Den kryptografischen Wandel in der OT meistern

Key encryption symbol abstract 3d illustration
Bild: ©Skórzewiak/stock.adobe.com

Operational Technology (OT) ist auf Langlebigkeit ausgelegt. Von industriellen Steuerkomponenten, Sensoren und Scada-Servern wird erwartet, dass sie jahrzehntelang funktionieren. Das Feld der Kryptografie hingegen folgt anderen Regeln. Algorithmen werden in immer schnellerem Tempo hinterfragt, geknackt und ersetzt. Schlüssel und Zertifikate verfallen in immer kürzeren Zyklen und komplette Sicherheitshierarchien verändern sich, wenn Regulatoren, Anbieter und Behörden zu neuen Standards wie der Post-Quanten-Kryptografie (PQC) wechseln. Dies führt zu grundlegenden strukturellen Differenzen. Zwischen OT und Kryptografie entsteht somit eine immer größer werdende Lücke. Das Konzept der Krypto-Agilität, also die Fähigkeit, kryptografische Mechanismen anzupassen, ohne komplette Systeme neu denken zu müssen, soll hier Abhilfe und Resilienz schaffen.

Schneller Wandel

Algorithmen, die einst als unknackbar galten, wie etwa DES oder SHA-1, wurden nach und nach schwächer, bis sie offiziell eingestellt wurden. Andere, wie RSA-1024, werden weiterhin genutzt, obwohl sie nicht mehr für den allgemeinen Gebrauch zugelassen sind (NIST SP 800-131A). Ein ähnlicher Zyklus beginnt aktuell wieder. Mit Blick auf die Fortschritte im Bereich Quanten-Computing gehen Experten davon aus, dass asymmetrische Algorithmen, die aktuell für fast jede sichere Verbindung die Grundlage darstellen (RSA und elliptische Kurvenkryptografie), irgendwann ebenfalls obsolet werden. Normungsgremien wie NIST haben sich bereits auf Post-Quanten-Ersatzalgorithmen wie Crystals-Kyber und Dilithium geeinigt und damit einen Migrationsprozess angestoßen, der noch mehrere Jahre andauern wird.

OT ist nicht IT

In IT-Umgebungen kann Krypto-Agilität durch Software-Updates, Container-Bereitstellungen und automatisierte Zertifikatsverwaltung erreicht werden. In Bereich der OT fehlen diese Mechanismen jedoch weitgehend. Ein im Jahr 2010 installierter Industrie-Controller läuft möglicherweise heute noch mit seiner ursprünglichen Firmware und er verfügt unter Umständen nicht einmal über die notwendige Rechenkapazität, um stärkere Algorithmen oder größere Schlüsselgrößen zu unterstützen. Das Gerät zu aktualisieren könnte zudem zu Produktionsunterbrechungen führen und erneute Tests aller Sicherheitssysteme sowie Neuzertifizierungen ganzer Prozesslinien erfordern. Diese Kosten und Risiken wollen die meisten Betreiber nach Möglichkeit vermeiden.

Auch neuere und leistungsfähigere Geräte sind oft anbieterseitig hinsichtlich Firmware-Updates eingeschränkt, da diese oft kontrollieren und vorschreiben, welche Algorithmen in ihren Geräten genutzt werden dürfen. Sicherheitsupdates hängen somit von der Zusammenarbeit einzelner Akteure innerhalb der Lieferkette ab und nicht von lokalen Gegebenheiten. Hinzu kommt, dass OT-Netzwerke oft sehr heterogen sind. Anlagen bestehen aus Geräten verschiedener Hersteller, die über jeweils unterschiedliche oder keine Kryptografie verfügen. Der Weg hin zur Krypto-Agilität verläuft in solchen Fällen langsamer, komplexer und architektonisch statt prozedural.

Koexistenz akzeptieren

Agilität heißt, die Koexistenz verschiedener Implementierungen zu akzeptieren: Ältere Geräte werden auch weiterhin ältere Algorithmen nutzen, während neue Geräte im gleichen Netzwerk stärkere oder sogar post-quantische Algorithmen nutzen werden. Es geht darum, die Vielfalt zu verwalten und sicherzustellen, dass schwächere Netzwerkkomponenten isoliert, überwacht und von Komponenten mit stärkerer Kryptografie mitabgeschirmt werden. Dies bedeutet auch, dass Migrationen als langfristige Initiativen geplant werden müssen und einen klaren Fahrplan erfordern. Wichtig ist, Agilität in die oberen Schichten der Architektur einzubetten. Auf diese Weise dienen Scada-Server, Gateways und Management-Systeme als eine Art Schutzschild für Legacy-Komponenten.

Ein Fundament schaffen

Der Weg zur Krypto-Agilität beginnt mit Transparenz. So erfassen viele Bestandverzeichnisse und CMDBs (Configuration Management Databases) nach wie vor nur physische oder logische Attribute wie Seriennummern, IP-Adressen oder Geräteeigentümer, jedoch nicht die kryptografischen Eigenschaften der einzelnen Geräte. Ein tieferer Ansatz ergänzt diese fehlende Dimension, indem er Fragen wie „Welche Algorithmen werden unterstützt?“, „Welche Schlüssel werden genutzt?“ und „Wann laufen Zertifikate ab und wer hat sie ausgestellt?“ mitdenkt.

Sobald Transparenz erreicht ist, wird die Public Key Infrastructure (PKI) zum logischen Motor des Wandels. PKI verwaltet Zertifikate und bietet Governance: Richtlinien, Gültigkeitsdauer und Sperrmechanismen, wenn Geräte nicht länger sicher sind. In Kombination mit einem Zertifikat-Lebenszyklusmanagement kann PKI einen Großteil der aktuell noch manuellen Erneuerungs- und Umstellungsprozesse automatisieren. Für ältere OT-Geräte können Gateways und Protokoll-Converter als Vermittler fungieren. Sie beenden sichere Verbindungen für ältere Geräte und wenden stattdessen stärkere Algorithmen an den Schnittstellen zwischen verschiedenen Zonen an.

Governance, Risiken und Regulierung

Regulatoren und Behörden verlangen von Unternehmen bereits heute, den Lebenszyklus ihrer kryptografischen Schlüssel und Algorithmen zu verwalten. Für OT-Betreiber wird sich diese Erwartung noch weiter verstärken, sobald Post-Quanten-Kryptografie breit genutzt wird. Risikomanager können die entsprechenden technischen Aspekte in konkrete Kontrollziele übersetzen. Anstatt zu fragen, ob ein Unternehmen ’starke Verschlüsselung‘ nutzt, sollte die Frage sein, ob die Verschlüsselung ausgetauscht werden kann, wenn sie nicht mehr als stark gilt.

Bereit für die Post-Quanten-Ära

Um sich für die Post-Quanten-Ära zu rüsten, können Unternehmen zunächst im Kleinen anfangen und Post-Quanten-Algorithmen in unkritischen Bereichen testen. Dabei unterstützen hybride Zertifikate, die RSA oder ECC mit einer Post-Quanten-Komponente kombinieren, die während der Umstellung Abwärtskompatibilität sichert. Wichtig ist auch, dass PKI- und Schlüsselverwaltungssysteme neue Algorithmustypen unterstützen. Ein weiterer schwieriger Teil des Wandels liegt in der Logistik. Denn die Aktualisierung der Kryptografie in einer verteilten Industrielandschaft erfordert Koordination, Tests und gegenseitiges Vertrauen vonseiten der IT, OT und Anbieter.

Langsamkeit aktiv gestalten

Die Fähigkeit, kryptografische Mechanismen weiterzuentwickeln, ohne die von ihnen geschützten Systeme zu beeinträchtigen, wird für OT-Betreiber zu einem Resilienzfaktor für zukünftige Entwicklungen. Die Weiterentwicklung von OT-Systemen wird dabei immer langsamer ablaufen als die der Kryptografie. Die Herausforderung besteht darin, diese Langsamkeit aktiv zu gestalten, anstatt nur zu reagieren: Es gilt, Infrastrukturen aufzubauen, die sich anpassen können, wenn sich kryptografische Rahmenbedingungen ändern.



  • Ein Exoskelett für das Raumfahrttraining

    Ein Exoskelett für das Raumfahrttraining

    Bei Weltraummissionen werden Astronautinnen und Astronauten oft mit feinmotorischen Aufgaben wie Reparaturen oder Experimenten konfrontiert, die durch die Schwerelosigkeit im All erschwert werden.

    mehr lesen: Ein Exoskelett für das Raumfahrttraining

  • MKG wird Teil von Proalpha

    MKG wird Teil von Proalpha

    Proalpha übernimmt das Unternehmen MKG. Der niederländische ERP-Anbieter ist im Bereich der metallverarbeitenden Industrie tätig.

    mehr lesen: MKG wird Teil von Proalpha

  • Augenlicht aus dem 3D-Drucker

    Augenlicht aus dem 3D-Drucker

    Noch während der Operation eine neue Hornhaut ausdrucken und damit die Sehfunktion wiederherstellen: Diesen Schritt im Kampf gegen Hornhauterkrankungen soll künftig ein laserbasiertes Verfahren mit maßgeschneiderter Biotinte ermöglichen. Entwickelt haben…

    mehr lesen: Augenlicht aus dem 3D-Drucker

  • Die passende Software finden

    Die passende Software finden

    ’Mehrwert durch Software’ heißt der neue Branchenführer der VDMA-Gruppe Software und Digitalisierung. Der Branchenführer steht ab sofort zum Download bereit.

    mehr lesen: Die passende Software finden

  • PSI besetzt CTO-Posten mit Erol Bozak

    PSI besetzt CTO-Posten mit Erol Bozak

    Der Softwarehersteller PSI verstärkt das Management im Bereich Technologie und Entwicklung und ernennt Erol Bozak zum CTO.

    mehr lesen: PSI besetzt CTO-Posten mit Erol Bozak

  • Snowflake-Kunden im Visier von Cyberkriminellen

    Snowflake-Kunden im Visier von Cyberkriminellen

    Wie der Security-Spezialist Mandiant berichtet, haben es Bedrohungsakteure auf Kunden des Cloud-Anbieters Snowflake abgesehen. Die Unternehmen raten dazu, die Multi-Faktor-Authentifizierung zu aktivieren.

    mehr lesen: Snowflake-Kunden im Visier von Cyberkriminellen

  • TDM Systems und Cribwise bilden Tool Flow Solutions

    TDM Systems und Cribwise bilden Tool Flow Solutions

    Der Sandvik-Konzern hat den Geschäftsbereich Tool Flow Solutions ins Leben gerufen. Erste Mitglieder werden die beiden Tochterunternehmen TDM Systems und Cribwise.

    mehr lesen: TDM Systems und Cribwise bilden Tool Flow Solutions

  • 2023 wurden mehr als 500.000 Industrieroboter ausgeliefert

    2023 wurden mehr als 500.000 Industrieroboter ausgeliefert

    Trotz eines Rückgangs bei Umsätzen und Auslieferungen von Industrierobotern im Jahr 2023 prognostizieren die Marktforscher von Interact Analysis ein jährliches Marktwachstum von 3,7 Prozent bis 2028.

    mehr lesen: 2023 wurden mehr als 500.000 Industrieroboter ausgeliefert

  • Quantencomputing made in Germany

    Quantencomputing made in Germany

    Quantencomputer haben eine besonders hohe Rechenleistung und können so komplexe Probleme lösen. Wie? Davon können sich Unternehmen und Forschungsteams nun im Hamburg ein Bild machen.

    mehr lesen: Quantencomputing made in Germany

  • USA führend bei Digitalinnovationen

    USA führend bei Digitalinnovationen

    Die Innovationstätigkeit in Digitaltechnologien nimmt weiter an Fahrt auf. Und laut Deutschem Patent- und Markenamt dominieren die USA und China in diesen Bereichen. Die deutsche Bilanz ist zwiespältig.

    mehr lesen: USA führend bei Digitalinnovationen

  • Smarties warnen vor Extremereignissen

    Smarties warnen vor Extremereignissen

    Im Forschungsprojekt Smarties entwickelt und testet das Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS ein System intelligenter Miniballons mit atmosphärischen Tracern – sogenannten…

    mehr lesen: Smarties warnen vor Extremereignissen

  • Europa mit vergleichsweise niedrigem KI-Reifegrad

    Europa mit vergleichsweise niedrigem KI-Reifegrad

    Data Analytics und KI sollen KMU helfen, Wettbewerbsvorteile zu sichern. Laut einer Studie von AWS liegt Europa beim Reifegrad künstlicher Intelligenz jedoch hinter anderen Regionen zurück.

    mehr lesen: Europa mit vergleichsweise niedrigem KI-Reifegrad