Aufbau einer OT-Cybersicherheitsarchitektur: Ein Schritt-für-Schritt-Leitfaden

Operational Technology (OT)-Systeme sind die unbekannten Helden, die unsere kritischsten Infrastrukturen antreiben, einschließlich Kraftwerke, Wasseraufbereitungsanlagen, Ölplattformen, Fertigungsanlagen und Transportsysteme. Diese Umgebungen, die traditionell isoliert waren, werden nun mit IT-Systemen verbunden, wodurch sie neuen Cyberrisiken ausgesetzt sind.

Während die Cyberbedrohungen, die industrielle Umgebungen ins Visier nehmen, zunehmen, ist der Aufbau einer robusten OT-Cybersicherheitsarchitektur nicht mehr optional, sondern grundlegend. Aber wo fängst du an? Wie sieht eine sichere OT-Architektur überhaupt aus? Und wie stellst du sicher, dass sie Leistung, Verfügbarkeit und Sicherheit in Einklang bringt?

Dieser Schritt-für-Schritt-Leitfaden soll Betriebsleitern, OT-Ingenieuren, Analysten und CISOs helfen, Cybersicherheitstheorie in eine verteidigbare Architektur für OT-Umgebungen in der Praxis umzusetzen.

Warum die OT-Sicherheitsarchitektur ihren eigenen Plan benötigt

Bevor wir zur Durchführung übergehen, lass uns das Warum verstehen.

OT-Systeme unterscheiden sich erheblich von traditionellen IT-Systemen. Das wusstest du sicher schon. Sie priorisieren Verfügbarkeit und Sicherheit über Vertraulichkeit. Ihre Geräte, PLCs, RTUs, Sensoren, wurden für Langlebigkeit und deterministisches Verhalten entwickelt, nicht mit Sicherheit im Hinterkopf. Die Einführung moderner Cybersicherheit in solchen Umgebungen bedeutet, dass man die Einschränkungen von Altanwendungen mit modernen Bedrohungen in Einklang bringen muss.

Eine gut strukturierte OT-Cybersicherheitsarchitektur macht genau das: Sie minimiert Angriffsflächen, verbessert die Bereitschaft zur Reaktion auf Vorfälle und stellt die Einhaltung von Vorschriften sicher, ohne den physischen Prozess zu stören.

Schritt 1: Verstehe den geschäftlichen und prozessbezogenen Kontext

Eine Sicherheitsarchitektur ohne geschäftlichen Kontext ist wie der Bau einer Festung, ohne zu wissen, was du verteidigst.

Beginne mit der Kartierung:

· Kritische Prozesse: Was sind deine wichtigsten Operationen? Was würde katastrophale Ausfallzeiten verursachen?

· Kronjuwelen-Assets: Dazu gehören SCADA-Server, HMIs, sicherheitsgerichtete Systeme (SIS) und Master-PLCs.

· Geschäftsauswirkungen: Quantifiziere, was Ausfallzeiten, Sabotage oder Datenraub in finanziellen und sicherheitstechnischen Begriffen kosten würden.

Dokumentiere Prozessabhängigkeiten und konsultiere die Anlagenbetriebe, um Sicherheitskontrollen zu vermeiden, die Echtzeitregelkreise unterbrechen.

Schritt 2: Führe eine umfassende Bestandsaufnahme der Assets durch

Du kannst nicht schützen, was du nicht kennst.

Die meisten OT-Umgebungen haben Jahre, wenn nicht Jahrzehnte, an Geräten, die stückweise hinzugefügt wurden, mit wenig zentraler Sichtbarkeit. Beginne mit einem passiven Ansatz zur Asset-Entdeckung, um Störungen zu minimieren.

Dein Asset-Inventar sollte Folgendes umfassen:

· Gerätetypen (PLCs, RTUs, Sensoren usw.)

· Firmware-Versionen und Konfigurationen

· Betriebssysteme und Patch-Stände

· Netzwerkschnittstellen und Kommunikationsprotokolle

· Physische und logische Standorte

Tools wie Shieldworkz OT Security können diese Asset-Karte automatisieren und kontinuierlich aktualisieren.

Schritt 3: Definiere Netzwerksegmentierung und Zonen

Eine der kritischsten Säulen der OT-Sicherheit ist die Netzwerksegmentierung.

Übernimm das ISA/IEC 62443-Zonen- und Leitungsmodell:

· Zonen: Gruppiere Assets mit ähnlichen Sicherheitsbedürfnissen. Zum Beispiel, trenne Sicherheitsysteme, Prozesskontrolle und Unternehmens-IT-Zonen.

· Leitungen: Definiere kontrollierte Kommunikationswege zwischen Zonen.

Die Implementierung einer DMZ (entmilitarisierte Zone) zwischen den IT- und OT-Netzen ist zwingend erforderlich. Es sollten keine direkten Verbindungen von der Unternehmens-IT zu Level 1 oder Level 0-Geräten bestehen.

Verwende Firewalls, VLANs und Zugriffssteuerungslisten (ACLs), um tiefgreifende Segmentierungsrichtlinien durchzusetzen. Firewalls mit Deep Packet Inspection (DPI) und ICS-Protokollunterstützung werden empfohlen.

Schritt 4: Etabliere Identitäts- und Zugriffsmanagementkontrollen

Historisch gesehen betrieben viele OT-Systeme mit gemeinsamen Anmeldungen oder gar keiner Authentifizierung. Das muss sich ändern.

Führe ein:

· Rollenbasierte und bedarfsorientierte Zugriffssteuerung: Definiere Rollen für Bediener, Ingenieure, Auftragnehmer und Anbieter.

· Prinzip des geringsten Privilegs: Benutzer und Systeme sollten nur Zugang zu dem haben, was sie unbedingt benötigen.

· Mehrfaktor-Authentifizierung (MFA): Besonders für den entfernten Zugriff oder administrative Funktionen.

· Management privilegierter Zugriffe (PAM): Überwache und kontrolliere risikobehaftete Sitzungen, insbesondere bei Lieferantenunterstützung.

Stelle auch sicher, dass Zugriffsprotokolle gespeichert, überwacht und prüfbar sind.

Schritt 5: Sichere Remotezugriffe (SRA)

Die Fernwartung ist ein notwendiges Übel in modernen OT-Betrieben, aber sie ist auch ein bedeutender Angriffsvektor.

Um sie zu sichern:

· Verbanne direkten VPN-Zugriff auf OT-Netze.

· Verwende Jump-Server oder Bastion-Hosts in der DMZ.

· Erzwinge MFA und Sitzungsaufzeichnung für alle entfernten Sitzungen.

· Beschränke entfernte Sitzungen auf bestimmte Zeitfenster und protokolliere alle Aktivitäten.

Betrachte ein Zero-Trust-Modell für den Remote-Zugriff: vertraue niemals, verifiziere immer und authentifiziere kontinuierlich.

Schritt 6: Implementiere OT-bewusste Bedrohungserkennung

Traditionelle Antiviren- und IT-basierte SIEMs können ICS-spezifische Bedrohungen nicht erkennen.

Implementiere OT-Sicherheitsüberwachungslösungen wie Shieldworkz , die:

· Industrieprotokolle (Modbus, DNP3, S7 usw.) verstehen können

· Befehlsmanipulation, anomale PLC-Logikänderungen und unautorisierte Firmware-Uploads erkennen können

· Normales OT-Verhalten baselinen können, um Anomalien zu kennzeichnen

· Mehrstufige Bedrohungserkennung und -verwaltung unter Verwendung kontextbasierter, OT-fokussierter Cyberbedrohungsintelligenz nutzen

· Von einem spezialisierten OT-Sicherheitsanbieter von Grund auf aufgebaut wurden

Diese Schicht, typischerweise in der DMZ oder auf Level 2, fungiert als Radarsystem deines OT-Netzes.

Integriere OT-Telemetrie in ein zentrales Security Operations Center (SOC), idealerweise mit ICS-erfahrenen Analysten und Beratern.

Schritt 7: Patch-Management und Systemhärtung

OT-Systeme können nicht willkürlich gepatcht werden, insbesondere nicht in 24/7 Produktionsumgebungen. Aber das bedeutet nicht, dass Schwachstellen ignoriert werden sollten.

Best Practices umfassen:

· Schwachstellenscanning mit passiven Methoden

· Führe ein Patchregister, das die Verfügbarkeit, Anwendbarkeit und den geschäftlichen Einfluss von Patches dokumentiert

· Patches während geplanter Wartungsfenster anwenden

· Für nicht patchbare Geräte oder Altsysteme: wende Kompensationseinstellungen wie Netzwerktrennung, strenge ACLs und DPI-Firewalls an

Außerdem alle Systeme härten:

· Deaktiviere ungenutzte Dienste und Ports

· Ändere Standardpasswörter

· Verwende, wo möglich, Anwendungs-Whitelisting

Schritt 8: Definiere einen OT-spezifischen Notfallreaktionsplan

Ein generischer IT-Notfallreaktionsplan wird in einer Hochrisiko-OT-Umgebung nicht funktionieren.

Erstelle oder passe deinen IR-Plan an, um Folgendes zu beinhalten:

· OT-Aktionsleitfäden (zum Beispiel, wie man mit einer PLC-Befehlsinjektion umgeht)

· Rollen für Betriebsmitarbeiter zusammen mit Sicherheitsteams

· Isolationsverfahren, die die Sicherheit nicht gefährden

· Kommunikationspläne, die Panik und Verwirrung während Ausfallzeiten vermeiden

Führe gemeinsame Tischübungen durch, an denen sowohl IT- als auch OT-Teams teilnehmen, um Szenarien zu üben.

Schritt 9: Implementiere Überwachung, Protokollierung und Forensik

Sichtbarkeit ist entscheidend. Protokolliere alles:

· Benutzeranmeldungen und Befehlsausführungen

· Änderungen der Gerätkonfiguration

· Netzwerkverkehrsmuster und Protokollverhalten

Nutze zentrale Protokollierung, behalte jedoch die Bandbreiten- und Latenzgrenzen von OT im Auge.

Integriere Protokolle in ein SIEM, das OT-Anwendungsfälle unterstützt, oder speise Daten in ein hybrides IT/OT-SOC ein.

Stelle sicher, dass die forensische Bereitschaft eingebaut ist: kannst du die Ursache analysieren, ohne Beweise zu stören?

Schritt 10: Sicherstellung der kontinuierlichen Governance und Einhaltung

Die OT-Cybersicherheitsarchitektur ist kein einmaliges Projekt; es ist ein fortlaufender Lebenszyklus.

Richte Governance-Strukturen ein:

· Ernennung von OT-Cybersicherheitschampions oder Architekten

· Durchführung jährlicher Risikoanalysen und Architekturüberprüfungen

· Ausrichtung an Standards wie ISA/IEC 62443, NIST CSF oder NIS2 (in Europa)

· Regelmäßige Schulung des Personals, insbesondere von Auftragnehmern und Zulieferern

Verwende Compliance-Rahmenwerke als Leitfaden, nicht als Abhakübung. Was zählt, ist die Reduzierung des realen Risikos.

Der Aufbau einer robusten OT-Cybersicherheitsarchitektur geht nicht darum, nur Kästchen abzuhaken, sondern darum, das Lebenselixier deiner industriellen Operationen in einer vernetzten Welt zu sichern.

Du musst nicht alles am ersten Tag umsetzen. Aber du musst mit den Grundlagen beginnen: Sichtbarkeit der Assets, Segmentierung, sicheren Zugang und Bedrohungserkennung.

Indem du einen phasenweisen, risikobasierten Ansatz verfolgst und sowohl IT- als auch OT-Interessengruppen einbeziehst, wird deine Architektur sich zu einer widerstandsfähigen Festung entwickeln, die nicht nur auf Bedrohungen reagiert, sondern sie auch antizipiert und mindert.

Grundlegende Checkliste: Grundlagen der OT-Cybersicherheitsarchitektur