Im Kontext technischer Systeme und der Informationsverarbeitung gewinnt die differenzierte Betrachtung von Safety und Security zunehmend an Bedeutung. Trotz ihrer unterschiedlichen Ausrichtung – Safety fokussiert auf den Schutz vor unbeabsichtigten Ereignissen, während Security den Schutz vor vorsätzlichen Angriffen adressiert – erfordert die Digitalisierung und Vernetzung technischer Systeme eine integrative Sichtweise.

Die fortschreitende Digitalisierung der Industrie und die zunehmende Komplexität technischer Infrastrukturen machen die Integration von Safety und Security zu einer wissenschaftlichen und technischen Notwendigkeit. Traditionell getrennt behandelte Bereiche erweisen sich in der Praxis als zunehmend abhängig, bedingt durch die gemeinsame digitale Basis moderner Systeme.

Safety bezieht sich auf den Schutz vor unbeabsichtigten Bedrohungen, die zu Schädigungen oder Unfällen führen können. Das Ziel von Safety-Maßnahmen ist die Minimierung von Risiken durch technisches Versagen oder menschliche Fehler, um physische Schäden oder Gefährdungen zu verhindern. Vergleiche Kapitel SAFETY

Im Gegensatz zu Safety konzentriert sich Security auf die Abwehr von beabsichtigten, bösartigen Bedrohungen gegen die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Systemen und Daten. Security umfasst die Gesamtheit der Maßnahmen zum Schutz vor Angriffen, Diebstahl, Sabotage oder unberechtigtem Zugriff.

Die Zuverlässigkeit technischer Systeme hängt maßgeblich von den Aspekten Safety und Security ab. Die Herausforderung liegt in der integrierten Berücksichtigung beider Aspekte, um Systemausfälle zu verhindern und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Eine effektive Umsetzung von Safety- und Security-Maßnahmen steigert somit die Gesamtzuverlässigkeit eines Systems. Die Abhängigkeiten zwischen physischen und informationstechnischen Systemen erfordern eine gemeinsame Betrachtung, um Schwachstellen effektiv zu adressieren und zu beheben. Beispielsweise kann eine Sicherheitslücke in der IT-Infrastruktur nicht nur Datenrisiken, sondern auch physische Sicherheitsrisiken nach sich ziehen.

Ressourcenallokation: Die Ressourcen (Zeit, Geld, Personal) können begrenzt sein, und die Priorisierung der einen kann zu Lasten der anderen gehen. Zum Beispiel könnte ein übermäßiger Fokus auf Security-Maßnahmen Ressourcen von wichtigen Safety-Maßnahmen abziehen und umgekehrt.

Design- und Implementierungskonflikte: Einige Sicherheitsmaßnahmen könnten im Widerspruch zu Sicherheitsanforderungen stehen. Ein Beispiel hierfür ist die Zutrittskontrolle: Während aus Sicherheitsgründen ein restriktiver Zutritt wünschenswert ist, könnte dies im Notfall die Rettungsdienste behindern und somit die Sicherheit gefährden.

Datenzugriff und Privatsphäre: Security-Maßnahmen, die eine Überwachung und das Sammeln von Daten erfordern, können in Konflikt mit dem Datenschutz und der Privatsphäre der Nutzer stehen, was wiederum safety-relevante Aspekte beeinflussen kann, insbesondere in Bereichen, die eine anonyme Datenerhebung erfordern.

Regulatorische und normative Herausforderungen: Unterschiedliche und manchmal widersprüchliche Vorschriften und Normen für Safety und Security können zu Herausforderungen in der praktischen Umsetzung führen. Organisationen müssen häufig einen Kompromiss finden, der nicht immer optimal für beide Aspekte ist.

Im Kontext der Informationstechnologie (IT) ist die Gewährleistung von Sicherheit essenziell für die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit und Vertrauenswürdigkeit digitaler Systeme. Die industrielle Anwendung fokussiert dabei auf vier fundamentale Schutzziele: Vertraulichkeit, Authentizität, Integrität und Verfügbarkeit. Diese Ziele bilden das Gerüst für ein umfassendes Verständnis und die Implementierung effektiver IT-Sicherheitsmaßnahmen. Vertraulichkeit bezieht sich auf den Schutz sensibler Informationen vor unbefugtem Zugriff. In der Literatur wird dieses Ziel oft durch die Anwendung kryptografischer Verfahren zur Verschlüsselung von Daten adressiert, deren Ziel es ist, die Lesbarkeit der Informationen ausschließlich autorisierten Entitäten vorzubehalten. Durch starke Verschlüsselungsstandards kann die Vertraulichkeit auch in unsicheren Netzwerken sichergestellt werden. Authentizität zielt darauf ab, die Echtheit eines Kommunikationspartners oder einer Information oder einer Software zu bestätigen. Die Authentizitätsprüfung wird in der Praxis durch Methoden wie digitale Signaturen und Authentifizierungsprotokolle realisiert. Diese Techniken ermöglichen die Überprüfung der Identität einer Quelle oder eines Nutzers und sind grundlegend, um die Authentizität von Systemen und Identitäten zu gewährleisten. Die Integrität sichert, dass Daten während ihrer Speicherung oder Übertragung nicht verändert, manipuliert oder auf andere Weise beschädigt werden. Durch den Einsatz von Hashfunktionen und Integritätsprüfmechanismen werden Modifikation an den Ursprungsdaten erkannt. Die Integrität ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit und Korrektheit der Daten in IT-Systemen zu sichern. Das Schutzziel der Verfügbarkeit garantiert einen stetigen Zugriffs auf Systeme, Funktionen, Ressourcen und Informationen, insbesondere im Falle eines Angriffs oder Ausfalls. In der Praxis kommen hierbei häufig redundante Systeme, effiziente Netzwerkarchitekturen und robuste Recovery-Strategie zum Einsatz, um die kontinuierliche Funktionsfähigkeit von Funktionen und Diensten sicherzustellen. Aus praktischer Sicht besteht die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Sicherheitsansatzes, der die unterschiedlichen Aspekte der IT-Sicherheit integriert behandelt. Die Abhängigkeiten der Schutzziele erfordert eine ausgewogene Berücksichtigung aller vier Aspekte, um ein effektives Sicherheitsniveau zu erreichen.

Anmerkung JP: Kryptografie, Key Management, Systemsicherheit, Softwaresicherheit, Hardwaresicherheit, Netzwerksicherheit, Security-by-Design, Secure Coding, (ggf. erweitern)

• Kryptografie: Kryptografie bezeichnet die Lehre von der Verschlüsselung von Informationen. Ziel ist es, Daten so zu transformieren, dass sie nur von autorisierten Parteien entschlüsselt und gelesen werden können. Moderne Kryptografie nutzt mathematische Algorithmen für die Verschlüsselung und Sicherstellung der Integrität von Daten, um Vertraulichkeit, Authentizität und Nichtabstreitbarkeit in digitalen Kommunikationen zu gewährleisten.
• Key Management: Key Management umfasst die Verfahren und Technologien zum Erzeugen, Verteilen, Verwalten, Speichern, und zum finalen Löschen von Kryptografieschlüsseln. Ziel ist es, die Sicherheit der Schlüssel über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg zu gewährleisten, da die Sicherheit der verschlüsselten Informationen direkt von der Sicherheit der Schlüssel abhängt.
• Systemsicherheit: Systemsicherheit betrachtet übergeordnet den Schutz von Computersystemen und deren Ressourcen vor Missbrauch, Ausfällen, oder unbefugtem Zugriff. Dies schließt physische Sicherheitsmaßnahmen, Betriebssystemsicherheit, Anwendungssoftware-Sicherheit und unterschiedliche Kontrollmechanismen zur Überwachung und Reaktion auf Sicherheitsvorfälle ein.
• Softwaresicherheit: Softwaresicherheit konzentriert sich auf die Entwicklung und Implementierung von Software, die frei von Schwachstellen ist und resistent gegenüber Cyberangriffen bleibt. Dies beinhaltet die Anwendung von Sicherheitspraktiken während des gesamten Softwareentwicklungslebenszyklus, um die Einführung und Ausnutzung von Schwachstellen zu verhindern.
• Cloud-Sicherheit: Spezifische Praktiken und Technologien zum Schutz von Daten, Anwendungen und Infrastrukturen, die in der Cloud gehostet werden. Dies beinhaltet Verschlüsselung, Zugriffskontrollen, Sicherheitsüberwachung und Compliance-Management.
• Hardwaresicherheit: Hardwaresicherheit beschäftigt sich mit dem Schutz von physischen Geräten vor Manipulationen, Diebstahl oder Beschädigung. Dazu gehören Maßnahmen wie physische Absicherung, anti-tampering Technologien und die Integration von Sicherheitsfeatures direkt auf der Hardware-Ebene, z.B. durch Secure-Boot-Mechanismen oder hardwarebasierte Verschlüsselungsunterstützung.
• Netzwerksicherheit: Netzwerksicherheit umfasst Maßnahmen und Technologien zum Schutz von Daten während deren Übertragung über Netzwerke. Ziele sind die Gewährleistung der Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Daten. Maßnahmen beinhalten Firewalls, Intrusion Detection und Prevention Systeme, Verschlüsselung, sowie Zugriffskontrollen.
• Security-by-Design: Security-by-Design ist ein Ansatz in der Entwicklung von IT-Systemen, bei dem Sicherheitsüberlegungen von Anfang an ein integraler Bestandteil des Design- und Entwicklungsprozesses sind, im Gegensatz dazu, Sicherheitsfeatures nachträglich in ein bereits fertiges Produkt einzubauen. Dieser Ansatz strebt an, Sicherheitsrisiken proaktiv zu minimieren.
• Secure Coding: Secure Coding bedeutet, Sicherheitsprinzipien bei der Softwareentwicklung konsequent anzuwenden, um Schwachstellen zu vermeiden, die während der Implementierungsphase entstehen können. Es schließt die Anwendung von Best Practices, Richtlinien und Standards ein, die darauf abzielen, sichere Codepraktiken zu fördern und somit die Anfälligkeit für Angriffe zu reduzieren.

Anmerkung JP: Need-to-Know-Prinzip, Least-Privilege Prinzip, Separation of Duties, Job Rotation, Security Management (vergl. ISMS, evtl. weiter aufdröseln), Incident Management, Patch Management, (ggf. erweitern)

• Security Management (vergl. ISMS): Security Management umfasst die strategische Planung, Implementierung und Überwachung von Sicherheitsrichtlinien und -verfahren zur Gewährleistung der Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit von Informationssystemen. Ein Informationssicherheitsmanagementsystem (ISMS) ist ein systematischer Ansatz zur Verwaltung sensibler Unternehmensinformationen, so dass sie sicher bleiben. Es beinhaltet Personen, Prozesse und IT-Systeme, indem es einen risikobasierten Ansatz verfolgt.
• Incident Management: Incident Management bezieht sich auf den Prozess und die organisatorischen Strukturen, die für das Management der Antwort auf IT-Sicherheitsvorfälle erforderlich sind. Ziel ist es, die Auswirkungen von Sicherheitsvorfällen zu minimieren, die normalen Geschäftsoperationen schnellstmöglich wiederherzustellen und aus den Vorfällen zu lernen, um zukünftige Sicherheitsrisiken zu minimieren.
• Patch Management: Patch Management ist der Prozess der Verwaltung von Updates für Software und Systeme, der insbesondere die Identifikation, das Testen und die Implementierung von Patches (Korrekturen oder Updates) umfasst. Ein effektives Patch-Management-Verfahren ist entscheidend, um bekannte Sicherheitslücken zu schließen und das Risiko von Sicherheitsverletzungen zu reduzieren. Es erfordert eine Balance zwischen der schnellen Anwendung kritischer Patches, um Sicherheitsrisiken zu minimieren, und der Notwendigkeit, die Stabilität und Kompatibilität innerhalb der IT-Landschaft zu gewährleisten.
• Drittanbieter- und Lieferantenrisikomanagement: Bewertung und Kontrolle der Risiken, die von Dritten ausgehen, mit denen Daten geteilt oder die in kritische Geschäftsprozesse eingebunden sind. Dies kann die Überprüfung der Sicherheitspraktiken von Drittanbietern und die Einführung von Sicherheitsanforderungen in Vertragsvereinbarungen beinhalten.
• Informationsklassifizierung und -handling: Entwicklung und Durchsetzung von Richtlinien zur Klassifizierung von Informationen nach ihrem Sicherheitsbedarf sowie entsprechenden Handhabungsprozeduren. Diese organisatorischen Maßnahmen sind entscheidend für die Schaffung eines ganzheitlichen und effektiven Sicherheitsprogramms, das sowohl technische als auch menschliche Faktoren berücksichtigt und sich kontinuierlich an sich ändernde Bedrohungen anpassen kann.
• Need-to-Know-Prinzip: Das Need-to-Know-Prinzip besagt, dass Personen nur Zugang zu den Informationen erhalten sollen, die unbedingt notwendig für die Ausübung ihrer Aufgaben sind. Ziel ist es, das Risiko unbeabsichtigter oder beabsichtigter Informationslecks zu minimieren und die Datensicherheit zu erhöhen, indem der Zugriff auf sensible Informationen strikt kontrolliert wird.
• Least-Privilege Prinzip: Das Least-Privilege Prinzip (Prinzip der minimalen Rechtevergabe) bedeutet, dass Nutzern und Systemen nur die minimal notwendigen Berechtigungen für die Erfüllung ihrer spezifischen Aufgaben gewährt werden. Dies reduziert das Risiko, dass weitreichende Rechte missbraucht werden oder dass ein Angreifer, der ein Konto kompromittiert, weitreichenden Zugriff innerhalb des Systems erlangen kann.
• Separation of Duties (Trennung von Verantwortlichkeiten): Die Trennung von Verantwortlichkeiten ist ein Sicherheitsprinzip, das fordert, kritische Aufgaben so aufzuteilen, dass für deren erfolgreiche Ausführung die Zusammenarbeit mehrerer Personen erforderlich ist. Dies soll Interessenkonflikte vermeiden, Betrug erschweren und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern oder unbefugten Handlungen reduzieren.
• Job Rotation: Job Rotation bezeichnet den regelmäßigen Wechsel von Mitarbeitern durch verschiedene Positionen oder Aufgabenbereiche. In der IT-Sicherheit wird dieses Prinzip eingesetzt, um das Risiko von Insider-Bedrohungen zu minimieren, da kontinuierliche Veränderungen die Möglichkeiten für längere unbefugte Aktivitäten einschränken. Es fördert zudem die Redundanz von Fachwissen und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegenüber Personalausfällen.

Die Messung von IT-Sicherheit ist nicht trivial, da der Grad der Sicherheit von Produkten und Systemen nicht direkt messbar ist wie physikalische Größen. Stattdessen müssen indirekte Indikatoren, Metriken und Modelle herangezogen werden, um die Sicherheitseffektivität zu bewerten. Im Folgenden wird ein Überblick über die Vorgehensmodelle und gängiger Methoden zur Messung der IT-Sicherheit gegeben und anschließend auf die rechtlichen Rahmenbedingungen sowie relevante Standards eingegangen.

Die Messung von IT-Sicherheit beginnt mit der Definition von Zielen und Kriterien, die die Sicherheitsanforderungen des Systems widerspiegeln. Diese Anforderungen basieren häufig auf den drei Grundpfeilern der IT-Sicherheit: Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit (CIA-Prinzip). Zusätzlich können je nach Kontext weitere Aspekte wie Authentizität, Zurechenbarkeit und Nicht-Zurückweisbarkeit relevant sein. Deren Erfüllungsgrad lässt sich dann anhand von detaillierten Analysen des Systems bestimmen. Die meisten Ansätze verfahren dabei Risikobasiert, d.h. es wird zunächst eine Risikoanalyse zur Bestimmung der wesentlichen Schwachstellen und deren Schadenspotential durchgeführt. Die Risikoanalyse in der IT-Sicherheit zielt darauf ab, potenzielle Bedrohungen für Informationssysteme zu erkennen und die dadurch verursachten potenziellen Schäden sowie die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens zu bewerten. Sie beinhaltet die systematische Betrachtung von Schwachstellen, Bedrohungsvektoren und potenziellen Auswirkungen eines Sicherheitsvorfalls. Die Risikoanalyse bildet die Basis für das Risikomanagement und die Entwicklung effektiver Sicherheitsstrategien. Modelle wie STRIDE, DREAD, TARA und CVSS helfen dabei, Sicherheitsbedrohungen zu klassifizeren. Jedes dieser Modelle und Frameworks bietet spezifische Perspektiven und Werkzeuge zur Bewertung und Handhabung von Sicherheitsrisiken. Die Auswahl und Kombination der geeigneten Methoden hängt von der spezifischen Ausgestaltung des Systems ab. Häufig wird z.B. das Common Vulnerability Scoring System (CVSS) verwendet, welches ein offener Standard zur Bewertung der Schwere von Sicherheitslücken ist. CVSS bietet eine standardisierte Methode, um die Auswirkungen von Schwachstellen zu quantifizieren und zu vergleichen, indem es ihnen eine Nummer (Score) von 0 bis 10 zuweist, wobei höhere Werte auf eine größere Schwere hindeuten. CVSS Scores helfen bei der Priorisierung von Patch- und Mitigationsmaßnahmen basierend auf der potenziellen Auswirkung einer Schwachstelle. Die Bewertung von Schwachstellen kann über Blackbox-/ Whitebox-Analysen und Penetrationstest erfolgen. Diese ermöglichen unterschiedliche Perspektiven und Herangehensweisen zur Bewertung der IT-Sicherheit.

• Blackbox-Analyse: Die Blackbox-Analyse ist ein Ansatz, bei dem der Tester keine Vorabinformationen über das innere Funktionieren des Systems hat. Tester interagieren mit der externen Schnittstelle des Systems (wie einer Webapplikation oder einem Netzwerkdienst), um potenzielle Schwachstellen und Sicherheitslücken rein aus der Perspektive eines externen Angreifers zu identifizieren. Diese Methode ahmt das Vorgehen eines echten Angreifers nach, der typischerweise keinen Zugang zu internen Details des Systems besitzt. Die Blackbox-Analyse kann zeitaufwändig sein, da sie eine umfangreiche Erkundung erfordert, und ist besonders effektiv bei der Identifizierung von Schwachstellen in der Zugriffskontrolle und bei öffentlich zugänglichen Diensten.
• Whitebox-Analyse: Im Gegensatz zur Blackbox-Analyse hat der Tester bei der Whitebox-Analyse umfassenden Zugang zu allen internen Ressourcen des Systems, einschließlich Quellcode, Architekturdokumentation und Konfigurationsdetails. Diese Methode ermöglicht eine gründlichere Überprüfung, da sie das Verständnis der internen Logik und Struktur des Systems nutzt, um Sicherheitslücken zu identifizieren. Die Whitebox-Analyse ermöglicht es Testern, gezielt nach Schwachstellen in der Implementierung und Logik zu suchen, was zu einer effizienteren Identifizierung von Problemen wie Code-Injektion, unzureichender Datenvalidierung und anderen sicherheitskritischen Fehlern führt.
• Penetrationstesting: (auch bekannt als Pen-Testing oder ethisches Hacking) ist eine praxisorientierte Methode, bei der Sicherheitsexperten versuchen, in ein IT-System einzudringen, um Schwachstellen und Sicherheitsrisiken zu identifizieren. Im Gegensatz zu den eher theoretischen oder statischen Ansätzen der Blackbox- und Whitebox-Analyse ist das Penetrationstesting dynamisch und zielt darauf ab, die realen Auswirkungen eines Angriffs auf die Sicherheit des Systems zu simulieren. Es kann sowohl Blackbox- als auch Whitebox-Methoden umfassen, abhängig davon, wie viel Vorwissen über das System zur Verfügung steht. Penetrationstests bewerten nicht nur die Existenz von Sicherheitslücken, sondern auch die Fähigkeit des Systems, Angriffsversuche zu erkennen und darauf zu reagieren, und bieten so wertvolle Einblicke in die operative Sicherheit eines Systems.

Die rechtlichen Rahmenbedingungen für IT-Sicherheit sind durch nationale und internationale Gesetze, Richtlinien und Verordnungen gegeben. Diese Vorschriften zielen darauf ab, ein Mindestniveau an Sicherheit für Informationstechnologiesysteme zu gewährleisten und den Schutz personenbezogener Daten zu stärken.

Einige der wichtigsten rechtlichen Rahmenbedingungen sind:

• NIS2-Richtlinie (EU): Die Richtlinie über Sicherheit von Netz- und Informationssystemen (NIS2) ist eine überarbeitete Version der ursprünglichen NIS-Richtlinie der Europäischen Union. Sie zielt darauf ab, ein hohes gemeinsames Sicherheitsniveau für Netz- und Informationssysteme in der EU zu gewährleisten. NIS2 erweitert den Anwendungsbereich auf weitere kritische Sektoren und verstärkt die Sicherheits- und Melderequirements für Unternehmen wesentlich.
• Cyber Resilience Act (CRA, geplant): Die Europäische Kommission hat einen Vorschlag für einen „Cyber Resilience Act“ vorgelegt, der darauf abzielt, die Sicherheit von digitalen Produkten und zugehörigen Dienstleistungen innerhalb der EU zu stärken. Der CRA soll Mindestanforderungen an die Cybersicherheit für Produkte mit digitalen Elementen einführen und einen einheitlicheren Rechtsrahmen schaffen.
• Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO): Die DSGVO ist eine Verordnung der Europäischen Union, die den Schutz personenbezogener Daten und die Freizügigkeit dieser Daten regelt. Sie stellt strenge Anforderungen an die Verarbeitung personenbezogener Daten durch Unternehmen und Organisationen und gibt den Betroffenen weitreichende Rechte. Verstöße gegen die DSGVO können zu hohen Geldstrafen führen.
• IT-Sicherheitsgesetz (IT-SiG, Deutschland): Das deutsche IT-Sicherheitsgesetz bildet die nationale Umsetzung der EU-NIS-Richtlinie und adressiert Betreiber kritischer Infrastrukturen. Es verpflichtet diese, bestimmte Mindeststandards an IT-Sicherheit einzuhalten und erhebliche Sicherheitsvorfälle zu melden. Mit dem IT-Sicherheitsgesetz 2.0 wurde der Anwendungsbereich erweitert und die Anforderungen verschärft.
• Exportkontrolle: Sowohl auf nationaler Ebene als auch international sind Regelungen zur Exportkontrolle von IT-Sicherheitstechnologien von Bedeutung. Diese Regelungen sollen verhindern, dass sicherheitskritische Technologien, einschließlich Verschlüsselungssoftware und Dual-Use-Güter, in falsche Hände geraten. Länder wie die USA und die Mitgliedstaaten der Europäischen Union haben umfangreiche Bestimmungen erlassen, die den Export bestimmter Technologien beschränken.

Zertifizierungen spielen eine zentrale Rolle im Bereich der IT-Sicherheit, indem sie Standards für Wissen, Fähigkeiten, Praktiken und Prozesse setzen.

Anmerkung JP: Evtl. kürzen.

• ISO 27001/x (ISMS): Der internationale Standard ISO/IEC 27001 definiert die Anforderungen für ein Informationssicherheits-Managementsystem (ISMS). Er unterstützt Organisationen dabei, ihre Informationen durch systematische Risikomanagementprozesse sicher zu schützen, wobei die Flexibilität der Implementierung nach den spezifischen Sicherheitsanforderungen der Organisation erlaubt ist.
• BSI IT-Grundschutz: Entwickelt vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) in Deutschland, bietet der IT-Grundschutz einen umfassenden Ansatz zur Implementierung von Sicherheitsmaßnahmen. Es handelt sich um eine Sammlung von Empfehlungen und Best Practices, die auf der Identifizierung von typischen Gefährdungen und Standard-Sicherheitsmaßnahmen basieren, um ein angemessenes Sicherheitsniveau zu gewährleisten.
• ISO/IEC 15408 (Common Criteria - CC): Diese internationale Norm bietet einen Rahmen für die Bewertung der Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit von Informations- und Kommunikationstechnikprodukten und -systemen. Sie ermöglicht es Herstellern, ihre Produkte unabhängig prüfen und zertifizieren zu lassen, um so deren Sicherheitseigenschaften transparent zu machen.
• ISO 62443: Dieser Standard konzentriert sich auf die industrielle Kommunikationstechnik und spezifiziert Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz industrieller Automatisierungssysteme. Es bietet ein Framework zur Absicherung industrieller Automatisierungs- und Kontrollsysteme (IACS) und adressiert Aspekte wie Systemintegrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit.
• ISO/SAE 21434: Ein Standard für die Cybersicherheit in der Automobilindustrie, der sich auf den Engineering-Lebenszyklus von Fahrzeugen konzentriert. Er bietet Richtlinien zur Risikobewertung, zum Design, zur Entwicklung, zur Produktion, zum Betrieb und zur Wartung von Sicherheitssystemen in Fahrzeugen, um deren Cyberresilienz zu stärken.
• FIPS 140: Das Federal Information Processing Standard (FIPS) Publication 140 ist ein US-amerikanischer Standard, der die Anforderungen an kryptografische Module festlegt, einschließlich deren Entwurf und Implementierung. Der Standard wird hauptsächlich von Regierungsbehörden und anderen Organisationen verwendet, die sensible, aber unklassifizierte Informationen schützen müssen.
• NIST Cybersecurity Framework (CSF): Entwickelt vom National Institute of Standards and Technology (NIST) in den USA, dient dieses Rahmenwerk dazu, Organisationen bei der Verwaltung und Minderung von Cyberrisiken zu unterstützen. Es bietet eine einheitliche Sprache und Methodik für die Einführung einer effektiven Cybersecurity-Praxis und fokussiert auf die Aspekte Identifizieren, Schützen, Erkennen, Reagieren und Wiederherstellen.

Anmerkung JP: Evtl. noch SecDevOps ergänzen Der Entwurf, der Betrieb und die Wartung von sicheren Systemen, Prozessen und Produkten wir über das das Security Engineering, einem Teilbereich des Systems Engineering, gewährleistet. Beim Security Engineering geht es darum, angemessenen Schutz vor den Risiken, Bedrohungen und Schwachstellen zu bieten. Der Security Engineering Prozess ist ein systematischer und strukturierter Ansatz, um sicherzustellen, dass Sicherheitsanforderungen während der gesamten Lebensdauer eines Systems oder Produktes berücksichtigt und implementiert werden. Dies schließt die Konzeption, Entwicklung, Implementierung, Wartung und Außerbetriebnahme ein. Im Folgenden wird der Security Engineering Prozess in seinen grundsätzlichen Schritten erläutert:

1. Identifikation und Bewertung der Assets Der erste Schritt besteht darin, die schützenswerten Assets zu identifizieren und zu bewerten. Die Bewertung schließt eine Bestimmung der Wichtigkeit jedes Assets und des potentiellen Schadens bei Verlust, Beschädigung oder Missbrauch ein.
2. Risikoanalyse Nach der Identifikation und Bewertung der Assets folgt die Risikoanalyse. Dabei werden potenzielle Bedrohungen und Schwachstellen, die die Sicherheit der Assets beeinträchtigen könnten, identifiziert. Die Risikoanalyse bewertet auch, wie wahrscheinlich es ist, dass ein bestimmtes Risiko eintritt, und welchen potenziellen Schaden es verursachen könnte.
3. Festlegung von Sicherheitszielen und -anforderungen Basierend auf der Risikoanalyse werden Sicherheitsziele und -anforderungen definiert, die die Richtung für die Gestaltung und Entwicklung von sicherheitskritischen Systemen und Produkten vorgeben. Diese Anforderungen beziehen sich in der Regel auf die Integrität, Verfügbarkeit, Vertraulichkeit und Authentizität der Assets.
4. Entwurf und Entwicklung In dieser Phase werden Sicherheitskonzepte und -maßnahmen entwickelt und in das Produkt oder System integriert. Dies kann die Auswahl sicherer Hardware- und Softwarekomponenten, die Entwicklung sicherer Protokolle und die Implementierung von Kryptografie beinhalten.
5. Implementierung und Verifikation Nach der Gestaltung und Entwicklung erfolgt die Implementierung der Sicherheitsmaßnahmen. Anschließend wird eine Verifikation durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Sicherheitsanforderungen erfüllt sind. Dies kann durch Tests, Code-Reviews und Sicherheitsaudits geschehen.
6. Betrieb und Wartung Sicherheit ist ein fortlaufender Prozess. Daher umfasst der Security Engineering Prozess auch den Betrieb und die Wartung von Systemen und Produkten, um zu gewährleisten, dass sie sicher bleiben. Dies schließt regelmäßige Updates, Patch-Management und das Monitoring von Sicherheitsvorfällen ein.
7. Reaktion auf Sicherheitsvorfälle und Wiederherstellung Der letzte Schritt beinhaltet die Entwicklung und Implementierung von Plänen zur Reaktion auf Sicherheitsvorfälle und zur Wiederherstellung nach einem Vorfall. Dies soll sicherstellen, dass ein System oder Produkt nach einem Sicherheitsvorfall schnell wieder in einen sicheren Zustand zurückgeführt werden kann. Der Security Engineering Prozess ist ein zyklischer und iterativer Prozess, der eine kontinuierliche Bewertung und Anpassung der Sicherheitsmaßnahmen erfordert, um mit den sich ständig weiterentwickelnden Bedrohungen Schritt zu halten.

Die Domänen Embedded Systems, Industrial Control Systems (ICS), Kritische Infrastrukturen (KRITIS), Automotive und Medizintechnik stehen jeweils vor spezifischen Herausforderungen in Bezug auf die Cybersecurity. Diese Herausforderungen ergeben sich aus den besonderen Anforderungen, Einsatzumgebungen und Risiken, die mit jeder Domäne verbunden sind. Im Folgenden wird ein wissenschaftlicher Überblick über diese domänenspezifischen Herausforderungen gegeben:

• Embedded Systems: Embedded Systems sind in vielen Bereichen des täglichen Lebens und der Industrie eingebettet, von einfachen Haushaltsgeräten bis hin zu komplexen Steuerungssystemen.
• Ressourcenbeschränkungen: Viele Embedded Devices verfügen über beschränkte Rechenleistung, Speicherplatz und Energiekapazität, was die Implementierung umfassender Sicherheitsmechanismen erschwert.
• Lange Lebenszyklen: Einige Embedded Devices, wie in der Luft- und Raumfahrt, sind für lange Betriebsdauern ausgelegt, wobei Aktualisierungen oder Patches schwierig umzusetzen sein können.
• Heterogenität und Kompatibilität: Die Vielfalt der Hardware und Software in Embedded Systems erschwert die Standardisierung von Sicherheitslösungen.
• Industrie und Produktionsanlage / Industrial Control Systems (ICS): ICS sind kritische Komponenten in der Fertigungs- und Versorgungsindustrie, deren Kompromittierung weitreichende physische Schäden verursachen kann.
• Verfügbarkeit vs. Vertraulichkeit: Im Gegensatz zu herkömmlichen IT-Systemen liegt der Fokus bei ICS auf der Verfügbarkeit und Integrität der Systeme. Die Sicherstellung der Vertraulichkeit ist oft von sekundärer Bedeutung.
• Alte und proprietäre Systeme: Viele ICS laufen auf veralteten oder proprietären Systemen, für die es schwierig ist, Sicherheitspatches zu erhalten oder zu implementieren.
• Netzwerkisolierung: Obwohl die Isolierung von Steuerungsnetzwerken von der übrigen IT-Infrastruktur als Schutzmaßnahme gilt, wird sie zunehmend schwieriger, da ICS immer öfter remote überwacht und gesteuert werden.
• Kritische Infrastrukturen (KRITIS): KRITIS umfassen Einrichtungen und Dienste, die für das Funktionieren der Gesellschaft wesentlich sind, wie Energieversorgung, Wasserwirtschaft und Gesundheitsdienste.
• Hohe Anforderungen an die Ausfallsicherheit: Ausfälle oder Beeinträchtigungen können gravierende Auswirkungen auf die öffentliche Sicherheit haben.
• Zielscheibe für staatlich unterstützte Angreifer: Aufgrund ihrer Bedeutung sind KRITIS oft Ziele für Cyberangriffe mit staatlicher Unterstützung oder mit der Absicht, der Gesellschaft Schaden zuzufügen.
• Komplexität und Verwundbarkeit: Die Vernetzung und Abhängigkeit zwischen verschiedenen KRITIS erhöht die Angriffsfläche und potenzielle Auswirkungen von Cyberangriffen.
• Automotive: Die zunehmende Vernetzung und Automatisierung in Fahrzeugen führt zu neuen Sicherheitsrisiken.
• Komplexe Lieferkette: Die Automotive-Industrie kennzeichnet eine komplexe Lieferkette, die die Konsistenz und Zuverlässigkeit von Sicherheitsmaßnahmen erschwert.
• Sicherheit des Fahrzeuglebenszyklus: Die langfristige Sicherung von Fahrzeugen vom Entwurf bis zur Verschrottung ist eine Herausforderung, insbesondere in Bezug auf Softwareupdates und Patches.
• Datenschutz: Die Sammlung und Übertragung persönlicher Daten durch vernetzte Fahrzeuge stellt Herausforderungen für den Datenschutz dar.
• Medizintechnik: Geräte im Gesundheitswesen sind besonders sensibel, da sie unmittelbar Patientendaten verarbeiten und lebenserhaltende Funktionen ausführen.
• Lebensrettende Geräte: Die Sicherheit von Medizingeräten ist kritisch, da Fehlfunktionen direkt das Leben von Patienten gefährden können.
• Datenschutz und Compliance: Medizingeräte verarbeiten hochsensible Patientendaten und müssen strenge Datenschutzbestimmungen wie die europäische Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) einhalten.
• Geräteaktualisierungen: Viele Medizingeräte sind schwer zugänglich und können nur mit erheblichem Aufwand aktualisiert werden, was die Behebung von Sicherheitslücken erschwert.