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Safety & Security im Eisenbahnwesen

Die Normungslandschaft im Eisenbahnbereich hat sich in den letzten Jahren fundamental gewandelt. Von einer primär sicherheitsorientierten Ausrichtung entwickelt sich ein integrierter Ansatz, der Safety und Security als gleichwertige und sich ergänzende Domänen behandelt. Gegenwärtig läuft noch für viele Normen eine Übergangsphase, wodurch teilweise vorübergehend Inkonsistenzen entstehen.

Kennung Jahr Titel Anmerkung
EN 50716 2023 Bahnanwendungen — Anforderungen an die Softwareentwicklung (ersetzt EN 50128 und EN 50657) [1]
IEC 62443-Serie - Industrielle Kommunikationsnetze — IT-Sicherheit für Netze und Systeme (adaptiert für Bahnanwendungen) [2]
CLC/TS 50701 2021/2023 Bahnanwendungen — Cybersicherheit (erste bahnspezifische Cybersecurity-Norm) [3]
EN 50129 2019 Bahnanwendungen-Telekommunikationstechnik, Signaltechnik und Datenverarbeitungssysteme – Sicherheitsbezogene elektronische Systeme für Signaltechnik -

Diese Standards repräsentieren einen Paradigmenwechsel von isolierten Sicherheitsbetrachtungen zu einem ganzheitlichen RAMS+Security-Ansatz. Die Integration erfolgt über den gesamten Systemlebenszyklus, von der Konzeption bis zur Außerbetriebnahme. Besonders bemerkenswert ist die Synchronisation mit dem RAMS-Lebenszyklus (vgl. Anhang A) gemäß EN 50126 [4], wodurch Cybersecurity nicht als nachträgliche Ergänzung, sondern als integraler Bestandteil der Systementwicklung etabliert wird.

Die Standardisierung wird hauptsächlich durch CENELEC TC 9X vorangetrieben, mit über 96 Experten aus 20+ Ländern [5]. Für Deutschland wird aus den DKE/AK 351.0.6A/B [6] und DKE/AK 351.3.7A/B [7] zugearbeitet. Die Zusammenarbeit zwischen ERA (European Union Agency for Railways) für Safety und ENISA (European Union Agency for Cybersecurity) für Security prägt die regulatorische Landschaft [8]. International erfolgt die Harmonisierung über das IEC TC 9, wodurch europäische Standards global Anwendung finden.

1. Risiko: Definition und Herausforderungen

Während Safety in der Domaine Eisenbahn stark verankert ist und eine lange Historie hat, ist Security ein vergleichsweise neues Konzept, was sich in bestehende Prozesse und Anforderungen integrieren muss. Ein zentrales Problem sind die langen Lebenszyklen der Produkte, die mit schnellen Update Prozessen, wie von Security Normen gefordert, unvereinbar sind.

Sowohl Safety (Funktionale Sicherheit) als auch (Cyber)Security (Sicherheit vor digitalen Angriffen) werden über die Abschätzung eines Risikos quantifiziert. Während das Safety Risiko aus auf Erfahrungswerten und historischen Daten beruhenden Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß bestimmt werden kann, benutzt die Security komplexere Modelle, die teilweise Intention und Können eines Angreifers mit einbeziehen.

1.1 Definitionen und theoretische Konzepte

1.1.1 Risikodefinitionen

Die Risikomodellierung unterscheidet sich grundlegend zwischen Safety und Security:

Safety (Funktionale Sicherheit):

Security (IT-Sicherheit/Cybersecurity):

1.1.2 Etablierte Modelle und Verfahren

Safety-Verfahren:

Security-Verfahren:

1.2 Charakteristische Probleme und Dilemmata

Zwischen safety und security existieren bedeutende Überschneidungen [12, 18] in ihren Zielen und Methodiken, andererseits gibt es auch grundsätzliche Zielkonflikte.

Gemeinsamkeiten:

Im Eisenbahnwesen treten spezifische Zielkonflikte zwischen Safety und Security auf:

Verfügbarkeit vs. Sicherheit:

Offenheit vs. Zugriffsbeschränkung:

Fehlertoleranz vs. Fehlerausnutzung:

Legacy-Systeme:

1.3 Umgang mit unscharfen oder unsicheren Risikobeiträgen

Die epistemische Unsicherheit wird in beiden Domänen unterschiedlich adressiert:

Konservative Ansätze bei Safety:

Qualitative Bewertung bei Security:

Expertenabschätzungen:

Sensitivitätsanalysen:

2. Durchführung von Risikoanalysen

Für die Risikoanalyse im Bereich Safety werden quantitative Verfahren auf Grundlage von Expertenschätzungen eingesetzt. Am häufigsten werden Fehlerbäume (Fault Trees) eingesetzt. Für die Risikoanalyse im Bereich Security werden diverse Varianten der in der IEC 62443 beschriebenen Methodik eingesetzt.

2.1 Methodologie der Risikoanalyse

Die Eisenbahnbranche verwendet normative Ansätze gemäß EN 50126, EN 50716 und IEC 62443:

Qualitative Risikoanalyse:

Semi-quantitative Risikoanalyse:

Quantitative Risikoanalyse:

Normative Grundlagen:

2.2 Verwendete Metriken

Die Metriken unterscheiden sich fundamental zwischen Safety und Security:

Safety Integrity Level (SIL):

Security Level (SL):

SL-Vektor:

Weitere Metriken:

2.3 Wechselwirkungen zwischen Safety und Security

Die Integration von Safety und Security erfordert explizite Berücksichtigung ihrer Wechselwirkungen:

Defense-in-Depth als gemeinsames Prinzip:

Behandlung in der Risikoanalyse:

Methodische Integration:

Keine direkte Kopplung SIL-SL:

Priorisierung von Maßnahmen:

3. Domänenübergreifende Zusammenführung

Die Domaine Eisenbahn benötigt eine zuverlässige Energieversorgung und teilt sich somit Herausforderungen mit dem Energiesektor. Als Transportmittel gibt es Überschneidungen zu den anderen Transportsektoren, wobei der sichere Zustand (safety) im Stillstand zumeist gegeben ist. Analog zum Gesundheitswesen ist das System immer im direkten Kundenkontakt und somit nicht durch reinen Perimeterschutz absicherbar.

3.1 Vergleich mit angrenzenden Disziplinen

Das Eisenbahnwesen teilt Herausforderungen mit anderen kritischen Infrastrukturen:

Gemeinsame Herausforderungen:

Unterschiede zu anderen Domänen:

3.2 Methodische Unterschiede und Gemeinsamkeiten

Innerhalb des Eisenbahnwesens existieren domänenspezifische Unterschiede:

Safety-Methoden:

Security-Methoden:

Gemeinsame Elemente:

Übertragbare Ansätze:

3.3 Gemeinsamer Nenner für Quantifizierung

Die Entwicklung eines gemeinsamen Nenners ist herausfordernd aber essenziell:

Harmonisierte Risikokategorien:

Kompatible Assessment-Skalen:

Gemeinsame Indikatoren:

Integriertes Risiko-Dashboard:

Grenzen der Quantifizierung:

=3.4 Erforderliches neues Wissen für Synthese=

Die systematische Integration von Safety und Security erfordert Entwicklung neuer Kompetenzen und Wissensbereiche:

Interdisziplinäre Kompetenzen:

Unsicherheitsbewertung:

Ethische Abwägung:

Integrierte Entscheidungsmodelle:

Adaptive Systeme:

Organisatorisches Wissen:

Forschungsbedarf:

4. Fazit und Ausblick

Die Integration von Safety und Security im Eisenbahnwesen ist eine komplexe, aber notwendige Entwicklung. Die aktuellen Standards EN 50716, IEC 62443 und CLC/TS 50701 bieten einen soliden Rahmen, jedoch bestehen noch erhebliche Herausforderungen:

Zentrale Erkenntnisse:

Kritische Erfolgsfaktoren:

Die Zukunft liegt in der Entwicklung adaptiver, resilienter Systeme, die Safety und Security nicht als separate Disziplinen, sondern als integrierte Aspekte eines ganzheitlichen Risikomanagements verstehen.

Referenzen