Un viaggio nel mondo OT/ICS: cosa sono i server SCADA?

Redazione RHC : 21 Luglio 2023 08:27

Il mondo OT (Operational Technology) e ICS (Industrial Control Systems) è strettamente correlato ai sistemi SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Nell’ambito dell’automazione industriale, i sistemi SCADA rivestono un ruolo fondamentale nel monitoraggio e nel controllo dei processi industriali.

Al centro di questi sistemi complessi si trova il server SCADA, delle componenti cruciali che gestiscono la raccolta, l’elaborazione e la visualizzazione dei dati provenienti da sensori, dispositivi e apparati distribuiti in un’infrastruttura industriale.

Con questo articolo andremo ad esplorare nel dettaglio il concetto di sistema/server SCADA, fornendo una panoramica completa delle sue funzionalità, dei protocolli di comunicazione e dei rischi di sicurezza. Scopriremo in che modo il server SCADA interagisce con gli altri componenti di un sistema SCADA e come contribuisce all’automazione dei processi industriali.

Sistemi OT/ICS e legami con il mondo SCADA

La tecnologia operativa (Operational Technology o spesso chiamata OT) si riferisce all’uso di hardware e software per monitorare e controllare processi fisici, dispositivi e  infrastrutture. I sistemi OT sono presenti in un’ampia gamma di settori e svolgono una serie di compiti che vanno dal monitoraggio delle infrastrutture critiche (CI) al controllo dei robot in un reparto di produzione. 

Per controllo dei sistemi industriali (Industrial Control Systems o spesso chiamati ICS), sono quei sistemi e tecnologie, come ad esempio i Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), i Distributed Control System (DCS), e i Programmable Logic Controller (PLC) che hanno un medesimo scopo: aiutare a controllare e gestire i processi industriali.

I sistemi SCADA sono quindi un tipo di ICS che costituiscono un componente chiave nell’architettura di un’infrastruttura industriale. Essi sono progettati per monitorare, controllare e acquisire dati da sensori, dispositivi e apparati distribuiti nell’ambiente industriale.

Consentono agli operatori e ai supervisori di monitorare in tempo reale lo stato dei processi industriali, raccogliere dati, visualizzare informazioni chiave per poter prendere decisioni operative. Inoltre i sistemi SCADA integrano i dati provenienti da vari dispositivi e utilizzano protocolli di comunicazione specifici per scambiare informazioni con il campo operativo, inclusi sensori, attuatori e altri componenti dell’infrastruttura industriale.

Architettura di un sistema SCADA

L’architettura di un sistema SCADA è solitamente organizzata in diversi livelli, ognuno dei quali svolge un ruolo specifico nel funzionamento globale del sistema. I livelli principali di un sistema SCADA includono:

• Livello di campo: Questo è il livello più basso dell’architettura SCADA e comprende sensori, attuatori e dispositivi di controllo distribuiti sul campo. Questi dispositivi raccolgono dati sulle variabili di processo e consentono al sistema SCADA di interagire con il processo stesso.
• Livello di controllo: Questo livello si occupa della gestione del controllo e dell’elaborazione dei dati provenienti dal livello di campo. Include unità di controllo, come PLC (Programmable Logic Controller) o RTU (Remote Terminal Unit), che ricevono i dati dai dispositivi di campo e li elaborano per l’automazione dei processi.
• Livello di comunicazione: Il terzo livello di un sistema SCADA, denominato livello di comunicazione, è responsabile di stabilire una connessione tra la strumentazione di campo come i controllori logici programmabili (PLC) e le unità terminali remote (RTU) e la piattaforma host SCADA. Queste connessioni vengono generalmente stabilite tramite reti di trasmissione cablate o wireless come reti radio o satellitari e utilizzano diversi protocolli di comunicazione per il trasferimento dei dati. Nel corso dei decenni, il tradizionale canale di comunicazione per i sistemi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ha visto un’importante evoluzione, passando a cavi in ​​fibra ottica che offrono una trasmissione del segnale più efficiente e affidabile rispetto alle loro precedenti controparti.
• Livello di gestione: Questo è il livello più alto dell’architettura SCADA e si occupa delle funzioni di gestione del sistema SCADA nel suo complesso. Include i software e il server di gestione, database storici e strumenti di analisi che consentono la registrazione dei dati, la generazione di report, la pianificazione e l’ottimizzazione delle operazioni.

Funzionalità del server SCADA

Il server SCADA è un componente essenziale nell’architettura di un sistema SCADA. Svolge diverse funzionalità chiave che permettono il monitoraggio, il controllo e la gestione efficace dei processi industriali. In questo capitolo, esploreremo le principali funzionalità del server SCADA.

1. Raccolta dei dati: Uno dei ruoli fondamentali del server SCADA è la raccolta dei dati provenienti dai dispositivi distribuiti sul livello di campo. Il server SCADA utilizza protocolli di comunicazione per acquisire i dati, come temperatura, pressione, flusso e livello. Questi dati vengono successivamente utilizzati per il monitoraggio delle prestazioni e l’analisi delle tendenze.
2. Archiviazione dei dati: Il server SCADA gestisce un database centralizzato per l’archiviazione dei dati storici. I dati raccolti dal livello di campo vengono salvati nel database, consentendo l’accesso agli storici delle variabili di processo nel tempo. Questa funzionalità è cruciale per l’analisi delle prestazioni passate, l’identificazione di pattern e anomalie, nonché per il supporto delle attività decisionali.
3. Monitoraggio in tempo reale: Il server SCADA visualizza i dati dei dispositivi del livello di campo in tempo reale attraverso un’interfaccia utente intuitiva. Gli operatori possono monitorare lo stato delle variabili di processo, i valori di allarme e le condizioni operative correnti. Il monitoraggio in tempo reale consente agli operatori di rilevare rapidamente eventuali problemi o situazioni anomale e di prendere azioni appropriate.
4. Allarmi e notifiche: Il server SCADA gestisce il sistema di allarmi, consentendo agli operatori di essere informati tempestivamente su situazioni critiche o anomale. Quando viene rilevato un evento o una condizione di allarme, il server SCADA invia notifiche agli operatori tramite avvisi visivi, messaggi di testo o e-mail. Questo permette di reagire prontamente a situazioni di emergenza o a situazioni che richiedono attenzione immediata.
5. Controllo e automazione: Il server SCADA consente il controllo e l’automazione dei processi industriali. Utilizzando logiche di controllo predefinite o personalizzate, il server SCADA invia comandi ai dispositivi sul livello di campo per regolare le variabili di processo. Questa funzionalità consente di mantenere e ottimizzare le prestazioni dei processi in modo efficiente e sicuro.
6. Visualizzazione e reportistica: Il server SCADA fornisce strumenti di visualizzazione e reportistica per l’analisi dei dati. Gli operatori possono creare rappresentazioni grafiche delle variabili di processo, come grafici, tabelle o diagrammi, per una comprensione più chiara delle prestazioni del sistema. Inoltre, il server SCADA può generare report automatizzati per l’analisi delle tendenze, l’ottimizzazione delle operazioni e la conformità a determinate normative.
7. Sicurezza e gestione degli accessi: Il server SCADA implementa misure di sicurezza per proteggere il sistema da accessi non autorizzati o da minacce esterne. Queste misure includono autenticazione degli utenti, la crittografia dei dati, il controllo degli accessi e audit dei log. La gestione degli accessi consente di assegnare ruoli e privilegi specifici agli operatori, garantendo che abbiano solo l’accesso necessario per svolgere le loro specifiche attività.
8. Integrazione con altri sistemi: Il server SCADA può integrarsi con altri sistemi, come il sistema ERP (Enterprise Resource Planning) o il sistema MES (Manufacturing Execution System). Queste integrazioni consentono di scambiare dati e informazioni tra i diversi sistemi, migliorando la collaborazione e l’efficienza operativa complessiva.

Queste funzionalità del server SCADA svolgono un ruolo cruciale nel garantire il monitoraggio, il controllo e la gestione affidabili dei processi industriali.

Protocolli di comunicazione utilizzati nei sistemi SCADA

Nei sistemi SCADA, i protocolli di comunicazione sono fondamentali per consentire lo scambio dei dati tra i diversi componenti del sistema. Questi protocolli definiscono le regole e i formati di comunicazione utilizzati per trasmettere informazioni tra dispositivi del livello di campo, unità di controllo, server SCADA e altri componenti. In questo capitolo, esploreremo alcuni dei protocolli di comunicazione comuni utilizzati nei sistemi SCADA.

1. Modbus: Modbus è uno dei protocolli di comunicazione ampiamente utilizzati nei sistemi SCADA. È un protocollo seriale (Modbus RTU) o basato su Ethernet (Modbus TCP) che consente la comunicazione tra un dispositivo master (solitamente un server SCADA o un PLC) e dispositivi slave come sensori, attuatori o altri dispositivi del livello di campo. Modbus utilizza un formato di messaggio semplice e leggero per richiedere e trasmettere dati, consentendo il controllo e il monitoraggio delle variabili di processo.
2. DNP3 (Distributed Network Protocol): DNP3 è un insieme di protocolli di comunicazione specificamente progettato per l’automazione di sistemi di controllo distribuiti, come quelli utilizzati nei settori dell’energia e delle utilities. DNP3 offre funzionalità avanzate per la comunicazione affidabile tra dispositivi SCADA, come il recupero automatico in caso di interruzioni di comunicazione e la gestione di grandi volumi di dati. È progettato per supportare reti di comunicazione eterogenee e può essere utilizzato sia su reti seriali che su reti basate su IP.
3. OPC (OLE for Process Control): OPC è uno standard di comunicazione industriale che facilita l’interoperabilità tra dispositivi del livello di campo, unità di controllo e sistemi SCADA. OPC utilizza il modello di comunicazione client-server, consentendo ai client (come il server SCADA o le workstation) di accedere ai dati e alle funzionalità dei server OPC. Ci sono diverse specifiche OPC, come OPC DA (Data Access), OPC HDA (Historical Data Access) e OPC UA (Unified Architecture), che forniscono funzionalità specifiche per il recupero dei dati e la comunicazione nei sistemi SCADA.
4. IEC 60870-5: L’IEC 60870-5 è uno standard di comunicazione utilizzato principalmente nell’automazione delle reti elettriche. Definisce il protocollo di comunicazione per la trasmissione di dati tra dispositivi SCADA e apparati di campo, come relè di protezione e sottostazioni. L’IEC 60870-5 supporta diverse varianti di protocollo, tra cui il protocollo di trasmissione a largo raggio (FT1.2), il protocollo a livello di applicazione (ASDU), il protocollo di trasporto (TP0/TP1) e il protocollo di rete (TCP/IP).
5. PROFIBUS: è un protocollo di comunicazione utilizzato principalmente nell’automazione industriale. Esistono due varianti principali di PROFIBUS: PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery) e PROFIBUS-PA (Process Automation). PROFIBUS-DP viene utilizzato per la comunicazione ad alta velocità tra dispositivi di campo e unità di controllo, mentre PROFIBUS-PA è progettato specificamente per l’automazione dei processi e supporta la comunicazione in ambienti intrinsecamente sicuri.

Questi sono solo alcuni dei protocolli di comunicazione comuni utilizzati nei sistemi SCADA. La scelta del protocollo dipende dalle specifiche esigenze del sistema, dalla topologia di rete e dal tipo di applicazione. È importante selezionare il protocollo appropriato in base alle esigenze di comunicazione, alla compatibilità con i dispositivi esistenti e alle funzionalità richieste per garantire una comunicazione affidabile e sicura all’interno del sistema SCADA.

Problemi di sicurezza nei sistemi SCADA

I sistemi SCADA sono soggetti a una serie di problemi di sicurezza che richiedono particolare attenzione e misure di protezione. Poiché i sistemi SCADA gestiscono e controllano processi critici in settori come l’energia, l’acqua, l’industria manifatturiera e altri, la sicurezza è una preoccupazione fondamentale.

In questo capitolo, esploreremo alcuni dei principali problemi di sicurezza nei sistemi SCADA.

1. Vulnerabilità delle reti: I sistemi SCADA spesso dipendono da reti di comunicazione per lo scambio di dati tra i componenti. Tuttavia, le reti possono essere soggette a vulnerabilità come intercettazione dei dati, accesso non autorizzato o attacchi informatici. La mancanza di sicurezza delle reti o la cattiva configurazione possono rendere i sistemi SCADA vulnerabili a tali minacce.
2. Accesso non autorizzato: Gli attacchi di accesso non autorizzato rappresentano una minaccia significativa per i sistemi SCADA. Se un malintenzionato riesce a ottenere accesso al sistema SCADA, potrebbe compromettere l’integrità dei dati, alterare i controlli di processo o interrompere il funzionamento del sistema. È fondamentale adottare misure di autenticazione robuste, come l’utilizzo di password complesse, autenticazione a più fattori e gestione degli account degli utenti per prevenire l’accesso non autorizzato.
3. Minacce interne: Le minacce interne rappresentano un altro problema di sicurezza nei sistemi SCADA. Anche il personale interno, se malintenzionato o negligente, potrebbe compromettere la sicurezza del sistema SCADA. È importante implementare meccanismi di controllo degli accessi, limitare i privilegi degli utenti in base alle loro responsabilità e monitorare le attività degli utenti per rilevare eventuali comportamenti sospetti. In sintesi applicare sempre un approccio zero-trust.
4. Attacchi 0day: I sistemi SCADA possono essere soggetti a varie forme di attacchi informatici, come virus, malware, ransomware, ma anche attacchi di tipo zero-day. Questi attacchi possono avere conseguenze devastanti, tra cui la perdita di dati, l’interruzione delle operazioni o addirittura danni fisici.
5. Patch management: I sistemi SCADA, come tutte le infrastrutture IT, richiedono una corretta manutenzione e applicazione delle patch di sicurezza. Spesso, i fornitori rilasciano aggiornamenti e correzioni per affrontare le vulnerabilità di sicurezza note. Tuttavia, la mancata applicazione regolare di queste patch può lasciare i sistemi SCADA esposti a minacce note. È fondamentale pianificare e implementare una strategia di manutenzione che includa l’applicazione tempestiva di patch di sicurezza.
6. Sicurezza fisica: La sicurezza fisica dei sistemi SCADA è altrettanto importante quanto la sicurezza informatica. I dispositivi sul livello di campo, i server SCADA e altri componenti del sistema devono essere fisicamente protetti da accessi non autorizzati o danneggiamenti. Ciò può includere l’utilizzo di controlli di accesso fisici, telecamere di sorveglianza, recinzioni, sistemi di allarme e altre misure di sicurezza fisica appropriate.
7. Formazione e consapevolezza: Un altro aspetto cruciale per affrontare i problemi di sicurezza nei sistemi SCADA è la formazione e la consapevolezza del personale. Gli operatori, gli amministratori di sistema e altri utenti devono essere consapevoli delle potenziali minacce di sicurezza, delle migliori pratiche di sicurezza e delle procedure di gestione degli incidenti. La formazione regolare e l’aggiornamento sulle questioni di sicurezza possono contribuire a creare una cultura della sicurezza all’interno dell’organizzazione.

Affrontare i problemi di sicurezza nei sistemi SCADA richiede un approccio olistico che comprenda sia le misure tecniche che le procedure operative. Implementando una robusta strategia di sicurezza che affronti le vulnerabilità, gestisca correttamente gli accessi e mantenga il sistema sempre aggiornati, garantirà la riduzione del rischio e aumenterà la protezione del sistema SCADA dai potenziali attacchi.

Rischi derivanti un abuso di un sistema SCADA

I sistemi SCADA svolgono un ruolo critico nella gestione di processi industriali complessi. Tuttavia, se compromessi, possono causare gravi conseguenze per l’organizzazione e la sicurezza dei processi e per la sicurezza nazionale.

1. Interruzione delle operazioni: Un abuso deliberato o un attacco mirato a un sistema SCADA può causare l’interruzione delle operazioni critiche. Manipolazioni o intrusioni nel sistema possono alterare i comandi di controllo o le impostazioni dei dispositivi di campo, portando a malfunzionamenti o arresti improvvisi dei processi. Questo può causare gravi danni finanziari, perdita di produzione o impatto sulla sicurezza degli impianti.
2. Minacce alla sicurezza pubblica: Un abuso di un sistema SCADA può costituire una minaccia diretta alla sicurezza pubblica. Ad esempio, un attacco mirato ai sistemi SCADA che controllano impianti di energia o infrastrutture critiche come quelle dell’acqua potabile potrebbero portare al blackout del servizio mettono a rischio la vita delle persone o l’ambiente circostante. La sicurezza dei sistemi SCADA è quindi cruciale per prevenire tali minacce e garantire la sicurezza pubblica.
3. Danneggiamento dell’attività e dell’infrastruttura: Un abuso di un sistema SCADA può essere mirato a danneggiare l’attività o l’infrastruttura dell’organizzazione. Ciò potrebbe comportare sabotaggi intenzionali, ad esempio compromettendo il controllo di valvole, motori o altre apparecchiature critiche. L’effetto di tali danni potrebbe estendersi oltre i confini dell’organizzazione, influenzando la sicurezza pubblica, l’ambiente o l’economia.
4. Manipolazione dei dati: Un attaccante che abusa di un sistema SCADA potrebbe cercare di manipolare i dati acquisiti o trasmessi dal sistema. Questo può portare a risultati errati, come la visualizzazione di valori falsi o la trasmissione di comandi errati ai dispositivi di campo. Una manipolazione dei dati può portare a decisioni operative errate, perdita di produzione, rischi per la sicurezza o danni all’ambiente.
5. Furto di dati sensibili: I sistemi SCADA contengono spesso dati sensibili, come informazioni sul processo industriale, dati operativi o dati personali. Un abuso del sistema SCADA potrebbe mirare a rubare tali dati per scopi malevoli, come il furto di informazioni proprietarie o il danneggiamento della reputazione dell’organizzazione. La divulgazione non autorizzata di dati sensibili può avere conseguenze legali, finanziarie e di reputazione significative per l’organizzazione coinvolta.
6. Rischio di estorsione o ricatto: Un abuso di un sistema SCADA potrebbe essere finalizzato all’estorsione o al ricatto. Un attaccante potrebbe prendere il controllo del sistema e richiedere un riscatto in cambio del ripristino dell’accesso o del ripristino delle operazioni normali. Questo tipo di minaccia può avere un impatto finanziario significativo sull’organizzazione coinvolta e può richiedere una risposta tempestiva e coordinata per affrontare la situazione.

Conclusioni

In conclusione, abbiamo esaminato le funzionalità di monitoraggio, controllo e acquisizione dati offerte da questi sistemi, nonché i protocolli di comunicazione utilizzati per facilitare lo scambio di informazioni tra i dispositivi di campo e il server SCADA.

Abbiamo anche discusso delle sfide legate alla sicurezza informatica e l’utilizzo dei server SCADA, evidenziando l’importanza di adottare misure di sicurezza appropriate per proteggere le infrastrutture critiche da attacchi informatici. La sicurezza dei sistemi SCADA richiede un’approccio olistico che comprenda la protezione delle reti, la gestione degli accessi, la crittografia dei dati e il monitoraggio costante per rilevare eventuali anomalie o attività sospette.

È emerso inoltre che i server SCADA sono ampiamente utilizzati in diversi settori industriali, consentendo un monitoraggio accurato dei processi e una gestione efficiente delle risorse. L’integrazione dei server SCADA con le tecnologie emergenti, come l’Internet delle cose (IoT) e l’intelligenza artificiale, promette di portare ulteriori vantaggi e innovazioni nei sistemi di automazione industriale.

Infine, è fondamentale sottolineare che la sicurezza dei server SCADA è un processo in continua evoluzione. Gli sviluppatori e gli operatori dei sistemi SCADA devono rimanere costantemente aggiornati sulle nuove minacce e sulle soluzioni di sicurezza più recenti per proteggere le loro infrastrutture critiche. Solo attraverso un approccio proattivo alla sicurezza e una collaborazione continua tra i professionisti del settore, sarà possibile mitigare i rischi e garantire la sicurezza delle operazioni industriali.

In definitiva, i server SCADA svolgono un ruolo fondamentale nell’automazione e nella gestione dei processi industriali. La comprensione delle loro funzionalità, delle sfide di sicurezza e delle opportunità future consentirà alle organizzazioni di sfruttare appieno il potenziale dei sistemi SCADA, garantendo al contempo la protezione dei dati e la continuità operativa.