量子計算時代如何保護關鍵基礎設施

針對關鍵基礎設施(CI，Critical Infrastructure)最臭名昭著的網絡攻擊之一是發(fā)生在2021年5月，當時殖民管道（Colonial Pipeline）遭到勒索軟件攻擊。此次違規(guī)導致管道運營關閉、汽油短缺和燃油價格飆升。

但這次針對計費系統的攻擊并未導致系統關閉。相反，管道運營商關閉了泵送系統，因為擔心攻擊者可能會控制操作技術（OT），并將公共安全置于危險之中。

該事件說明了石油管道、發(fā)電站、電力設施、水處理廠、水壩、港口、公共交通系統等CI網絡安全所涉及的獨特問題。針對IT的攻擊可能會導致數據泄露或業(yè)務中斷。涉及OT的攻擊可能導致受傷、疾病，甚至在城市或地區(qū)造成更嚴重的后果。

這就是為什么CI運營商管理OT的方式與典型組織處理IT的方式不同。大多數企業(yè)不斷升級系統，重點是保護數據。CI運營商部署一次系統后，希望多年內不再更改它們，重點是維護安全。

但是，基于兩個原因，特定于ot的方法不再足以保護CI。首先，隨著工作技術的數字化，工作技術和信息技術正在相互聯系。其次，量子計算可能很快就會淘汰現有的密碼和數據加密策略。

作為回應，CI運營商應該借鑒IT安全協議的方法，但以OT特定的方式應用它們。特別是，他們需要進行徹底的風險評估，擁抱零信任安全，并實施微分段來保護CI。

使IT安全適應OT需求

當IT人員談論正常運行時間的“5個9”或99.999%可用性時，OT專業(yè)人員認為是11個9。兩組人都使用“可靠性”這個術語，但程度上的差異變成了種類上的差異。

這就是為什么OT經理堅持普渡模型的部分原因，普渡模型是20世紀90年代普渡大學開發(fā)的工業(yè)控制系統安全框架。普渡模型強調運營、流程、控制和傳感器的細分，以保護OT免受網絡攻擊。OT與IT完全隔離，它們之間有一個相當于非軍事區(qū)的隔離區(qū)。

普渡模型仍然是OT安全的基石。但這還不夠，因為OT屬性不再真正與IT分離。OT系統依賴于不斷擴展的物聯網設備網絡。他們越來越多地通過遠程連接進行監(jiān)控。有些與互聯網斷開連接，但與企業(yè)IT連接。其他人則與IT隔絕，但可以接觸互聯網。

如今，CI需要一種全面的OT安全方法來適應傳統的IT網絡實踐，以克服零散的OT保護的缺點。

加強OT安全和風險評估

加強量子時代的OT安全從風險評估開始。許多企業(yè)對其OT系統如何容易受到攻擊，以及這些漏洞的潛在后果缺乏清晰的認識。

CI組織可以利用專為IT安全設計的評估工具，通過使用這些工具來識別網絡上的所有資源，直至固件級別，并發(fā)現安全漏洞。請記住，如果評估工具可以在網絡上找到資源，那么攻擊者也可以。

有效的工具應該為企業(yè)提供風險評分。但請記住，該工具可能是為IT而不是OT設計的。企業(yè)需要了解該工具如何計算風險評分，然后考慮OT要求，以真正了解漏洞。如今，CI企業(yè)可以根據攻擊的可能性、數據的敏感性和基礎設施的重要性來確定補救措施的優(yōu)先級。

零信任與臨時身份驗證

聯邦政府已強制要求對網絡安全采取零信任方法，NIST等組織也發(fā)布了零信任框架。雖然零信任涵蓋了從身份到數據的網絡安全的多個支柱，但其基本思想是“永不信任，始終驗證”。

這意味著請求訪問資源的任何用戶或系統的身份驗證應該是臨時的。每個實體在每次需要訪問時，都應該對每個資源重新進行身份驗證。這樣，惡意行為者就無法闖入網絡并獲得對所有內容的實際訪問權限。

零信任取代了以周邊為中心的深度防御安全，這種安全強化了邊緣，但使中心容易受到攻擊。它將安全的重點轉移到用戶身上，而用戶通常是基礎設施中最脆弱的組件。

零信任與風險評估相吻合，因為它是基于風險的。它為每個需要訪問的實體定制訪問控制。它非常適合由邊緣越來越多的物聯網設備支持的集中式關鍵任務OT系統。

微分段以增強安全性

OT安全難題的第三個部分是微分段。傳統的分段涉及防火墻和虛擬局域網等障礙。微分段更為復雜，使企業(yè)能夠隔離任何用戶、應用或設備，而不管它們出現在基礎設施中的哪個位置。

微分段基于身份，并假設最小權限訪問。例如，開發(fā)人員可能被授予對需要升級的系統部分的訪問權限，但無法訪問基礎設施的任何其他部分。

過去，細分需要廣泛的規(guī)劃和系統升級，可能需要數月才能實現。相比之下，基于軟件定義網絡的微分段解決方案可以在一兩周內推出。機構可以在本地或云端部署，無需更換硬件。

控制關鍵基礎設施的OT系統涉及獨特的安全和安全要求。但它們將越來越多地與IT系統交叉，并在量子計算時代面臨新的漏洞。通過利用風險評估、零信任和微分段，OT運營商可以適應這些挑戰(zhàn)，同時保持對CI安全性和連續(xù)性的傳統關注。

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