Segurança em Centro de Controle da Operação para

Sistemas de Automação SCADA na Distribuição de Água

� Graduação em Tecnologia em Processamento de Dados pela UNICID;� Pós-graduação em Ciência da Computação pela FASP;� Pós-graduação em Administração Estratégica Empresarial pela UNINOVE; � Mestrando em Engenharia da Computação – Redes de Computadores pelo

Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT/USP (Previsão da Defesa: 26/11/2014).

� Professor Especialista dos cursos de graduação em Sistema de Informação, Redes de Computadores, Banco de Dados, Gestão de Projetos e Gestão da Tecnologia da Informação;

� Gestor de TI na Cia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo -SABESP – Unidade de Negócio Leste;

� Consultor em Governança de TI pela ITPASSPOT.

� ITIL® V3 Foundation (EXIN);� IT Service Management Foundation according to ISO/IEC 20000 (EXIN);� Information Security Foundation based on ISO/IEC 27002 (EXIN).

Silvio Rocha

• Motivadores e Justificativa• Objetivo• Referencial Teórico• Trabalhos Relacionados• Proposta• Validação• Conclusão

Agenda

Motivadores e Justificativas� Envolvimento com ambientes SCADAs no setor de saneamento com foco na distribuição de água;

� A área de sistemas automatizados vem ganhando maior visibilidade nos últimos anos e a sua utilização torna-se cada vez mais importante para os negócios, principalmente pela sua integração com as redes corporativas;

� Garantir uma melhor proteção das informações que trafegam nas redes de automação, que se atacadas podem ter grande impacto na sociedade;

� Os sistemas de controle e aquisição de dados (Supervisory Control andData Acquisition – SCADA) estavam protegidos de ataques externos e internos graças a seus protocolos proprietários e redes isoladas;

� Com o crescente uso do padrão Ethernet nas estruturas de automação industrial, esse ambiente vem convergindo para sistemas abertos e com isso levanta a questão da segurança da informação.

Motivadores e JustificativasFigura 1 – Compara três anos e mostra o crescimento em incidentes (azul) e o nível de impacto (vermelho) para as organizações que utilizem sistemas de controle.

Figura 2 – Mostra a distribuição por setor para todos os incidentes relatados em 2011.No setor de saneamento (água) temos um elevado número de incidentes devido as características de acesso remoto inseguro.

Objetivo

O objetivo do artigo é propor um modelo de arquitetura conceitual de segurança em redes de automação por meio de mecanismo de autenticação e autorização, tendo por base os conceitos das normas ISO/IEC 27002 e ISA 99 para o ambiente SCADA no saneamento, com foco principal no processo de distribuição de água.

Referencial TeóricoSegurança da Informação

De uma maneira simplista, a grande maioria dos incidentes é causado intencionalmente por pessoas maliciosas. Para tornar uma rede segura e proteger contra ameaças e ataques, pode-se utilizar:

� Sistema de Detecção de Intruso – IDS� Firewall� Criptografia� Tecnologias de Autenticação e Autorização

O padrão 802.1x se integra com o padrão AAA (Authentication, Authorization and Accounting) da IETF (Internet Engineering Task Force). Em segurança da informação, o padrão AAA é uma referência aos protocolos relacionados com os procedimentos de:

� autenticação;� autorização e � contabilização

Norma ISA 99 - Arquitetura da Automação Industrial

Entre os principais elementos dessa arquitetura estão os sistemas SCADA ou supervisórios, são sistemas digitais que provem supervisão, controle, gerenciamento e monitoramento dos processos em tempo real.

� Unidade de Terminal Remota (Remote Terminal Unit – RUT)� Controlador Lógico Programável (Programmable Logic Controller – PLC)� Interface Homem-Máquina (Humam Machine Interface – HMI)� Protocolos de Redes Industriais (CAN Bus, Modbus, Profibus, etc)

O RADIUS é um protocolo utilizado para disponibilizar acesso a redes utilizando a arquitetura AAA.

Implementado em pontos de acesso sem fio, switches e outros tipos de dispositivos que permitem acesso autenticado a redes de computadores. O protocolo RADIUS é definido pela RFC 2865 (RIGNEY, 2000).

O RADIUS foi idealizado para centralizar as atividades de Autenticação, Autorização e Contabilização.

Referencial Teórico

TECNOLOGIA DESCRIÇÃOVULNERABILIDADES

CORRIGIDASDEFICIÊNCIAS RECOMENDAÇÕES

Redes Virtuais(Vlan)

Segregação de redes físicas e redes lógicas

Segregação do tráfego

Spoof de MacProtocolos Spanning treeVLAN Hopping

Atualizações periódicas de versão.Segregação entre rede corporativa e a rede industrial.

Firewalls de RedeMecanismo usadopara controle de tráfego.

Proteção do tráfego de rede que passa através do dispositivo

Necessidade de trabalhar em conjunto com detectores de intrusão;Grande quantidade de Logs;Profissionais treinados paraoperações diárias.

Segmentation of the networks into zones;Criação de uma DMZ para o tráfego de Internet.

Redes VirtuaisPrivadas (VPN)

Acesso Remoto com criptografia

Acesso às redescontrolado via autenticação

Acesso de qualquer lugar(Internet) à rede corporativa

Processo de autenticação forte

Utilidades do log de auditoria

Suporte à ferramenta de log

Verificação de autenticação e utilização

Documentação e backupextensos

Planejamento estratégico emconjunto com outras áreas.

AutenticaçãoBiométrica

Autenticaçãobiométrica

Atutenticação forte Não é amplamente usadoUso ocasional em equipamentorestrito

Tecnologia de Autenticação e Autorização

Permissão e níveisde acesso

Acesso controlado a redes, via autenticação

Necessidade de sincronizar todos os ativos no ambiente

Método de autenticação / autorização centrados na rede

CriptografiaProcesso de encriptação e decriptação

Criptografia emtráfego de texto puro

Deve ser usado um método de criptografia suportado portodos os equipamento

Utilização de criptografia em todasas comunicações internas e externas

Detectores de Intrusão

Utilidade para a detecção de eventosnão permitidos narede

Identificação de tráfego malicioso

Requer atualizações de assinaturas e excesso de falsos positivos

Utilização em segmentos

Controle FísicoAcesso restrito aosequipamentos decampo

Somente pessoasautorizadas podemoperar e realizaralterações físicas

Se não for usado com ummétodo biométrico, poderevelar-se ineficaz

Acesso controlado

Recomendações da ISA

Trabalhos RelacionadosTipo Tema Objetivo

DissertaçãoCibersegurança em sistemas de automação em plantas de tratamento de água.

Propor uma metodologia cujo foco seja e minimização dos riscos de segurança.

ArtigoICS-CERT Incident Response Summary Report: 2009 –2011.

Apresentar um resumo dos incidentes cibernéticos e orinetar a defesa dos ambientes de sistema de automação contra ameaças cibernéticas emergentes.

Guia

Guia de Referência para a Segurança das InfraestruturasCríticas da Informação –Versão 01 – Nov/2010.

Reunir métodos e instrumentos, visando garantir a Segurança das InfraestruturasCríticas da Informação e com isso assegurar, dentro do espaço cibernético, ações de segurança da informação e comunicações como fundamentais para garantir disponibilidade, integridade, confidencialidade e autenticidade da informação, no âmbito da Administração Pública Federal.

Trabalhos RelacionadosTipo Tema Objetivo

Norma ANSI/ISA–99Segurança para Automação Industrial e Sistemas de Controle: Terminologia, Conceitos e Modelos

ArtigoArquitetura de Segurança da Informação em Redes de Controle e Automação.

Ilustrar uma arquitetura de uma solução de segurança para os diversos estágios de evolução dos sistemas de automação que compõem as instalações da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco – CHESF.

Guia

Firewall Deployment for SCADA and Process Control Networks – Good Practice Guide - CPNI

Coleção de informações que foram resumidas em um artigo em termos de arquitetura de firewall, implantação, concepção e gestão para determinar práticas de segurança atuais.

Livro Industrial Network SecurityProteção de infraestruturas críticas, Redes para Smart Grid, SCADA e outras sistemas de controle industrial.

Norma ABNT NBR ISO/IEC 27002Código de prática para a gestão da segurança da informação.

Proposta� A proposta desenvolvida foi norteada por todos os trabalhos relacionados nessa apresentação, porém teve forte influência das normas ANSI/ISA 99 e ISO 27002, como também do Guia de Boas Práticas do Centro de Proteção Nacional de Infraestrutura (CPNI).

� Para o artigo optou-se pelo estudo dos modelos de arquitetura de automação SCADA que pudessem ser aplicados no setor de saneamento, em especial distribuição de água.

� Com base na norma ISA 99, veremos no próximo slide um diagrama de uma arquitetura recomendada para uma série de situações práticas e mostra como definir zonas de segurança.

Proposta

PropostaOutro estudo utilizado nesse artigo foi realizado pelo Grupo de Tecnologia da Informação Avançada (Group for Advanced Information Technology – GAIT) que analisou implantações de redes SCADA e identificou oito arquiteturas:

Arquiteturas Segurança Gerenciamento Disponibilidade Po ntuação

1) Duas interfaces de Rede nos Computadores; 1,00 2,00 1,00 4,00

2) Servidor com duas interfaces de rede e com software defirewall pessoal;

2,00 1,00 1,00 4,00

3) Filtragem de pacotes Router/Switch Camada 3 entre aRede de Controle de Processos e a Rede Corporativa;

2,00 2,00 4,00 8,00

4) Firewall com duas portas, uma na Rede de Controle deProcessos e outra na Rede Corporativa;

3,00 5,00 4,00 12,00

5) Combinação de Router/Firewall entre Rede de Controlede Processos e Rede Corporativa;

3,50 3,00 4,00 10,50

6) Firewall com zonas desmilitarizadas entre a Rede deControle de Processos e a Rede Corporativa;

4,00 4,50 4,00 12,50

7) Firewalls emparelhados entre a Rede de Controle deProcessos e a Rede Corporativa;

5,00 3,00 3,50 11,50

8) Combinações de Firewall e VLAN entre a Rede deControle de Processos e a Rede Corporativa.

4,50 3,00 5,00 12,50

Pontuação aproximada para arquiteturas de redes SCA DA

Pontuação (1 = Pior e 5 = Melhor)

Sistemas de Negócio e Informação

SCADA e Sistemas

Supervisório

Automação Industrial e

Sistemas de Controle

SCADA DMZ

Mesmo com essas diferenças funcionais entre as redes de automação e asredes corporativas, a integração é necessário conforme já explanado.

Por essa razão é recomendado uma arquitetura segura e que para validaçãodesse artigo será adotado a arquitetura de número 8 – Combinações deFirewall e VLAN entre Rede de Controle de Processos e a RedeCorporativa.

Essa arquitetura será complementada de alguns mecanismos de proteçãode perímetro ligados a tecnologia de autenticação e autoriza ção ,propostos pelo autor deste artigo.

Proposta

Validação

Para validação da proposta utilizou-se de duas situações:

� Ambiente existente de produção com os servidores SCADAssegregados por VLAN;

� Ambiente de laboratório prático para validação do processo de autenticação e autorização RADIUS, por meio do servidor FreeRadius e serviço de diretório LDAP.

Centro de Controle

Rede de Controle do

Processo

Estação de Tratamento

de Água

Reservatórios de Água

Rede Corporativa

Internet

Rede de Automação

Rede de Automação no Campo

ServidorAplicação

ServidorSCADA

Corporativo

ServidorOPC

ServidorRADIUS/

LDAP

ServidorHistoriador

HMI Local

HMI Local

HMI Local

Estação de Tratamento

de Água

RTU ou PLC

RTU ou PLC

RTU ou PLC

Arquitetura Conceitual

Filias

ServidorSCADA WEB

Rede Corporativa

Frame RelayAutomação

MPLS - Rede Corporativa

RADIUS/MSCHAP

ServidorRADIUS/LDAP

ServidorHistoriador

ServidorSCADA WEB

Rede Corporativa

ServidorAplicação

ServidorSCADA

Corporativo

ServidorOPC

Rede de Controle do Processo

Centro de Controle

802.1x/PEAP/MSCHAPv2

RADIUS/TLS

Arquitetura Física e Lógica

Rede IP10.66.8.0/21

VLAN 2

Rede IP172.21.0.0/24

VLAN 1

Firewall/NAT

Rede IP192.168.0.0/24

Autenticação com 802.1x

Liberação de acesso na VLAN

Internet

Autenticação e autorização

Conclusões

• Existe uma melhoria significativa na segurança com a utilização defirewalls para separação das redes de processo das redes corporativas,por meio de DMZ e Vlan;

• Utilizar um ambiente de rede que possua mecanismos de autenticação eautorização para acesso ao meio é uma das formas de aumentar asegurança;

• Com o processo de autorização, somente usuários legítimos edevidamente identificados tem acesso aos recursos disponíveis. Já oprocesso de autorização fornece flexibilidade para implementar umahierarquia de acesso, bem como manter centralizada a base de usuários.

Silvio Rocha

srocha.silva@yahoo.com.br

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