Gefahren bei Industrie 4.0

Eine vernetzte Industrie ist anfälliger für Angriffe

Computacenter GmbH
Industrie 4.0 bedeutet eine noch stärkere Vernetzung der Produktion mit der klassischen IT. Da ein Hacker-Angriff jedoch drastischere Folgen haben kann, müssen sich Unternehmen besonders sorgfältig um die Sicherheit kümmern.
Dror-John Röcher ist Lead Consultant Secure Information bei der Computacenter AG & Co. oHG.
Dror-John Röcher ist Lead Consultant Secure Information bei der Computacenter AG & Co. oHG.
Foto: Computacenter

Bei der Herstellung von Produkten beschränkte sich der Begriff Sicherheit lange Zeit primär auf den Arbeitsschutz oder die Verhinderung von Industriespionage. Wenn Anlagen und ganze Herstellungsprozesse zukünftig mit Hilfe von Informationstechnik weitestgehend automatisiert und vernetzt werden, müssen sich Unternehmen aber auch verstärkt Gedanken über geeignete und zuverlässige IT-Security-Lösungen machen.

Durch die Entwicklung in Richtung Industrie 4.0 wird der Schutz vor Angriffen durch Hacker und Spione, vor Schadprogrammen und Sabotage auch in Produktionsstraßen ein immer wichtigeres Thema. Klassische Firewall- und Anti-Virus-Technologien, wie man sie aus der Office-IT kennt, bieten dafür nicht genügend Möglichkeiten. Vielmehr sind ganzheitliche Konzepte gefragt, die technische und organisatorische Maßnahmen vereinen. Der Computerwurm Stuxnet sollte den Unternehmen ein warnendes Beispiel sein, was alles passieren kann.

Gefahren bei Industrie 4.0

Steuerungsgeräte von Produktionsmaschinen mit der Office-IT werden größtenteils über herkömmliche und nur leicht angepasste IP-Standards vernetzt. Entsprechend funktionieren Angriffsmethoden gegen IT-Systeme prinzipiell auch gegen Produktionssysteme. Doch die Auswirkungen können wesentlich schlimmer sein - aus zwei Gründen:

  1. Sicherheitsvorfälle unterbrechen unter Umständen die Produktion vollständig und richten damit sofort erheblichen finanziellen Schaden an. Demgegenüber stört selbst ein groß angelegter Angriff auf die IT-Infrastruktur in der Regel nur kurzfristig die Arbeitsprozesse, im schlimmsten Fall gehen Daten verloren.

  2. Manipulationen an den Produktionsmaschinen können zu minderwertigen Produkten führen. Handelt es sich hier beispielsweise um Fahrzeugbremsen, Medikamente oder Baumaterialien, sind möglicherweise Menschenleben gefährdet. Zudem können Schäden an den Maschinen auftreten, wenn sie außerhalb zugelassener Normen arbeiten.

Drei Schreckensszenarien

Wie diese Gefahren im konkreten Fall aussehen können, sollen drei mögliche Szenarien darstellen:

  1. Ein Reifenhersteller lässt weitgehend automatisch die Innenschicht aus einer genau abgestimmten Gummimischung produzieren. Über das Internet erhält ein Hacker Zugriff auf die Steuerungsanlage und ändert die Zusammensetzung der Mischung. Die Reifen werden hergestellt, ausgeliefert und an Autos montiert. Bei Erhitzung durch Autobahnfahrten wird die Gummimischung jedoch so undicht, dass der Reifen Luft verliert. Die Autofahrer verlieren die Kontrolle, so dass es zu schweren Unfällen kommt. Der Reifenhersteller muss Schadenersatz leisten, sein Ruf ist ruiniert. Auftragsverluste, sogar eine Insolvenz können die Folge sein.

  2. Ein metallverarbeitender Betrieb entölt Metallspäne mit Hilfe einer Zentrifuge. Bei der regelmäßigen Wartung überträgt ein Techniker unbeabsichtigt ein Virus über sein Notebook auf die Zentrifuge, wodurch sich ihre Drehzahl deutlich erhöht. Ein Mitarbeiter bemerkt dies aufgrund des lauten Geräuschs und versucht, die Zentrifuge zu stoppen. Zu diesem Zeitpunkt löst sich die Trommel und trifft den Mitarbeiter.

  3. Eine Druckerei stellt die tägliche Ausgabe einer Tageszeitung her. Die vom Verlag erhaltene Datei weist jedoch ein Schadprogramm auf. In das System eingespielt, breitet sich dieses auf die Druckmaschinen aus und führt zu einem Stopp der Rotoren. Aufgrund der langwierigen Ursachensuche und eines fehlenden Patchs kann die Tageszeitung nicht gedruckt und ausgeliefert werden.

Angriffe von außen und innen

Diese Szenarien zeigen zwei mögliche Angriffswege: von außerhalb oder von innerhalb des Unternehmens. Angriffe von außen funktionieren hauptsächlich über das Internet. Bislang war daran nur die zentrale IT-Infrastruktur der Verwaltung angebunden und nicht die Produktion. Mit Industrie 4.0 ändert sich das. Dadurch kann ein Angreifer über das Internet auf die IT-Systeme des Unternehmens und von dort auf die damit vernetzten Steuerungssysteme zugreifen und so Funktionen und Einstellungen der Maschinen ändern.

Noch größer ist die Gefahr von innen. So können einerseits die eigenen Mitarbeiter aus dem Internet unbeabsichtigt Schadprogramme auf die zentralen IT-Systeme übertragen, die sich von dort auf die Steuerungssysteme ausbreiten. Zum anderen stellen auch die bereits angeführten Techniker oder Partner eine Gefahr dar, wenn sie über mobile Geräte auf die Systeme im Haus zugreifen können oder Dateien sowie Datenträger schicken, die Viren enthalten.

So wird Industrie 4.0 sicher: Um eine vernetzte Produktion sicher zu machen, sollte man die Verantwortlichkeiten klären und vor einem Flächen-Rollout mit einem Referenzprojekt beginnen.
So wird Industrie 4.0 sicher: Um eine vernetzte Produktion sicher zu machen, sollte man die Verantwortlichkeiten klären und vor einem Flächen-Rollout mit einem Referenzprojekt beginnen.
Foto: Computacenter

Die Gefahr von innen ist heute deutlich größer als die von außen. Im Rahmen der herkömmlichen Internet-Anbindung setzen die meisten Unternehmen längst strenge Sicherheitslösungen wie Firewalls, Anti-Virus-Programme oder Intrusion-Prevention-Systeme ein. Um diese Systeme zu überwinden, müssen Angreifer zudem die Art der Anbindung der Produktionssysteme ermitteln, bevor sie auf diese zugreifen können. Einfacher und direkter funktionieren Angriffe von innen, etwa über manipulierte Wartungsdateien oder Programmiergeräte.

Diesen Weg hat zum Beispiel Stuxnet genommen. Der Computerwurm verbreitete sich wohl über USB-Sticks an Notebooks, die zur Programmierung und Wartung an der Steuerung von Simatic-S7-Anlagen angeschlossen worden waren. Seine bekannteste Auswirkung erreichte Stuxnet in iranischen Anlagen zur Urananreicherung. Dort manipulierte der IT-Schädling die Drehzahl der Zentrifugen und schädigte so die Uranproduktion.

Das Ziel der Angreifer liegt tatsächlich eher in der Manipulation der Produktionsanlagen als in der Spionage. Denn die Daten für die täglich laufenden Standardprozesse sind in der Regel nicht so wertvoll wie diejenigen in Forschung und Entwicklung. Ausnahmen bilden hier Zusammensetzungen, Rezepturen und andere Betriebsgeheimnisse, die in der Produktion verwendet werden und das Ziel klassischer Konkurrenzausspähung sein können. Auch Geheimdienste dürften ein relativ geringes Interesse an den reinen Produktionsdaten haben.