black out in der stromwirtschaft · black out in der stromwirtschaft auswirkungen digitaler...

Black Out in der StromwirtschaftAuswirkungen digitaler Sicherheitslücken

Prof. Dr. Hartmut Pohl und Thomas BötnersoftScheck GmbH Köln

Büro: Bonnerstr. 108. 53757 Sankt Augustin www. softScheck.com

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Irakischer Kernreaktor Tammuz-1: Israelischer Luftangriff 7. Juni 1981

Syrischer Kernreaktor al-Kibar:Israelischer Luftangriff 6. Sept. 2007

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Jugoslawien 1999

Estland 2007

Syrien 2007

Georgien 2008

Ukraine 2013

…

CyberwarAngriffe auf die Energieversorgung

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Training

Services

Secure DevelopmentThreat Modeling

Penetration TestingApplication Security ComplianceConformity

Research

Forensics

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Industries

Telecom

Automation

Entertainment& Gaming

Logictics

Energy & WaterRetail Financial Services

Automotive Defense Health

Security Software

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Security Tested Products


1. Cyberterrorismus, Staaten, Organisierte Kriminalität (OK), Einzelne

2. Realistische Angriffsziele, Cyberwar

3. IT-Angriffe? Asymmetrie, remote, Erkennung

4. Tatsächliche Operationen

5. Hardware Sicherheitslücken - Backdoors

6. Schutzmaßnahmen

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Natanz Uranium Enrichment Facility

Iranian President Mahmoud Ahmadinejad visits the Natanz uranium enrichment facilities, where a “closed” computer network was infected by malware introduced via a small flash drive

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Erfahrungsaustausch zwischen Terroristen und Kriminellen Verschlüsselungs- und Anonymisierungsdienste und -werkzeuge:

Cloudfare zur Verschleierung von Webadressen SIGAINT, Ruggedinbox und Mail2Tor als sichere Maildienste, Instant-Messaging-Dienste Telegram Wickr, Surespot, Signal Sicherer Dateiaustausch: top4top.net, Sendspace und SecureDrop „Geheimnisse der Mudschahedin“ Mojahedeen Secrets (PGP) Asrar al-Dardashah: Verschlüsselung von instant messages Amn al-Mujahed: Verschlüsselung für E-Mail, SMS und Instant, IM Tashfeer al-Jawwal: Verschlüsselungs-App für Mobiltelefone Alemarah: Android-App für laufende Operationen DDOS Tool: Denial-of-Service-Attacken per SYN-Flood-Technik.

Tools der Terroristen

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No Attack without Vulnerability

Attack Surface

Assets - Data

Anti-Virus …

Firewall, Intrusion Detection, …

Permitted Port

OrganisationInformation System

Encryption, Keys

Applications, Servers, … SQL, IIS, Mails, FTP, … CRM

Patched Vulnerabilities

Attack Paths

Internet

Successful Attacksessential exploiting Vulnerabilities: No Vulnerability – no Attack!

Undetected, unpublished, unpatched Vulnerabilities

Vupen Zerodium Mitnick Absolute Zero-Day ReVuln Exodus Intelligence Raytheon Northrop Grumman …

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Stuxnet

Seit 2006 – erste veröffentlichte Erkenntnisse 2012 Body mit auswechselbarem Schadcode-Modul Gültige digitale Signatur von Microsoft, gefälschtes Windows-Update Aufwand: ~600 Mio. $ Angriffsart: Ausnutzung von Sicherheitslücken Angriffsdauer: Vorbereitung > 2 Jahre, Laufzeit unbegrenzt

Stuxnet: Manipulation von Zentrifugen zur Uran-Anreicherung (Natanz, Buschehr), weltweite Verbreitung

Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) – Industrial Control Systems (ICS)

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Stuxnet ‚Nachfolger‘

Code Red 2001 Installation einer Backdoor … Flame 2007 Spionage, Fernsteuerung von Rechnernetzen Roter Oktober 2007 Botschaften, Regierungen, Forschungsinstitute Duqu 2009 SCADA Spionage der Steuerdaten von ICS Mahdi 2011 Finanzdienstleister, Botschaften, Versorger Gauss 2012 Banken, Geldflüsse Shamoon 2012 Lesen, Löschen im Energiesektor miniFlame 2012 Spionage, Fernsteuerung von Rechnernetzen Narilam 2012 Auslesen und Manipulation von Datenbanken Havex 2014 SCADA, ICS ausspionieren, manipulieren:

Staudämme, Stromnetze, Kraftwerke Regin 2014 Telekommunikationsnetze (Verbindungsdaten) Duqu / Duqu 2.0: Information Gathering Energieunternehmen

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Hackerangriffe durch OK!

https://www.3sat.de/page/?source=/nano/technik/169524/index.html

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Kommerzielle Software

Web Applications, ERM, CRM, SCM, ERP, E-Business, CIM, Apps für mobile Devices

SicherheitssoftwareFirewalls, Router, Gateways, Verschlüsselung, Intrusion Detection

Industrial Control Systems (PLC/SPS)

Embedded SystemsSmart Grid / Smart Meter Gateway Security, Energiemanagement und Smart Home

Software Security Tests

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Application Security Management SASMISO 27034 conform Development

Application Security AuditSecurity Requirements

Product Design Implementation ReleaseVerificationRequirements

Targeted Levelof Trust

Explorative Testing Manual AuditingPenetration

Testing

Risk Analysis

SSQUARE Static Source Code Analysis

Application Security Controls

Conformity Testing

Architecture AnalysisThreat Model

Attack Paths, Surface

ASC 01 ASC 06Dynamic Analysis

Fuzzing

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Threat Modeling: DFDExternal-powered

MeterBattery-powered

Meter

Smart MeterGateway

HAN

SMGW Admin

AuthorizedExternal Entity

Controllable LocalSystem (CLS)

Advanced Metering Infrastructure (AMI)

Electricity Gas Water Heat

WAN

Metered Value

Security Module

Service Technician

Time Synchronization Firmware Download Measured Values - Tariffs Network Status Wake-up Call

Verteilnetzbetreiber (VNB) Messstellenbetreiber (MSB) Messdienstleister (MDL) Lieferant (LF)

Trusted Time Service

.

.

.

ProsumerVisual Display

Customer Information

CLS Data

LMN

Metered Value

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Detailed DFD SMGW

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Principle Fuzzing Process

Fuzzer 0000 0000 … 1111 11111

2

ReportPatch, Fix

Target

Expert Advice:Identification, Rating

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Full Fuzzing Process

Test System Target System

Expert Advice:Identification, Rating

Fuzzer 0000 0000 … 1111 1111

Target OSAndroid, CardOS, JCOB, Nucleus, OS X, QNX, Unix, VxWorks, Windows, S7, …

Target ProcessorARM, AMD, IBM, Intel, Nvidia, PLC, Power PC,

Qualcomm, Sun, Snapdragon, …

Proof of Concept

Exploits

1 Target

DBEncryption I/A2

Code Coverage

Expert Activities

Monitor-Client

ReportPatch, Fix

Monitor/Debugger

IdentificationInput Interfaces

Proprietary DevelopedFuzzer

Proprietary DevelopedAttack Strings

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Security Testing Achievements

Method No. Vulnerabilities

No. Tools used

Architecture Analysis: Threat Modeling 112 (986) 1

Static Source Code Analysis 17 3 - 5

Penetration Testing 0 (76) 4 +

Dynamic Analysis: Fuzzing 27 5 - 7

Sum 156 > 13

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Intel Management Engine – Backdoor?

Intel AMT Server

Application

Intel AMT Client

Application

Routing Application

SOAPHTTPTLS

TCP/IP

LAN Driver LAN Hardware

Host MEI

Driver

Intel AMT Application

SOAPHTTPTLS

TCP/IP

Host MEI

Driver

LAN Driver

Intel AMT Server

Application

SOAPHTTPTLS

TCP/IP

LAN Driver

LAN Hardware

Host: PC, Server, Router, …, OS ME Network Server

M-Link

Intel Management Engine (IME, ME) 32-bit ARC RISC Prozessor – greift auf die gesamte Hardware zu inkl. Haupt- und periphere Speicher, Netzwerk - fest-verdrahtete, verschlüsselte Software (Firmware).

Verschlüsselte Kommunikation übers Internet via Netzwerkchip - am Betriebssystem vorbei.

Bild auf Intel-Basis

Management Engine Interface

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0. BSI Grundschutz, ISO 27001, 27019, …

ISO 27019: ”Information security management guidelinesfor process control systems specific to the energy industry”: Einsatz von Sicherheitsmethoden und Tools: Firewalls,Verschlüsselung, Intrusion Protection/Detection, Honeypots …

1. Härten der Software-Systeme – Minimierung der Angriffsfläche(‘Stealth-Technik’, Absicherung des internen Netzes)

2. Secure Software Development – Security Testing (ISO 27034)

3. Hardware Conformity Testing. Härtung.

Unverzichtbare Sicherheitsmaßnahmen

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Application Security Management SASMISO 27034 conform Development

Application Security AuditSecurity Requirements

Product Design Implementation ReleaseVerificationRequirements

Targeted Levelof Trust

Explorative Testing Manual AuditingPenetration

Testing

Risk Analysis

SSQUARE Static Source Code Analysis

Application Security Controls

Conformity Testing

Architecture AnalysisThreat Model

Attack Paths, Surface

ASC 01Dynamic Analysis

Fuzzing


Prof. Dr. Hartmut Pohl und Thomas BötnersoftScheck GmbH Köln

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