Tại Sao Thiết Bị Tường Lửa Lại Quan Trọng Trong Việc Bảo Vệ Cơ Sở Hạ Tầng Mạng Công Nghiệp?

Hiểu Về Những Thách Thức Về An Ninh Mạng Công Nghiệp Và Vai Trò Của Thiết Bị Tường Lửa

Các lỗ hổng đặc thù trong cơ sở hạ tầng mạng công nghiệp

Các vấn đề bảo mật trong thiết lập mạng công nghiệp khá khác biệt so với những gì chúng ta thấy trong môi trường CNTT thông thường. Rất nhiều hệ thống công nghệ vận hành cũ hơn vẫn đang chạy trên các nền tảng đã quá thời hạn sử dụng và không thể cập nhật đúng cách. Trong khi đó, các hệ thống điều khiển công nghiệp thường tập trung nhiều hơn vào việc duy trì hoạt động liên tục thay vì triển khai các biện pháp bảo mật vững chắc, điều này tự nhiên tạo ra các điểm yếu. Hầu hết các mạng công nghiệp cũng không được phân đoạn hợp lý, do đó nếu có mối đe dọa xâm nhập, nó có thể lan rộng nhanh chóng khắp toàn bộ hệ thống. Một báo cáo ngành gần đây từ năm 2023 cho thấy gần bảy trong số mười nhà máy sản xuất đã gặp phải ít nhất một sự cố mạng trong năm ngoái, và phần lớn các vụ vi phạm đó bắt đầu ngay tại các biên mạng nơi bảo mật yếu nhất. Khi các công ty tiếp tục tích hợp mạng CNTT và mạng vận hành với nhau, tình hình này càng làm phức tạp thêm cho các đội bảo mật trong việc ngăn chặn các cuộc tấn công ngày càng tinh vi.

Thiết bị tường lửa thực thi các chiến lược phòng thủ theo chiều sâu trong môi trường OT như thế nào

Tường lửa đóng vai trò then chốt khi thiết lập các phương pháp phòng thủ theo chiều sâu cho các hệ thống công nghệ vận hành (OT). Chúng tạo ra các vùng mạng và điểm kiểm soát nhằm quản lý cách thức giao tiếp giữa các phần khác nhau của mạng, đồng thời ngăn chặn truy cập trái phép vào các thiết bị quan trọng. Tường lửa công nghiệp khác với các phiên bản IT thông thường ở chỗ chúng hoạt động với các giao thức cụ thể như Modbus TCP và PROFINET. Điều này cho phép người vận hành kiểm soát chính xác luồng lưu lượng mà không làm gián đoạn các quá trình thời gian thực mà nhiều nhà máy phụ thuộc vào. Mục đích toàn diện của cách tiếp cận từng lớp này là tính dự phòng. Nếu một lớp bảo vệ gặp sự cố, vẫn còn các lớp bảo vệ khác tồn tại. Điều này đặc biệt quan trọng trong các môi trường OT, nơi thời gian ngừng hoạt động gây tốn kém và thường không có sẵn các biện pháp bảo mật thay thế dễ dàng.

Sự phát triển của các mối đe dọa mạng nhắm vào cơ sở hạ tầng trọng yếu

Các mối đe dọa đối với cơ sở hạ tầng trọng yếu của chúng ta không còn giống như trước đây nữa. Những gì bắt đầu là các sự cố cơ bản giờ đã biến thành điều đáng sợ hơn nhiều — những cuộc tấn công có thể gây ra thiệt hại vật lý thực sự. Trước kia, hầu hết các vấn đề chỉ xoay quanh việc đánh cắp dữ liệu hoặc làm gián đoạn hệ thống trong vài giờ. Tuy nhiên hiện nay, những kẻ xấu đang nhắm vào các hệ thống vận hành trực tiếp các nhà máy, lưới điện và các trạm xử lý nước. Một số tin tặc được nhà nước hậu thuẫn sử dụng loại mã độc được thiết kế riêng để lẩn tránh mọi lớp bảo mật công nghiệp mà chúng ta từng nghĩ là rất an toàn. Đồng thời, các nhóm tấn công bằng mã hóa dữ liệu đòi tiền chuộc đã nhận ra rằng tấn công các công ty năng lượng và sản xuất sẽ mang lại khoản tiền chuộc lớn hơn. Theo Báo cáo về Mối đe dọa đối với Cơ sở Hạ tầng Trọng yếu năm ngoái, số vụ tấn công nhắm trực tiếp vào các hệ thống điều khiển công nghiệp đã tăng gần 88%. Mức độ gia tăng như vậy cho thấy các dịch vụ thiết yếu của chúng ta đang phải đối mặt với những nguy cơ ngày càng tinh vi hơn.

Nghiên cứu trường hợp: Cuộc tấn công lưới điện do phân đoạn mạng không đủ

Một vụ vi phạm an ninh lớn xảy ra vào năm 2022 khi tin tặc xâm nhập vào mạng lưới điện khu vực thông qua một thiết lập giám sát từ xa không được bảo vệ đầy đủ. Vì không có tường lửa tách giữa mạng lưới kinh doanh thông thường và các hệ thống kiểm soát thực tế, những người chơi xấu này có thể di chuyển tự do trong mạng cho đến khi họ đạt được các chức năng quản lý lưới cốt lõi. Kết quả là gì? Điện bị mất, ảnh hưởng đến khoảng 50.000 hộ gia đình trên khắp khu vực. Nhìn lại những gì đã sai cho thấy rõ ràng rằng nếu tường lửa cấp công nghiệp đã được thực hiện đúng cách để phân đoạn các phần khác nhau của mạng, cuộc tấn công này có thể sẽ bị giới hạn ở các khu vực ít quan trọng hơn mà không gây ra những vấn đề lớn đối với người tiêu dùng. Những gì chúng ta học được từ ví dụ thực tế này khá đơn giản: đặt tường lửa trong các vị trí thông minh hoạt động như các điểm bảo vệ quan trọng ngăn chặn sự truy cập trái phép lan rộng khắp các hệ thống cơ sở hạ tầng thiết yếu.

Phân đoạn mạng công nghiệp sử dụng thiết bị tường lửa: Khu vực, đường dẫn và kiểm soát giao thông

Các vùng và đường dẫn thực hiện cho lưu lượng dữ liệu an toàn trong mạng ICS

Khi nói đến bảo mật mạng công nghiệp, phân đoạn với tường lửa tạo ra những đường dây an ninh quan trọng ngăn chặn các diễn viên xấu di chuyển tự do trong các hệ thống OT. Tiêu chuẩn IEC 62443 cho chúng ta mô hình vùng và đường dẫn này về cơ bản chia mạng thành các phần riêng biệt. Giao tiếp giữa các phần này chỉ diễn ra theo các tuyến đường cụ thể được thiết lập bởi các chính sách. Bằng cách đưa các bộ phận có nguy cơ cao ra khỏi hệ thống điều khiển thiết yếu, chúng tôi đảm bảo rằng nếu một khu vực bị hack, thiệt hại sẽ không lan rộng đến mọi nơi khác. Những tường lửa này nằm ở mỗi ranh giới mạng hoạt động như những người canh giữ, chỉ cho phép những gì được phép trong khi ngăn chặn lưu lượng truy cập đáng ngờ. Thiết lập này tạo ra nhiều lớp bảo vệ, khiến cho kẻ tấn công khó xâm nhập sâu vào hệ thống hơn nhiều.

Không có quốc tịch so với lọc quốc gia trong các mạng công nghiệp ở cấp độ thực địa

Hệ thống tường lửa công nghiệp sử dụng các kỹ thuật lọc khác nhau được thiết kế đặc biệt cho các thiết lập sản xuất khắc nghiệt. Cách tiếp cận không quốc gia xem xét mỗi gói riêng biệt theo các tiêu chí cố định như địa chỉ IP và số cổng. Phương pháp này hoạt động tốt trong môi trường mà tốc độ quan trọng nhất, như mạng lưới nhà máy cần phản hồi trong vòng một mili giây. Mặt khác, lọc trạng thái theo dõi các kết nối đang diễn ra và kiểm tra bức tranh lớn hơn về lưu lượng mạng. Điều này cung cấp cho người quản trị các tùy chọn kiểm soát thông minh hơn và bắt các mối đe dọa có thể vượt qua các bộ lọc cơ bản. Tất nhiên là có một sự đánh đổi ở đây. Kiểm tra của nhà nước làm tăng mức độ bảo vệ nhưng đi kèm với nhu cầu xử lý thêm có thể làm chậm các hoạt động quan trọng. Hầu hết các tường lửa công nghiệp hiện đại thực sự cung cấp cả hai cách tiếp cận để các công ty có thể điều chỉnh tư thế bảo mật của họ tùy thuộc vào những gì hoạt động cụ thể của họ yêu cầu hàng ngày.

Kiểm soát chuyển động bên với các chính sách giao thông chiến lược

Các thiết bị tường lửa thực hiện các chính sách giao thông chiến lược giúp kiểm soát cách các mối đe dọa di chuyển theo chiều ngang qua các phần khác nhau của mạng công nghiệp. Các biện pháp bảo mật này xác định chính xác loại chuyển dữ liệu được phép giữa các phân đoạn mạng bao gồm các giao thức cụ thể được sử dụng, thông tin đến từ đâu và đi đến đâu và liệu nó có di chuyển theo một hướng duy nhất hay không. Kết quả là như những bức tường kỹ thuật số ngăn chặn những kẻ xấu xâm nhập sâu hơn vào hệ thống khi họ đã phá vỡ hệ thống phòng thủ ban đầu. Khi các công ty thiết lập các kiểm soát truy cập chi tiết ở cấp độ này, những kẻ tấn công thấy mình bị mắc kẹt bên trong bất kỳ phần nào của mạng mà họ đã xâm nhập ban đầu mà không thể tiếp cận cơ sở hạ tầng quan trọng ở nơi khác. Những cách tiếp cận như vậy thu hẹp thiệt hại khi vi phạm xảy ra trong khi tuân theo các thực tiễn an ninh mạng hiện đại yêu cầu xác minh liên tục thay vì chỉ tin tưởng bất cứ ai có kết nối ở đâu đó trên mạng.

Đặt chiến lược các thiết bị tường lửa trên các lớp mạng công nghiệp

Đặt các thiết bị tường lửa hoạt động đúng nghĩa là có một cách tiếp cận đa lớp phù hợp với những gì mỗi phần của mạng công nghiệp thực sự cần. Ở dưới mức trường, những tường lửa lớp 2 trong suốt đó để bảo vệ hệ thống OT cũ hơn mà không làm hỏng các thông tin liên lạc nhạy cảm. Những chiếc máy này phải chịu đựng môi trường khắc nghiệt, sống sót trong những thứ như nhiệt độ nóng và rung động liên tục từ máy móc. Khi xử lý các hoạt động trải rộng trên các vị trí khác nhau, có ý nghĩa khi cài đặt tường lửa nhỏ hơn ngay tại các vị trí xa và vị trí di động. Chúng giữ cho các kết nối an toàn trở lại các mạng chính, thường xảy ra thông qua các mạng không dây rộng. Những thứ lớn cũng quan trọng. Những tường lửa IP mạnh mẽ nằm ở biên giới công ty kiểm soát cách dữ liệu di chuyển giữa mạng máy tính thông thường và tầng sản xuất, đảm bảo chỉ có lưu lượng truy cập được ủy quyền đi qua. Việc cân bằng đúng là rất quan trọng bởi vì không ai muốn các biện pháp an ninh làm chậm hoạt động hoặc tạo ra tình huống mà một thành phần bị hỏng sẽ làm mọi thứ sụp đổ.

Thiết bị tường lửa thế hệ tiếp theo và tích hợp không tin cậy trong môi trường IIoT

Cải thiện phát hiện mối đe dọa với khả năng tường lửa thế hệ tiếp theo (NGFW)

Các tường lửa thế hệ tiếp theo, hay NGFW như chúng thường được gọi, cung cấp khả năng phát hiện mối đe dọa tốt hơn nhiều so với các mô hình cũ hơn khi bảo vệ các thiết lập IoT công nghiệp ngày nay. Tường lửa truyền thống chỉ nhìn vào các cổng và giao thức, nhưng NGFW vượt xa hơn thế. Chúng được trang bị các tính năng như kiểm tra gói sâu, hệ thống phòng ngừa xâm nhập, và điều khiển hiểu những gì các ứng dụng đang làm trong thời gian thực. Điều này giúp phát hiện những mối đe dọa lẻn mà cố gắng lẻn vào mạng công nghiệp mà không bị chú ý. Các chuyên gia bảo mật thực sự có thể phát hiện và ngăn chặn những cuộc tấn công phức tạp này trước khi chúng làm hỏng một cái gì đó mà tường lửa thông thường chỉ đơn giản là bỏ qua. Kết quả là gì? Bảo vệ tốt hơn nhiều cho những thứ như lưới điện, nhà máy sản xuất, và các hệ thống thiết yếu khác mà chúng ta dựa vào mỗi ngày.

Kiểm tra gói sâu để theo dõi lưu lượng truy cập mạng kiểm soát trong thời gian thực

Các tường lửa thế hệ tiếp theo (NGFW) vượt ra ngoài các phương pháp truyền thống bằng cách sử dụng Deep Packet Inspection hoặc DPI để xem mọi thứ bên trong các gói mạng, không chỉ thông tin tiêu đề. Điều này cho phép họ phân tích lưu lượng truy cập mạng khi nó xảy ra trong thời gian thực. Với mức độ chi tiết này, các tường lửa tiên tiến này có thể phát hiện các mô hình hoạt động kỳ lạ, tìm phần mềm độc hại ẩn và bắt lệnh không được phép có thể báo hiệu vi phạm bảo mật. Khi tường lửa thực sự kiểm tra những gì đang chảy qua mạng, chúng tiết lộ những mối nguy hiểm mà các bộ lọc đơn giản bỏ qua hoàn toàn. Đối với các ngành công nghiệp chạy các hoạt động quan trọng, lớp bảo vệ bổ sung này được cung cấp bởi DPI tạo ra sự khác biệt giữa việc phát hiện các mối đe dọa sớm và xử lý các sự cố lớn sau đó.

Áp dụng nguyên tắc không tin cậy và phân khúc vi mô bằng cách sử dụng các thiết bị tường lửa

An ninh không tin tưởng dựa trên một ý tưởng đơn giản không ai có quyền truy cập tự động, dù là con người hay máy móc kết nối với mạng. Thay vào đó, mọi thứ cần kiểm tra liên tục trước khi được phép tương tác với các bộ phận khác của hệ thống. Các tường lửa giúp thực hiện cách tiếp cận này bằng cách sử dụng thứ gọi là phân đoạn vi mô. Về cơ bản, chúng chia các mạng công nghiệp lớn thành các khu vực nhỏ hơn, riêng biệt nơi chỉ có các giao tiếp cụ thể được phép giữa chúng. Điều này đạt được gì? Nó làm cho việc khó khăn hơn nhiều cho hacker bởi vì nếu có vấn đề ở một phần, nó sẽ bị ngăn chặn ở đó thay vì lan rộng để làm hỏng các phần quan trọng khác của cơ sở hạ tầng. Kết quả là bảo vệ đáng kể chống lại các mối đe dọa mạng.

Tích hợp các thiết bị tường lửa vào WLAN hỗ trợ các tài sản IIoT di động

Các cơ sở công nghiệp ngày càng chuyển sang mạng cục bộ không dây (WLAN) để quản lý thiết bị Internet công nghiệp di động của họ như AGV, máy quét cầm tay và trạm làm việc di động xung quanh sàn nhà máy. Khi thiết lập các hệ thống không dây, thêm các thiết bị tường lửa không chỉ được khuyến cáo nữa mà còn thực tế cần thiết cho an ninh thích hợp. Những tường lửa này hoạt động như những người bảo vệ tất cả dữ liệu không dây di chuyển qua mạng, thực thi các quy tắc bảo mật nhất quán cho dù kết nối đến từ các nguồn có dây hoặc không dây. Có lợi gì? Các nhà máy có được sự bảo vệ vững chắc chống lại các mối đe dọa mạng mà không phải hy sinh sự di chuyển mà công nhân cần di chuyển tự do trong không gian sản xuất. Nhiều nhà máy đã báo cáo ít sự cố an ninh hơn sau khi thực hiện cách tiếp cận tích hợp này.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao các mạng công nghiệp dễ bị đe dọa an ninh hơn các mạng CNTT thông thường?

Các mạng công nghiệp thường chạy trên công nghệ lỗi thời không thể cập nhật đúng cách, ưu tiên tính liên tục hoạt động hơn an ninh và thiếu phân đoạn thích hợp, khiến chúng dễ bị vi phạm rộng rãi.

Các tường lửa đóng góp như thế nào cho các chiến lược phòng thủ sâu trong môi trường OT?

Tường lửa tạo ra các vùng mạng an toàn và các điểm điều khiển để quản lý truyền thông, cho phép các giao thức cụ thể hoạt động liền mạch mà không làm gián đoạn hoạt động, do đó đảm bảo sự dư thừa trong các lớp bảo vệ.

Tầm quan trọng của phân đoạn mạng trong mạng công nghiệp là gì?

Phân đoạn mạng tạo ra các vùng và đường dẫn riêng biệt hạn chế chuyển động trong mạng, ngăn chặn vi phạm an ninh lan sang các khu vực quan trọng và tăng cường an ninh mạng tổng thể bằng cách áp dụng các chính sách an ninh chiến lược.

Làm thế nào các tường lửa thế hệ tiếp theo cải thiện phát hiện mối đe dọa?

Các tường lửa thế hệ tiếp theo bao gồm các tính năng tiên tiến như kiểm tra gói tin sâu và hệ thống phòng ngừa xâm nhập, cung cấp phân tích thời gian thực về hoạt động mạng để xác định và giảm thiểu các mối đe dọa an ninh phức tạp.