Atomkraftwerk absichern

Hier meine strukturierte Sammlung von Schutzmassnahmen für die Netzwerkkomponenten, die direkt die Steuerung eines Atomreaktors verantworten. Ziel: einen Angriff um jeden Preis verhindern — also Defense-in-Depth, physische Härtung, minimale Angriffsfläche, strenge Organisation/Prozesse und robuste Erkennung/Antwort.

Grafik (logische Schichten — Vorschlag)

• Perimeter / Umgebung

  • Physische Sperren, Zutrittskontrolle, Umgebungsüberwachung

• Externe Schnittstellen

  • Keine direkte Internet-Anbindung; kontrollierte, streng geprüfte Datentransfers

• Demilitarisierte Zone / DMZ

  • Nur dedizierte, geprüfte Dienste (z.B. forensische Telemetrie, entfernte Wartung über jump hosts)

• Kontrollnetzwerk / OT (Operational Technology)

  • Strikte physische und logische Trennung vom IT-Netzwerk

• Sensors / Actuators / PLCs / I&C

  • Hart gehärtete Endpunkte mit Whitelisting, Signaturprüfung und Fail-Safes

• Monitoring / SIEM / Forensics

  • Unveränderbare Logs, Replikation an getrennte Forensic-Sammelstellen

• Notfall- & Fail-Safe-Mechanismen

  • Mechanische, physikalische Selbstschutz-/Shut-Down-Pfade

Detaillierte Massnahmen (gruppenweise)

1. Physische Sicherheit

• Mehrstufige Zutrittskontrolle (Zutrittskarten, biometrische Kontrollen, Zwei-Personen-Regel bei kritischen Bereichen)

• Überwachungskameras, Bewegungsmelder, Glasbruchsensoren, redundante Stromversorgung (UPS + Dieselgenerator)

• Physische Trennung von OT-Hardware in eigenen gesicherten Räumen / Schränken

• Tamper-evident Siegel, regelmäßige Inspektionen

1. Netzwerk-Architektur & Segmentierung

• Vollständige physische Trennung (Air gap) zwischen sicherheitskritischem OT-Netzwerk und Unternehmens-/Internet-Netzwerken, sofern möglich

• Falls Datentransfer nötig: Unidirektionale Gateways (Data Diodes) für Ausgänge; streng kontrollierte, manuelle Transfers in die andere Richtung

• Mikrosegmentierung: separate VLANs/Subnetze pro Funktionsgruppe (z. B. Sensoren, Aktoren, Engineering-Workstations)

• Firewalls mit Whitelist-Regeln (deny-by-default) zwischen Segmenten

• Keine direkte Verbindung von mobilen Geräten/WLAN/BT zu OT

1. Hardening der Geräte & Systeme

• Minimale, signifikant eingeschränkte Software-Stacks auf Steuergeräten (Minimal OS, nur benötigte Services)

• Anwendungskontrolle / Application Whitelisting auf Engineering-Workstations und HMI

• Firmware- und Software-Signaturen; Secure Boot; Prüfen von Integrität beim Start

• Härtungspolicies: Deaktivierte unnötige Dienste, geschlossene Ports, sichere Konfigurationen (CIS/ENISA Guidelines adaptieren)

1. Zugriffskontrolle & Authentifizierung

• Prinzip der geringsten Rechte (Least Privilege) für alle Accounts

• Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA) für alle privilegierten Zugriffe, inklusive Fernwartung

• Rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) und zeitlich begrenzte Berechtigungen

• Keine Shared Accounts; privilegierte Aktionen nur über Audit-geregelte Jump-Hosts

• Einsatz von Hardware-Sicherheitsmodulen (HSM) für Schlüsselmaterial

1. Fernzugriff & Wartung

• Nur genehmigte, gesicherte Jump-Hosts in DMZ; alle Sessions aufgezeichnet und kryptographisch signiert

• Time-boxed, per-Request genehmigte Wartung, Zwei-Personen-Freigabe-Prozess

• Kein genereller Remote-Desktop-Zugang; nur dedizierte, abgesicherte Tools mit Session-Recording

• Virtuelle oder physische Luft- oder Medientransferprüfungen (z. B. kontrollierte USB-Prozesse / scanning)

1. Patch- und Change-Management

• Strenger Change-Control-Prozess: Test in isolierter Umgebung vor Einsatz in Produktion

• Offline/air-gapped Testlab zur Validierung von Patches/Firmware-Updates

• Digitale Signaturen für Patches; kryptographische Verifikation vor Installation

• Notfall-Patching-Prozess mit Rollback-Plänen

1. Erkennung, Monitoring & Logging

• IDS/IPS speziell für OT-Protokolle (z. B. Modbus, DNP3, IEC 61850), basierend auf White-/Blacklisting von Befehlen

• Zentralisiertes, manipulationssicheres Logging (write-once/read-many), Replikation in separaten Forensic-Repository

• Baseline-Verhalten (Network/Process) und Anomalieerkennung (NetFlow, Prozessvariablen)

• Alarming mit menschlicher Eskalationskette und definierten SLAs

1. Backup, Redundanz & Fail-safe

• Redundante Steuerpfade (redundante PLCs/RTUs) mit automatischem Failover

• Physikalische, mechanische Notabschaltungen unabhängig vom IT-System (safety interlocks)

• Regelmässige, offline gehaltene Backups der Konfigurationen (verschlüsselt, signiert)

• Geplante Ausfalltests (Failover-Übungen) und Notfallwiederherstellungspläne

1. Supply Chain & Komponentenintegrität

• Sorgfältige Lieferantenauswahl, Security-Klauseln in Verträgen

• Hardware-/Firmware-Scanning bei Anlieferung; Herkunftsprüfung

• Mindestanforderungen an Lieferanten (Secure Development, Code Reviews, Reproducible Builds)

1. Sicherheit der Entwicklungs- und Engineering-Prozesse

• Separates, abgesichertes Engineering-Netzwerk; Zugang nur von genehmigten Workstations

• Code-/Konfigurationssignaturen, geregelte Bereitstellungs-Pipelines (CI/CD für OT nur in abgesicherten Umgebungen)

• Regelmäßige Security-Reviews / Penetrationstests in geschützten Testumgebungen

1. Personal, Organisation & Prozesse

• Background-Checks für Personal mit Zugang zu kritischen Systemen

• Security-Bewusstseinstraining, Phishing-Tests, klare Verantwortungen

• Zwei-Personen-Regel (four-eyes) für kritische Operationen und Änderungen

• Incident-Response-Team mit speziellen OT-Kenntnissen und Übungsplänen

1. Kryptographie & Schlüsselmanagement

• Ende-zu-Ende-Verschlüsselung wo möglich (z. B. TLS für Managementschnittstellen)

• Schlüssel in HSMs verwahren; regelmäßige Rotation und klar definierte Lebenszyklen

• Keine Verwendung von Standard-/Default-Credentials; starke Passwort-Policies

1. Testen, Audits & Compliance

• Regelmässige Audits (intern + extern) und Red-Teaming / Purple-Teaming speziell für OT

• Sicherheitsvalidierung nach Standards (z. B. IEC 62443, NIST SP 800-82)

• Dokumentierte Compliance- und Risikobewertungsberichte

1. Notfall- und Krisenkommunikation

• Vorgefertigte Kommunikationswege zu Behörden, Betriebspersonal, externen Partnern

• Geübte Krisenszenarien (z. B. Verhalten bei Verdacht auf Kompromittierung)

• Rechtliche Vorbereitung, Evidence-Preservation-Workflows

Stepper: Implementationsphasen (Empfohlenes Vorgehen)

1

Planung & Risikoanalyse

• Asset-Inventar erstellen (Hardware, Software, Verbindungen)

• Bedrohungsmodell und Risikobewertung (attack trees, impact analysis)

• Anforderungen definieren (Sicherheitsziele, SLAs)

2

Design & Architektur

• Netzwerk-Segmentierung & Data-Diode-Plan

• Physische Sicherheitsanforderungen

• Auswahl von Härtungs- und Monitoring-Lösungen

3

Implementierung & Härtung

• Physische Sicherungen, VLANs, Firewalls, Jump-Hosts einrichten

• Hardening, MFA, Signaturen, HSMs deployen

• Baseline-Monitoring etablieren

4

Testing & Validation

• Penetrationstests, Red-Teaming, Failover-Tests

• Patch-Tests im Air-gapped Testlab

• Auditierung nach IEC/NIST

5

Betrieb & Wartung

• Kontinuierliches Monitoring, Logging, Patchmanagement

• Regelmässige Reviews, Personaltraining, Audits

• Incident-Response-Prozesse aktiv halten

Erweiterte Details (expandables für Diskussion)

Data Diodes / Unidirektionale Gateways — warum & wie

Data Diodes erlauben nur Datenfluss in eine Richtung (z. B. OT -> Monitoring). Dadurch wird die Angriffsfläche minimiert: kein Rückkanal für Angreifer. Wichtig: physische Prüfung, geprüfte Lieferanten, integrierte Fehlerüberwachung (z. B. Störungserkennung, Heartbeat).

Warum mechanische Fail-Safes wichtig sind

Elektronische Steuerungen können kompromittiert werden. Mechanische/physikalische Notabschaltungen, die unabhängig von Netzwerksteuerung funktionieren (z. B. Relais, Drucksensor-basierte Abschaltung), verhindern katastrophale Folgen bei digitaler Manipulation.

Härtung von PLCs / Embedded Devices

- Entfernen unnötiger Protokolle/Ports, Firmware-Signaturen, Secure Boot - Read-only Konfigurationspartitionen - Lokales Logging, periodische Integritätsprüfungen

Hinweis / Warning

„Absolut sicheren Schutz“ gibt es nicht. Ziel ist Risiko auf ein akzeptables, nachgewiesenes Minimum zu reduzieren. Kombination aus physischer Trennung, Design-by-Default (deny-by-default), robusten Prozessen und kontinuierlichem Monitoring ist nötig.

Suggested Artefakte zur Plenumsdiskussion (zum Mitnehmen)

• Visuelle Architektur-Skizze (Netzwerkzonen, Data-Diode, DMZ, Monitoring)

• Priorisierte Massnahmenliste (Kurzfristig: Air-gap/Data-diode, MFA, Jump-Hosts; Mittelfristig: IDS/OT, HSM, Backup-Strategien; Langfristig: Supply-Chain & Red-Teaming)

• Beispiel-Notfall-Playbook (Erstreaktionen, Isolationsschritte, Forensik)

Wenn ihr möchtet, erstelle ich:

• eine konkrete Netzwerkdiagramm-Vorlage (Mermaid/PNG) mit Beschriftungen für euer Kraftwerk-Szenario,

• oder ein präzises, priorisiertes Maßnahmenblatt (Top-10) für die erste Implementierungswoche. Welche Option bevorzugt ihr?