Sicherheit und Vertrauen in der Industrie 4.0: Die Rolle von digitalen Identitäten
Sicherheit und Vertrauen in der Industrie 4.0: Die Rolle von digitalen Identitäten
Sicherheit und Vertrauen in der Industrie 4.0: Die Rolle von digitalen Identitäten
Damit Sensoren, Steuerungen und Maschinen in Industrieanwendungen genutzt werden können, ist zunächst eine Bereitstellung erforderlich. Typischerweise erfolgt dieser Prozess durch einen Facharbeiter, welcher sowohl die Installation sowie die Konfiguration eines IoT-Geräts manuell vornimmt. Dies ist nicht nur zeitaufwendig und teuer, sondern birgt auch Sicherheitsrisiken in From von menschlichen Fehlern. Bisher ist eine Automatisierung dieses Prozesses nur begrenzt möglich. Digitale Identitäten entlang der Wertschöpfungskette leisten Abhilfe.
Was ist eine digitale Identität?
Eine digitale Identität ist ein elektronischer Echtheitsnachweis, der von einer Public-Key-Infrastruktur (PKI) ausgestellt und geprüft wird. Digitale Identitäten verifizieren die Identitätsinformationen eines Geräts oder einer Entität kryptographisch. Bereits während des Produktionsprozesses wird eine digitale Identität auf ein Gerät gespielt, wodurch das Gerät als vertrauenswürdiger Kommunikationspartner in digitalen Netzwerken etabliert wird.
Eine digitale Identität ist somit eine elektronische Repräsentation von Identitätsinformationen, welche die Identität von Akteueren und Geräten nachweisen. Zusätzlich ermöglichen digitale Identitäten eine sichere und authentifizierte Interaktion zwischen Geräten, Anwendungen und Benutzern in unterschiedlich vernetzten Umgebungen.
Was sind die Komponenten einer digitalen Identität?
Eine digitale Identität besteht aus mehreren Bestandteilen, die gemeinsam die Grundlage für eine sichere und vertrauenswürdige digitale Identität bilden.
Öffentlicher und privater Schlüssel
Ein digitales Zertifikat enthält einen öffentlichen und eine privaten Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel wird verwendet, um Daten zu verschlüsseln, welche nur mithilfe eines privaten Schlüssels entschlüsselt werden können. Der private Schlüssel wird hingegen verwendet, um digitale Signaturen zu erstellen und die Integrität sowie die Authentizität des Zertifikats zu gewährleisten.
Digitale Signatur
Die digitale Signatur ist ein kryptographisches Verfahren, welches von der Zertifizierungsstelle (CA) erstellt wird und dem Zertifikat hinzugefügt wird. Durch diese Signatur wird die Echtheit des Zertifikats bestätigt und ermöglicht es anderen Parteien, die Gültigkeit des Zertifikats zu überprüfen, indem sie die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel der CA verifizieren.
Identitätsinformationen
Neben den Schlüsseln und der Signatur enthält das digitale Zertifikat ebenfalls Identitätsinformationen. Diese Informationen können den Namen des Inhabers, die Organisation, die Zertifizierungsstelle, die Gültigkeitsdauer des Zertifikats und andere relevante Daten umfassen.
Warum benötigt die Industrie 4.0 digitale Identitäten?
Eindeutige Identitäten
Durch digitale Identitäten können Entitäten wie Maschinen und Produkte eindeutig identifiziert werden. Daher sind digitale Identitäten entscheidend, um sicherzustellen, dass Kommunikationspartner bekannt und vertrauenswürdig sind.
Industrie 4.0
"Industrie 4.0 bezeichnet die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie." -Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (2019)
Sicherer Datenaustausch im IIoT
Im Industrial Internet of Things (IIoT) und kritischen Infrastrukturen ist ein sicherer Datenaustausch von großer Notwendigkeit. Digitale Identitäten dienen als Grundlage für einen sicheren Datenaustausch zwischen Geräten, Systemen und Plattformen. Durch diese wird die Integrität der übertragenden Informationen gewährleistet.
Störungsfreier Betrieb
In einer hochgradig vernetzten und automatisierten Umgebung, wie in der Industrie 4.0, ist die Zuverlässigkeit und Authentizität der beteiligten Akteure von entscheidender Bedeutung. Digitale Identitäten schaffen eine Umgebung in der ein reibungsloser Betrieb gewährleistet wird und bieten notwendigen Schutz vor potenzielle Risiken.
Vertrauen & Effizienz
Durch den Einsatz digitaler Identitäten können Unternehmen das Vertrauen in ihre Automationsprozesse stärken und gleichzeitig die Sicherheit und Effizienz ihrer Betriebsabläufe verbessern. Indem sie sicherstellen, dass die Kommunikation zwischen vernetzten Geräten und Systemen sicher und vertrauenswürdig ist, legen digitale Identitäten den Grundstein für eine erfolgreiche Implementierung der Industrie 4.0 und ermöglichen es Unternehmen, die Vorteile der digitalen Transformation voll auszuschöpfen.
Welche Herausforderungen entstehen bei der Integration von digitalen Identitäten?
Die Einführung digitaler Identitäten in industriellen Umgebungen steht vor einer Vielzahl von Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die Infrastruktur, Rollout und Management.
Infrastruktur
Die Einführung digitaler Identitäten in industriellen Umgebungen steht vor einer Vielzahl von Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die Infrastruktur. Eine der zentralen Herausforderungen besteht darin, eine Private-Key-Infrastruktur (PKI) für jedes Gerät bereitzustellen und diese an die spezifischen Anforderungen des Betriebs anzupassen. Dies erfordert eine sorgfältige Analyse der bestehenden Infrastruktur und eine umfassende Planung und Konfiguration, um sicherzustellen, digitale Identitäten sicher und effektiv eingesetzt werden können.
Systemintegration & Rollout
Eine weitere zentrale Schwierigkeit liegt darin, dass vielen Systemen die Schnittstelle fehlt, um Zertifikate automatisch ausrollen zu können. Dies führt zu einem mühsamen und zeitaufwändigen Prozess, bei dem Zertifikate manuell auf jedem einzelnen Gerät installiert werden müssen.
Besonders große Hürden ergeben sich dabei für SPS-Systeme (Speicherprogrammierbare Steuerungen), die oft nicht über die erforderlichen Schnittstellen verfügen, um Zertifikate automatisch zu integrieren. Diese Systeme sind oft nicht in das Active Directory eingebunden und werden daher nicht zentral verwaltet, wodurch die Herausforderungen zusätzlich erhöht werden.
Außerdem werden stark voneinander abweichende Betriebssystemen innerhalb von industriellen Umgebungen verwendet. Dabei reichen die Unterschiede von verschiedenen Linux-Distributionen bis hin zu Windows-basierten Varianten. Dadurch wird einerseits die Standardisierung und andererseits das automatisierte der Zertifikate beeinträchtigt. Die vielfältige Betriebssystemlandschaft erfordert daher maßgeschneiderte Lösungen für jede Plattform. Dies hat zur Folge, dass die Implementierung und Wartung zusätzlich erschwert.
Zertifikatsmanagement
Ebenso stellt auch das langfristige Verwalten von digitalen Identitäten eine Herausforderung dar. Die regelmäßigen Updates, Überwachung und Wartung der Identitäten ist entscheidend, um die Sicherheit der Betriebsabläufe zu sichern und Risiken zu minimieren. Doch ohne ein professionelles OT-Asset-Management können Unternehmen die digitalen Identitäten nicht effektiv einsetzen und verwalten.
Wie profitieren industrielle Unternehmen von digitalen Identitäten?
Die Integration von digitale Identitäten in industrielle Prozesse sind nicht nur für die sichere Kommunikation innerhalb eines Systems wichtig, sondern eröffnen gleichzeitig eine Vielzahl von Chancen für Industrieunternehmen.
Verbesserte Wettbewerbsfähigkeit
Durch die Integration hardwarebasierter Sicherheitslösungen, die sichere Authentifizierung und Kommunikation sowie die Automatisierung von Abläufen können Unternehmen die Chancen der digitalen Transformation voll ausschöpfen und ihre Wettbewerbsfähigkeit in einer zunehmend vernetzten und digitalisierten Welt stärken.
Erweitertes Wertversprechen
Derzeit erweitern Hersteller ihr Wertversprechen, indem nicht nur ausschließlich Geräte, sondern auch Serviceleistungen verkauft werden. Abgeleitete Aktionen sind jedoch nur dann werthaltig, wenn die Daten authentisch sind. Mit digitalen Identitäten werden komplexe, sichere Prozesse möglich, die Hersteller, Zulieferer und Betreiber weltweit miteinander verbinden. So lassen sich Ursprung und Authentizität von Geräten stets eindeutig nachweisen und Plagiate identifizieren. Auch sind neue Geschäftsmodelle denkbar, etwa ein nutzungsbasiertes Pay-per-Use Modell für Roboter oder das Freischalten von lizenzbasierten Features für einzelne Komponenten.
Neue Geschäftsmodelle
Digitale Identitäten sind nicht nur für sichere Kommunikation im Netzwerk wichtig, sondern haben Potential für die Erweiterung von Geschäftsmodellen. Wenn eine Maschine oder selbst eine Komponente eindeutig identifiziert werden kann, dann lässt sich ihre Leistung beispielsweise im Rahmen von as-a-Service-Modellen oder Mietverträgen einem Kundenauftrag zurechnen und ihre Produktionsdaten für die Abrechnung automatisch erfassen.