Private 5G-Netze verändern, wie Daten geteilt werden und Geräte über Fabriken, Energieanlagen, Transportsysteme und andere Industriestandorte hinweg verbunden werden. Werks- und Systementwickler können private 5G-Netze nutzen, um mehr Kontrolle über Abdeckung, Verkehrsmanagement, Latenz sowie Zugriff und Verwaltung verbundener Geräte zu erlangen.
Private Konnektivität bedeutet jedoch keine sichere Konnektivität.
Industrielle Gateways vermitteln zwischen Feldgeräten, Betriebssystemen (OT), IT-Netzwerken und Cloud-Diensten. Aufgrund dieser zentralen Position muss die sichere Kommunikation für industrielle Gateways über den gesamten Datenpfad hinweg abgedeckt werden – von der Geräteauthentifizierung und Protokollkonvertierung bis hin zur verschlüsselten Übertragung, Fernwartung und Lebenszyklusverwaltung.
Warum industrielle Gateways kritische Sicherheitsgrenzen sind
Ein industrielles Gateway kann verbinden:
• SPS und entfernte Endgeräte
• Intelligente Zähler und Umweltsensoren
•Industrie-Steuerungen und I/O-Module
• SCADA- und Energiemanagementplattformen
•Private 5G-Zugangsnetze oder Edge-Plattformen
• Öffentliche oder private Cloud-Plattformen
Neben der Weiterleitung von Daten können Gateways auch Protokollkonvertierungen durchführen, Edge Computing (Modellabhängig), Datenfilterung, Alarmverarbeitung und lokale Speicherung.
Wenn ein Gateway kompromittiert wird, kann ein Angreifer Zugriff auf Produktionsdaten erhalten, die Kommunikation stören, Konfigurationen manipulieren oder zwischen OT- und IT-Umgebungen wechseln. Die Gateway-Sicherheit muss daher mehr als eine Kommunikationsverbindung schützen.
Eine umfassende Strategie umfasst:
• Authentifizierung von Geräten und Benutzern
•Netzwerksegmentierung
•Verschlüsselung von Daten
•Administrator-Privilegien-Kontrolle
•Anwendungssicherheit für den Edge
• Verwaltung von Firmware und Konfigurationen
• Zuverlässigkeit der Abläufe und des physikalischen Bereichs
1. Einschränkung des Zugangs zu privaten 5G-Netzen
Das erste Designprinzip für ein sicheres Kommunikationsnetzwerk ist das Wissen über die autorisierten Nutzer des Netzwerks.
Private 5G-Anwendungen können SIM-basierte Zugangsdaten, Zertifikate und Abonnentenprofile anbieten(wo sie vom privaten 5G-Netzwerk und der Gateway-Firmware unterstützt werden.) sowie politische Kontrollen im Zusammenhang mit industriellen Gateways. Diese Kontrollen sollten mit Anwendungssicherheit ergänzt werden und dürfen nicht die einzigen bereitgestellten Kontrollen sein.
Folgende Praktiken sind empfehlenswert:
• Jedem Gateway eine eindeutige Zugangsberechtigung bereitzustellen
•Sicherstellung, dass Standardbenutzernamen und Passwörter entfernt werden
•Der Verwaltungszugriff wird durch die Quelladresse gesteuert
•Berechtigungen werden basierend auf Benutzerrollen zugewiesen
•Konten und Schnittstellen sind deaktiviert, wenn sie nicht verwendet werden
• Wo verfügbar, die Verwendung zertifikatsbasierter Authentifizierung
•Trennen Sie Produktions-, Management- und Unternehmensverkehr.
Netzwerk-Slicing (wenn sie vom privaten 5G-Netz unterstützt werden.) kann verwendet werden, um Isolation für verschiedene Anwendungen zu erreichen. Beispielsweise können separate logische Ressourcen für Maschinensteuerung, Videoüberwachung und Wartungszugriff bereitgestellt werden. Nachfolgende Richtlinien für Firewalls, Routing und Identitäten müssen Slicing unterstützen.
2. Verschlüssele Daten vom Edge zur Anwendung
Selbst innerhalb eines privaten 5G-Netzes sollten sensible industrielle Daten während des Transports geschützt werden.
Je nach Anwendung kann sichere Kommunikation für industrielle Gateways verwendet werden(Bestätigen Sie entsprechend dem spezifischen Tespro-Modell, der Firmware und der Projektkonfiguration):
•MQTT über TLS
•HTTPS
•Sichere OPC-UA-Konfigurationen
•IPsec- oder SSL-VPN-Tunnel
•Zertifikatsbasierte Server-Authentifizierung
•Verschlüsselte Fernverwaltungssitzungen
Altprotokolle wie Modbus RTU wurden ursprünglich nicht mit Verschlüsselung oder Authentifizierung entwickelt. Ein industrielles Gateway kann Daten über eine lokale serielle Verbindung sammeln und diese dann über einen verschlüsselten Upstream-Kanal übertragen.
Dies erhöht keine Sicherheit für das ursprüngliche Feldprotokoll, verringert aber die Gefährdung, wenn Daten über Mobilfunk-, Unternehmens- oder Cloud-Netzwerke übertragen werden.
3. Segment-OT, IT und Management-Verkehr
Industrielle Gateways dürfen keine uneingeschränkten Verbindungen zwischen Maschinen und Geschäftsnetzwerken eingehen.
Gut gestaltete Architekturen werden voneinander trennen:
•Feldgerätekommunikation
•Randanwendungsverkehr
•Fernwartungssitzungen
•Zugriff auf Unternehmenssysteme
•Cloud-gebundene Daten
• Gast- oder Drittanbieterverbindungen
Firewall-Regeln sollten für die spezifischen Protokolle, Ports, Ziele und Kommunikationsrichtungen konfiguriert werden. Zum Beispiel sollte ein Gateway, das Gerätedaten an einen MQTT-Broker veröffentlichen muss, nicht mit uneingeschränktem Zugriff auf das Unternehmensnetzwerk konfiguriert werden.
Segmentierung verringert das Risiko kompromittierter Zugangsdaten, Softwareschwachstellen und unzureichender Systemkonfigurationen.
4. Verwaltung von Harden Gateway
Industrielle Gateways sollten als industrielle Computergeräte klassifiziert werden und nicht als einfache Mobilfunkmodems behandelt werden.
Die grundlegende Härtung umfasst Folgendes:
• Deaktivieren ungenutzter Netzwerkdienste
•Entfernen von Standardzugangsdaten
• Begrenzung des administrativen Zugriffs über SSH und HTTPS
•BewerbungLeast-Privileg-Zugriffskontrolle
•Sicherstellung, dass genehmigte Konfigurationen gesichert werden
• Erstellung eines Audit-Protokolls für administrative Änderungen
•Routinemässige Überprüfungen von Firewall- und Routing-Richtlinien
• Überprüfung der Installation von Firmware-Updates
Fernzugriff sollte vermieden werden, es sei denn, es ist für den Betrieb notwendig. Wartungssitzungen sollten über ein autorisiertes VPN, einen Sprungserver oder ein zentrales Fernzugriffskontrollsystem stattfinden.
Es liegt in der Verantwortung einer Organisation,Überprüfen Sie, ob das ausgewählte Gateway dies unterstützt die notwendigen Funktionen wie unterstützende signierte Updates, sicherer Boot, Audit-Protokolle, Zertifikate und Rollback-Schutz.
5. Edge-Anwendungen und Datenspeichersicherheit
Treiber, abhängig von Hardware- und Firmware-Unterstützung."
Einige programmierbare industrielle Gateways können ausgewählte benutzerdefinierte Anwendungen oder Protokolltreiber ausführen, abhängig von Hardware- und Firmware-Unterstützung. Während dies die Flexibilität erhöht, bringen maßgeschneiderte Anwendungen auch Risiken mit sich, die mit Software verbunden sind.
Um Risiken im Zusammenhang mit Software zu mindern, sollten Edge-Anwendungen:
•Stellen Sie sicher, dass sie mit möglichst wenigen Privilegien laufen
• Validiere die von Feldgeräten gesendeten Daten
• Begrenze die Nutzung von Softwarebibliotheken
• Kontrolle des Zugriffs auf Systemressourcen
•Schutz der vorübergehend gespeicherten Daten gewährleisten
• Entsorgen Daten, die nach der Netzwerkübertragung nicht mehr benötigt werden
• Verschiedene Umgebungen für Softwareentwicklung und -produktion nutzen
Es ist möglich, Verarbeitungen zu verwenden, die keine Netzwerkverbindung (offline) erfordern, um die Funktionalität auch dann aufrechtzuerhalten, wenn das Netzwerk unterbrochen ist, aber dies sollte niemals dazu führen, dass Schutzkontrollen für lokal gespeicherte Daten fehlen.
6. Sicherstellung aktiver und passiver Resilienz
Der Einsatz hochzuverlässiger Hardware ist eines der wichtigsten Elemente der sicheren Kommunikation im Zusammenhang mit industriellen Gateways.
Häufige Neustarts, instabile Stromversorgung, übermäßige Hitze, elektromagnetische Störungen und Überspannungsereignisse können Sicherheitsdienste unterbrechen oder Geräte in einen unvorhersehbaren Zustand versetzen.
Industrielle Einsätze sollten Folgendes in Betracht ziehen:
•Betriebstemperaturanforderungen
•Stabilität der Eingangsspannung
•Überspannungs- und Umpolungsschutz
•Richtige Erdung
• Schutz des Gehäuses
• Kontrollierter Zugang zum Schrank
•Backup-Kommunikationswege
• Wiederherstellung nach Verbindungsverlust
Cybersicherheit und betriebliche Zuverlässigkeit sollten gemeinsam geplant werden, insbesondere in unbeaufsichtigten oder geografisch verteilten Anlagen.
Tespro's Wert in 5G-Privatnetzprojekten
Der Wert von Tespro beschränkt sich nicht darauf, ein einzelnes Gateway bereitzustellen. Seine umfassendere Aufgabe besteht darin, industriellen Anwendern zu helfen, altbewährte Feldausrüstung mit modernen 5G-, Edge- und Cloud-Architekturen zu verbinden.
Brücke zwischen Altgeräten und 5G
Viele Industriestandorte sind weiterhin auf RS485, RS232, Modbus, BACnet, M-Bus und andere etablierte Technologien angewiesen.Tespro's Gateways dienen als Brückensysteme zwischen Feldsystemen und IP-basierten 5G-Netzen (Die Unterstützung für Protokolle wie M-Bus muss für das jeweilige Gateway-Modell bestätigt werden).
Dies ermöglicht die Modernisierung von Altsystemen. Routinemäßig ist es nicht nötig, alle Regler, Zähler oder Sensoren zu entfernen und zu ersetzen.
Unterstützung des edge-basierten Datenmanagements
Sgewählte Tespro-Gateway-Plattformen können dies unterstützen lokale Datenerfassung, Protokollkonvertierung, Filterung, Pufferung und Anwendungsverarbeitung.
Durch die Verarbeitung ausgewählter Informationen in der Nähe der Ausrüstung können Bediener:
• Reduzieren Sie unnötigen Upstream-Verkehr
• Verbesserung der Reaktionszeiten
• Basisoperationen während Netzwerkunterbrechungen fortsetzen
• Kontrolle, welche Daten an zentrale Plattformen übertragen werden
Ermöglichung anpassungsfähiger Sicherheitsarchitekturen
Verschiedene Industrieprojekte haben unterschiedliche Anforderungen an Cybersicherheit. Eine Produktionsstätte, ein Kraftwerk, ein intelligentes Gebäude und ein entfernter Energiestandort benötigen möglicherweise unterschiedliche VPNs, Authentifizierungsmethoden, Routing-Richtlinien und Cloud-Protokolle.
Die konfigurierbaren Plattformen von Tespro ermöglichen es Systemintegratoren, Sicherheitskontrollen rund um die eigentliche Netzwerkarchitektur zu bauen, anstatt sich auf ein festes Bereitstellungsmodell zu verlassen.
Unterstützung der industriellen Einsatzbedingungen
Private 5G-Anwendungen reichen oft über kontrollierte Serverräume hinaus. Gateways können in Straßenschränken, Fabriken, Umspannwerken, Standorten für erneuerbare Energien oder unbemannten Anlagen installiert werden.
Industriewerte Temperaturtoleranz, elektrischer Schutz und stabile zelluläre Konnektivität helfen dabei, die Kommunikation in diesen Umgebungen aufrechtzuerhalten.
Fazit
Sichere Kommunikation für industrielle Gateways in 5G-privaten Netzwerken hängt von koordiniertem Schutz in Bezug auf Identität, Verschlüsselung, Segmentierung, Administration, Anwendungen, Hardware und Lebenszyklusmanagement ab.
Tespro trägt zu diesen Projekten bei, indem es Altgeräte mit 5G-Netzen verbindet und so edge-basierte Datenverarbeitung unterstützt(Je nach gewähltem Gateway-Modell, Firmware und Projektkonfiguration), wodurch konfigurierbare Sicherheitsarchitekturen ermöglicht und Hardware bereitgestellt wird, die für industrielle Umgebungen geeignet ist.
Die effektivste Implementierung kombiniert diese Gateway-Fähigkeiten mit klar definierten Zugriffsrichtlinien, verschlüsselter Kommunikation, eingeschränkter Fernwartung, kontrollierten Updates und kontinuierlicher Überwachung.
FAQs
F1. Ist es möglich, dass herkömmliche Industriegeräte mit privaten 5G-Netzen verbunden werden?
Protokollhandhabung und IP-seitige Verbindung für die private 5G-Architektur."
Ja, wenn das Gateway die erforderliche serielle Schnittstelle, Protokollhandhabung und IP-seitige Verbindung für die private 5G-Architektur unterstützt.
F2. Welche Rolle spielen industrielle Gateways in privaten 5G-Netzen?
Industrielle Gateways bietenKontrollierte Konnektivität über Feldgeräte, Operationstechnologiesysteme (OT), Unternehmenssysteme und Cloud-Dienste hinweg.
F3. Welche Methoden gibt es, um eine sichere Kommunikation mit industriellen Gateways sicherzustellen?
Verwenden Sie eine Kombination aus Authentifizierungsmechanismen, Datenverschlüsselung, Firewalls, Netzwerksegmentierung und erlaubtem Fernzugriff.
F4. Sind industrielle Daten mit privaten 5G-Netzen geschützt?
Nicht automatisch. Anwendungsbezogene Verschlüsselung und Zugriffsbeschränkungen sind notwendig.
F5. Welche Protokolle ermöglichen eine sichere Kommunikation mit Gateways?
MQTT mit TLS, HTTPS, sicherer OPC UA und verschiedenen VPN-Protokollen sindsichere Kommunikationsmethoden oder Protokollkonfigurationen..
