أنظمة سكادا هي ... الوصف والميزات والمهام وردود الفعل

مراقبة المراقبة وجمع البيانات(أنظمة سكادا) هي بنية نظام الإدارة التي تستخدم أجهزة الكمبيوتر، ومرافق نقل البيانات الشبكية، واجهات المستخدم الرسومية لإدارة العمليات عالية المستوى. وتستخدم الأجهزة الطرفية الأخرى أيضا، مثل وحدات تحكم المنطق القابلة للبرمجة وأجهزة تحكم بيد المنفصلة للتفاعل مع وحدة أو معدات عملية. واجهات المشغل التي تسمح رصد وإصدار أوامر العملية (التغييرات من نقطة التحكم من وحدة تحكم) تتم معالجتها من خلال نظام سكادا الكمبيوتر. ومع ذلك، يتم تنفيذ منطق التحكم في الوقت الحقيقي أو حسابات وحدة التحكم بواسطة وحدات الشبكة التي تتصل أجهزة الاستشعار الميدانية والمشغلات.

مفهوم سكادا

وقد تم تطوير مفهوم سكادا كوسيلة عالمية للوصول عن بعد مجموعة متنوعة من وحدات التحكم المحلية التي يمكن أن تكون من البائعين المختلفة التي توفر الوصول من خلال بروتوكولات التشغيل الآلي القياسية. نظرة عامة على أنظمة سكادا تبين أن هذا البرنامج هو مشابه جدا لنظم التحكم الموزعة، ولكن باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق للتفاعل مع التثبيت. ويمكنهم إدارة عمليات واسعة النطاق يمكن أن تشمل مواقع متعددة، والعمل على مسافات كبيرة. هذا هو واحد من الأنواع الأكثر شيوعا من أنظمة التحكم الصناعية، ولكن هناك مخاوف من أن الأنظمة التنفيذية سكادا عرضة للهجمات السيبرانية / مكافحة الإرهاب السيبراني.

أنظمة سكادا - ما هو؟

السمة الرئيسية للنظام سكادا هو لهاالقدرة على أداء العمليات الإشرافية على العديد من الأجهزة الملكية الأخرى. الرسم البياني المصاحب هو نموذج عام يوضح المستويات الوظيفية للإنتاج باستخدام التحكم المحوسب.

المستويات الوظيفية لتشغيل إدارة الإنتاج:

• المستوى 0 - أجهزة الحقل (مجسات التدفق ودرجة الحرارة) وعناصر التحكم النهائية (صمامات التحكم).
• المستوى 1 - وحدات I / O الصناعية (I / O) وما يرتبط بها من المعالجات الإلكترونية الموزعة.
• المستوى 2 - التحكم في أجهزة الكمبيوتر التي تجمع المعلومات من عقد المعالج في النظام وتوفر شاشات تحكم المشغل.
• المستوى 3 هو مستوى مراقبة الإنتاج الذي لا يسيطر مباشرة على العملية، ولكنه يراقب الإنتاج والأهداف.
• المستوى 4 - مستوى تخطيط الإنتاج.

أمثلة على الاستخدام

ويمكن بناء أنظمة سكادا الكبيرة والصغيرة على حد سواء باستخدام مفهوم سكادا.

ويمكن أن تختلف هذه النظم من عدةالعشرات إلى عدة آلاف حلقات التحكم اعتمادا على التطبيق. ويشمل تطوير أنظمة سكادا العمليات الصناعية والبنية التحتية والعمليات الموجهة نحو الكائن:

• وتشمل العمليات الصناعيةوالإنتاج، والتحكم في العمليات، وتوليد الطاقة، والتصنيع والتكرير، ويمكن أن تعمل في وسائط مستمرة أو دورية أو متكررة أو منفصلة.
• يمكن أن تكون عمليات البنية التحتيةالعامة أو الخاصة، وتشمل أيضا تنقية المياه وتوزيعها، وجمع مياه المجاري ومعالجتها، وأنابيب النفط والغاز، ونقل وتوزيع محطات توليد الكهرباء والرياح.
• عملية المرفق، بما في ذلك المباني والمطارات والسفن والمحطات الفضائية. فهي تسيطر على أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والوصول واستهلاك الطاقة.

ومع ذلك، فإن أنظمة سكادا قد يكون لها ثغرات أمنية، وبالتالي، يجب تقييم المخاطر والحلول التي تزيد من مستوى الأمن.

معالجة الإشارات

جزء مهم من معظم تطبيقات أنظمة سكاداهو معالجة أجهزة الإنذار. ويراقب النظام ما إذا كانت ظروف الإنذار معينة قد استوفيت لتحديد متى وقع حدث ما. بمجرد اكتشاف الحدث، يتم اتخاذ إجراء واحد أو أكثر (على سبيل المثال، تنشيط واحد أو أكثر من مؤشرات الإنذار، وربما، توليد البريد الإلكتروني أو الرسائل النصية لإعلام مشغلي الإدارة أو مشغلي سكادا البعيد). في العديد من الحالات، سيتعين على مشغل سكادا الاعتراف بالانتهاك أو الفشل.

يمكن أن تكون ظروف القلق واضحة - على سبيل المثال،نقطة الإنذار هي نقطة الحالة الرقمية التي تحتوي على قيمة نورمال أو ألارم محسوبة من صيغة تستند إلى قيم في نقاط تناظرية ورقمية أخرى - أو ضمنية: يمكن لنظام سكادا أن يراقب تلقائيا ما إذا كانت القيمة عند النقطة التناظرية خارج المنحدرات العالية والمنخفضة القيم المرتبطة بهذه النقطة.

ومن أمثلة مؤشرات الإنذار صفارات الإنذار،نافذة منبثقة على الشاشة أو منطقة ملونة أو وامض على الشاشة (والتي يمكن أن تعمل على غرار ضوء "خزان الوقود في السيارة"). في كل حالة، دور مؤشر الإنذار هو لفت انتباه المشغل إلى جزء من النظام "في التنبيه" بحيث يمكن اتخاذ الإجراءات المناسبة.

التكامل التجاري ومنظور أنظمة سكادا

منذ عام 1998، تقريبا جميع الشركات المصنعة الكبرىتقدم أنظمة سكادا المتكاملة، وكثير منها يستخدم بروتوكولات الاتصالات المفتوحة وغير الملكية. وقد دخلت أيضا العديد من حزم الطرف الثالث المتخصصة التي تقدم المدمج في التوافق مع معظم النظم الكبيرة في السوق، مما يسمح المهندسين الميكانيكية والمهندسين والفنيين الكهربائية لتخصيص البروتوكولات أنفسهم، دون الحاجة لبرنامج خاص مكتوب من قبل مبرمج. تتصل المحطة البعيدة بالمعدات المادية وتحول الإشارات الكهربائية من المعدات إلى القيم الرقمية، مثل حالة فتح / إغلاق من المفتاح أو الصمام، أو القياس (الضغط أو التدفق أو الجهد أو التيار).

البنية التحتية للاتصالات والأساليب

الرقابة الإشرافية ونظم الحصول على البياناتسكادا تستخدم تقليديا مجموعات من الاتصالات السلكية واللاسلكية مباشرة، على الرغم من أن سونيت / سد غالبا ما تستخدم لنظم كبيرة مثل السكك الحديدية ومحطات توليد الطاقة. وغالبا ما يشار إلى وظيفة التحكم عن بعد أو مراقبة النظام التنفيذي سكادا باسم القياس عن بعد. يريد بعض المستخدمين بيانات سكادا للتحرك عبر شبكات الشركات التي سبق تأسيسها أو مشاركة شبكة مع تطبيقات أخرى. ومع ذلك، يبقى إرث بروتوكولات النطاق الترددي المنخفض في وقت مبكر.

تسجيل سكادا

بروتوكولات سكادا مضغوط جدا. وتشمل بروتوكولات سكادا نموذجية عفا عليها الزمن مودبوس رتو، رب-570، بروفيبوس و كونيتل. هذه بروتوكولات الاتصالات، باستثناء مودبوس (تم فتح مودبوس من قبل شنايدر إلكتريك)، هي محددة للبائعين سكادا، ولكن تستخدم على نطاق واسع. البروتوكولات القياسية هي إيك 60870-5-101، 104، إيك 61850 و DNP3. يتم توحيد هذه البروتوكولات الاتصالات ومعترف بها من قبل جميع الموردين الرئيسيين من سكادا. يحتوي العديد من هذه البروتوكولات الآن على ملحقات للعمل من خلال تكب / إب. على الرغم من أن استخدام مواصفات الشبكة التقليدية، مثل تكب / إب، يمحو الخط بين الشبكات التقليدية والصناعية، كل واحد منها تنفذ متطلبات مختلفة جذريا. محاكاة الشبكة يمكن استخدامها جنبا إلى جنب مع محاكاة سكادا لإجراء تحليلات مختلفة.

سكادا في المرحلة الحالية

مع نمو المتطلبات الأمنية، على نحو متزايدالاتصالات الساتلية. وهذا ينطوي على المزايا الرئيسية التي يمكن أن تكون البنية التحتية مستقلة (دون استخدام مخططات من نظام الهاتف العام)، يمكن أن يكون المدمج في التشفير ويمكن تصميم مع الأخذ بعين الاعتبار توافر والموثوقية المطلوبة من قبل مشغل نظام سكادا. وكانت التجارب السابقة التي استخدمت الطبقة الاستهلاكية غير مرضية. أنظمة الحاملة الحديثة الصف ضمان جودة الخدمة المطلوبة ل سكادا.

القضايا الأمنية

أنظمة سكادا التي تتكاملوقد صممت مرافق لامركزية مثل الطاقة، والنفط، وأنابيب الغاز، وتوزيع المياه وأنظمة جمع مياه الصرف الصحي لتكون مفتوحة وموثوقة وسهلة الإدارة. وأدى التحول من التكنولوجيات الخاصة إلى حلول أكثر توحيدا وفتحا، إلى جانب تزايد عدد الوصلات بين أنظمة سكادا وشبكات المكاتب وشبكة الإنترنت، إلى جعلها أكثر عرضة لأنواع هجمات الشبكة الشائعة نسبيا في أمن الحاسوب. تم نشر تنبيه للثغرات الأمنية يحتوي على معلومات تفيد بأن المستخدمين غير المصادق عليهم يمكنهم تنزيل معلومات التكوين السرية، بما في ذلك عمليات تجزئة كلمة المرور، من نظام الإشعال التلقائي الاستقرائي باستخدام نوع هجوم قياسي يوفر الوصول إلى تومكات إمبديد. وهكذا، تم التشكيك في أمن بعض الأنظمة القائمة على سكادا، حيث كان ينظر إليها على أنها عرضة للتعرض للهجمات الإلكترونية.

خيارات للتصدي ل

أدت زيادة الاهتمام في نقاط الضعف سكادا لوحقيقة أن الباحثين قد اكتشفوا مشاكل في التصميم التجاري لأنظمة سكادا والتقنيات الهجومية الأكثر شيوعا المقدمة للمجتمع الأمن العام. في أنظمة سكادا مع المرافق الكهربائية والغاز، يتم القضاء على ضعف قاعدة تثبيت كبيرة من قنوات الاتصالات التسلسلية السلكية واللاسلكية في بعض الحالات عن طريق استخدام الأجهزة ارتفعت في شبكة السلكية التي تستخدم المصادقة والتشفير من التشفير المتقدم بدلا من استبدال جميع العقد القائمة.

الضعف الأول

في يونيو 2010، فيروسبلوكادا الحماية من الفيروساتعن الكشف الأول عن البرامج الضارة التي تهاجم أنظمة سكادا (أنظمة سيمنس وينسك / يس 7) التي تعمل على أنظمة تشغيل ويندوز. ويسمى برنامج ضار ستوكسنيت ويستخدم أربع هجمات صفر يوم لتثبيت الجذور الخفية، والذي بدوره يدخل قاعدة بيانات سكادا ويسرق ملفات التصميم والإدارة. برنامج ضار يمكن أيضا تغيير نظام الإدارة وإخفاء هذه التغييرات. في أكتوبر 2013، أصدرت ناشيونال جيوغرافيك وثائق تسمى التعتيم الأمريكي، والتي تعاملت مع هجوم سيبراني واسع النطاق على سكادا والشبكة الكهربائية للولايات المتحدة.

المخاطر

وتستخدم أنظمة سكادا للسيطرة وورصد العمليات الفيزيائية، ومن أمثلة ذلك نقل الكهرباء، ونقل منتجات النفط والغاز، وتوزيع المياه، وأضواء المرور وغيرها من النظم المستخدمة كأساس للمجتمع الحديث. إن الوضع الآمن لتشغيل أنظمة سكادا هذا مهم جدا، حيث أن التسوية أو تدميرها سوف تؤثر على العديد من مجالات المجتمع بعيدا عن الحل الوسط الأولي. فعلى سبيل المثال، يؤدي التعتيم الناجم عن نظام سكادا الكهربائي المختلط إلى خسائر مالية لجميع العملاء الذين حصلوا على الكهرباء من هذا المصدر.