steuerung und Überwachung von Anlagen automatisieren und damit menschliche Fehler minimieren.

Insgesamt spielen SPS-Systeme eine wesentliche Rolle für die Wettbewerbsfähigkeit und Rentabilität von Unternehmen in einer Vielzahl von Branchen und sind unverzichtbare Komponenten moderner industrieller Automatisierungssysteme.

Typen und Ursachen von Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen

• Softwarebasierte Sicherheitslücken

Eine der Hauptursachen für Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen  sind Schwachstellen in der Software, die zur Programmierung und Steuerung der SPS verwendet wird. Diese Schwachstellen können durch Fehler bei der Entwicklung oder Implementierung der Software entstehen. Beispielsweise können unsichere Programmierpraktiken, unzureichende Validierung von Benutzereingaben oder fehlerhafte Konfigurationen dazu führen, dass Angreifer unbefugten Zugriff auf die SPS erhalten oder schädlichen Code ausführen können. Darüber hinaus können veraltete Softwareversionen, die nicht regelmässig aktualisiert werden, Sicherheitslücken aufweisen, die von Angreifern ausgenutzt werden können, um Zugriff auf das System zu erlangen.

• Hardwarebasierte Sicherheitslücken

Neben Software können auch Hardwarekomponenten von speicherprogrammierbaren Steuerungen  Sicherheitslücken aufweisen. Fehler bei der Herstellung oder Konfiguration von Hardwarekomponenten können dazu führen, dass die Integrität und Sicherheit des Systems beeinträchtigt wird. Beispielsweise können fehlerhafte oder unzureichend geschützte Speicher- oder Prozessoreinheiten dazu führen, dass Angreifer unbefugten Zugriff auf sensible Daten oder Steuerungsfunktionen der SPS erhalten. Darüber hinaus können physische Angriffe auf Hardwarekomponenten, wie z.B. das Manipulieren von Schaltkreisen oder das Einschleusen von Malware über USB-Ports, Sicherheitslücken in SPS-Systemen ausnutzen.

• Menschliche Fehler und Fehlkonfigurationen

Neben technischen Ursachen können auch menschliche Fehler und Fehlkonfigurationen zu Sicherheitslücken in SPS-Systemen führen. Mitarbeiter, die für die Programmierung, Konfiguration oder Wartung von SPS-Systemen verantwortlich sind, können versehentlich Fehler machen oder Sicherheitsrichtlinien nicht einhalten, die zu potenziellen Sicherheitslücken führen können. Beispielsweise können unzureichend geschulte Mitarbeiter unsichere Passwörter verwenden, sensible Informationen offenlegen oder Zugriffsrechte unzureichend verwalten, was es Angreifern ermöglichen kann, unbefugten Zugriff auf das SPS-System zu erlangen und Schaden anzurichten.

Auswirkungen von Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen

• Störung von Produktionsprozessen

Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen  können erhebliche Auswirkungen auf die Produktionsprozesse von Unternehmen haben. Wenn Angreifer Zugriff auf die Steuerungsparameter der SPS erhalten und diese manipulieren, können sie die Funktionalität der Maschinen und Anlagen beeinträchtigen. Dies kann zu Produktionsausfällen, unerwarteten Stillständen und einer Reduzierung der Produktionsleistung führen. In einigen Fällen können Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen  sogar zu schwerwiegenden Unfällen führen, die die Sicherheit von Mitarbeitern und die Umwelt gefährden.

• Physische Schäden an Anlagen und Maschinen

Ein weiteres ernsthaftes Risiko von Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen ist die Möglichkeit physischer Schäden an Anlagen und Maschinen. Durch die Manipulation von Steuerungsparametern oder die Ausführung von schädlichem Code können Angreifer Maschinen in einen fehlerhaften Zustand versetzen, der zu mechanischen Fehlfunktionen oder sogar zur Zerstörung von Anlagen führen kann. Physische Schäden können nicht nur teure Reparaturen und Ausfallzeiten verursachen, sondern auch die Produktionskapazität des Unternehmens beeinträchtigen und zu erheblichen finanziellen Verlusten führen.

• Finanzielle Verluste und Produktionsausfälle

Die finanziellen Auswirkungen von Sicherheitslücken in speicherprogrammierbaren Steuerungen  können erheblich sein. Neben den direkten Kosten für die Behebung von Schäden und die Wiederherstellung des Betriebs können Unternehmen auch Einnahmeverluste durch Produktionsausfälle und Betriebsunterbrechungen erleiden. Darüber hinaus können zusätzliche Kosten für forensische Untersuchungen, rechtliche Auseinandersetzungen und Reputationsschäden entstehen, die die finanzielle Belastung weiter erhöhen.

• Reputations- und Imageverlust für das Unternehmen

Ein Cyberangriff auf SPS-Systeme kann auch schwerwiegende Auswirkungen auf das Image und den Ruf eines Unternehmens haben. Kunden, Lieferanten und andere Stakeholder könnten das Vertrauen in das Unternehmen verlieren, wenn es nicht in der Lage ist, seine Systeme und Daten angemessen zu schützen. Ein Reputations- und Imageverlust kann langfristige Auswirkungen auf das Geschäft haben, indem Kunden abwandern, Lieferantenbeziehungen beeinträchtigt werden und das Unternehmen Schwierigkeiten hat, neue Geschäftspartner zu gewinnen.

Bekannte Sicherheitslücken und Schwachstellen in speicherprogrammierbaren Steuerungen

Fallbeispiele und historische Sicherheitsvorfälle

• Stuxnet-Angriff: Eines der bekanntesten Beispiele für einen Angriff auf speicherprogrammierbare Steuerung  ist der Stuxnet-Wurm, der im Jahr 2010 entdeckt wurde. Stuxnet wurde entwickelt, um iranische Urananreicherungsanlagen zu sabotieren, indem er SPS-Systeme manipulierte. Der Wurm nutzte mehrere Sicherheitslücken aus, um sich in die Steuerungssysteme einzuschleusen und die Funktion der Zentrifugen zu sabotieren, was zu erheblichen Schäden führte.
• TRITON-Angriff: Im Jahr 2017 wurde der TRITON-Angriff entdeckt, der speziell auf die Sicherheitsinstrumentierungssysteme (SIS) von Industrieanlagen abzielte, die für die Sicherheit von Anlagen in kritischen Industrieumgebungen verantwortlich sind. Der Angriff nutzte eine Sicherheitslücke in den SPS-Systemen aus, um die Sicherheitsfunktionen zu deaktivieren und potenziell schwerwiegende Unfälle zu verursachen.

Analyse von bekannten Sicherheitslücken und deren Auswirkungen

• Schwachstellen in der Firmware: Einige Sicherheitslücken in SPS können auf Schwachstellen in der Firmware der Geräte zurückzuführen sein. Diese Schwachstellen können es Angreifern ermöglichen, bösartigen Code einzuschleusen oder die Funktionalität der SPS zu manipulieren, um unerwünschte Aktionen auszuführen.
• Unzureichende Authentifizierung und Autorisierung: Ein weiteres häufiges Problem sind unzureichende Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen in SPS-Systemen. Wenn Benutzer oder Geräte nicht angemessen authentifiziert oder autorisiert werden, können Angreifer unbefugten Zugriff auf das System erlangen und sensible Steuerungsparameter ändern.
• Mangelnde Verschlüsselung und Integritätsprüfung: Sicherheitslücken können auch durch mangelnde Verschlüsselung und Integritätsprüfung in der Kommunikation zwischen SPS und anderen Systemen entstehen. Ohne angemessene Verschlüsselung können sensible Daten abgefangen oder manipuliert werden, was zu schwerwiegenden Sicherheitsverletzungen führen kann.