لماذا تعد أجهزة الجدران النارية ضرورية لحماية بنية الشبكة الصناعية؟

فهم تحديات أمن الشبكات الصناعية ودور أجهزة جدار الحماية

مُخَلَّفات فريدة في بنية الشبكة الصناعية

تختلف مشكلات الأمان في إعدادات الشبكات الصناعية بشكل كبير عما نراه في بيئات تكنولوجيا المعلومات العادية. فما زالت العديد من أنظمة التكنولوجيا التشغيلية الأقدم تعمل على منصات انتهت صلاحيتها ولم تعد قابلة للتحديث بشكل صحيح. وفي الوقت نفسه، تركز أنظمة التحكم الصناعي عادةً على الحفاظ على استمرارية العمليات دون انقطاع أكثر من تركيزها على تنفيذ إجراءات أمنية قوية، مما يؤدي بطبيعة الحال إلى ظهور ثغرات. كما أن معظم الشبكات الصناعية لا تحتوي أيضًا على تقسيم مناسب، لذلك إذا ما تم اختراق أحد الأطراف، يمكن أن ينتشر الخطر بسرعة عبر النظام بأكمله. وأظهر تقرير صناعي حديث صادر عام 2023 أن نحو سبعة من كل عشرة مصانع واجهت نوعًا من الحوادث السيبرانية العام الماضي، وأن معظم هذه الاختراقات بدأت بالفعل من حواف الشبكة حيث كان الأمان ضعيفًا للغاية. ومع استمرار الشركات في دمج شبكات تكنولوجيا المعلومات مع شبكات العمليات التقنية، فإن هذا الأمر يزيد الوضع سوءًا بالنسبة لفرق الأمن التي تحاول حماية الأنظمة من هجمات متزايدة التعقيد.

كيف تُطبّق أجهزة الجدران النارية استراتيجيات الدفاع المتعدد الطبقات في بيئات التقنية التشغيلية (OT)

تلعب الجدران النارية دورًا رئيسيًا عند إعداد نُهج الدفاع المتعدد الطبقات لأنظمة التقنية التشغيلية (OT). فهي تُنشئ مناطق ونقاط تحكم شبكيّة تُنظّم طريقة تواصل أجزاء الشبكة المختلفة، مع منع الوصول غير المرغوب إليه للمعدات الحيوية. وتختلف الجدران النارية الصناعية عن الأنواع العادية المستخدمة في تقنية المعلومات (IT) لأنها تعمل مع بروتوكولات محددة مثل Modbus TCP وPROFINET. وهذا يعني أن المشغلين يمكنهم التحكم بدقة في تدفقات حركة البيانات دون تعطيل العمليات الزمنية الفعلية التي تعتمد عليها العديد من المصانع. والهدف الكامل من هذا النهج الطبقي هو توفير الازدواجية. فإذا حدث خطأ ما في إحدى طبقات الحماية، فما زالت هناك دفاعات أخرى قائمة. وهذا أمر بالغ الأهمية في بيئات التقنية التشغيلية حيث تؤدي أي توقفات إلى خسائر مالية، ولا تتوفر دائمًا حلول بديلة سهلة للإجراءات الأمنية.

تطور التهديدات السيبرانية التي تستهدف البنية التحتية الحيوية

لم تعد التهديدات الموجهة إلى بنيتنا التحتية الحيوية كما كانت من قبل. ما بدأ كاضطرابات بسيطة تحول اليوم إلى شيء أكثر رعبًا بكثير – هجمات يمكنها بالفعل التسبب في أضرار مادية حقيقية. في الماضي، كانت معظم المشكلات تدور حول سرقة البيانات أو تعطيل الأنظمة لبضع ساعات فقط. أما الآن، فإن الجهات الخبيثة تستهدف الأنظمة الفعلية التي تدير مصانعنا وشبكات الطاقة ومحطات معالجة المياه. ويستخدم بعض القراصنة المدعومين من دول برامج ضارة مصممة خصيصًا للتنكر والاختراق عبر إجراءات الأمان الصناعية التي كنا نظن أنها قوية جدًا. وفي الوقت نفسه، أدركت عصابات البرمجيات الفدية أن استهداف شركات الطاقة والمصنّعين يحقق لهم فوائد مالية أكبر. وفقًا لتقرير التهديدات على البنية التحتية الحيوية للعام الماضي، شهدت الهجمات الموجهة مباشرةً إلى أنظمة التحكم الصناعي زيادة تقارب 88%. هذا النوع من النمو يعني أن الخدمات الأساسية لدينا تتعرض لمخاطر تزداد ذكاءً يومًا بعد يوم.

دراسة حالة: هجوم على شبكة الطاقة بسبب تجزئة شبكة غير كافية

حدث خرق أمني كبير في عام 2022 عندما تمكن قراصنة من اختراق شبكة كهرباء إقليمية عبر نظام رصد عن بُعد غير محمي بشكل كافٍ. وبما أنه لم تكن هناك جدران نارية فاصلة بين الشبكات التجارية العادية وأنظمة التحكم الفعلية، استطاع المهاجمون التنقّل بحرية داخل الشبكة حتى وصلوا إلى وظائف إدارة الشبكة الأساسية. والنتيجة؟ انقطاعات في التيار الكهربائي أثرت على نحو 50 ألف أسرة في المنطقة. إن تحليل ما حدث يُظهر بوضوح أنه لو تم تنفيذ جدران نارية صناعية بجودة عالية بشكل صحيح لتقسيم أجزاء مختلفة من الشبكة، لظل هذا الهجوم محصورًا على مناطق أقل أهمية دون التسبب في مشكلات واسعة النطاق للمستهلكين. ما نتعلمه من هذا المثال الواقعى ببساطة هو أن تركيب الجدران النارية في مواقع ذكية يعمل كنقاط حماية حاسمة تمنع انتشار الوصول غير المصرح به عبر أنظمة البنية التحتية الأساسية.

تقسيم الشبكات الصناعية باستخدام أجهزة جدار الحماية: المناطق، القنوات، والتحكم في حركة المرور

تنفيذ مناطق وقنوات لتدفق آمن للبيانات في شبكات الأنظمة الصناعية المدارة

عندما يتعلق الأمر بتأمين الشبكات الصناعية، فإن التقسيم باستخدام جدران الحماية يُنشئ خطوط الأمان المهمة التي تمنع الجهات الضارة من التنقل بحرية داخل أنظمة التكنولوجيا التشغيلية (OT). يقدم لنا المعيار IEC 62443 نموذج المناطق والقنوات الذي يقوم أساسًا بتقسيم الشبكة إلى أقسام منفصلة. ويتم الاتصال بين هذه الأقسام فقط عبر طرق محددة تُضبط بواسطة السياسات. وبعزل الأجزاء عالية الخطورة عن أنظمة التحكم الأساسية، نضمن أنه إذا تم اختراق منطقة ما، فإن الضرر لن ينتشر في جميع أنحاء النظام. وتتواجد هذه الجدران النارية عند كل حدود شبكة كحراس بوابات، حيث تسمح فقط بالمرور المسموح به وتحجب حركة المرور المشبوهة. ويبني هذا الإعداد طبقات متعددة من الحماية، مما يجعل من الصعب على المهاجمين التسلل عميقًا داخل النظام.

التصفية بدون حالة مقابل التصفية ذات الحالة في الشبكات الصناعية على مستوى الحقول

تستخدم أنظمة الجدران النارية الصناعية تقنيات تصفية مختلفة تم تصميمها خصيصًا للبيئات التصنيعية القاسية. حيث يقوم النهج الذي لا يعتمد على الحالة (Stateless) بالنظر إلى كل حزمة على حدة وفقًا لمعايير ثابتة مثل عناوين IP وأرقام المنافذ. وتعمل هذه الطريقة بشكل جيد في البيئات التي يكون فيها السرعة هي الأهم، مثل شبكات أرضية المصنع التي تحتاج إلى استجابات خلال جزء من الثانية. من ناحية أخرى، تقوم التصفية المعتمدة على الحالة (Stateful) بتتبع الاتصالات الجارية وتحليل الصورة الأكبر لحركة الشبكة. مما يمنح المسؤولين خيارات تحكم أكثر ذكاءً ويُمكّن من اكتشاف التهديدات التي قد تفلت من المرشحات الأساسية. بطبيعة الحال، هناك أيضًا تنازل مرتبط بذلك. ففحص الحالة يحسّن مستويات الحماية، ولكنه يأتي مع متطلبات إضافية في المعالجة قد تؤدي إلى إبطاء العمليات الحرجة. في الواقع، توفر معظم الجدران النارية الصناعية الحديثة كلا النهجين، ما يمكن الشركات من تعديل وضع أمنها وفقًا لما تتطلبه عملياتها الخاصة يومًا بعد يوم.

التحكم في الحركة الجانبية من خلال سياسات مرورية استراتيجية

تنفذ أجهزة الجدران النارية سياسات استراتيجية للحركة المرورية تساعد في التحكم بكيفية انتقال التهديدات أفقيًا عبر أجزاء مختلفة من الشبكات الصناعية. وتحدد هذه التدابير الأمنية بدقة نوع عمليات نقل البيانات المسموح بها بين مقاطع الشبكة، بما في ذلك البروتوكولات المحددة المستخدمة، ومصدر المعلومات والوجهة التي تتجه إليها، وما إذا كانت تنتقل في اتجاه واحد فقط. والنتيجة هي ما يشبه جدرانًا رقمية تمنع الجهات الخبيثة من التوغل أعمق داخل النظام بمجرد اختراقها للدفاعات الأولية. عندما تقوم الشركات بإعداد ضوابط وصول مفصلة على هذا المستوى، يجد المهاجمون أنفسهم عالقين داخل الجزء الذي تم اختراقه أوليًا من الشبكة، دون القدرة على الوصول إلى البنية التحتية الحيوية في أماكن أخرى. وتُقلل مثل هذه الأساليب من حجم الأضرار الناتجة عند حدوث الاختراقات، مع الالتزام بأفضل الممارسات الحديثة للأمن السيبراني التي تتطلب التحقق المستمر بدلًا من الوثوق تلقائيًا بأي شخص متصل بالشبكة.

التوزيع الاستراتيجي لأجهزة الجدران النارية عبر طبقات الشبكة الصناعية

يعني تشغيل أجهزة الجدران النارية بشكل صحيح اعتماد نهج متعدد الطبقات يناسب احتياجات كل جزء من الشبكة الصناعية فعليًا. على مستوى الحقل، تكون الجدران النارية الشفافة من الطبقة الثانية موجودة لحماية أنظمة التشغيل القديمة دون التأثير على اتصالاتها الحساسة للتوقيت. ويجب أن تكون هذه الوحدات قادرة أيضًا على تحمل الظروف القاسية نسبيًا، مثل الحرارة الشديدة والاهتزاز المستمر الناتج عن المعدات. وعند التعامل مع عمليات موزعة عبر مواقع مختلفة، من المنطقي تركيب جدران نارية أصغر مباشرة في المواقع البعيدة ومواقع الخلايا. فهي تحافظ على أمان الاتصالات العائدة إلى الشبكات الرئيسية، والتي غالبًا ما تتم عبر شبكات لاسلكية واسعة النطاق. كما أن الأمور المتعلقة بالصورة الكبيرة مهمة أيضًا. إذ تتولى جدران الحماية IP القوية موقع حدود الشركة لمراقبة حركة البيانات بين الشبكات الحاسوبية العادية وأرضيات الإنتاج، للتأكد من مرور حركة المرور المصرح بها فقط. ومن الضروري جدًا تحقيق التوازن الصحيح، لأنه لا أحد يريد أن تؤدي إجراءات الأمان إلى إبطاء العمليات أو خلق حالات يؤدي فيها فشل مكوّن واحد إلى تعطيل كل النظام.

أجهزة جدار الحماية من الجيل التالي ودمج الثقة الصفرية في بيئات إنترنت الأشياء الصناعية

تعزيز كشف التهديدات باستخدام ميزات جدار الحماية من الجيل التالي (NGFW)

توفر جدران الحماية من الجيل التالي، أو ما تُعرف اختصارًا بـ NGFWs، قدرةً أفضل بكثير على كشف التهديدات مقارنةً بالطرازات القديمة عند حماية إعدادات إنترنت الأشياء الصناعية الحديثة. فبينما تقتصر جدران الحماية التقليدية على فحص المنافذ والبروتوكولات، فإن جدران الحماية من الجيل التالي تتعدى ذلك بكثير. فهي تأتي مزوّدة بخصائص مثل الفحص العميق للحزم، وأنظمة منع التسلل، وضوابط تفهم ما تقوم به التطبيقات في الوقت الفعلي. ويساعد هذا في اكتشاف التهديدات الخفية التي تحاول التسلل إلى الشبكات الصناعية دون أن تُلاحظ. ويمكن للمختصين في الأمن السيبراني اكتشاف هذه الهجمات المعقدة وإيقافها قبل أن تسبب أي ضرر — وهي هجمات لا يمكن لجدران الحماية العادية اكتشافها. والنتيجة؟ حمايةٌ أفضل بكثير للأنظمة الأساسية مثل شبكات الطاقة ومصانع الإنتاج وغيرها من الأنظمة الحيوية التي نعتمد عليها يوميًا.

فحص الحزم العميق لمراقبة حركة مرور الشبكة التحكمية في الزمن الحقيقي

تتجاوز جدران الحماية من الجيل التالي (NGFWs) الأساليب التقليدية باستخدام فحص الحزم العميق (DPI) لفحص كل ما هو موجود داخل حزم الشبكة، وليس فقط معلومات الرأس. ويمنحهم ذلك القدرة على تحليل حركة مرور الشبكة التحكمية لحظيًا أثناء حدوثها. وبهذا المستوى من التفاصيل، يمكن لهذه الجدران النارية المتقدمة اكتشاف أنماط النشاط غير المعتادة، وتحديد البرمجيات الخبيثة المخفية، والتقاط الأوامر غير المصرح بها التي قد تشير إلى خرق أمني. وعندما تقوم الجدران النارية بالفعل بفحص ما يتدفق عبر الشبكة، فإنها تكشف عن مخاطر لا يمكن لمرشحات بسيطة اكتشافها على الإطلاق. بالنسبة للصناعات التي تدير عمليات حرجة، فإن الطبقة الإضافية من الحماية التي يوفرها الفحص العميق للحزم تُحدث فرقًا كبيرًا بين اكتشاف التهديدات مبكرًا أو التعامل مع حوادث كبيرة لاحقًا.

تطبيق مبادئ الثقة الصفرية والتجزئة الدقيقة باستخدام أجهزة الجدران النارية

تعمل أمنية الثقة الصفرية على أساس فكرة بسيطة: لا يحصل أحد تلقائيًا على صلاحيات دخول، سواء كانوا أشخاصًا أو آلات متصلة بالشبكة. بل يجب التحقق باستمرار من كل عنصر قبل السماح له بالتفاعل مع أجزاء أخرى من النظام. تساعد جدر الحماية في تنفيذ هذا النهج باستخدام ما يُعرف بالتجزئة الدقيقة (micro-segmentation). وبشكل أساسي، تقوم بتقسيم الشبكات الصناعية الكبيرة إلى مناطق أصغر ومنفصلة، حيث يُسمح فقط بالتواصلات المحددة بينها. ما الذي يحققه هذا؟ حسنًا، فإنه يجعل الأمور أكثر صعوبة بكثير بالنسبة للقراصنة، لأنه في حال حدوث مشكلة في قسم معين، تبقى المشكلة محصورة فيه ولا تنتشر لتُلحق الضرر بأجزاء أخرى مهمة من البنية التحتية. والنتيجة هي تحسن كبير في الحماية من التهديدات السيبرانية.

دمج أجهزة جدر الحماية في شبكات WLAN الداعمة للأصول الصناعية إنترنت الأشياء المتنقلة

تتجه المرافق الصناعية بشكل متزايد نحو شبكات الواي فاي (WLANs) لإدارة معدات الإنترنت الصناعي للأشياء المتنقلة (IIoT) مثل عربات التوجيه الآلية (AGVs)، وأجهزة المسح اليدوية، وأماكن العمل المتنقلة في أرجاء مصنع الإنتاج. عند إعداد هذه الأنظمة اللاسلكية، لم يعد إضافة أجهزة جدار الحماية مجرد توصية، بل أصبح ضرورة عملية لضمان الأمان السليم. تعمل هذه الجدران النارية كبوابات تحكم في جميع البيانات اللاسلكية التي تمر عبر الشبكة، وتطبق قواعد الأمان بشكل متسق سواء جاءت الاتصالات من مصادر سلكية أو لاسلكية. ما الفائدة؟ تحصل المصانع على حماية قوية ضد التهديدات السيبرانية دون التضحية بالمرونة التي يحتاجها العمال للتحرك بحرية في أماكن الإنتاج. وقد أفاد العديد من المصانع بانخفاض عدد حوادث الأمن السيبراني بعد تطبيق هذا النهج المتكامل.

الأسئلة الشائعة

لماذا تكون الشبكات الصناعية أكثر عرضة للتهديدات الأمنية مقارنة بالشبكات التقنية العادية؟

غالبًا ما تعمل الشبكات الصناعية على تقنيات قديمة لا يمكن تحديثها بشكل صحيح، وتعطي الأولوية لاستمرارية التشغيل على حساب الأمان، وتفتقر إلى التقسيم المناسب، مما يجعلها عرضة لخرق واسع النطاق.

كيف تساهم جدران الحماية في استراتيجيات الدفاع المتعدد الطبقات في بيئات التكنولوجيا التشغيلية (OT)؟

تُنشئ جدران الحماية مناطق شبكات آمنة ونقاط تحكم لإدارة الاتصالات، وتسمح ببروتوكولات محددة بالعمل بسلاسة دون تعطيل العمليات، وبالتالي ضمان وجود طبقات حماية احتياطية.

ما أهمية التقسيم الشبكي في الشبكات الصناعية؟

يُنشئ التقسيم الشبكي مناطق وقنوات منفصلة تقيّد الحركة داخل الشبكة، وتحول دون انتشار خروقات الأمان إلى المناطق الحرجة، وتعزز الأمن السيبراني الكلي من خلال تطبيق سياسات أمنية استراتيجية.

كيف تحسّن جدران الحماية من الجيل التالي من كشف التهديدات؟

تشمل جدران الحماية من الجيل التالي ميزات متقدمة مثل التفتيش العميق للحزم وأنظمة منع التسلل، والتي توفر تحليلًا فوريًا للنشاط الشبكي لتحديد التهديدات الأمنية المعقدة والحد منها.