In der heutigen vernetzten industriellen Landschaft ist Cyber-Sicherheit in der Betriebstechnologie (OT) von größter Bedeutung. Eine der wirksamsten Methoden zur Verbesserung der Sicherheit innerhalb von OT-Netzwerken ist die Implementierung von Zoning und Segmentation. In diesem Blogbeitrag werden wir die Konzepte Zoning und Segmentation im Detail untersuchen, ihre Relevanz für die Cyber-Sicherheit hervorheben und Best Practices für deren erfolgreiche Implementierung vorstellen.
Was ist Zoning und Segmentation?
Zoning und Segmentation sind verwandte, aber unterschiedliche Konzepte in der Netzwerkarchitektur, die darauf abzielen, die Sicherheit und Leistungsfähigkeit von Netzwerken zu verbessern.
Zoning bezieht sich auf die Gruppenbildung von Geräten oder Systemen innerhalb eines Netzwerks basierend auf Sicherheitsanforderungen und deren Kritikalität. Im Kontext von OT können beispielsweise kritische Steuerungssysteme von weniger wichtigen Materialien oder Anwendungen getrennt werden.
Segmentation bezeichnet die physische oder logische Trennung von Netzwerksegmenten, um Zugriffe zu beschränken und Datenverkehr zwischen Zonen zu steuern. Sie ermöglicht eine granulare Zugriffskontrolle und minimiert das Risiko, dass Sicherheitsvorfälle auf andere Netzwerkteile übergreifen.
Allgemein kann man bei Zoning auch von „Nord-Süd Segmentierung“ sprechen (Trennung zwischen extern/intern (z.B. Internet zu Intranet/OT), während bei der Segmentierung von „Ost-West Segmentierung“ gesprochen wird (Trennung innerhalb des Netzwerks (z.B. zwischen Produktionslinien, Abteilungen oder Anwendungen).
Durch die Kombination von Zoning und Segmentation lassen sich große, oft unübersichtliche und unsichere Netzwerke in viele kleine, überschaubare Netzwerkbereiche aufteilen. Jeder dieser Bereiche erhält eigene Sicherheitsregeln, die gezielt umgesetzt und kontrolliert werden können.
Reference Zone Model
Das Reference Zone Model (siehe Abbildung) teilt das OT-Netzwerk in klar abgegrenzte Sicherheitszonen auf, etwa für exponierte, nicht-exponierte und besonders geschützte Services. Jede Zone ist durch Security Boundaries geschützt, die den Datenverkehr kontrollieren und Angriffswege begrenzen. Im Management-Bereich werden Service-, Plattform- und Device-Management zusätzlich voneinander getrennt, um die Angriffsfläche weiter zu reduzieren und Verantwortlichkeiten klar zuzuordnen.
Relevanz von Zoning und Segmentation in der OT Cybersecurity
Die Relevanz von Zoning und Segmentation in der OT Cybersecurity lässt sich durch folgende Punkte verdeutlichen:
Risiko Minimierung: Durch die Segmentierung kritischer Systeme und Daten können potenzielle Angreifer daran gehindert werden, sich lateral im Netzwerk zu bewegen. Dies reduziert die Auswirkungen eines möglichen Sicherheitsvorfalls erheblich.
Strengere Zugangskontrolle: Zoning ermöglicht eine feinere Zugriffskontrolle, die es Unternehmen erlaubt, klar zu definieren, welcher Benutzer oder welches System auf bestimmte Bereiche des Netzwerks zugreifen darf. Dies ist besonders wichtig für die Einhaltung von Vorschriften.
Schnellere Incident-Response: Im Falle eines Sicherheitsvorfalls können isolierte Zonen schneller identifiziert und differenziert behandelt werden, wodurch die Reaktionszeiten für die Incident-Response verbessert werden.
Verbindung zum Purdue Model
Das Purdue Model ist ein bewährtes Schichtenmodell für OT-Architekturen. Es unterscheidet verschiedene Ebenen von der Unternehmens-IT bis zur Feldebene (Mehr zu diesem Modell können Sie in unserem Artikel OT Cybersecurity – Was ist das? nachlesen).
Durch die Kombination mit dem Zonenmodell können Unternehmen sowohl funktionale als auch sicherheitstechnische Anforderungen abdecken. Beispielsweise lassen sich für jede Ebene eigene Zonen und Segmente mit spezifischen Security Levels definieren (siehe IEC 62443).
Segmentierung kann natürlich auch im Purdue Model eingeführt werden: In der Abbildung sind 3 Segmente zu sehen die unterschiedliche Security Levels haben.
Best Practices für die Implementierung von Zoning und Segmentation
Die Segmentierung kann sowohl vertikal (Nord-Süd, z.B. zwischen IT und OT) als auch horizontal (Ost-West, z.B. zwischen Produktionslinien oder Anwendungen) erfolgen. Ziel ist es, große, schwer überschaubare Netzbereiche in viele kleine, kontrollierbare Segmente zu zerlegen („cut the elephant into small pieces“). Dadurch lassen sich Angriffswege verkürzen und die Sichtbarkeit sowie Kontrolle im Netzwerk erhöhen.
Um die Vorteile von Zoning und Segmentation zu nutzen, sollten Unternehmen die folgenden Best Practices berücksichtigen:
Durchführung einer Risikobewertung
Starten Sie mit einer umfassenden Risikobewertung, um zu verstehen, welche Teile des Netzwerks am kritischsten sind und welchen Bedrohungen sie ausgesetzt sind:
Identifikation kritischer Assets: Bestimmen Sie, welche Systeme, Daten und Anwendungen für den Betrieb und die Sicherheit entscheidend sind.
Bedrohungsanalyse: Analysieren Sie potenzielle Bedrohungen und Schwachstellen für jedes identifizierte Asset.
Definieren von Sicherheitszonen
Erstellen Sie klare Sicherheitszonen auf Basis der durchgeführten Risikobewertung:
Kritische, geschützte Zonen: Beispielsweise Zonen für Leitsysteme (SCADA) oder andere kritischere Anwendungen.
Kunden- oder Geschäftsstellungszonen: Zonen, die möglicherweise weniger sensibel sind, können von kritischen Zonen isoliert werden.
Implementierung von Zugangskontrollen
Stellen Sie sicher, dass robuste Zugriffssteuerungen in jedem Bereich vorhanden sind:
Rollenbasierte Zugriffssteuerung (RBAC): Verwenden Sie RBAC, um sicherzustellen, dass Benutzer nur auf die Ressourcen und Informationen zugreifen können, die sie für ihre Arbeit benötigen.
Netzwerk-Firewalls und Gateways: Setzen Sie Firewalls oder Gateways ein, um die Datenflüsse zwischen verschiedenen Zonen zu kontrollieren und Protokolle zu erheben.
Überwachung und kontinuierliche Anpassung
Überwachung ist entscheidend für die Erkennung von Anomalien und Sicherheitsvorfällen und muss regelmäßig bewertet und optimiert werden:
Echtzeit-Überwachung: Setzen Sie Systeme zur Überwachung des Netzwerk- und Datenverkehrs ein, um verdächtige Aktivitäten frühzeitig zu erkennen.
Regelmäßige Überprüfung und Anpassung der Zonen: Passen Sie die Zonen an neue Bedrohungen, Geräte und technologische Entwicklungen an.
Herausforderungen bei der Umsetzung von Zoning und Segmentation
Trotz der erheblichen Vorteile können Organisationen auf verschiedene Herausforderungen stoßen:
Komplexität der bestehenden IT/OT-Infrastruktur: Viele Unternehmen betreiben komplexe, oft veraltete Systeme, in denen die Segmentierung schwierig sein kann.
Ressourcenengpass: Die Implementierung von Zoning und Segmentation kann erhebliche personelle, zeitliche und finanzielle Ressourcen erfordern.
Widerstand gegen Veränderungen: Es kann auf Widerstand von Mitarbeitenden oder Abteilungen stoßen, die von einer zunehmenden Regulierung ihrer Netzwerkzugänge betroffen sind.
Fazit: Zoning und Segmentation als Schlüssel für sichere und kontrollierbare OT-Netzwerke
Zoning und Segmentation sind entscheidende Komponenten einer umfassenden Cyber-Sicherheitsstrategie für operationale Technologien. Sie bieten die Möglichkeit, Risiken zu minimieren, strenge Zugangskontrollen zu implementieren und die Reaktionszeiten im Falle von Sicherheitsvorfällen zu verbessern.
Durch die richtige Planung und Umsetzung von Zoning- und Segmentierungsstrategien können Unternehmen nicht nur ihre Cyber-Sicherheit stärken, sondern auch die Betriebseffizienz steigern. In zukünftigen Blogbeiträgen werden wir weitere technische Aspekte der OT Cyber-Sicherheit sowie innovative Technologien beleuchten, die die Branche voranbringen. Bleiben Sie dran!
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu Ransomware-Angriffen
Was ist der Unterschied zwischen Zoning und Segmentation?
Zoning trennt das Netzwerk in Sicherheitszonen nach Kritikalität, Segmentation unterteilt diese Zonen weiter in kleinere, kontrollierbare Einheiten.
Wie hilft das Purdue Model bei der OT-Segmentierung?
Es bietet eine strukturierte Schichtenarchitektur, die mit Zonen und Segmenten kombiniert werden kann, um Sicherheit und Funktionalität zu vereinen.
Warum ist Ost-West-Segmentierung wichtig?
Sie verhindert, dass sich Angreifer oder Schadsoftware seitlich im Netzwerk ausbreiten können.
Wie werden Security Levels (IEC 62443) in Segmenten umgesetzt?
Jedes Segment kann ein eigenes Security Level erhalten, abhängig von seiner Kritikalität und den Schutzanforderungen.
Wie kann ich Zoning und Segmentation im laufenden Betrieb einführen?
Durch schrittweise Migration, beginnend mit den kritischsten Bereichen, und unter Berücksichtigung der Betriebsanforderungen.
Rainer Bäder
Senior Business Development Manager
Orange Cyberdefense
Über den Autor
Rainer Bäder ist CISO und Senior Business Development Manager bei Orange Cyberdefense Germany und verfügt über langjährige Erfahrung in der Cyber- und OT-Security. Sein Schwerpunkt liegt auf der Absicherung industrieller Anlagen und kritischer Infrastrukturen, insbesondere nach Standards wie ISA/IEC 62443. Durch seine tiefgehende Expertise in Vulnerability- und Risk-Management, ISMS (ISO 27001), SIEM, SOC-Architekturen sowie Network- und Cloud-Security unterstützt er Unternehmen dabei, robuste Sicherheitsstrategien für Operational Technology zu entwickeln und umzusetzen. In seiner Rolle verbindet er technisches Know-how mit strategischem Business Development und gilt als anerkannter Experte für OT-Security und ganzheitliche Sicherheitsarchitekturen.