Beveiliging van kritieke infrastructuur via geavanceerde applicatieprestatemonitoring

Na een golf van hoogtepunt-aanvallen op bestaande infrastructuur is de cyberbeveiliging van ingesloten systemen in kritieke activa nog vitaler geworden dan hun fysieke bescherming.

Terwijl het bestuur-Biden vooruitgaat met een investering van $2,9 biljoen in de kritieke infrastructuur van de land—energienet, landelijke communicatienetwerken en vervoerssystemen—benadrukken recente incidenten zoals de DarkSide-ransomware-aanval die de Colonial Pipeline lamlegt, de urgente noodzaak om zowel legacy- als toekomstige platforms te beschermen tegen kwaadwillende actoren.

Het verdedigen tegen exploits in deze dicht miteinander verbonden apparaatnetwerken vormt een enorme uitdaging voor ontwikkelaars van hardware, firmware en software, evenals voor cyberbeveiligingsspecialisten. Operators moeten ingesloten systemen continu monitoreren om correcte werking te garanderen en verdachte activiteit te detecteren, want verborgen fouten—ofwel door hardwaredeterioratie of cyberintrusie—kan leiden tot catastrofale storingen.

Het bouwen van een veerkrachtige, verdedigbare infrastructuur vereist een gelaagde benadering die betrouwbaarheid op elk niveau beoordeelt—van silicium tot firmware tot applicatie. In dit artikel onderzoeken we recente vooruitgang in cyberbeveiliging voor de software die IoT-apparaten in de infrastructuur bestuurt, en verkennen we hoe trends in applicatieprestatemonitoring (APM) de ontwerp van ingesloten systemen beïnvloeden.

Kritieke infrastructuur versus IT-infrastructuur

Beveiligingsvraagstukken rondom IoT in kritieke infrastructuur zijn diepgaand, met name omdat nieuwe investeringen miljoenen verbonden ingesloten apparaten zullen toevoegen die bewaakt en beschermd moeten worden. Elk nieuw apparaat en elke verbinding die het maakt, voegt een extra aanvalsoppervlak toe.

Afbeelding 1. Naarmate miljoenen ingesloten verbonden apparaten worden gecreëerd, worden beveiligingszorgen duidelijker omdat er nu veel meer apparaten zijn die bewaakt moeten worden. (Bron: freepik)

Om verwarring te voorkomen, verduidelijken we sleuteltermen. Operationele Technologie (OT) verwijst naar de fysieke hardware die fysieke processen monitoren en besturen. Informatietechnologie (IT) omvat de software die gegevens verwerkt binnen die apparaten. De grenzen tussen OT en IT vervagen toen de fysieke wereld digitaal wordt—wat vaak het Internet of Things (IoT) genoemd wordt.

Hoewel IT-infrastructuur onmisbaar is voor het IoT-ecosysteem, verwijst "kritieke infrastructuur" in ons kader naar de activa die in het Amerikaanse Jobs Plan van Biden zijn uiteengezet. Volgens de definitie in de USA Patriot Act van 2001 omvat het systemen waaruit schade een ontwrichtende impact zou hebben op de nationale veiligheid, economische veiligheid, volksgezondheid of veiligheid.

IoT en ingesloten systemen zullen de ruggengraat vormen van nieuwe infrastructuurprojecten en bestaande faciliteiten verbeteren.

Hoewel kritieke en IT-infrastructuur verschillend zijn, is de beveiliging van beide van cruciaal belang. Aanvallen op IT-infrastructuur zijn gemakkelijker uit te voeren, maar kunnen even verwoestende gevolgen hebben, zoals recente inbraken in drinkwatersystemen aantonen.

Cyberbeveiliging van ingesloten systemen in kritieke infrastructuur

Prominente infrastructuuraanvallen, gecombineerd met de algemene toename van cybercriminaliteit, hebben regeringen wereldwijd gedwongen de controle op IoT-apparaten en ingesloten-systeembeveiliging te versterken.

Eind vorig jaar nam het Congres de IoT Cybersecurity Act van 2020 aan, die de beveiligingsstandaarden voor IoT-apparaten die door federale overheden worden gebruikt, versterkt. Hoewel de wet niet alle IoT-implementaties in kritieke infrastructuur vorschrijft, wordt verwacht dat de invloed zich door de hele industrie voordoet.

Tijdens de discussie over de wet publiceerde het National Institute of Standards and Technology (NIST) twee cruciale documenten die toekomstige IoT-beveiligingsstandaarden zullen vormgeven. De IoT Device Cybersecurity Capability Core Baseline stelt minimaal beveiligingseisen vast voor het beschermen van apparaten en hun data, terwijl de Foundational Cybersecurity Activities for IoT Device Manufacturers de controles uiteenzet die fabrikanten moeten integreren, met name continue systeemmonitoring.

In Europa past de Europese Unie haar Richtlijn over de beveiliging van netwerk- en informatiesystemen aan om opkomende infrastructuurdreigingen aan te pakken.

Ontwikkelaars van ingesloten systemen volgen deze regelgevende ontwikkelingen nauwlettend. Hoewel veel eisen vandaag nog aspiratieel zijn, zullen ze uiteindelijk uitkristalliseren in concrete ontwerpvereisten voor apparaten.

Trends in applicatieprestatemonitoring

Voor inzicht in toekomstige ontwerpen voor cyberbeveiliging van ingesloten systemen kunnen ontwikkelaars kijken naar trends in andere IT-prestatie- en beveiligingsdomeinen, zoals netwerk-applicatieprestatemonitoring (APM).

De toepassingen die ingesloten systemen in kritieke infrastructuur bewaken, zijn echter primair doelen voor toegewijde tegenstanders. APM zal een hoeksteen worden van het behoud van beveiliging, en ontwikkelaars moeten begrijpen hoe APM-tools met hun apparaten zullen interacteren en ontwerpvereisten zullen vormgeven.

Stroomlijning van dataverzameling en -transmissie

Huidige netwerken worstelen al met bandbreedtebeperkingen bij het verwerken van grote aantallen verbonden apparaten. Stel je de uitdaging voor als het aantal apparaten tienvoudig of meer zou groeien. Wanneer netwerkproblemen de verbinding tussen een ingesloten apparaat en zijn externe monitoringplatform verbreken, wordt het apparaat kwetsbaarder voor exploitatie.

Investeren in ervaren netwerkadministrators is één maatregel. Netwerkbeheer wordt verwacht met meer dan 42.000 banen te groeien in het komende jaar, wat de cruciale behoefte aan professionals weerspiegelt die beveiligingssystemen installeren, netwerkprestaties optimaliseren en hard- en softwareproblemen oplossen.

Lokale kunstmatige intelligentie (AI) kan ook helpen. APM-ontwikkelaars onderzoeken verliesvrije compressietechnieken om hoge-kwaliteit data over beperkte bandbreedte te leveren, terwijl ingenieurs van ingesloten systemen door moeten gaan met het verbeteren van on-board compressie-algoritmen.

Gebruik van kunstmatige intelligentie en machine learning

AI en machine learning zijn steeds meer integraal onderdeel van APM, totdat Gartner de term "AIOps" introduceerde. AIOps verschuift APM van reactieve probleemoplossing naar proactieve probleemidentificatie.

Afbeelding 2. Een van de grootste ontwikkelingen van de laatste jaren is de toenemende betrouwbaarheid van APM op kunstmatige intelligentie. (Bron: pixabay)

Daarnaast automatiseert AIOps herstel na probleemdetectie. Ontwikkelaars van ingesloten systemen kunnen AI adoptieren om proactieve, applicatieniveau cyber-aanvalsdetectie te bouwen.

Terwijl AI-training vaak off-device plaatsvindt—krachtige cloudbronnen benutten om enorme datasets te verwerken—wint edge AI aan tractie. Ontwikkelaars moeten de haalbaarheid van on-board AI voor lokale beveiligingsmonitoring beoordelen, rekening houdend met de hoge berekeningsvereisten van huidige AI-modellen.

Geconvergeerde toepassings- en infrastructuurmonitoring

Het beschermen van elk aspect van een ingesloten systeem, van de onderliggende hardware tot de applicaties die het draait, vereist een geünifieerde monitoringbenadering. Het vertrouwen op geïsoleerde componentcontroles maakt plaats voor een holistisch observabiliteitsmodel dat realtime inzichten levert, waardoor snellere anomaliendetectie en dreigingsmitigatie mogelijk worden.

Automatisering

Het handmatig beheren van de enorme datastromen en analyses die vereist zijn voor een modern cyberbeveiligingsprogramma, is vrijwel onmogelijk. Automatisering is daarom onmisbaar voor toekomstige beveiligingsstrategieën. Bijvoorbeeld, APM identificeert effectief de aanwezigheid van een aanval, maar is nog krachtiger wanneer gecombineerd met systemen die automatisch kwetsbaarheden lokaliseren.

Cyberbeveiligingsexpert Barbara Ericson van Cloud Defense merkt op: "U kunt traditionele en lineaire kwetsbaarheidsscanners gebruiken of adaptieve kwetsbaarheidsscanners om specifieke dingen te zoeken op basis van eerdere ervaring. Gelukkig kunnen kwetsbaarheidsscanners geautomatiseerd worden als u goede kwetsbaarheidsbeheersoftware kiest. Door uw scans te automatiseren, zorgt u ervoor dat uw organisatie constant wordt beoordeeld op nieuwe dreigingen en hoeft u niet te veel bemanning in te zetten voor regelmatig geplande scans."

Ontwikkelaars van ingesloten apparaten moeten ook de automatisering verbeteren voor het monitoren van potentiële aanvallen en voor het implementeren van automatische correctieve acties wanneer problemen ontstaan.

Conclusie

Naarmate de Verenigde Staten groteschalige infrastructuurupgrades beginnen, zal het volume van IoT in kritieke infrastructuur dramatisch toenemen—wat het risico op cyberaanvallen verhoogt. Ontwikkelaars van ingesloten apparaten moeten de integratie van nieuwe, on-board cyberbeveiligingscontroles prioriteren om de betrouwbaarheid en veiligheid van essentiële diensten te garanderen.