لقد أحدث الإنترنت الصناعي للأشياء (IIoT) ثورة في بعض أجزاء التكنولوجيا التشغيلية (OT) من خلال ربط المستشعرات والمشغلات ووحدات التحكم ومنصات التحليلات السحابية والحوسبية. ومع ذلك، فقد وسعت هذه التقارب بين OT وتقنية المعلومات من سطح الهجمات بشكل كبير. الأنظمة التقليدية لم تكن مصممة للتعرض المباشر أو غير المباشر عبر الإنترنت والاعتماد على الدفاعات الطرفية التقليدية لم يعد كافيًا ولا آمنا بما فيه الكفاية.

لنؤمن بيئات IIoT بشكل منهجي، يوفر معيار IEC 62443، المعيار الدولي للأمن السيبراني الصناعي، إطارًا أكثر تنظيمًا وشمولية. في هذه المقالة نستكشف خارطة طريق تقنية لتطبيق IEC 62443 لإنشاء بيئة IIoT مقاومة للاختراق.

لماذا النظر في IEC 62443 لأمان IIoT؟

IEC 62443 هي سلسلة من المعايير التي طورتها اللجنة الدولية للتكنولوجيا الكهربائية (IEC) لتأمين أنظمة التحكم والأتمتة الصناعية (IACS). على عكس معايير تقنية المعلومات العامة، يعالج التحديات الأمنية الفريدة المرتبطة بالبيئات الصناعية: العمليات الحتمية، الآثار المتعلقة بالسلامة، الأنظمة التقليدية، ملكية الأمان، أمان الأصول ومستويات الأمان في أجهزة متنوعة.

IEC 62443 فعال بشكل خاص لبيئات IIoT لأن:

• يغطي الأمان من خلال التصميم للأجهزة (مستوى المكون).

• يتيح استراتيجيات تقسيم المناطق والقنوات.

• يدعم نموذج الدفاع العميق.

• يسمح بمستويات ضمان تعتمد على المخاطر بالتفصيل (SL 1-4).

• يسمح بتحديد الأدوار والمسؤوليات الأمنية مع إرشادات للكيانات الصناعية لتأمين أنظمتهم

IEC 62443: المكونات الأساسية

يتم هيكلة المعيار إلى أربعة فئات رئيسية:

• عام (IEC 62443-1-x): المصطلحات، المفاهيم، المقاييس.

• السياسات والإجراءات (IEC 62443-2-x): نظام الإدارة والحكم.

• مستوى النظام (IEC 62443-3-x): تحليل المخاطر، الهندسة المعمارية الأمنية.

• مستوى المكون (IEC 62443-4-x): دورة حياة تطوير المنتج (تطوير المنتجات الآمنة) والضوابط الأمنية التقنية.

بالنسبة لبيئات IIoT، فإن IEC 62443-3-2, 3-3, و4-2 أكثر أهمية للتطبيق التقني.

تطبيق خطوة بخطوة لـ IEC 62443 لـ IIoT

الخطوة 1: تحديد حدود النظام والمشاركين المعنيين

ابدأ بتحديد جميع المكونات في نظام IIoT:

• أجهزة الحافة (المجسات، وحدات التحكم المنطقية المبرمجة، وحدات التحكم الذكية)

• البوابات ومحولات البروتوكول

• التسلسل الهرمي للشبكة

• واجهات السحاب وواجهات البرمجة التطبيقية (APIs)

• منصات HMI/SCADA

• محطات العمل الهندسية

• روابط وبروتوكولات الاتصال (سلكية، لاسلكية، فضائية)

رسم خرائط لكافة المشاركين: OEMs، أنظمة التكامل، مالكو الأصول، رؤساء المصانع، موظفو العمليات، مقدمو الخدمات السحابية، إلخ.

IEC 62443-1-1 يساعد في توحيد التعريفات من أجل وضوح المسؤولية.

الخطوة 2: تعيين مستو...قائم على المخاطر (IEC 62443-3-2)

أجراء تحليل المناطق والقنوات:

• تجميع المكونات ذات متطلبات الأمن المماثلة في مناطق محددة.

• تحديد قنوات للتواصل بين المناطق.

• تعيين مستويات الأمان المستهدفة (SL-T) لكل منطقة بناءً على المخاطر.

تتراوح مستويات الأمان بين SL1 (انتهاك عرضي) إلى SL4 (مهاجم ماهر وموارد عالية). على سبيل المثال:

قم بإجراء تقييم للمخاطر والفجوات لتحديد مدى التعرض للخطر والنظر في التأثير (السلامة، التوقف، سرقة البيانات) والاحتمال (منظر التهديد، احتمال حدوث الواقعة) والفجوات.

الخطوة 3: تنفيذ المتطلبات الأساسية (IEC 62443-3-3)

حدد IEC 62443-3-3 سبعة متطلبات تأسيسية (FRs)، تتضمن كل منها متطلبات مشتقة ترتبط بالمستويات الأمنية.

FR 1: تحكم الهوية والمصادقة (IAC)

• الحفاظ على قائمة جرد محدثة.

• فرض هويات فريدة لجميع الأجهزة والمستخدمين.

• استخدام شهادات X.509، وأمن التمهيد مع TPM أو HSMs.

• المصادقة متعددة العوامل لواجهات السحاب/عن بعد.

FR 2: التحكم في الاستخدام (UC)

• التحكم في الوصول بناءً على الدور مع أقل امتياز.

• تعطيل الخدمات والمنافذ غير المستخدمة.

• إنهاء الجلسات بعد انتهاء الحاجة. لا يُسمح بأي جلسات بالاستمرار إلى ما لا نهاية.

• تتم مراقبة جميع الجلسات.

FR 3: سلامة النظام (SI)

• أمن التمهيد وتوقيع البرامج الثابتة.

• حل إدارة الوضعية للتحقق من أي ثغرات في الشبكة أو القضايا الأمنية.

• مراقبة سلامة وقت التشغيل (مثل ARM TrustZone، Intel SGX).

• إجراء اختبارات الثغرات الدورية.

FR 4: سرية البيانات (DC)

• تشفير البيانات الحساسة أثناء تحركها (TLS 1.3، MQTT عبر TLS) وعند الراحة (AES-256).

• استخدام تدفقات البيانات الثقة الصفرية المرتبطة بمبادئ الدفاع في العمق؛ اعتبار الشبكات والمستخدمين معاديين.

• عمليات المسح عبر الشبكة المظلمة لتحديد التسريبات.

FR 5: تدفق البيانات المقيد (RDF)

• تنفيذ جدران الحماية لقنوات التواصل بين المناطق.

• الإتصال المعتمد على القائمة البيضاء (MAC/IP/protocol).

FR 6: الاستجابة الفورية للأحداث (TRE)

• جمع السجلات المركزية.

• كشف الشواذ باستخدام أنظمة الكشف والاستجابة الشبكية المعتمدة على ML.

• قياس فعالية الاستجابة للحوادث من خلال التدريبات الأمنية.

FR 7: توافر الموارد (RA)

• تحديد المعدل وحماية DDoS لواجهات IIoT المكشوفة.

• إعدادات التكرار والتحويل للاستخدام العالي المتاحية.

• اختبار القبول النهائي (SAT) لجميع الأجهزة قبل النشر.

الخطوة 4: دورة حياة تطوير المنتج الآمن (IEC 62443-4-1)

ينطبق على الموردين الجهاز والبرامج:

• نمذجة التهديدات ومراجعة الهندسة المعمارية الآمنة.

• تحليل الشفرة (ثابت/ديناميكي)، اختبارات التداخل.

• أمان سلسلة التوريد: قائمة مواد البرمجيات (SBOM)، والتحقق من مكونات الطرف الثالث.

• إدارة الثغرات وآليات توصيل التصحيحات وعمليات الفحص الاحترازية الأمنية على أساس مستمر.

تبني عمليات DevSecOps متوافقة مع عمليات دورة حياة التطوير الآمن (SDL).

الخطوة 5: الضوابط الفنية على مستوى المكون (IEC 62443-4-2)

يجب على المصنعين تضمين وظائف الأمان في منتجات IIoT لتلبية مستويات الأمن المحددة في الخطوة 2. تتضمن الأمثلة:

• بوابة الحافة: تخزين التكوين المشفر، تحديث البرامج الثابتة الآمن، قدرات السجل.

• عقدة المستشعر: هوية فريدة، تخزين المفتاح الآمن، مؤقتات الحراسة.

• خدمة IIoT السحابية: ضوابط الوصول إلى واجهة برمجة التطبيقات، تنقيح البيانات، تحديد المعدل، تكامل SIEM.

ربط هذه الميزات بمتطلبات الأمان التقنية (TSRs) يضمن الامتثال لتوقعات SL-T.

الخطوة 6: المراقبة المستمرة والاستجابة للحوادث

بمجرد النشر، لا يكون النظام ساكنًا أبدًا. يحدد IEC 62443-2-1 أفضل الممارسات التشغيلية:

• الحفاظ على قوائم الجرد الأصول وقواعد بيانات الثغرات.

• نشر أدوات الكشف والاستجابة الشبكية المصممة خصيصًا للـ OT مدعومة بمعلومات التهديدات الإلكترونية الخاصة بالـ OT.

• تحديد إجراءات استجابة الحوادث لسيناريوهات هجوم IIoT الشائعة (مثل التلاعب بالبرامج الثابتة، إدخال الأجهزة الخبيثة).

• إجراء تدقيقات أمنية دورية وإعادة التحقق من متطلبات SL.

يساعد التكامل مع مراكز العمليات الأمنية الخاصة بـ OT أو خدمات MSSP في الحفاظ على الامتثال ورؤية التهديد.

مثال: الهندسة المعمارية المقاومة للاختراق لمصنع تصنيع ذكي

تخيل منشأة تستخدم IIoT لصيانة تنبؤية:

• مجسات: مجسات الاهتزاز ودرجة الحرارة على المحركات.

• بوابة الحافة: يجمع البيانات ويطبق نماذج تعلم الآلة.

• لوحة التحكم السحابية: تنبيهات وتقارير تنبؤية.

أبرز النقاط في التنفيذ:

• تعمل المجسات على البرامج الثابتة الموقعة والتقرير عبر MQTT-TLS إلى بوابة الحافة المأمنة.

• تقوم البوابة بالمصادقة بشهادة السحاب، معزولة بواسطة جدار نار/شبكة خاصة افتراضية (VPN).

• يتم إرسال السجلات إلى نظام SIEM في الوقت الحقيقي تقريبًا.

• يستخدم الوصول إلى لوحات التحكم المصادقة متعددة العوامل والتحكم في الوصول حيث الحد الأدنى من الامتياز.

• يتم توقيع وتشفير خط الأنابيب الخاص بتحديث البرامج الثابتة عبر الهواء.

هذا الإعداد يتماشى مع الامتثال لـ SL2/SL3 عبر المناطق، موازنة الأمن مع الأداء والتوافر.

التحديات والاعتبارات

• التكامل مع الأنظمة التقليدية: يجب على العديد من بيئات IIoT التفاعل مع البروتوكولات غير الآمنة (Modbus، DNP3). استخدم محولات البروتوكول والبوابات على مستوى تطبيقات.

• القيود على الموارد: قد تفتقر الأجهزة إلى قدرة حاسوبية كافية لدعم مكدسات TLS كاملة. فكر في أطر تشفير خفيفة الوزن عند الحاجة.

• قابلية التصحيح: يجب عزل الأجهزة غير القابلة للتحديث باستخدام بوابات أحادية الاتجاه أو التشغيل في بيئات معزولة.

• التقييم المستمر وتحسين الوضع الأمني

• معالجة قضايا توعية الموظفين

خاتمة

أنظمة IIoT قوية، ولكن تواجدها الواسع واتصالها أيضًا يخلق خطرًا سيبرانيًا كبيرًا. يوفر IEC 62443 نموذجًا معمقًا وحياديًا من الناحية التقنية لتأمين كل طبقة - من أجهزة الاستشعار إلى السحاب. من خلال تطبيق مبادئه بصرامة — تقسيم المناطق، مستويات الأمان، المتطلبات الأساسية، التطوير الآمن، والمراقبة — يمكن للمؤسسات بناء هياكل IIoT مقاومة للاختراق تكون مرنة وامتثالية وآمنة عن طريق التصميم.