Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer IT-Sicherheitsinfrastruktur für verteilte Automatisierungssysteme

Forschungsziel:

Durch die Anwendung neuer Konzepte (Industrie 4.0, CPS und IoT) spielt die integrierte IT-Sicherheit aller beteiligten Komponenten einer industriellen Anlage eine immer größer werdende Rolle. Deshalb soll ein erweitertes IT-Sicherheitskonzept für stark vernetzte Anlagen in der Automatisierung entworfen werden, welches alle Komponenten und Systeme eines automatisierten technischen Prozesses umfasst.

Die Anforderungen an ein solches erweitertes Sicherheitskonzept sind insbesondere:

- Absicherung der Kommunikation (sichere Middleware)

- Authentifizierung und Autorisierung der Kommunikationspartner auch bei stark vernetzten Systemen und ad-hoc Verbindungen

- Einfache Administration der zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen ohne signifikanten Zusatzaufwand für die Anwender sowie die Darstellung der aktuellen IT-Sicherheitslage

Um die Anforderungen zu erfüllen, sollen verfügbare Middleware-Lösungen auf IT-Sicherheitsfunktionalitäten untersucht und ggf. entsprechend erweitert werden. Außerdem sollen, um eine einfache Konfiguration und Verwaltung der Lösung zu ermöglichen, Attributzertifikate für eine rollenbasierte Rechteverwaltung eingesetzt werden.

Bedeutung für KMU:

KMUs sollen in die Lage versetzt werden, frühzeitig grundlegende integrierte Sicherheitskonzepte kennenzulernen und anzuwenden, die sie mit eigenen Mitteln in der Regel nicht entwickeln könnten, um so auf künftige Anforderungen besser und schneller reagieren zu können.

Transfer:

Neben den direkten Transfermaßnahmen, an denen die Unternehmen des Projektbegleitenden Ausschusses partizipieren, sollen die Ergebnisse auch breiter veröffentlicht und in relevanten Fachkreisen (AG4 „Sicherheit vernetzter Systeme" in der Plattform Industrie 4.0) vorgestellt werden. Darüber hinaus soll auf Basis der „SmartFactoryOWL“ das IT-Sicherheitskonzept anhand eines Demonstrators prototypisch umgesetzt werden.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Projektes wurden zunächst zehn Middleware-Protokolle auf ihre Eignung für das Projekt untersucht und bewertet. Als Ergebnis dieses ersten Schrittes wurden drei Protokolle (OPC-UA, MQTT und DDS) für die Nutzung im Projekt ausgewählt. Für diese drei Protokolle wurden am Markt befindliche Protokollstacks analysiert und bezüglich Ihrer Eignung für das Projekt untersucht. Auf Grundlage dieser Untersuchungen konnte schließlich eine Auswahl von Implementierungen zur Nutzung im Projekt erfolgen.

In einem weiteren Arbeitspaket des Projekts wurde eine Referenzarchitektur entworfen und beschrieben, die es Nutzern ermöglicht die drei ausgewählten Protokolle parallel in einer gemeinsamen Sicherheitsumgebung einzusetzen. Die Referenzarchitektur berücksichtigt dabei sowohl eine unternehmensinterne, bereichsübergreifende Kommunikation, als auch eine unternehmensübergreifende Kommunikation unter Nutzung einer Cloud.

Auf Basis der Referenzarchitektur wurden weiterhin Lösungsansätze für eine übergreifende Public Key Infrastruktur (PKI) entwickelt, die es erlaubt, eine protokollneutrale Konfiguration der Sicherheitsfunktionen vorzunehmen. Somit ist es nicht mehr erforderlich, für jedes Protokoll eine eigene, spezialisierte PKI separat zu konfigurieren. Zur Validierung und Erprobung der entwickelten PKI wurden mehrere Demonstratoren entwickelt.