تأمين الشبكة: دليل شامل لحماية البنية التحتية لتكنولوجيا التشغيل في أنظمة الطاقة

الشبكة الكهربائية الحديثة هي العمود الفقري للبنية التحتية للطاقة في أي دولة. كانت هذه الأنظمة ميكانيكية ومعزولة، ولكنها تحولت اليوم إلى بنى تحتية سيبرانية-فيزيائية مترابطة بشكل كبير حيث تلتقي فيها تكنولوجيا التشغيل (OT) وتكنولوجيا المعلومات (IT). هذا التقارب يوسع سطح التهديد وجعل هذه الشبكات هدفاً دسماً لهجمات سيبرانية، خاصة مع الاهتمام الذي تبديه الجهات الفاعلة الممولة من الدول بهذه الشبكات.  

بالإضافة إلى الدول، يستهدف القراصنة ومنظمات القرصنة أيضاً البنية التحتية الحيوية بشكل متزايد. يمكن لهجوم سيبراني ناجح على البنية التحتية لـ OT داخل شبكة الطاقة أن يتسبب في انقطاعات الكهرباء، ويعطل الإنتاج الصناعي، ويضر المعدات، ويؤثر على الاقتصاد الوطني ويقوض الأمن الوطني.

لذا فإن تأمين البنية التحتية لتكنولوجيا التشغيل في شبكات الطاقة ليس مجرد تحدي تقني، بل هو مسألة استقرار اقتصادي وأمن وطني وسلامة عامة. تقدم تدوينة اليوم خارطة طريق شاملة لمشغلي المرافق، المنظمين، وقادة الأمن لتحصين بيئات OT الخاصة بهم والاستعداد للتهديدات الناشئة.

قبل أن نواصل، سأسمح لنفسي كما هو معتاد بسؤالك السؤال المعتاد. هل أتيحت لك الفرصة لقراءة تدوينتنا الأخيرة حول ضمان الأمن السيبراني لتكنولوجيا التشغيل خلال نوافذ الصيانة للمصانع والمواقع؟ يجب أن يقرأها جميع مشغلي OT والمصنعين الأصليين (OEMs) وحتى الباعة. لا تنسى قراءتها هنا.

فهم دور تكنولوجيا التشغيل في شبكات الطاقة

تعتمد شبكات الطاقة على نظام بيئي واسع من تقنيات التشغيل والتي تشمل:

· أنظمة التحكم والمراقبة الإشرافية والاقتناء (SCADA) لمراقبة الشبكة وإدارتها والسيطرة عليها بالكامل.

· أنظمة التحكم الموزعة (DCS) التي تدير وحدات التوليد والمحطات الفرعية.

· أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) التي تنفذ مهام التحكم الدقيقة في المحطات الفرعية ومحطات الطاقة.

· وحدات التحكم عن بعد (RTUs) التي ترسل القياسات عن بعد من الأصول الميدانية إلى مراكز التحكم.

· الأجهزة الإلكترونية الذكية (IEDs) التي تتحكم في المرحلات، وقواطع دوائر، وأنظمة الحماية.

· البنية التحتية المتقدمة لقياس الاستهلاك (AMI) التي تقدم بيانات عن استهلاك العميل وتوازن الحمل.

حتى قبل سنوات قليلة مضت، كانت هذه الأنظمة مصممة للتوافر والموثوقية وليس للأمن السيبراني. كانت الأولوية هي الحفاظ على الأضواء بكل معنى الكلمة، وغالبًا ما كانت الأجهزة تفتقر حتى إلى ميزات الأمان الأساسية مثل المصادقة أو التشفير أو آليات التصحيح. الآن، الأمور تتغير.

مع الرقمنة، الشبكات الذكية، وتكامل إنترنت الأشياء (IoT)، أصبحت هذه الأجهزة الآن متصلة بأنظمة تكنولوجيا المعلومات للمؤسسات وأحيانًا مكشوفة (وحتى متاحة للوصول من) الإنترنت، مما يخلق ثغرات يمكن للمهاجمين استغلالها.

مشهد التهديدات المحيط بعمليات شبكات الطاقة

لبناء دفاعات فعالة، من الضروري فهم التكتيكات المعادية وموجهات التهديد التي تستهدف بيئات تكنولوجيا التشغيل لشبكات الطاقة:

هجمات الدول: جهات فاعلة متقدمة بأدوات اختراق متقدمة جداً ودافع لا يضاهى

• التهديدات المستمرة المتقدمة (APTs) مثل مجموعة Sandworm (مرتبطة بروسيا) قامت بهجمات تعطل الشبكات في أوكرانيا.

• الأهداف تتراوح بين التجسس والتخريب، وغالبا ما ترتبط بالصراعات الجيوسياسية.

• الصين APT 41 استهدفت وتستمر في استهداف البنية التحتية للطاقة في الهند

حملات الفدية: تديرها جهات تهديد منفصلة مع وصول إلى أدوات متقدمة حسب الطلب

• رغم أن حملات الفدية تستهدف تقليديا شبكات تكنولوجيا المعلومات، فإن مجموعات القرصنة تتحول بشكل متزايد إلى بيئات تكنولوجيا التشغيل.

• تعطيل أنظمة الفوترة، لوحات معلومات SCADA، أو المحطات الفرعية يمكن أن يجبر على دفع فدية.

• يمكن لهذه المجموعات أن تستأجر لمشاريع تستهدف البنية التحتية للطاقة

هجمات سلسلة التوريد: دخول سلسلة التوريد مبكرًا لتقليل الحواجز الأمنية والوصول

• التسلل لتحديثات البرامج أو البرامج الثابتة أو أنظمة الموردين من الطرف الثالث للوصول إلى تكنولوجيا التشغيل.

• مثال: المهاجمون الذين يستخدمون مقاولون موثوق بهم لصيانة لتجاوز الدفاعات الطرفية.

التهديدات الداخلية: موظفون أو أصحاب المصلحة الموثوق بهم يتورطون في سلوك مثير للشك

• قد يقوم الأشخاص بنوايا خبيثة أو إهمال بإعداد المعدات بشكل خاطئ، تجاوز ضوابط الأمن، أو تسريب الاعتمادات.

• مثال: موظف شبكة يمكن أن يثير الفوضى باستخدام نافذة صيانة لتثبيت برمجيات ضارة 

الهجمات المادية-السيبرانية

المعادون يجمعون بين التخريب المادي والتلاعب السيبراني (مثل تعطيل الإنذارات أثناء قطع خطوط النقل).

المخاطر الناشئة من إنترنت الأشياء وموارد الطاقة الموزعة (DERs)

• الموارد الموزعة للطاقة مثل الطاقة الشمسية والرياح غالبًا ما تكون متصلة مع حد أدنى من الأمن السيبراني. تعريضها للخطر على نطاق واسع يمكن أن يزعزع استقرار الشبكة.

• الهجمات على مثل هذه البنية التحتية قد تؤثر على بنية الطاقة الأخرى بطريقة مؤجلة

تؤكد هذه التهديدات على الحاجة الماسة لإطارات الأمان السيبرانية متعددة الطبقات والمرنة داخل قطاع الطاقة.

ما هي المبادئ الأساسية لتأمين تكنولوجيا التشغيل في شبكات الطاقة؟

قبل الغوص في التدابير التكتيكية اسمحوا لي أن أضع عدة مبادئ أساسية يمكن أن توجه وتؤثر في أي استراتيجية أمان لتكنولوجيا التشغيل لشبكات الطاقة:

· الدفاع العميق: لا يقدر تحكم واحد على توفير الحماية اللازمة. يجب وضع طبقات الحماية عبر المستويات الفيزيائية والشبكية والنظامية.

· انعدام الثقة في تكنولوجيا التشغيل: قم بالتحقق من كل مستخدم، جهاز، وأمر، حتى داخل الحدود الشبكية الموثوقة. لا تفترض أو تمنح الثقة دون التحقق.

· الصمود على الوقاية: تقبل أنه قد تحدث اختراقات. ركز على الاكتشاف السريع، الاحتواء، والتعافي.

· السلامة أولاً: لا يجب أن تعيق تدابير الأمن السيبراني سلامة الإنسان أو استقرار الشبكة.

· المواءمة التنظيمية: توافق مع الإطارات مثل IEC 62443، NERC CIP، و NIS2 لضمان الامتثال وأفضل الممارسات.

التدابير الأمنية الاستباقية

رؤية الأصول والجرد

· بناء جرد في الوقت الحقيقي لكل الأصول التقنية التشغيلية، بما في ذلك إصدارات البرمجيات الثابتة، ومستويات التصحيح، ومسارات الاتصال.

· استخدم أدوات الاكتشاف السلبي (وليس المسح الضار) لتجنب تعطيل الأجهزة الحساسة.

· تصنيف الأصول حسب الأهمية لإعطاء الأولوية للحمايات.

تجزئة الشبكة

· تنفيذ فصل صارم بين شبكات IT و OT عبر الجدران النارية والمناطق المنزوعة السلاح (DMZs).

· داخل تكنولوجيا التشغيل، تقسيم المحطات الفرعية، ومراكز التحكم، والأجهزة الميدانية إلى مناطق وممرات وفقًا لـ IEC 62443.

· استخدام بوابات وحيدة الاتجاه (الصمامات البيانية) حيث يجب أن يتدفق البيانات في اتجاه واحد.

التحكم في الوصول

· فرض وصول بالحد الأدنى من الامتيازات للمشغلين والمهندسين والموردين.

· طلب مصادقة متعددة العوامل (MFA) للوصول عن بعد.

· إنشاء خوادم قفز آمنة للوصول إلى الموردين بدلاً من الاتصال المباشر بشبكة OT.

إدارة التصحيح والضعف

· اختبار التصحيحات في بيئة تحضيرية قبل نشرها في أنظمة OT الحية.

· الحفاظ على تقويم التصحيح المترابط مع إشعارات الموردين.

· للأجهزة غير القابلة للتصحيح، تطبيق ضوابط تعويضية مثل قواعد جدران النار الصارمة أو عزل الشبكة.

إعدادات آمنة

· تعطيل الخدمات والمنافذ غير المستخدمة.

· فرض تشفير قوي للاتصالات (TLS، IPSec).

· تطبيق إعدادات آمنة للأجهزة القابلة للبرمجة (PLCs)، وحدات التحكم عن بعد (RTUs)، وواجهات الآلة البشرية (HMIs).

المراقبة والتحري في شبكات الطاقة

الاكتشاف المبكر للانحرافات أمر حاسم لمنع التسللات الصغيرة من التصاعد إلى انقطاعات.

· اكتشاف التسلل في تكنولوجيا التشغيل: نشر حلول الكشف والاستجابة للشبكة (NDR) المصممة للبروتوكولات الصناعية (Modbus، DNP3، IEC 61850).

· تجمع السجلات: توحيد سجلات الجدران النارية، خوادم SCADA، ونقاط النهاية في منصة إدارة معلومات الأمن والأحداث (SIEM).

· اكتشاف الانحرافات: استخدام التعلم الآلي لتمييز سلوك العمليات العادية والكشف عن الانحرافات، مثل تغييرات الشيفرة غير المصرح بها في أجهزة PLC.

· استخبارات التهديدات: الاشتراك في الخلاصات الاستخباراتية الخاصة بالقطعة (مثل ISACs، CERTs) للبقاء في الطليعة بشأن تهديدات تكنولوجيا التشغيل الناشئة.

الاستجابة للحوادث والتعافي

يجب التعامل مع حادثة سيبرانية في شبكة طاقة بدقة لمنع حدوث فشل متسلسل.

التحضير

• إنشاء خطة الاستجابة لحوادث تكنولوجيا التشغيل (IRP) المخصصة.

• تدريب محللي مركز العمليات الأمنية (SOC)، المهندسين، والمشغلين الميدانيين من خلال تمرينات على الطاولة.

الاكتشاف والتحليل

• فرز التنبيهات من أنظمة مراقبة تكنولوجيا التشغيل.

• ربط الانحرافات بالتأثيرات التشغيلية (مثل الطفرة غير المبررة للكسورات).

الاحتواء

• عزل المحطات الفرعية أو الشرائح الشبكية المتضررة.

• حجب الحركة الخبيثة عند الجدران النارية وإلغاء حسابات المستخدمين المخترقة.

الإزالة

• إزالة البرامج الضارة أو الشيفرات غير المصرح بها من أجهزة PLC وHMIs.

• تحقق من سلامة البرمجيات الثابتة مقابل القواعد الموثوقة.

التعافي

• استعادة الأنظمة من نسخ احتياطية غير متصلة آمنة.

• إعادة إدخال العقد المتضررة تدريجيا إلى الشبكة تحت الإشراف.

مراجعة ما بعد الحادثة

• إجراء تحليل جذري للأسباب.

• تحديث الكتب الادلة، سياسات الوصول، وقواعد الاكتشاف.

الامتثال والمواءمة التنظيمية

يجب أن تمتثل مرافق الطاقة للمعايير السيبرانية الخاصة بالقطاع التي تفرض الحمايات الدنيا:

· NERC CIP (شمال أمريكا): يغطي تحديد الأصول، إدارة الوصول، تقديم تقارير الحوادث، والتعافي.

· IEC 62443: يوفر إطار قائم على المخاطر للدفاع في العمق لأمن أنظمة التحكم الصناعية.

· ISO 27019: مصمم خصيصا لأمن السيبراني لقطاع الطاقة.

· التوجيه NIS2 للاتحاد الأوروبي: يفرض التزامات صارمة للأمن وتقديم تقارير الحوادث لمشغلي الخدمات الأساسية.

الامتثال لهذه الأطر لا يقلل من المخاطر فحسب، بل يضمن أيضًا أن تلبي المرافق التوقعات التنظيمية وتتجنب العقوبات.

بناء وتعزيز ثقافة الأمن السيبراني لتكنولوجيا التشغيل

لا يمكن للتكنولوجيا وحدها تأمين شبكات الطاقة، فالعوامل البشرية والعمليات لا تقل أهمية.

· التدريب والتوعية: يجب أن يفهم المهندسون والمشغلون مخاطر التصيد الاحتيالي، والتعامل الآمن مع الأجهزة المحمولة، وأهمية المصادقة القوية.

· التعاون بين الأقسام: يجب أن تكسر فرق IT وOT العزلة وتتعاون في العمليات الأمنية المشتركة.

· تقييم المخاطر: إجراء تقييمات للمخاطر السيبرانية استناداً إلى IEC.

· إدارة الموردين: فرض متطلبات الأمان السيبراني في العقود مع الموردين ومقدمي الخدمة.

· التحسين المستمر: اعتبار الأمن السيبراني عملية ديناميكية وليس مشروعًا لمرة واحدة.

اعتبارات مستقبلية لأمن تكنولوجيا التشغيل في شبكات الطاقة

الذكاء الاصطناعي والأتمتة

• استخدام التحليلات المدفوعة بالذكاء الاصطناعي للصيانة التنبؤية واكتشاف الشذوذ.

• أتمتة إجراءات الاستجابة للحوادث مثل عزل المحطات الفرعية المخترقة.

التشفير المقاوم للكم

مع تطور الحوسبة الكمومية، يجب على المرافق الانتقال إلى خوارزميات التشفير ما بعد الكم لتأمين الاتصالات الحرجة.

الهندسة المعمارية المرنة

تصميم الأنظمة لتفشل بأمان. ضمان التكرار في مراكز القيادة وقنوات التواصل الاحتياطية.

ضمان سلسلة التوريد

• طالب بفواتير مواد البرمجيات (SBOMs) من الموردين.

• إجراء تقييمات المخاطر للطرف الثالث لمنع التنازلات في سلسلة التوريد.

تأمين البنية التحتية لتكنولوجيا التشغيل في شبكات الطاقة هو بالتأكيد تحدي متعدد الأوجه يتطلب الدمج بين التكنولوجيا، العمليات، وتقييمات المخاطر، والعوامل البشرية. الجهات الفاعلة أصبحت أكثر تعقيدًا، والرهانات أعلى من أي وقت مضى. يمكن لانقطاع التيار الكهربائي الذي تسببه هجمة إلكترونية أن يحدث عواقب وخيمة تشمل الخسائر الاقتصادية، ومخاطر السلامة العامة، والتصعيد الجيوسياسي.

من خلال تبني رؤية الأصول، التجزئة، السيطرة الصارمة على الوصول، المراقبة المستمرة، الاستجابة القوية للحوادث، والامتثال التنظيمي، يمكن للمرافق تعزيز مرونتها بشكل كبير. في الوقت نفسه، فإن تعزيز ثقافة تضع الأمن في المقام الأول عبر القوى العاملة يضمن أن يتم تضمين الأمن السيبراني في العمليات اليومية.

إن الرحلة نحو تأمين تكنولوجيا التشغيل في شبكات الطاقة مستمرة، ولكن من خلال نهج دفاع طبقي استباقي، يمكن للمرافق ضمان أن تظل مهمتها الأكثر أهمية، الحفاظ على إضاءة الأنوار، غير معرضة للخطر في مواجهة التهديدات السيبرانية المتطورة.

تحدث إلى خبير أمن الطاقة لدينا لمعرفة المزيد.

لجدولة تقييم المخاطر السيبرانية لمحطة الطاقة الخاصة بك، تواصل معنا الآن.