Kansallisen kyberturvallisuuden parantaminen etsimällä Internetistä haavoittuvia teollisuusautomaatiojärjestelmiä

Abstract

Teollisuusautomaatiojärjestelmiä, joita käytetään muun muassa voimantuotannon, sähkönjakelun ja jätevedenpuhdistuksen järjestelmissä, voidaan löytää julkisesta Internetistä. Tarve etähallinnalle ja keskittämiselle, sekä tuotteiden huono suunnittelu ja virheet järjestelmien käyttöönotossa, ovat altistaneet automaatiojärjestelmiä kenen tahansa ulottuville. Yhteiskunnalle tärkeiden kriittisen infrastruktuuriin kuuluvien järjestelmien turvalliseksi saattaminen on tärkeää kansalliselle kyberturvallisuudelle: ongelmat kriittisessä infrastruktuurissa voivat aiheuttaa voimakkaita häiriöitä eri puolilla yhteiskuntaa. Viime vuosina on havaittu kasvava määrä kyberhyökkäyksiä. Sekä rikolliset, että valtiolliset toimijat kehittävät kyberaseita ja myös teollisuusautomaatiojärjestelmiin on kohdistettu hyökkäyksiä. Vuonna 2010 Stuxnet haittaohjelma onnistui tunkeutumaan iranilaisen ydinpolttoaineenrikastamon järjestelmiin ja aiheuttamaan mittavaa fyysistä tuhoa.

Tässä työssä esitellään konsepti, jonka avulla voidaan automaattisesti löytää haavoittuvia teollisuusautomaatiojärjestelmiä, ja raportoida löydökset viranomaisille jatkotoimenpiteitä varten. Työssä esitellään myös prototyyppi, jolla testattiin konseptin toimivuutta oikeilla suomalaisilla järjestelmillä Internetin yli: sormenjälkitietokannan ja porttiskannauksen avulla 2913 IP-osoitteesta löydettiin 91 mahdollista teollisuusautomaatiolaitetta. Epäiltyjä teollisuusautomaatiojärjestelmiä pystytään löytämään Internetistä, mutta löydettyjen järjestelmien kriittisyyden ja tärkeyden arvionti ilman tunkeutumista kohteeseen on vaikeaa. Konseptia tehostaisi huomattavasti automaattinen tietoturva-auditointi, jolla tärkeimmät ja haavoittuvaisimmat kohteet voitaisiin paikallistaa ja poistaa näkyviltä nopeasti. Auditointi ilman järjestelmien omistajien lupaa vaatisi kuitenkin muutoksia lainsäädäntöön.

Industrial control systems (ICS), which are used to control critical elements of the society's maintenance such as power generation and electricity distribution, are exposed to the Internet as a result of insecure design, and installation faults. Securing critical industrial systems is important for national cyber-security; malfunctioning elements in the critical infrastructure can quickly cascade into wide range of problems in the society. In the recent years increasing amount of cyber-attacks have been observed, and nations and criminals are developing offensive cyber-capabilities; industrial systems are also targeted as was seen with the Stuxnet-malware in 2010 causing havoc in an Iranian uranium enrichment facility.

In this thesis a concept is presented to automatically find and evaluate exposed ICSs and report vulnerable devices to authorities for remediation. A prototype of the concept is built to prove the viability of the concept and to get data from port scanning real ICS devices in the Internet. With the prototype, 91 ICS devices were found out of the assigned 2913 IP addresses. Traffic volume produced by the scanner was insignificant compared to overall Finnish Internet traffic. The concept, called KATSE, is viable but not without challenges: ICS devices can definitely be identified from the Internet but analyzing the actual importance and purpose of the devices is difficult. Currently the Finnish legislation does not allow system intrusions or unauthorized security auditing even by authorities. Automated security auditing for the found devices would be useful to find the most vulnerable devices first but such auditing would require a change in legislation.