Обеспечение безопасности критической инфраструктуры с помощью расширенного мониторинга производительности приложений

После серии громких атак на существующую инфраструктуру кибербезопасность встроенных систем в критически важных активах стала еще более важна, чем их физическая защита.

Пока администрация президента Байдена продвигает инвестиции в размере 2,9 трлн долларов в критическую инфраструктуру страны — энергетическую сеть, национальные сети связи и транспортные системы — недавние события, такие как атака вымогателя DarkSide, парализовавшая Colonial Pipeline, подчеркивают срочность защиты как устаревших, так и будущих платформ от злоумышленников.

Защита от эксплойтов в плотно взаимосвязанных сетях устройств

Защита от эксплойтов в этих плотно взаимосвязанных сетях устройств представляет серьезную сложность для разработчиков оборудования, прошивок и программного обеспечения, а также для специалистов по кибербезопасности. Операторы должны постоянно мониторить встроенные системы для обеспечения их надлежащей работы и обнаружения подозрительной активности, поскольку скрытые дефекты — будь то деградация оборудования или кибервторжение — могут привести к катастрофическим сбоям.

Многослойный подход к построению устойчивой инфраструктуры

Создание устойчивой, защищенной инфраструктуры требует многослойного подхода, оценивающего надежность на каждом уровне — от кремния до прошивки и приложения. В этой статье мы рассматриваем недавние достижения в области кибербезопасности для программного обеспечения, управляющего инфраструктурными IoT-устройствами, и исследуем, как тенденции в мониторинге производительности приложений (APM) влияют на проектирование встроенных систем.

Критическая инфраструктура против IT-инфраструктуры

Проблемы безопасности IoT в критической инфраструктуре глубоки, особенно поскольку новые инвестиции добавят миллионы подключенных встроенных устройств, которые необходимо мониторить и защищать. Каждое новое устройство и каждое созданное им соединение представляют дополнительную поверхность атаки.

Рис. 1. По мере создания миллионов встроенных подключенных устройств проблемы безопасности станут более острыми, так как теперь существует гораздо больше устройств, которые необходимо мониторить. (Источник: freepik)

Чтобы избежать путаницы, уточним ключевые термины. Операционные технологии (OT) относятся к физическому оборудованию, которое мониторит и управляет физическими процессами. Информационные технологии (IT) охватывают программное обеспечение, обрабатывающее данные внутри этих устройств. Границы между OT и IT все более размываются по мере оцифровки физического мира — то, что часто называют Интернетом вещей (IoT).

Хотя IT-инфраструктура безусловно критична для экосистемы IoT, для наших целей «критическая инфраструктура» относится к активам, указанным в плане американских рабочих мест Байдена. Согласно определению USA Patriot Act 2001 года, это включает системы, нарушение работы которых окажет ослабляющее влияние на национальную безопасность, экономическую безопасность, общественное здоровье или безопасность.

IoT и встроенные системы станут основой новых инфраструктурных проектов и улучшат существующие объекты.

Хотя критическая и IT-инфраструктура различны, безопасность обеих имеет первостепенное значение. Атаки на IT-инфраструктуру легче выполнить, но могут привести к столь же катастрофическим последствиям, как демонстрируют недавние взломы систем водоснабжения.

Кибербезопасность встроенных систем критической инфраструктуры

Громкие атаки на инфраструктуру, в сочетании с общим ростом киберпреступности, побудили правительства по всему миру усилить контроль за IoT-устройствами и безопасностью встроенных систем.

В конце прошлого года Конгресс принял Закон о кибербезопасности IoT 2020 года, ужесточивший стандарты безопасности для IoT-устройств, используемых федеральными агентствами. Хотя Закон не предписывает все развертывания IoT в критической инфраструктуре, его влияние ожидается во всей отрасли.

Во время обсуждения Закона Национальный институт стандартов и технологий (NIST) выпустил два ключевых документа, которые сформируют будущие стандарты безопасности IoT. Базовая линия возможностей кибербезопасности устройств IoT устанавливает минимальные требования безопасности для защиты устройств и их данных, а Основополагающая кибербезопасность для производителей устройств IoT описывает контролы, которые производители должны интегрировать, с особым вниманием к непрерывному системному мониторингу.

В Европе Евросоюз вносит поправки в свою Директиву о безопасности сетевых и информационных систем для решения новых угроз инфраструктуре.

Разработчики встроенных систем внимательно следят за этими регуляторными изменениями. Хотя многие требования сегодня носят рекомендательный характер, они в конечном счете осядут в конкретные мандаты по проектированию устройств.

Тенденции в мониторинге производительности приложений

Для понимания будущего проектирования кибербезопасности встроенных систем разработчики могут обратиться к трендам в других областях IT-производительности и безопасности, таких как сетевой мониторинг производительности приложений (APM).

Однако приложения, контролирующие встроенные системы в критической инфраструктуре, являются главными мишенями для целенаправленных противников. APM станет краеугольным камнем поддержания безопасности, и разработчики должны понимать, как инструменты APM будут взаимодействовать с их устройствами и формировать требования к проектированию.

Оптимизация сбора и передачи данных

Текущие сети уже сталкиваются с ограничениями пропускной способности при обработке большого количества подключенных устройств. Представьте себе проблему, если количество устройств вырастет в десять раз или больше. Когда сетевые проблемы прерывают связь между встроенным устройством и его удаленной платформой мониторинга, устройство становится более уязвимым для эксплуатации.

Инвестиции в опытных администраторов сети — одна из стратегий смягчения. Администрирование сети прогнозируется ростом более чем на 42 000 рабочих мест в ближайший год, отражая критическую потребность в специалистах, которые устанавливают системы безопасности, оптимизируют производительность сети и устраняют неполадки оборудования и программного обеспечения.

Локальный искусственный интеллект (ИИ) также может помочь. Разработчики APM исследуют методы без потерь сжатия для доставки высококачественных данных через ограниченную пропускную способность, в то время как инженеры встроенных систем должны продолжать совершенствовать алгоритмы сжатия на борту.

Использование искусственного интеллекта и машинного обучения

ИИ и машинное обучение все больше интегрируются в APM, до такой степени, что Gartner ввел термин «AIOps». AIOps смещает APM от реактивного устранения проблем к проактивному их выявлению.

Рис. 2. Одним из крупнейших достижений за последние годы стала возрастающая зависимость APM от искусственного интеллекта. (Источник: pixabay)

Кроме того, AIOps автоматизирует устранение после обнаружения проблемы. Разработчики встроенных систем могут использовать ИИ для создания проактивного обнаружения кибератак на уровне приложений.

Хотя обучение ИИ часто выполняется вне устройства — используя мощные облачные ресурсы для обработки массивов данных — пограничный ИИ набирает популярность. Разработчикам следует оценить возможность внедрения ИИ на борту для локального мониторинга безопасности, учитывая высокие вычислительные требования текущих моделей ИИ.

Конвергентный мониторинг приложений и инфраструктуры

Защита всех аспектов встроенной системы — от базового оборудования до запускаемых приложений — требует единого подхода к мониторингу. Отказ от изолированных проверок компонентов уступает место целостной модели наблюдаемости, предоставляющей информацию в реальном времени, что позволяет быстрее обнаруживать аномалии и смягчать угрозы.

Автоматизация

Ручное управление огромными потоками данных и анализом, необходимыми для современной программы кибербезопасности, практически невозможно. Автоматизация поэтому незаменима для будущих стратегий безопасности. Например, APM эффективно определяет наличие атаки, но становится еще более мощным в сочетании с системами, автоматически выявляющими уязвимости.

Эксперт по кибербезопасности Барбара Эриксон из Cloud Defense отмечает: «Вы можете использовать традиционные и линейные сканеры уязвимостей или адаптивные сканеры для поиска специфических вещей на основе предыдущего опыта. К счастью, сканеры уязвимостей можно автоматизировать, если выберете хорошее ПО для управления уязвимостями. Автоматизируя сканирование, вы обеспечите постоянную оценку организации на предмет новых угроз и не потратите слишком много рабочей силы на регулярные плановые проверки».

Разработчики встроенных устройств также должны усилить автоматизацию для мониторинга потенциальных атак и реализации автоматических корректирующих действий при возникновении проблем.

Заключение

Поскольку США приступают к масштабному обновлению инфраструктуры, объем IoT в критической инфраструктуре резко возрастет — повышая риск кибератак. Разработчики встроенных устройств должны приоритизировать интеграцию новых встроенных средств кибербезопасности для гарантии надежности и безопасности основных услуг.