Monitorovací kontrola a sběr dat(SCADA systémy) je architektura řídicího systému, která využívá počítače, síťovou komunikaci a grafická uživatelská rozhraní k řízení procesů na vysoké úrovni. Další periferie, jako jsou programovatelné logické regulátory a diskrétní PID regulátory, se také používají k propojení s procesním závodem nebo zařízením. Operátorská rozhraní, která umožňují řízení a vydávání procesních příkazů (změny požadované hodnoty regulátoru), jsou zpracovávána prostřednictvím počítačového systému SCADA. Řídicí logiku nebo výpočty řídicích jednotek v reálném čase však provádějí síťové moduly, které se připojují k polním senzorům a akčním členům.
Koncept SCADA
Koncept SCADA byl vyvinut jakouniverzální způsob vzdáleného přístupu k řadě lokálních řídicích modulů, které mohou být od různých výrobců, poskytující přístup prostřednictvím standardních automatizačních protokolů. Přehled SCADA systémů ukazuje, že tento software je velmi podobný distribuovaným řídicím systémům, ale využívá různé způsoby interakce s provozem. Zvládnou rozsáhlé procesy, které mohou zahrnovat více pracovišť a pracovat na velké vzdálenosti. Je to jeden z nejčastěji používaných typů průmyslových řídicích systémů, existují však obavy, že výkonné systémy SCADA jsou zranitelné vůči kybernetické válce / útokům kybernetického terorismu.
SCADA systémy - co to je?
Klíčovým atributem SCADA systému je jehoschopnost provádět sledovací operace na řadě dalších proprietárních zařízení. Doprovodný diagram je obecný model, který ukazuje funkční úrovně výroby pomocí počítačového řízení.
Funkční úrovně provozu řízení výroby:
- Úroveň 0 - provozní zařízení (převodníky průtoku a teploty) a koncové ovládací prvky (regulační ventily).
- Úroveň 1 - Průmyslové vstupní / výstupní (I / O) moduly a související distribuované elektronické procesory.
- Úroveň 2 – Řídí počítače, které shromažďují informace z uzlů procesoru v systému a poskytují obrazovky ovládání operátora.
- Úroveň 3 je úroveň řízení výroby, která neřídí přímo proces, ale sleduje výrobu a cíle.
- Úroveň 4 je úrovní plánování výroby.
Příklady použití
Pomocí konceptu SCADA lze sestavit velké i malé dotykové SCADA systémy.
Těchto systémů může být několikdesítky až několik tisíc regulačních smyček v závislosti na aplikaci. Vývoj SCADA systémů zahrnuje průmyslové, infrastrukturní a objektově orientované procesy:
- Průmyslové procesy zahrnujívýroba, řízení procesů, výroba energie, výroba a rafinace a mohou pracovat v nepřetržitém, dávkovém, opakovaném nebo diskrétním režimu.
- Infrastrukturní procesy mohou býtveřejné nebo soukromé a zahrnují úpravu a distribuci vody, shromažďování a čištění odpadních vod, ropovody a plynovody, přenos a distribuci energie a větrné farmy.
- Procesy zařízení, včetně budov, letišť, lodí a vesmírných stanic. Řídí systémy vytápění, ventilace a klimatizace, přístup a spotřebu energie.
Systémy SCADA však mohou mít bezpečnostní zranitelnost, proto je třeba posoudit rizika a řešení, která zvyšují úroveň zabezpečení.
Zpracování signálu
Důležitá součást většiny implementací SCADA systémůJe manipulace s alarmy. Systém sleduje, zda jsou splněny určité podmínky alarmu, aby určil, kdy došlo k události. Jakmile je detekována událost, je provedena jedna nebo více akcí (například aktivace jednoho nebo více alarmových indikátorů a případně generování e-mailových nebo textových zpráv pro informování řídicích operátorů nebo vzdálených operátorů SCADA). V mnoha případech bude muset operátor SCADA přiznat porušení nebo selhání.
Podmínky poplachu mohou být explicitní - např.alarmový bod je digitální stavový bod, který má buď NORMÁLNÍ hodnotu, nebo ALARM, který se vypočítá podle vzorce založeného na hodnotách v jiných analogových a digitálních bodech – nebo implicitně: SCADA systém může automaticky sledovat, zda je hodnota analogového bodu mimo vysoké a nízké hodnoty spojené s tímto bodem.
Příklady poplachových indikátorů zahrnují sirénu,vyskakovací okno na obrazovce nebo barevná nebo blikající oblast na obrazovce (která může fungovat podobně jako kontrolka „palivové nádrže v autě“). V každém případě je úlohou indikátoru alarmu upozornit operátora na část systému „v alarmu“, aby mohla být přijata vhodná opatření.
Komerční integrace a perspektiva SCADA systémů
Od roku 1998 téměř všichni významní výrobcinabízejí integrované systémy SCADA, z nichž mnohé využívají otevřené a neproprietární komunikační protokoly. Na trh také vstoupilo množství specializovaných balíčků třetích stran nabízejících vestavěnou kompatibilitu s většinou hlavních systémů, které umožňují strojním inženýrům, elektrotechnikům a technikům upravovat protokoly sami, aniž by k tomu potřebovali speciální program napsaný programátorem. Vzdálený terminál se připojuje k fyzickému zařízení a převádí elektrické signály ze zařízení na digitální hodnoty, jako je stav otevřený/zavřený od spínače nebo ventilu nebo měření (tlak, průtok, napětí nebo proud).
Komunikační infrastruktura a metody
Dohledové kontrolní systémy a systémy sběru datscada tradičně používá kombinaci rádiového a přímého drátového připojení, ačkoli SONET / SDH se také často používá pro velké systémy, jako jsou železnice a elektrárny. Funkce dálkového ovládání nebo monitorování výkonného systému Scada je často označována jako telemetrie. Někteří uživatelé chtějí, aby data SCADA putovala přes předem vytvořené podnikové sítě nebo sdílela síť s jinými aplikacemi. Dědictví raných protokolů s nízkou šířkou pásma však zůstává.
SCADA protokolování
SCADA protokoly jsou navrženy velmi kompaktně.Mezi typické starší protokoly SCADA patří Modbus RTU, RP-570, Profibus a Conitel. Tyto komunikační protokoly, s výjimkou Modbus (Modbus byl objeven společností Schneider Electric), jsou specifické pro prodejce SCADA, ale jsou široce používány. Standardní protokoly jsou IEC 60870-5-101, 104, IEC 61850 a DNP3. Tyto komunikační protokoly jsou standardizovány a uznávány všemi hlavními prodejci SCADA. Mnoho z těchto protokolů nyní obsahuje rozšíření pro práci přes TCP/IP. Zatímco použití běžných síťových specifikací, jako je TCP/IP, stírá hranice mezi tradičními a průmyslovými sítěmi, každá z nich má zásadně odlišné požadavky. Network Simulation lze použít ve spojení se simulátory SCADA k provádění různých analýz.
SCADA v současné fázi
S rostoucími požadavky na zabezpečení stále víceVyužívá se satelitní komunikace. To má klíčové výhody v tom, že infrastruktura může být soběstačná (nevyužívá obvody z veřejného telefonního systému), může mít zabudované šifrování a může být navržena s dostupností a spolehlivostí požadovanou operátorem SCADA systému. Dřívější zkušenosti s používáním pro spotřebitele byly neuspokojivé. Nejmodernější systémy třídy operátorů poskytují kvalitu služeb požadovanou pro SCADA.
Bezpečnostní problémy
SCADA systémy, které se integrujídecentralizovaná zařízení, jako jsou elektřina, ropovody, plynovody, rozvody vody a systémy sběru odpadních vod, byly navrženy tak, aby byly otevřené, spolehlivé a snadno ovladatelné. Přechod od proprietárních technologií ke standardizovanějším a otevřenějším řešením spolu s nárůstem počtu spojení mezi SCADA systémy, kancelářskými sítěmi a internetem je učinil zranitelnějšími vůči typům síťových útoků, které jsou v počítačové bezpečnosti poměrně běžné. Bylo zveřejněno varování o zranitelnosti, které informuje, že neověření uživatelé si mohou stáhnout citlivé konfigurační informace, včetně hash hesel, z indukčního samovznícení pomocí standardního typu útoku, který umožňuje přístup k Tomcat Embedded. Proto byla zpochybněna bezpečnost některých systémů založených na SCADA, protože byly považovány za potenciálně zranitelné vůči kybernetickým útokům.
Možnosti eliminace
Zvýšený zájem o zranitelnosti SCADA vedl kže výzkumníci našli problémy v komerčním návrhu systémů SCADA a obecnějších útočných technikách prezentovaných obecné bezpečnostní komunitě. V systémech SCADA s elektrickými a plynovými rozvody je zranitelnost velké instalované základny drátových a bezdrátových sériových komunikací v některých případech řešena používáním špičatých zařízení v drátové síti, která používají pokročilé šifrování autentizace a šifrování namísto nahrazení všech existujících uzlů. .
První zranitelnost
V červnu 2010 antivirová ochrana VirusBlokAdaoznámila první detekci malwaru, který napadá systémy SCADA (systémy Siemens WinCC / PCS 7) běžící na operačních systémech Windows. Malware se nazývá Stuxnet a používá čtyři zero-day útoky k instalaci rootkitu, který se následně dostane do SCADA databáze a ukradne designové a kontrolní soubory. Škodlivý program může také upravit řídicí systém a tyto změny skrýt. V říjnu 2013 vydala National Geographic dokument s názvem American Blackout, který se zabýval rozsáhlým kyberútokem na SCADA a rozvodnou síť Spojených států.
Rizika
SCADA systémy slouží k ovládání amonitorování fyzikálních procesů, jejichž příklady jsou přenos energie, přeprava ropných a plynových produktů, rozvod vody, semafory a další systémy používané jako základ moderní společnosti. Bezpečný provoz těchto SCADA systémů je velmi důležitý, protože kompromis nebo zničení ovlivní mnoho oblastí společnosti, které jsou daleko od původního kompromisu. Například výpadek proudu způsobený narušeným elektrickým systémem SCADA by měl za následek finanční ztrátu pro všechny zákazníky, kteří odebírali elektřinu z tohoto zdroje.
