Wie sich Backups in industriellen Umgebungen richtig umsetzen lassen

Lässt sich die Backup-Strategie für industrielle Informationssysteme (OT) einfach darauf reduzieren, behördliche Empfehlungen zum Thema „Datensicherung von IT-Systemen“ anzuwenden? Das würde die Besonderheiten dieser komplexen Umgebungen außer Acht gelassen. Mit dem Inkrafttreten von NIS 2, das die erforderliche Betriebskontinuität ausdrücklich betont, gewinnt dieses Thema zudem in immer mehr Branchen an Bedeutung.

3-2-1: die Grundformel für Backups

Im Bereich der Datensicherung ist häufig von der „3-2-1“-Regel die Rede. Diese einfach zu merkende Formel hilft, sich einzuprägen, dass von allen Daten drei Kopien auf zwei verschiedenen Medien und an einem physisch vom Standort der Daten getrennten Ort gespeichert werden sollten. So gibt es immer eine Lösung für den Fall, dass eine der Kopien verloren geht, beschädigt wird, ausfällt oder zerstört wird. Vorausgesetzt natürlich, diese Backups wurden getestet, damit eine effektive Wiederherstellung möglich ist.

Auf der Ebene eines Unternehmens oder einer Organisation basieren IT-Backup-Strategien auf zwei Schlüsselkonzepten: dem maximal zulässigen Datenverlust und der maximal tolerierbaren Ausfallzeit. Anhand dieser lassen sich die für die Systemverfügbarkeit wesentlichen Informationen sowie deren Aktualisierungshäufigkeit und die Modalitäten ihrer Wiederherstellung bestimmen.

Sind bewährte Verfahren der IT-Datensicherung für die OT geeignet?

Die „3-2-1“-Regel ist bei industriellen Informationssystemen nicht der Standard.

Zudem müssen bestimmte Besonderheiten dieser Umgebungen berücksichtigt werden, um eine wirklich effektive Backup-Strategie zu gewährleisten. Hier sind fünf Punkte, die es zu beachten gilt:

1. Unvollständige Kartierung industrieller Systeme: In der OT entgehen bestimmte verborgenen Komponenten (sogenannte Shadow OT) manchmal der Sicherung. Es ist zudem von entscheidender Bedeutung, die Sicherung der Konfiguration der Netzwerkkomponenten wie Switches nicht zu vergessen.
2. Unbekannte maximal tolerierbare Ausfallzeit: Für alle geschäftskritischen Anwendungen und Daten der industriellen Informationssysteme muss die maximal tolerierbare Ausfallzeit präzise festgelegt werden. Dieser Bedarf muss realistisch eingeschätzt werden, um die Backup-Strategie daran auszurichten.
3. Backup- und Wiederherstellungsverfahren im Notbetrieb: Bei einem Angriff werden Fabriken oft isoliert, um die Produktion im Notbetrieb aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass das industrielle Informationssystem dann vom Unternehmensinformationssystem getrennt ist und manchmal keinen Zugriff auf das Sicherungs- und Wiederherstellungsverfahren hat.
4. Fehlendes Administrationsnetzwerk oder VLANs: Mit wenigen Ausnahmen gibt es in industriellen Informationssystemen weder Administrationsnetzwerk noch dedizierte VLANs. Es wird jedoch empfohlen, über diese Netze die Backup-Datenströme zu leiten. Da die Umsetzung der Maßnahmen einer Cyber-Roadmap in industriellen Umgebungen langwierig und aufwendig ist, oft über drei bis sieben Jahre, sollte mit dem Aufbau eines funktionierenden Backup- und Wiederherstellungssystems nicht bis dahin gewartet werden. Ein solches System ermöglicht es, industrielle Informationssysteme in dieser kritischen Phase schnell wieder hochzufahren und die Auswirkungen eines Cyberangriffs zu begrenzen.
5. Zurückhaltung bei Wiederherstellungstests: Selbst wenn OT-Backups vorhanden sind, zögern Industrieunternehmen in der Regel, deren Wiederherstellung zu testen, da der Prozess meist Auswirkungen auf die Produktion hat und es selten Testumgebungen gibt. Hinzu kommt: Wird alles über eine zentrale Lösung gesichert, wie lässt sich dann sicherstellen, dass die industriellen Netzwerke dem Volumen der wiederherzustellenden Daten standhalten? Der Wiederherstellungsprozess könnte sich über mehrere Tage hinziehen, ein Zeitraum, der nur selten mit industriellen Anforderungen vereinbar ist.

Vom Ausfall zum Cyberrisiko: Eine „Failure Mode, Effects and Criticality Analysis“, die das Wesentliche schützt

Die Integration einer Cyber-Komponente in die FMECA verbessert die Backup-Strategie in der Industrie erheblich. Durch die Identifizierung und Einstufung der Risiken nach ihrer Cyber-Kritikalität ermöglicht diese Methode, Backups für die Systeme und Daten zu priorisieren, die für die für die Betriebskontinuität entscheidend sind. So werden Ressourcen effizient eingesetzt, wodurch sichergestellt wird, dass kritische Informationen und Anlagen vorrangig vor jeglicher Form von Ausfall oder schädlichem Angriff geschützt werden. Dieser proaktive Ansatz verringert das Risiko eines irreversiblen Datenverlusts und erleichtert eine schnelle Wiederherstellung, wodurch die Beständigkeit und Sicherheit industrieller Infrastrukturen gestärkt werden.

Wie sichert man OT-Systeme?

Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass die Backup- und Wiederherstellungsinfrastruktur mit der maximal tolerierbaren Ausfallzeit kompatibel ist. Dies erfordert oft Hybridlösungen mit lokalem Speicher für kritische Daten und regelmäßige Tests in dedizierten Umgebungen.

Generell lautet die zentrale Frage jeder Backup-Strategie: Kann ich industrielle Informationssysteme in einem akzeptablen Zeitrahmen wiederherstellen?

Eine besonders anspruchsvolle Herausforderung sind hochkritische Systeme, die nicht vernetzt werden können und daher nicht von einer zentralisierten Datensicherung profitieren. Unmöglich ist es aber nicht: Mit kleinen lokalen Servern, etwa NAS-Systemen, lassen sich passende Lösungen entwickeln. Vorsicht ist jedoch bei Wechseldatenträgern wie Festplatten oder USB-Sticks geboten, da sie auch zu Einfallstoren für Malware werden können.

Um noch einen Schritt weiter zu gehen, haben wir nachfolgend einige unverzichtbare Punkte aufgelistet, um Ihnen zu helfen, eine auf Ihre industrielle Umgebung zugeschnittene Lösung zu entwickeln:

1. Zulässigen Datenverlust und tolerierbare Ausfallzeit bestimmen: Zunächst müssen Sie unter Ihren industriellen Prozessen diejenigen identifizieren, die zwingend eine Wiederherstellung des Verlaufs erfordern, und diejenigen, die darauf verzichten können. Im Fall eines Logistikunternehmens beispielsweise bedeutet ein Datenverlust von nur wenigen Minuten, dass eine vollständige Inventur durchgeführt werden muss, während eine Maschine an einer fortlaufenden Produktionslinie lediglich neu konfiguriert werden muss, um ihre Abläufe wieder aufzunehmen. Das Datum der letzten Sicherung muss daher mit der Art des industriellen Prozesses und der Sicherungsstrategie vereinbar sein und auf die tolerierbare Ausfallzeit abgestimmt sein.
2. Eine mit dem PURDUE-Modell kompatible Backup-Architektur vorsehen: In industriellen Umgebungen ist es wichtig, die Backup-Server so zu positionieren, dass eingehende Datenströme aus Büro-IT-Systemen vermieden werden. Um ein höheres Maß an Cybersicherheit zu gewährleisten, sollte die Architektur des Backup-Systems das Konzept der industriellen „demilitarisierten Zone“ integrieren.
3. Datenbanken sichern: Die Sicherung der Datenbanken muss aktuell und konsistent sein, um eine betriebsbereite Wiederherstellung zu ermöglichen.
4. Programmänderungen sichern: Das Backup industrieller Assets sollte eine Versionsverwaltung umfassen. Änderungen an SPS-Programmen sollten automatisch auf den Backup-Server übernommen werden. Geeignete Backup-Lösungen ermöglichen es, bei Bedarf auf frühere Versionen zurückzugehen und sicherzustellen, dass alle Änderungen direkt im Backup-System erfasst werden.
5. Backups verschlüsseln: Dieser Vorgang, der in manchen Fällen regulatorisch vorgeschrieben ist, bietet Schutz vor Datenkompromittierung und Industriespionage.
6. Schlüssel, Zertifikate und andere geheime Zugangsdaten nicht vergessen: Besondere Aufmerksamkeit sollte auch der Sicherung von sicherheitsrelevanten Geheimwerten gelten, etwa von Verschlüsselungsschlüsseln, die beispielsweise für industrielle Protokolle verwendet und in den TPM-Chips bestimmter Automatisierungssysteme gespeichert werden. In das Backup-Verfahren sollte deshalb auch die Wiederzuweisung von Schlüsseln einbezogen werden.
7. Die Auswirkungen der Virtualisierung auf die Organisation vorhersehen: Auch wenn die industrielle Automatisierung noch immer hauptsächlich aus physischen Steuergeräten besteht, setzen sich virtuelle Steuerungen nach und nach durch. Dieses Phänomen der Virtualisierung erleichtert die Datensicherung, wirft jedoch die Frage nach Wiederherstellungsverfahren im 24/7-Betrieb und deren Auswirkungen auf die Organisationen auf, etwa wenn die Wiederherstellung virtueller Maschinen durch den IT-Support erfolgt.
8. Die Umsetzung der Backup-Strategie finanzieren: Die Finanzierung bewährter Backup-Verfahren in industriellen Umgebungen sollte Teil der Roadmap der Geschäftsleitung sein. Bis die erforderlichen Budgets freigegeben werden, finden einige Unternehmen Wege, ihre Backups auf eigene Faust zu verwalten. Es sollte darauf geachtet werden, dass diese „hausgemachten“ Lösungen sicher bleiben und keine Vergrößerung der Angriffsfläche zur Folge haben, etwa durch Backups auf Wechselmedien.

Letztendlich hat die OT einen jahrelangen Rückstand gegenüber der IT und deren unveränderlichen Backups aufzuholen. Glücklicherweise kann sich die Disziplin trotz spezifischer Einschränkungen auf bestehende und bewährte Backup-Technologien stützen.

In einer Zeit, in der die Absicherung eines Werks mehrere Jahre dauern kann und die Wahrscheinlichkeit eines Cyberangriffs weiter steigt, ist die Investition in gute und schnell wiederherstellbare Backups ein pragmatischer Ansatz, der für mehr Gelassenheit sorgt.