Industrie 4.0: Grundlegende Richtlinien für eine sichere OT-Entwicklung

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Gefährliche Designfehler und Schwachstellen in Legacy-Programmiersprachen für Industrieroboter.

Trend Micro stellt neue Forschungsergebnisse vor, die auf Designschwächen in Legacy-Programmiersprachen hinweisen, welche in industriellen Systemen zum Einsatz kommen. Die Sicherheitsforscher veröffentlichen zudem neue Richtlinien für sicheres Programmieren, die Entwicklern von Industrie-4.0-Anlagen helfen sollen, die Angriffsfläche für Softwareangriffe deutlich zu verringern. Dadurch können Betriebsunterbrechungen in OT-Umgebungen (Operational Technology) wirksam verhindert werden.

 

Industrielle Automatisierungswelt ist nicht darauf vorbereitet

Die in Zusammenarbeit mit der Polytechnischen Universität Mailand (Politecnico di Milano) durchgeführte Forschung zeigt umfassend, wie Designschwächen in älteren Programmiersprachen Automatisierungsprogramme angreifbar machen. Angreifern bietet sich bei Manipulationen die Möglichkeit, Industrieroboter, Automatisierungs- und Produktionsanlagen zu stören und geistiges Eigentum zu stehlen. Dem Bericht nach scheint die industrielle Automatisierungswelt nicht darauf vorbereitet zu sein, die Ausnutzung der gefundenen Schwachstellen zu erkennen und zu verhindern. Seitens der Industrie ist es deswegen zwingend erforderlich, bewährte Sicherheitsmaßnahmen aus der Netzwerksicherheit und sichere Verschlüsselungspraktiken zu übernehmen und zu etablieren. Dazu stehen die Forscher bereits in engem Austausch mit Branchenführern.

 

Herstellerspezifische Sprachen sind nicht auf aktive Angreifer vorbereitet

»Da das Aufspielen von Patches und Updates auf ein mit dem Netzwerk verbundenes OT-System oftmals unmöglich ist, muss die Entwicklung bereits im Vorfeld sicher sein«, erklärt Udo Schneider, IoT Security Evangelist Europe bei Trend Micro. »Heutzutage hängt das Software-Rückgrat der industriellen Automation von Legacy-Technologien ab, die allzu oft verborgene Schwachstellen enthalten. Dazu zählen Urgent/11 und Ripple20 ebenso wie Variationen von Y2K-ähnlichen Architekturproblemen. Wir wollen nicht nur auf diese Herausforderungen hinweisen, sondern wieder einmal die Führung beim Schutz der Industrie 4.0 übernehmen, indem wir konkrete Hilfestellung für Design, Entwicklung, Verifizierung und laufende Wartung sowie Tools zum Scannen und Blockieren von bösartigem und anfälligem Code anbieten.«

Bei der Entwicklung der bisherigen, herstellerspezifischen Programmiersprachen wie RAPID, KRL, AS, PDL2 und PacScript wurde die Möglichkeit eines aktiven Angreifers nicht berücksichtigt. Da es diese Sprachen schon seit Jahrzehnten gibt, sind sie heute für wichtige Automatisierungsaufgaben in der Fabrikhalle unerlässlich, können aber selbst nicht einfach repariert werden.

Schwachstellen sind nicht nur ein Problem in den mit herstellerspezifischen Sprachen geschriebenen Automatisierungsprogrammen. Wie die Forscher an einem Beispiel zeigen, kann sogar eine neue Art von sich selbst verbreitender Malware in einer der Legacy-Programmiersprachen erstellt werden.

 

Schreiben sicherer Arbeitsprogramme

Trend Micro Research hat eng mit dem Robotic Operating System Industrial Consortium zusammengearbeitet, um Empfehlungen zu erarbeiten, wie die Ausnutzbarkeit der identifizierten Probleme reduziert werden kann [1].

»Die meisten Industrieroboter sind für isolierte Produktionsnetzwerke ausgelegt und verwenden Legacy-Programmiersprachen«, sagt Christoph Hellmann Santos, Programm-Manager beim ROS-Industrial Consortium Europe. »Sie können anfällig für Angriffe sein, wenn sie zum Beispiel mit dem IT-Netzwerk eines Unternehmens verbunden sind. Deshalb haben ROS-Industrial und Trend Micro gemeinsam Richtlinien für ein korrektes und sicheres Netzwerk-Setup zur Steuerung von Industrierobotern mit ROS entwickelt.«

Laut der neuen Richtlinien können Task-Programme, die auf diesen Sprachen basieren und die automatischen Bewegungen von Industrierobotern steuern, auf sicherere Weise geschrieben werden, um das Risiko in der Industrie 4.0 zu mindern. Die wesentlichen Punkte, die für das Schreiben sicherer Arbeitsprogramme zu berücksichtigen sind, lauten:

  • Behandeln Sie Industriemaschinen als Computer und Arbeitsprogramme als leistungsfähigen Code
  • Jede Kommunikation authentifizieren
  • Richtlinien zur Zugangskontrolle implementieren
  • Immer eine Eingabe-Validierung durchführen
  • Immer eine Ausgabe-Säuberung durchführen
  • Ordnungsgemäße Fehlerbehandlung ohne Offenlegung von Details implementieren
  • Geeignete Konfigurations- und Deployment-Verfahren einrichten!

Darüber hinaus haben Trend Micro Research und das Politecnico di Milano ein zur Patentierung anstehendes Tool entwickelt, mit dem anfälliger oder bösartiger Code in Task-Programmen erkannt und so Schäden zur Laufzeit verhindert werden können.

Als Ergebnis dieser Untersuchung wurden sicherheitsrelevante Merkmale in den acht meistverbreiteten industriellen Roboter-Programmierplattformen identifiziert und insgesamt 40 Fälle von anfälligem offenem Quellcode gefunden. Ein Anbieter hat das von einer Schwachstelle betroffene Automatisierungsprogramm bereits aus seinem App-Store für industrielle Software entfernt. Zwei weitere Schwachstellen wurden vom Entwickler bestätigt, was zu einer fruchtbaren Diskussion führte. Einzelheiten zu den Schwachstellen wurden auch vom ICS-CERT (Industrial Control Systems Cyber Emergency Response Team) der US-Heimatschutzbehörde in einer Warnmeldung veröffentlicht [2].

 

Weitere Informationen

Den vollständigen Bericht finden Sie unter folgendem Link: https://www.trendmicro.com/vinfo/de/security/news/internet-of-things/unveiling-the-hidden-risks-of-industrial-automation-programming

 

[1] vgl. https://rosindustrial.org/news/2020/6/23/how-to-securely-control-your-robot-with-ros-industrial

[2] vgl. https://us-cert.cisa.gov/ics/alerts/ICS-ALERT-20-217-01

Industrie 4.0 – Digitalisierung der Produktion

Das Labor, in dem wir einige unserer Ergebnisse getestet haben (Bildquelle: Trend Micro)

 

Die Auswirkungen der Schwachstelle, die entsteht, wenn das Sicherheitssystem nicht korrekt konfiguriert ist (von links nach rechts: der End-Effektor an Ort und Stelle, der End-Effektor, nachdem er abgefallen ist, der Roboterarm ohne den End-Effektor) (Bildquelle: Trend Micro)

 

Die Schichten des Software-Stacks (einschließlich Programme für Automatisierungsaufgaben) und was ihre jeweiligen Schwachstellen beeinträchtigen könnten (Bildquelle: Trend Micro)

 

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