تقليل مخاطر العمليات في خطوط الأنابيب: دليل شامل للمشغلين

لعدة عقود، كانت المخاطر الأساسية للشبكات الكبيرة من خطوط الأنابيب مادية: التآكل، الفشل الميكانيكي، أو في بعض الحالات، التخريب. كان التركيز دائمًا على الصُلب، والصمامات، وأجهزة قياس الضغط. ولكن اليوم، لا تسير التهديدات الأكثر خبثًا على طول خط الأنابيب نفسه؛ بل تسير عبر الطرق الرقمية غير المرئية التي تتحكم فيه.  

الهجوم على نظام التشغيل الخاص بخط الأنابيب ليس مجرد اختراق بيانات؛ بل كارثة مادية محتملة. إنها الأوامر الرقمية التي تفتح صمامًا بصمت، أو تزيد ضغط خط، أو تعطل نظام السلامة الحساس. هذا ليس نظرياً؛ إذ حدثت العديد من أحداث الأمان المتعلقة بتكنولوجيا التشغيل مؤخرًا وأطلقت نداءات تحذير واضحة توضح كيف يمكن لثغرة، حتى لو نشأت في الجانب التقني، أن تشل خطًا حيويًا للطاقة. بالنسبة لمشغلي النفط وخطوط الأنابيب، لم يعد أمان تكنولوجيا التشغيل هو شأن قسم تكنولوجيا المعلومات وحده. إنها جانب أساسي من سلامة العمليات والنزاهة البيئية والأمن الوطني.

تحتاج إجراءات الأمان لهذه العمليات الحرجة إلى تغيير في التفكير، من رؤية الأمان كدفاع ثابت إلى اعتباره نظامًا ديناميكيًا مستمرًا. إنها تهدف إلى بناء نظام مرن يمكنه ليس فقط صد الهجمات، بل أيضًا الكشف عنها، احتوائها، والتعافي منها بأقل تأثير على العمليات. تبدأ هذه الرحلة بفهم المشهد الفريد لنظامك العصبي الرقمي.

التحقيق: اكتشف ما حدث في جاكوار لاند روفر 

الخطوة 1: لا يمكنك حماية ما لا تستطيع رؤيته،  أهمية رؤية الأصول

تخيل محاولة حماية قلعة دون معرفة جميع أبوابها، ونوافذها، وممراتها السرية. إنها مهمة مستحيلة. ومع ذلك، هذا هو حال الكثير من عمليات خطوط الأنابيب اليوم. عقود من النمو العضوي، أنظمة تعمل بمواصفات معينة، واعتماد تاريخي على الفجوة الرقمية المزعومة أدت إلى شبكات تكنولوجيا تشغيل معقدة وسوء توثيق.

رؤية الأصول هي الخطوة الأساسية غير القابلة للتفاوض في أي برنامج لأمان التشغيل. إنها العملية الأساسية لإنشاء قائمة شاملة ومفصلة لكل جهاز داخل بيئة أنظمة التحكم الصناعي بك. هذا لا يتعلق فقط بتحديد وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وأجهزة المحطة البعيدة. الرؤية الحقيقية تعني فهم:

· ما لديك: كل خادم، محطة عمل، وحدة تحكم، محول شبكة، ومستشعر. وهذا يشمل المصنع، رقم الطراز، والموقع الفعلي.

· ما يعمل عليه: إصدارات البرنامج الثابت والبرامج المحددة لكل جهاز. تعد ثغرة غير مُعالجة في البرنامج الثابت لجهاز التحكم القابل للبرمجة بمثابة باب مفتوح على مصراعيه للمهاجم.

· كيف يتواصل: من يتحدث مع من؟ يعد رسم خريطة تدفقات البيانات بين محطة التحكم الرئيسية لنظام SCADA، ومحطات المضخات البعيدة، ومواقع صمامات الكتلة أمرًا ضروريًا. ما هي البروتوكولات المستخدمة (مثل Modbus، DNP3، OPC)؟ هل الاتصالات مشفرة؟

· من لديه الوصول: ما هي المستخدمين والتطبيقات الذين لديهم أذونات للتفاعل مع هذه الأنظمة؟ هل يستمر جهاز كمبيوتر محمول للمقاول بالاتصال المباشر بشبكة التحكم الحرجة؟

بدون هذا الفهم الدقيق، أنت تعمل بشكل أعمى. لا يمكنك سد الثغرات التي لا تعرف بوجودها، لا يمكنك تقسيم الشبكة التي لم تُخَطَط، ولا يمكنك اكتشاف حركة المرور الضارة ما لم يكن لديك أساس لما يبدو عليه "الطبيعي". يتطلب تحقيق ذلك أدوات خاصة بوعي التشغيل يمكنها التسلل إلى حركة مرور الشبكة دون تعطيل العمليات الصناعية الحساسة.

تقوم هذه الأدوات بفك تشفير البروتوكولات الصناعية وبناء خريطة حية لبيئتك، مما يوفر الحقيقة الأساسية اللازمة لاتخاذ قرارات أمان مستنيرة.

الخطوة 2: رسم المسار,  الإبحار مع NIST و IEC 62443

بمجرد أن تتمكن من رؤية مملكتك الرقمية بالكامل، فإن السؤال التالي هو ما يجب فعله لحمايتها. الدخول في أمان تكنولوجيا التشغيل بدون خطة هو مثل الإبحار في مياه غادرة بدون خريطة. لحسن الحظ، توفر الأطر المعتمدة على الصناعة المخططات والبوصلة اللازمة لتوجيه رحلتك. اثنان من الأبرز هم إطار العمل للأمن السيبراني NIST  ومجموعة المعايير IEC 62443.

فكر فيهم ليس كقوانين صارمة ومتنافسة، بل كأدلة تكمل بعضها البعض.

NIST CSF: "ماذا" في استراتيجيتك

يوفر NIST CSF إطارًا استراتيجيًا على مستوى عال ينظم أنشطة الأمان إلى خمس وظائف أساسية. إنه بسيط، وقابل للتكيف، ويساعد على التواصل بشأن وضع الأمان إلى الجميع من المهندسين إلى الإدارات العليا.

· التعريف: يتوافق هذا مباشرة مع خطوتنا الأولى، رؤية الأصول. يتعلق الأمر بفهم بيئتك، أصولك، تدفقات البيانات، والمخاطر المرتبطة بها.

· الحماية: يتضمن تنفيذ الضمانات. بالنسبة لخطوط الأنابيب، يعني ذلك التحكم في الوصول، تقسيم الشبكة، وتحصين الأجهزة.

· الاكتشاف: هذه هي وظيفة المراقبة المستمرة. كيف تعرف في الوقت الفعلي أن هناك شيئًا خاطئا؟ يشمل ذلك اكتشاف الشذوذ وتسجيل أحداث الأمان.

· الرد: عندما يتم اكتشاف حادث، ماذا تفعل؟ يتطلب ذلك خطة استجابة للحوادث محددة جيدًا وممارسة خاصة ببيئات التشغيل.

· التعافي: كيف تستعيد القدرة التشغيلية بعد الحادث؟ ويتضمن ذلك نسخ احتياطية موثوقة وإجراءات استعادة تقلل من وقت التعطل.

IEC 62443: "كيف" لتطبيقك

إذا كان NIST يخبرك بما يجب القيام به، فإن IEC 62443 توفر المخطط الهندسي التفصيلي لكيفية القيام بذلك داخل بيئة أنظمة الأتمتة والتحكم الصناعي. إنه المعيار الذهبي لأمان التشغيل، كتب من قبل مهندسي أنظمة التحكم لمهندسي أنظمة التحكم.

المفهوم الأساسي في IEC 62443 هو "المناطق والممرات." إنها منهجية قوية لتقسيم عمليات خطوط الأنابيب إلى أجزاء أصغر قابلة للإدارة.

· المناطق: تجمع الأصول (منطقية أو مادية) التي تشترك في متطلبات الأمان المشتركة. قد يكون شبكة التحكم في محطة المضخات منطقة واحدة. قد يكون نظام SCADA الأساسي منطقة أخرى. سيكون نظام الأمان الأداتي (SIS) خاصاً به، منطقة محمية بشكل كبير.

· الممرات: مسارات الاتصال التي تربط المناطق. تُطبق الضوابط الأمنية على هذه الممرات لإدارة وتقييد تدفق البيانات.

من خلال تحديد المناطق والممرات، يمكنك تطبيق تدابير أمنية مستهدفة حيث تكون في أمس الحاجة إليها. يُدخل المعيار أيضًا مستويات الأمان (SLs)، التي تحدد المتانة الأمنية المطلوبة لمنطقة معينة، بدءًا من SL1 (الحماية ضد الانتهاكات العارضة) إلى SL4 (الحماية ضد التهديدات على مستوى الدولة). يتيح لك هذا إجراء تقييم للمخاطر وتحديد أن أنظمة السلامة الحساسة لديك تحتاج إلى SL3، بينما قد يحتاج نظام مراقبة أقل أهمية إلى SL2 فقط. يضمن النهج القائم على المخاطر استثمار مواردك بشكل فعّال.

الخطوة 3: الحواجز الرقمية,  القوّة الفائقة للتقسيم

تم بناؤ السلاح البحري الحديث مع عدة مقصورات مانعة لتسرب المياه. في حالة اختراق إحداهما، تُغلَق الحواجز لاحتواء الفيضانات وإنقاذ السفينة. ينطبق تقسيم الشبكة في بيئة التشغيل على المبدأ نفسه تمامًا للهجمات السيبرانية. إنه السيطرة المعمارية الفردية الأكثر فعالية لتحسين مرونة شبكة خطوط الأنابيب.

الهدف هو منع المتسلل الذي يحصل على موطئ قدم في جزء واحد من الشبكة من الانتقال إلى سبب جل المحطة بأكملها. إذا أصاب البرمجيات الخبيثة جهاز كمبيوتر محمول للصيانة في مكتب إقليمي، يجب أن يكون من المستحيل عليها الوصول إلى أجهزة التحكم الرئيسية التي تتحكم في ضغط خط الأنابيب.

يوفر نموذج بوردو لأنظمة التحكم الصناعي التسلسل الهرمي المفاهيمي الكلاسيكي للتقسيم.

· المستوى 5/4 (شبكة تكنولوجيا المعلومات): أنظمة الشركات، البريد الإلكتروني، وصول الإنترنت.

· المستوى 3.5 (DMZ): منطقة عازلة بين تكنولوجيا المعلومات والتشغيل. تُنشر البيانات من شبكة التشغيل هنا لكي تستهلكها شبكة تكنولوجيا المعلومات، لكن الحركة الموجهة من تكنولوجيا المعلومات إلى التشغيل يتم حظرها.

· المستوى 3 (إدارة العمليات): خوادم SCADA، قواعد بيانات المؤرخ.

· المستوى 2 (التحكم الإشرافي): واجهات الإنسان والآلة ومحطات عمل التحكم لموقع معين.

· المستوى 1/0 (التحكم في العمليات): وحدات التحكم القابلة للبرمجة، أجهزة المحطة البعيدة، المستشعرات، والمشغلات التي تتحكم فعليًا في خط الأنابيب.

تشكل الحدود بين هذه المستويات حواجزك الرقمية. تُعزّز الجدران النارية، البوابات أحادية الاتجاه، وقوائم التحكم في الوصول. المبدأ الأساسي هو "المنع الافتراضي." يجب السماح بالاتصالات التي تمت الموافقة عليها صراحة بين أجهزة معينة لأغراض معينة فقط. يتم حظر جميع الحركة الأخرى. يقلّل هذا النموذج u001Eالأقل امتيازًاu001E بشكل جذري من سطح الهجوم ويحتوي على تأثير أي اختراق ناجح.

الخطوة 4: العين المراقبة دائمًا,  المراقبة المستمرة وتقييم المخاطر

أمان خط الأنابيب ليس مشروعًا قائمًا على "الإعداد والنسيان". إنها عملية لاكتساب الوعي. تتطور منظومة الانتقاد، تُكتشف ثغرات جديدة، وتتغير الاحتياجات التشغيلية. يتطلب ذلك نشاطين مترابطين: تقييم المخاطر بنشاط والمراقبة المستمرة.

تقييم المخاطر: أكثر من مجرد الثغرات

تقييم المخاطر  في مجال التشغيل يختلف عن مجال تكنولوجيا المعلومات. قد يركز تقييم مخاطر تكنولوجيا المعلومات على سرية البيانات. يجب أن يركز تقييم مخاطر التشغيل على إمكانية حدوث عواقب مادية. السؤال الأساسي ليس "هل يمكن اختراق هذه الوحدة؟" بل "ما يحدث لعملية خط الأنابيب إذا تم اختراق الوحدة؟"

يتطلب ذلك فريق متعدد التخصصات يضم مهندسي التحكم، ومديري السلامة، ومحترفي الأمان. عليك تحليل التأثير المحتمل لحدث سيبراني على السلامة (مثلاً، هل يمكنه أن يسبب تسربًا أو انفجارًا؟)، البيئة (مثلاً، هل يمكنه أن يسبب انسكابًا؟)، والعمليات (مثلاً، هل يمكنه أن يفرض اغلاقًا وقطع الإمداد؟). تسمح لك مثل هذه التحليلات العميقة للتأثير، بالتزامن مع احتمالية حدوث الهجوم، بتحديد أولويات استثماراتك الأمنية على "الجواهر الملكية" لعملياتك.

يمكن أن يغطي التقييم القائم على IEC 62443 معظم هذه الجوانب إذا تم القيام به بدقة ودون تقصير. الجوانب المحددة الواجب تغطيتها تشمل:

· المستويات الحالية للأمان والنضج

· مستوى تقسيم الشبكات

· هل تم تحديد مسؤوليات مالكي الأصول بوضوح؟

· حالة الثغرات وسد الثغرات الأمنية

· حالة الامتيازات للوصول والتحكم

· مستوى تدريب فرق التشغيل

· حالة العمليات والممارسات من منظور أمان أنظمة التحكم الصناعي

· كيف يتم منح الوصول عن بُعد؟

المراقبة المستمرة: اكتشاف المجهول

بمجرد وضع دفاعاتك، تحتاج إلى طريقة لمعرفة ما إذا كانت تُخْتَبر أو تُخْتَرَق. هذه هي دور المراقبة المستمرة. ومع ذلك، غالبًا ما تكون أدوات الأمان التقليدية (مثل نظام كشف التسلل الذي يبحث عن توقيعات البرمجيات الضارة المعروفة) غير فعالة أو حتى خطيرة في بيئة التشغيل. لا يفهمون البروتوكولات الصناعية ويمكن أن يسيءوا تفسير حركة المرور العادية كاعتداء أو الأسوأ من ذلك، يفوتون أمرًا خبيثًا لكن دقيقًا.

الحلول المراقبة الأصلية للتشغيل ضرورية. يقومون بفحص الحزم الخارجية لبروتوكولات الصناعة مثل Modbus وDNP3 لفهم السياق التشغيلي للاتصالات. يمكنهم إطلاق تنبيهات عن الشذوذ مثل:

· محطة عمل لا تتواصل أبدًا مع وحدة مشاكل معينة فجأة تحاول فعل ذلك.

· مهندس يحاول تحديث منطق وحدات التشغيل خارج إطار صيانة مجدولة.

· أمر يُرسَل إلى صمام يكون خارج معايير التشغيل العادية.

· ظهور جهاز جديد غير مصرح له في الشبكة السيطرة.

هذا المستوى من الفهم يسمح لك بالانتقال من وضعية رد الفعل إلى وضعية استباقية، مكتشفًا المراحل الأولية من هجوم قبل أن يتمكن من إحداث تأثير مادي.

مرجع إزالة المخاطر لمشغلي خطوط الأنابيب: قائمة مراجعة عملية لأمان التشغيل

قد تكون الشروع في هذه الرحلة مخيفًا. هنا قائمة مراجعة عملية لتوجيه خطواتك الأولية، منظمة حول المبادئ التي ناقشناها.

رؤية وإدارة الأصول

· هل قمت بنشر أداة اكتشاف الأصول السلبي القادرة على تحديد جميع الأجهزة على شبكة التشغيل دون تعطيل العمليات؟

· هل تحتفظ بقائمة جرد في الوقت الحقيقي لجميع أصول التشغيل، بما في ذلك إصدارات البرامج وحالة التصحيح؟

· هل يوجد لدى أي عملية لإدارة الأصول الجديدة المضافة إلى الشبكة؟

· هل قمت برسم خريطة لجميع الاتصالات الشبكية وتدفقات البيانات بين الأصول والمناطق؟

· هل لديك وصول إلى سلوكيات الأصول التاريخي للمقارنة؟

الأطر والحوكمة القوية

· هل تبنيت رسميًا إطار أمان مثل CSF NIST أو سلسلة ISA/IEC 62443؟

· هل أجريت تقييم للمخاطر على مستوى عال لتحديد العمليات والأصول الأكثر حساسية ("الجواهر الملكية" الخاصة بك)؟

· هل هناك خطة استجابة لحوادث خاصة ببيئات التشغيل موثقة وتم اختبارها بتمارين تكتيكية؟

· هل تعريف الأدوار والمسؤوليات فيما يخص أمن التشغيل واضح عبر الهندسة والعمليات وتكنولوجيا المعلومات؟

· هل لديك إطار حوكمة قوي مع سياسات موثقة؟

· هل تتعقب تأثير التدابير الحوكمة؟

التقسيم وإدارة الوصول

· هل تم تقسيم شبكة التشغيل بشكل صحيح عن شبكة تكنولوجيا المعلومات، ويفضل أن يكون ذلك مع منطقة عازلة DMZ؟

· هل قمت بتطبيق تقسيم صغير داخل شبكة التشغيل لإنشاء مناطق تستند إلى الأهمية (مثل فصل أنظمة السلامة عن أنظمة التحكم بالعملية الأساسية)؟

· هل تستند قواعد الجدار الناري على مبدأ "المنع الافتراضي"؟

· هل الوصول عن بُعد إلى شبكة التشغيل محدود بشكل صارم من خلال حل مصادقة متعدد العوامل آمن؟

· هل كل شيء يتم مراقبته؟

المراقبة والكشف

· هل لديك حل للمراقبة الواعية للتشغيل مثل Shieldworkz التي يمكنها اكتشاف السلوكيات الشاذة والأوامر الخبيثة؟

· هل تقوم بجمع وتحليل السجلات مركزيًا من أجهزة التشغيل الحرجة والمعدات الأمنية؟

· هل هناك إجراء واضح للتحقيق والرد على التنبيهات الأمنية؟

· هل تجري تقييمات دورية للثغرات البيئية في بيئة التشغيل لديك؟

الطريق إلى الأمام

لقد أطلقت التحول الرقمي لصناعة النفط والغاز كفاءات لا تصدق، ولكنه خلق أيضًا مخاطر جديدة ومعقدة. حماية البنية التحتية الحرجة لخطوط الأنابيب ليست مجرد منع هجمة سيبرانية؛ بل تدور حول ضمان المرونة التشغيلية التي تدعم اقتصادنا وأساليب حياتنا.

من خلال تبني استراتيجية دفاع في العمق متجذرة في رؤية كاملة للأصول، موجهة بإطارات قوية مثل IEC 62443، NIS2  و NIST SP 800 ، مفرضة بتقسيم قوي، ومحروسة بالمراقبة المستمرة، يمكن لمشغلي خطوط الأنابيب أن يحولوا أمن التشغيل من مسؤولية مُدرَكة إلى ميزة استراتيجية. إنها رحلة تتطلب الالتزام، الاستثمار، وثقافة الأمن التي تمتد من غرفة التحكم إلى غرفة الاجتماعات. يمكن لشريك أمان تكنولوجيا التشغيل مثل Shieldworkz مساعدتك في تسريع هذه الرحلة.

تحدث إلى خبيرنا في أمان خطوط أنابيب السيبرانية.