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.



  • IFS übernimmt KI-Anbieter Falkonry

    IFS übernimmt KI-Anbieter Falkonry

    KI-gestützte Anomalieerkennung IFS übernimmt KI-Anbieter Falkonry Der schwedische Softwareanbieter IFS hat die Übernahme von Falkonry bekanntgegeben. Falkonry ist ein kalifornisches Industrie-KI-Softwareunternehmen, das auf die automatisierte Highspeed-Datenanalyse und Anomalieerkennung für die…

    mehr lesen: IFS übernimmt KI-Anbieter Falkonry

  • All About Automation in Chemnitz wächst gegenüber Vorjahr

    All About Automation in Chemnitz wächst gegenüber Vorjahr

    Praxisnah automatisieren All About Automation in Chemnitz wächst gegenüber Vorjahr Am 27. und 28. September 2023 dreht sich in der Messe Chemnitz alles um die Themen Industrieautomation, Digitalisierung und Robotik.…

    mehr lesen: All About Automation in Chemnitz wächst gegenüber Vorjahr

  • Viastore beruft Dominic Daly zum CFO

    Viastore beruft Dominic Daly zum CFO

    Manager in der Intralogistik-Branche Viastore beruft Dominic Daly zum CFO Dominic Daly (Bild) ist neuer CFO bei Viastore Group, einem Anbieter von Intralogistik-Systemen. Zuvor war der studierte Betriebswirt als Führungskraft…

    mehr lesen: Viastore beruft Dominic Daly zum CFO

  • Auftragseingang anhaltend schwach

    Auftragseingang anhaltend schwach

    Der Branchenverband VDMA hat im Juli bei seinen Mitgliedern erneut einen schwachen Auftragseingang ermittelt. Der Monatswert fiel bei den Maschinen- und Anlagenbauern real um elf Prozent niedriger als im Vorjahr…

    mehr lesen: Auftragseingang anhaltend schwach

  • KI-basierte Datenverarbeitung im autonomen Fahrzeug

    KI-basierte Datenverarbeitung im autonomen Fahrzeug

    Forschung an neuromorpher Hardware im Projekt KI-Flex KI-basierte Datenverarbeitung im autonomen Fahrzeug Im Forschungsprojekt KI-Flex wurde an einer Plattform gearbeitet, die im autonomen Fahrzeug alle Verkehrsteilnehmer sicher orten soll. Entstanden…

    mehr lesen: KI-basierte Datenverarbeitung im autonomen Fahrzeug

  • Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette

    Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette

    Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit für den Industriesektor Hand in Hand? Dies kann Realität werden. Das kürzlich abgeschlossene Forschungsprojekt ’Climate Solution for Industries’ (CS4I) unter Beteiligung des Fraunhofer IPA setzt bereits bei…

    mehr lesen: Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette

  • Neil Barua folgt auf James Heppelmann

    Neil Barua folgt auf James Heppelmann

    Nach 13 Jahren als CEO beim Softwareunternehmen PTC verabschiedet sich James Heppelmann in den Ruhestand. Sein Nachfolger wird Neil Barua.

    mehr lesen: Neil Barua folgt auf James Heppelmann

  • Skeptischer Blick auf den Sommer

    Skeptischer Blick auf den Sommer

    Ifo Geschäftsklimaindex im Mai Skeptischer Blick auf den Sommer Nach 93,4 Punkten im Vormonat, fällt der Ifo Geschäftsklimaindex im Mai auf 91,7 Punkte – der erste Rückgang in sechs Montanen.

    mehr lesen: Skeptischer Blick auf den Sommer

  • Kritik am Cyber Resilience Act

    Kritik am Cyber Resilience Act

    Kritik am Cyber Resilience Act Open-Source-Organisationen richten offenen Brief an EU Kommission In einem offenen Brief kritisieren neun Open-Source-Organisationen die EU Kommission, die Perspektive der Community im Rahmen des Cyber…

    mehr lesen: Kritik am Cyber Resilience Act

  • VDI bietet Big-Data-Schulungen an

    VDI bietet Big-Data-Schulungen an

    Aus- und Weiterbildung VDI bietet Big-Data-Schulungen an Auf Grundlage der im November 2022 veröffentlichten Richtlinie VDI/VDE-MT 3714 bietet der VDI Schulungen für die Implementierung und den Betrieb von Big-Data-Anwendungen an.

    mehr lesen: VDI bietet Big-Data-Schulungen an

  • Qualitätsmanagement-System mit integrierter KI

    Qualitätsmanagement-System mit integrierter KI

    KI-Funktionen in Standardsoftware Qualitätsmanagement-System mit integrierter KI Softwareanbieter Consense ergänzt sein Qualitätsmanagement-System um KI-gestützte Funktionen. Die Algorithmen sollen helfen, Prozesse zu automatisieren und einfacher zu gestalten.

    mehr lesen: Qualitätsmanagement-System mit integrierter KI

  • Eine Tauschplattform für die Autoindustrie

    Eine Tauschplattform für die Autoindustrie

    Plattform Wavetrade Eine Tauschplattform für die Autoindustrie Der KI-Spezialist One Data hat eine Tauschplattform an den Start gebracht, über die Automobilhersteller ’kritische Komponenten’ wie etwa Halbleiter an- und verkaufen sowie…

    mehr lesen: Eine Tauschplattform für die Autoindustrie