Módulo 3: Fundamentos Industriales

<CIBERSEGURIDAD AVANZADA EN ENTORNOS DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA OPERACIÓN

MÓDULO 3: CIBERSEGURIDAD INDUSTRIAL AVANZADA

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Tutor: Daniel Martínez

1) OT (tecnologías operación)

A) ¿Qué es OT?

Sistemas y Equipos usados para monitorear y controlar procesos industriales y de manufactura. Objetivo: Continuidad y Seguridad procesos físicos.

vídeo

B) Diferencias IT vs OT:

Actualidad: Convergencia OT hacia IT

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

2.1 Definición

Conjunto de dispositivos y tecnologías que supervisan y controlan operaciones de maquinarias y procesos industriales. Conocer componentes->mejorar la seguridad Objetivos:

• Mejorar seguridad: tiempos reacción muy rápidos. Menos errores por fatiga o cansancio
• Mayor calidad: mantenimiento de parámetros constantes
• Mayor cantidad de información disponible. Mejora de toma de decisiones operativas

2.2 Organización de ICS (modelo Purdue de ISA 95 )

Organización jerárquica de equipos según niveles (profundizar en módulo 3)

INCIBE-PURDUE

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

Nivel 1: Campo. Sensores

Tipos señales

Sensores: Recogen información de procesos. Detectan modificaciones en una variable física de un proceso. Pueden producir señales eléctricas o de otro tipo (necesitan un transductor o conversor para que esa información sea procesada en PLC)

Sensores

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

Nivel 1: Campo. Actuadores

Actuadores: Son dispositivos capaces de producir acciones a partir de señales eléctricas de control Ej: motor eléctrico, al recibir corriente eléctrica produce giro Ej: Resistencia eléctrica para calentamiento

Nivel 2: Control de máquina

PLC: controlador lógico programable. Equipo capaz de producir órdenes de mando para actuadores en función de la lectura de señales de sensores y lógicas programadas en el equipo. Basado en micro-controlador RTU: Unidad remota. Adquiere señales y las comunica a otro controlador (no lógica)

Control PID

Ejemplos PLC

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

Nivel 2: Maquinaria de Producción

Definición: equipos con distintas funcionalidades en industria. Ejemplos:

• Máquinas herramienta: corte (CNC) y conformado; soldadura, pintura, etc.
• Máquinas de ensamblaje
• Máquinas de manipulación y transporte: cintas transportadoras, elevadores,etc.

Tipos señales

Nivel 2: Robotización

Definición: máquinas automatizadas para realización de trabajos repetitivos, peligrosos o de precisión. Ejemplos: Robots articulados, Robots cartesianos (X-Y-Z), Robots colaborativos (cobots), Robot "pick and place" (araña), Robots autónomos (AMR) o AGV (vehículos autónomos) Aplicaciones: Automoción, Electrónica, Alimentación, Logística, etc.

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

Nivel 3: Nivel de Control de Línea y Visualización

HMI: Human Machine Interface. Interfaz para visualización de variables de proceso e interacción con operador. Ej: modificar la consigna de temperatura de proceso porque se ha modificado la materia prima.

Tipos señales

SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition (supervisión, control y adquisición de datos). Recopila (redes de comunicación) información de distintos equipos (PLC, HMI, RTU's,etc). Ventajas:

• Integración y Centralización
• Capacidad de procesamiento, visualización y almacenamiento superiores a los de PLC
• Registros de históricos y alarmas. Análisis información

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

Nivel 3: Nivel de Control de Línea y Visualización

Seguridad General

Ciberseguridad en Sistemas SCADA:

Tipos señales

Segmentación redes

2) SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL (ICS)

Nivel 4: Nivel de Información y Manufactura

DCS: Sistema de control distribuido. Semejante a SCADA a mayor escala

MES: Sistemas de Ejecución de Manufactura. Gestión in tegral de la producción. Aplica a grandes industrias, integración muy alta. Gestión de materiales, de producción, de calidad, etc. Integración con SCADA y ERP

Herramientas de Gestión de Materiales (identificación):

• Código Barras
• QR (Bidi)
• NFC
• RFID

Nivel 5: Nivel de Administración

ERP: Enterprise Resource Planning. Integración de funciones empresariales en una única plataforma. Información de recursos, inventarios, contabilidad, recursos humanos, etc.

3) COMUNICACIONES INDUSTRIALES

3.1 Definición y Conceptos básicos

Definición: Sistema de transmisión de datos que conecta distintos dispositivos y sistemas de control en el entorno industrial. Objetivos redes: Seguridad; Compatibilidad, Escalabilidad, tiempo respuesta

Arquitectura vs Topología: 1) Arquitectura: Organización general de los componentes de la red y la interacción entre ellos. 2) Topología: Disposición física o lógica de los dispositivos en la red y su interconexión

3.2 Tipos de Redes de Comunicación

Según medio físico:

• Redes cableadas
• Redes inalámbricas (WiFi, Bluetooth, móviles, etc.)

Según Arquitectura:

• Centralizada
• Distribuida
• Jerárquica

Según distancia:

• Redes locales (LAN)
• Redes Metropolitanas (MAN)
• Redes de área amplia (WAN)

Según Topología:

• Estrella
• Árbol
• Malla / Anillo

3) COMUNICACIONES INDUSTRIALES

3.3 Protocolos de comunicación

Conjunto reglas para gestionar transferencia información entre dispositivos industriales.

• Diferencias en: velocidad transmisión, distancias máximas, topologías permitidas, etc.
• Niveles bajos: protocolos más antiguos, lentos y menos seguros.
• Niveles altos: protocolos similares a redes IT.
• Ejemplos: AS-i; CAN; Modbus RTU; Profibus DP; Profibus PA; Profinet; Ethernet IP (industrial); Ethercat; OPC-UA;

3.4 Vulnerabilidades en redes ICS

Métodos de Defensa:

• Firewall industriales (filtrado paquetes, inspección profunda de paquetes)
• Sistemas IDS/IPS (monitorización tráfico, Análisis comportamiento, Respuesta automática)
• Segmentación red y zonas seguras (Separación según funcionalidad/seguridad, aislamiento incidentes)

4)RIESGOS INDUSTRIALES

4.1 Definición. Tipología

Riesgo: Contingencia o proximidad de un daño.

4.2 Métodos Evaluación Riesgos

• Método Cualitativo: Uso descripciones y categorías (menos detallado, más sencillo)
• Método Cuantitativo: Uso datos y modelos matemáticos (más detallado, más complejo)

Herramientas de Gestión de riesgos

• Software. Ej: RSA Archer, RiskWatch
• Sistemas de monitoreo y alerta. Ej: Splunk, SolarWinds
• Metodologías: método Bow-Tie

Fases Evaluación Riesgos:

Bow-Tie

Normativa Gestión riesgos:

• ISO 31000
• NIST SP 800-30

4)RIESGOS INDUSTRIALES

• Software IDS / IPS
• Monitorización Logs y registros eventos
• Análisis comportamiento
• Trampas y Honeypots

4.3 Métodos Detección Incidentes

4.4 Métodos Respuesta y Recuperación

1. Contención: Evitar propagación incidente. Desconectar equipos de red, reglas en firewall
2. Erradicación: Eliminar causa del incidente. Usar Antivirus actualizados, cambio contraseñas, etc.
3. Recuperación: Restaurar equipos afectados a estado seguro. Copias de seguridad, hacer pruebas de validación
4. Post-incidente: Análisis de lo ocurrido para aprender y que no vuelva a suceder. Actulización de políticas de seguridad. Capacitación

4)RIESGOS INDUSTRIALES

4.5 Hacking Industrial

Dirigido a:

• Hardware
• Software
• redes
• Personas

Ataque: definición. Intento malicioso de comprometer la confidencialidad, integridad y/o disponibilidad de ICS.

Motivaciones:

• Sabotaje
• Espionaje industrial
• robo propiedad intelectual

Black Energy -INCIBE

Ejemplos históricos:

1. Stuxnet (2010): Centrifugadora uranio en Irán
2. BlackEnergy (2015): Red Eléctrica en Ucrania
3. Industroyer (2016): Red Eléctrica en Ucrania
4. TRITON/TRISIS (2017): Petroquímica Arabia Saudí
5. Colonial Pipeline (2021): Oleoductos EE.UU.

Modelos de ataque:

• DoS
• Ransomware
• Phishing y Spear Phishig
• APT (advanced persistent Threats)

4)RIESGOS INDUSTRIALES

4.6 Hacking Ético (Pentesting/pruebas penetración)

Motivaciones:

• Evaluar medidas seguridad
• Identificar y mitigar vulnerabilidades

Definición: Uso de herramientas y técnicas de hacking de manera legal y autorizada

Herramientas.

1. Nmap. Topología red.
2. Metasploit. Pruebas penetración
3. Wireshark. Análisis tráfico
4. PLCScan. Escanear PLC en red
5. Shodan. Motor búsqueda dispositivos en red

Shodan

5) NORMATIVA Y ESTÁNDARES

5.1 NIST SP 800-82 Securización ICS del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST)

5.3 IEC 62443 Procesos, Personas y Tecnología

Importancia:

• Control de accesos, Identificación y Autenticación.
• Protección comunicaciones
• Gestión de incidentes y respuesta

5.2 NIST SP 800-53 Estrategia Gestión Riesgos

5.4 NERC CIP: Infraestructuras Críticas Energía (USA)

Controles:

1. Técnicos
2. Operacionales
3. Administrativos

Evaluación y Monitoreo de los controles

Tipos de señales (analógicas-digitales)

COLONIAL PIPELINE

STUXNET

Sensor-transductor y transmisor