Киберугрозы за пределами Земли: обеспечение безопасности производства в космосе

Наше глобальное общество сильно зависит от космических технологий. Большинство из нас знает, что космическое позиционирование, погодные условия и системы связи имеют решающее значение для нашей транспортной деятельности. Я пишу эту статью в самолете, который использует GPS для безопасного маршрута моего полета в обход суровых погодных условий, которые были обнаружены спутниками. Если я закончу эту статью в полете, то загружу ее для публикации в Forbes через геосинхронный спутник связи.

Тем не менее, многие люди были бы удивлены, узнав, что современные заводы тоже зависят от спутников. Системы автоматизации производства синхронизируют работу нескольких роботов на своих производственных линиях, используя сигналы синхронизации, предоставляемые Спутники GPS. На самом деле GPS представляет собой набор из 24 (плюс запасных) вращающихся по орбите атомных часов, каждый из которых постоянно передает данные о времени. Ваш Uber ориентируется на крошечные различия в сигнале времени, исходящие от четырех или более спутников, вызванные задержкой сигнала относительно вашего относительного положения. Зная скорость света (299,792,458 XNUMX XNUMX м/с), ваш телефон вычисляет расстояния и определяет ваше положение с помощью простой тригонометрии… в любом случае, простой для смартфона.

Современные автоматизированные производственные линии не только точно рассчитаны по времени, но и тесно взаимосвязаны, дистанционно программируются, контролируются и контролируются. Следовательно, киберсфера становится все более важной пространство угроз для производителей. Станции компьютерного проектирования и серверы являются очевидными целями для хакеров, но любая скомпрометированная цифровая производственная система может содержать ценные конфиденциальные данные. Даже файлы с программируемых принтеров станков могут многое рассказать о продуктах, которые они производят. Потеря этой информации может поставить под угрозу интеллектуальную собственность производителя и его клиентов.

В аэрокосмической сфере многие производимые продукты классифицируются или попадают в более широкую категорию Контролируемая несекретная информация (CUI) и активно разыскиваются иностранными противниками. Защита промышленных роботов, гидроабразивных станков и 3D-принтеров от спонсируемых государством киберпреступников — непростая задача для ИТ-отделов предприятий. Не менее важной задачей является защита файлов программ и деталей для этих систем во время их передачи. что часто упускается из виду.

Уязвимость реальная. Более десяти лет назад компьютерный вирус Windows, известный как Stuxnet, был разработан для обнаружения компьютеров, подключенных к системам программируемого логического управления Siemens S7, обычному контроллеру производственных машин. Если казалось, что контролер работает с центрифугой по обогащению урана, файлы передавались, и операции этого производственного процесса немного сбивались. Stuxnet значительно прервал производство ядерного материала в Иране. Хотя широко распространено мнение, что Stuxnet был продуктом совместных усилий правительства США и Израиля, мы должны предположить, что наши противники активно используют подобное кибероружие.

Возвращаясь к космосу, давайте рассмотрим последствия кибербезопасности для производства роботов на орбите. Да, космические заводы являются реальным, развивающимся доменом. Среда микрогравитации позволяет производить продукты, которые мы не можем производить на Земле. Среди них удивительно совершенные кристаллы, уникальные и сверхчистые материалы, революционные лекарства и даже биопечатные органы. Некоторые из этих продуктов, такие как сверхвысокопроизводительный оптоволоконный кабель, имеют достаточную ценность, поэтому их использование в космосе — даже при относительно высоких сегодняшних затратах на полеты — обещает очень хорошую прибыль.

НАСА признает космическое производство как важная технология, которая может принести пользу собственным миссиям агентства. Это также критически важный бизнес-сектор, наряду с космическим туризмом, в краткосрочном развитии космической экономики. Недавно я руководил обзором бизнес-моделей для Космического центра Джонсона. Приложения для производства в космосе (InSPA) программа. В рамках InSPA, НАСА награжден восемью производственным командам возможность запустить свой производственный проект в космос. НАСА и Национальная лаборатория МКС предоставит этим производственным стартапам место в стойке и время космонавта, необходимое для их тестовых запусков. Награжденные также получат транспортные средства, необходимые для возвращения их произведенной продукции на Землю. Цель состоит в том, чтобы дать американским фирмам закрепиться в космосе, пока мы ожидаем коммерциализации низкой околоземной орбиты (НОО).

Несколько компаний планируют внедрить коммерческие орбитальные космические станции в ближайшие несколько лет. Их модели доходов часто зависят от появления жизнеспособного космического производства. Как вы понимаете, время космонавта стоит дорого. NASA предлагает до 700,000 XNUMX долларов в час. Хотя коммерческие операции снизят этот показатель НАМНОГО, автоматизация систем космического производства является требованием, а не вариантом.

Конечным приложением для внепланетарного производства является предоставление самодостаточность для космических объектов. Когда части и инструменты перерыв на космической станции, намного эффективнее печатать замену на месте. Это снижает затраты, устраняет огромные задержки при транспортировке и повышает отказоустойчивость. Неисправные детали могут быть переработаны в новые нити для 3D-принтеров и перепечатаны, что еще больше снизит зависимость от Земли в плане сырья. Редвайр Реголит Проект предпринял многообещающие шаги в этом направлении, создав 3D-печатные структуры с реголитом, неорганической «грязью» с лунной или марсианской поверхности. Пространство относительности, чья распечатанная на 3D-принтере ракета Terran подготовка к запуску на мысе Канаверал планирует когда-нибудь напечатать на Марсе целые лунные ракеты, используя местные материалы. Основным преимуществом автоматизированного производства в космосе является возможность передачи проектов и обновлений с Земли, а не материалов. Это также является серьезной проблемой кибербезопасности.

Безопасная передача этих файлов и других сообщений имеет решающее значение, поскольку космические системы являются проверенными целями для кибератак. За час до вторжения в Украину Россия начала космическая кибератака в сети Viasat KA-SAT, отключив пользователей в Украине и других странах Европы. Экспоненциальное распространение малых спутников, которые в настоящее время выводятся на орбиту, откроет новые поверхности для атак как враждебным государствам, так и негосударственным субъектам.

В прошлом году я имел честь выступать в качестве внешнего экзаменатора DPhil viva (докторская диссертация) Джеймса Павура, стипендиата Родса, изучающего компьютерные науки в Оксфорде. Работа доктора Павура по космической кибербезопасности показало, что технологии космической связи чрезвычайно уязвимы для перехвата. Протоколы спутниковой связи ставят во главу угла получение наилучшей производительности из соединений с низкой пропускной способностью и страдают от задержек, вызванных задержками, вызванными радиосигналами, пересекающими космические расстояния, даже со скоростью света. Эти факторы могут сделать традиционные технологии безопасности, такие как VPN, непрактичными, а многие космические коммуникации просто не зашифрованы. Доктор Павур и другие показали, что можно даже вставлять новые данные в коммуникационные потоки по потенциально гнусным причинам. Такая атака может повредить продукт или саму производственную систему. Это может даже потенциально саботировать космический корабль или среду обитания и причинить вред космонавтам. Учитывая взаимозависимость современных систем, ущерб, нанесенный любому космическому объекту, будет иметь волновой эффект, что может привести к большим финансовым потерям для фирм и частных лиц, совершенно не подозревающих о своей зависимости от уязвимых космических систем.

Появляются решения. В моей роли приглашенного профессора в Институт наук и технологий безопасности (ISST) в Имперском колледже Лондона я столкнулся с британским стартапом, решающим эту проблему. ЗАЩИТА 3D разработала безопасный протокол потоковой передачи, который обеспечивает безопасное цифровое пополнение данных о деталях в удаленные места без необходимости передачи файлов, устраняя риск безопасности, связанный с передачей полных 2D- или 3D-ресурсов. Это достигается за счет непрерывного динамического потока на самые разные производственные устройства с пропускной способностью всего 3 кбит/с. Эта передовая технология может обеспечить основу для безопасного удаленного производства во внеземных условиях и позволит быстро создавать прототипы, итерации и испытания на МКС, будущих коммерческих станциях и на поверхности Луны.

Будущее производства в космосе невероятно яркое, но требуется бдительность. Мы должны с самого начала внедрить кибербезопасность в производство в космосе, прежде чем у нас наступит «плохой день», а не как реакция на него.