An End-to-End defense mechanism for industrial real-time networks

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Duarte, Eduardo Kochenborger
• Orientador(a): Freitas, Edison Pignaton de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Rede de computadores; Segurança; Comunicação
• Palavras-chave em Inglês: Real-Time Industrial Networks.; Scalable Security Mechanism
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/213301

Protocolos de tempo real baseados em Ethernet são frequentemente usados em tarefas de controle em aplicações industriais. Algumas dessas aplicações são críticas em termos de segurança, críticas para os negócios e/ou confidenciais. Uma interrupção no bom funcionamento da planta industrial pode causar sérios danos em termos de vidas e custos. Existem vulnerabilidades causadas pelas comunicações em texto não criptografado dos dados de entrada/saída (E/S) entre as entidades da rede industrial, que podem ser exploradas quando um invasor obtém acesso à rede. É imperativo garantir a existência de uma comunicação segura entre todas as entidades para evitar ataques indesejados e vazamento de informações confidenciais. Este trabalho estuda a viabilidade do uso de um algoritmo de criptografia autenticado, propondo o uso de um mecanismo de segurança junto com métricas para avaliar seu desempenho. O mecanismo proposto é facilmente implantável a um custo muito baixo, impedindo que um invasor adultere os dados de E/S e impedindo o vazamento de informações de controle. O uso da criptografia autenticada como mecanismo de defesa nesse tipo de cenário não havia sido abordado até o momento. A solução pode ser usada para implementar uma comunicação de E/S segura escalável que pode ser usada juntamente com um protocolo de secure fieldbus para se obter uma zona segura, de acordo com o padrão IEC 62443. Além disso, a solução pode ser usada para implementar um mecanismo de segurança que engloba as comunicações entre um ou mais controladores lógicos programáveis (CLPs) e o sistema de supervisão (sistema SCADA). Os experimentos foram conduzidos em duas partes, usando uma plataforma de teste composta de equipamentos industriais como prova de conceito. A primeira parte envolve a avaliação da viabilidade do mecanismo de segurança proposto nas comunicações entre CLPs e estações de E/S, enquanto a segunda parte envolve a avaliação da viabilidade do mecanismo proposto nas comunicações entre CLPs e o sistema SCADA. Os experimentos foram projetados com base na quantidade de pontos de E/S de uma aplicação de tamanho moderado. Os resultados mostram que essa é uma solução viável para o problema nos dois casos, apresentando escalabilidade em termos de pontos de E/S, com o tempo de processamento crescendo linearmente e um pequeno aumento sem picos na latência.