Hoạt động công nghiệp hiện đại phụ thuộc vào sự phối hợp liền mạch giữa máy móc, cảm biến và hệ thống điều khiển. Hệ thống Cyber-physical systems (CPS) giúp thực hiện sự phối hợp này bằng cách tạo ra các môi trường thông minh hơn và có khả năng phản hồi nhanh hơn. Những hệ thống này cung cấp năng lượng cho cơ sở hạ tầng quan trọng, từ dây chuyền sản xuất đến thiết bị y tế, cho phép đạt được độ chính xác, tự động hóa và khả năng phản hồi mà các hoạt động thủ công không thể sánh bằng.

Tuy nhiên, khi CPS phát triển, chúng cũng đặt ra những thách thức bảo mật mới. Hiện nay, các tổ chức phải bảo vệ cả hệ thống kỹ thuật số và thiết bị vật lý khỏi các mối đe dọa mạng – tất cả đồng thời duy trì hiệu quả vận hành. Hãy cùng tìm hiểu cách CPS có thể giúp bảo vệ cơ sở hạ tầng công nghiệp của bạn.

Cyber-Physical Systems (CPS) là gì?

CPS là mạng lưới của các thiết bị vật lý, cảm biến và các thành phần tính toán hoạt động cùng nhau thông qua các vòng lặp phản hồi kỹ thuật số. Các mạng lưới này giám sát và kiểm soát các quá trình vật lý bằng cách sử dụng trao đổi dữ liệu theo thời gian thực để ra quyết định tự động. Nói một cách đơn giản, CPS kết nối các hoạt động vật lý và kỹ thuật số để giúp tổ chức tối ưu hóa quy trình và cải thiện an toàn dựa trên dữ liệu môi trường.

Một số thành phần chính của CPS bao gồm:

• Cảm biến và Bộ chấp hành (Sensors and Actuators): Các thiết bị này thu thập dữ liệu môi trường và thực hiện thay đổi tự động. Cảm biến đo lường các biến như nhiệt độ, áp suất, tốc độ và vị trí, trong khi bộ chấp hành thực hiện các lệnh dựa trên thông tin này.
• Hệ thống nhúng (Embedded Systems): Các bộ xử lý cục bộ xử lý ra quyết định theo thời gian thực bằng cách chạy phần mềm chuyên dụng để diễn giải dữ liệu cảm biến và kiểm soát phản hồi của bộ chấp hành theo các tham số được xác định trước.
• Mạng truyền thông (Communication Networks): Cho phép trao đổi dữ liệu giữa tất cả các thành phần để đảm bảo mạng duy trì độ trễ thấp và độ tin cậy cao cho các hoạt động theo thời gian thực.
• Phân tích dữ liệu AI (AI Data Analytics): Các công cụ phân tích tiên tiến tối ưu hóa hoạt động và dự đoán hành vi của hệ thống, trong đó các thuật toán máy học xử lý dữ liệu cảm biến để xác định các mẫu và điểm bất thường.

Tất cả các thành phần này phối hợp hoạt động như một hệ thống tích hợp, mỗi thành phần đóng vai trò trong việc duy trì hoạt động hiệu quả và an toàn. Độ tin cậy của từng thành phần ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tổng thể của hệ thống và tư thế bảo mật.

CPS trong Công Nghiệp: Tạo Ra Sự Chuyển Đổi trên Nhiều Lĩnh Vực

Bằng cách tích hợp CPS, các doanh nghiệp có khả năng giám sát và kiểm soát tài sản vật lý với độ chính xác chưa từng có. Một số ngành công nghiệp đã tận dụng CPS bao gồm:

Sản xuất

CPS giúp tạo ra các nhà máy thông minh, nơi máy móc kết nối tối ưu hóa sản xuất, giảm thời gian ngừng hoạt động và duy trì tiêu chuẩn chất lượng. Hệ thống sản xuất sử dụng phân tích dữ liệu theo thời gian thực để điều chỉnh thông số sản xuất, quản lý mức tồn kho và phối hợp các hoạt động chuỗi cung ứng. Các hệ thống kiểm soát chất lượng tự động phát hiện và sửa lỗi, giảm lãng phí và cải thiện tính nhất quán của sản phẩm.

Chăm sóc sức khỏe

Trong lĩnh vực y tế, CPS bao gồm các thiết bị y tế kết nối và hệ thống phẫu thuật robot, giúp can thiệp chính xác theo thời gian thực. Các thiết bị y tế thông minh theo dõi các chỉ số sinh tồn, lịch trình dùng thuốc và cảnh báo nhà cung cấp dịch vụ y tế về các vấn đề tiềm ẩn. Khả năng giám sát từ xa cho phép các chuyên gia y tế đánh giá tình trạng bệnh nhân và điều chỉnh kế hoạch điều trị mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

Năng lượng

CPS cung cấp sức mạnh cho lưới điện thông minh, giúp điều phối phân phối điện thông qua giám sát nhu cầu liên tục và điều chỉnh tự động, nâng cao độ tin cậy và hỗ trợ các sáng kiến năng lượng tái tạo. Cơ sở hạ tầng đo lường tiên tiến cung cấp dữ liệu tiêu thụ chi tiết, giúp cân bằng tải chính xác và phân bổ tài nguyên hiệu quả. Các nhà vận hành lưới điện sử dụng thông tin này để ngăn chặn sự cố mất điện và tối ưu hóa phân phối điện trên các khu vực khác nhau.

Những thách thức bảo mật CPS mà doanh nghiệp phải đối mặt

Vì CPS hoạt động trong cả không gian kỹ thuật số và vật lý, nên các vi phạm bảo mật có thể đặc biệt nguy hiểm. Các thách thức bao gồm:

Tính toàn vẹn của dữ liệu theo thời gian thực

CPS phụ thuộc vào dữ liệu chính xác theo thời gian thực. Bất kỳ sự gián đoạn hoặc thao túng nào đối với dữ liệu này đều có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc, chẳng hạn như lỗi sản xuất, trục trặc thiết bị hoặc rủi ro an toàn.

Các biện pháp bảo mật phải bảo vệ dữ liệu trong suốt vòng đời của nó, từ khi thu thập đến khi truyền tải và lưu trữ. Các cuộc kiểm tra hệ thống thường xuyên có thể giúp doanh nghiệp của bạn xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu và xác định các lỗ hổng tiềm ẩn trong CPS.

An toàn vận hành

Các cuộc tấn công mạng nhắm vào CPS có thể gây gián đoạn cơ sở hạ tầng quan trọng, đe dọa an toàn vật lý. Ví dụ, một vụ vi phạm trong hệ thống điều khiển công nghiệp có thể làm gián đoạn hoạt động của nhà máy, trong khi việc can thiệp vào các thiết bị y tế kết nối có thể gây nguy hiểm đến tính mạng.

Các tổ chức cần có kế hoạch ứng phó sự cố giải quyết cả khía cạnh an ninh mạng và an toàn vật lý, cùng với các giao thức an toàn tính đến khả năng hệ thống gặp sự cố và bao gồm các chức năng ghi đè thủ công.

Hệ thống cũ và Hội tụ IT/OT

Nhiều ngành công nghiệp vẫn đang vận hành các hệ thống OT cũ thiếu các tính năng bảo mật hiện đại. Việc kết nối các hệ thống cũ này với mạng IT hiện tại mở rộng các điểm dễ bị tấn công và đòi hỏi các phương pháp bảo mật chuyên biệt.

Các nhóm bảo mật phải triển khai các biện pháp bảo vệ bổ sung khi tích hợp thiết bị cũ với các hệ thống hiện đại, bao gồm phân đoạn mạng, giám sát và kiểm soát truy cập nghiêm ngặt.

Zero Trust giúp bảo mật CPS như thế nào?

Giảm thiểu rủi ro bảo mật mạng trong CPS đòi hỏi các tổ chức áp dụng các mô hình hiện đại như Zero Trust. Zero Trust hoạt động theo nguyên tắc “không tin tưởng, luôn xác minh”, liên tục xác thực và giám sát người dùng, thiết bị và luồng dữ liệu.

Áp dụng Zero Trust vào CPS giúp doanh nghiệp đạt được:

• Phân đoạn vi mô: Ngăn chặn sự lây lan của tấn công bằng cách tạo ra các phân đoạn mạng biệt lập cho các chức năng hệ thống khác nhau.
• Kiểm soát truy cập nghiêm ngặt: Giới hạn quyền truy cập để đảm bảo chỉ những người dùng và thiết bị cần thiết mới có thể tiếp cận hệ thống.
• Giám sát liên tục: Dùng các công cụ theo dõi thời gian thực để phát hiện hoạt động bất thường và phản hồi ngay lập tức.
• Truy cập từ xa an toàn: Các giải pháp truy cập từ xa bảo mật (SRA) giúp quản lý và giám sát các kết nối bên ngoài, giảm rủi ro từ nhà cung cấp bên thứ ba hoặc nhân viên từ xa.

Các biện pháp an ninh mạng này tạo ra nhiều lớp bảo vệ cho môi trường CPS. Với zero trust, doanh nghiệp có được bảo mật toàn diện đồng thời duy trì hiệu suất vận hành.

Vai trò của CPS trong hội tụ IT/OT

CPS đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy hội tụ IT/OT, khi chúng hợp nhất các môi trường công nghệ vận hành và công nghệ thông tin vốn trước đây bị tách biệt. Sự tích hợp này mang lại nhiều lợi ích nhưng cũng làm tăng nguy cơ tấn công mạng nếu không có biện pháp bảo mật phù hợp.

Ví dụ, kết nối CPS với hệ thống ERP hoặc nền tảng đám mây tạo thêm nhiều điểm tiếp xúc tiềm ẩn rủi ro bảo mật. Để bảo vệ toàn diện, cần một chiến lược an ninh mạng bao trùm cả IT và OT.

Bảo vệ CPS với Safous

CPS đã trở thành yếu tố thiết yếu cho các hoạt động công nghiệp yêu cầu độ chính xác, tự động hóa và kiểm soát theo thời gian thực. Các tổ chức trong nhiều ngành khác nhau, bao gồm sản xuất, năng lượng và chăm sóc sức khỏe, dựa vào CPS để duy trì chất lượng, tối ưu hóa tài nguyên và đảm bảo an toàn. Khi các hệ thống này ngày càng trở nên tinh vi hơn, việc bảo vệ cả tài sản kỹ thuật số và vật lý đang trở thành ưu tiên hàng đầu để duy trì hoạt động liên tục và quản lý rủi ro.

Safous ZTA cung cấp giải pháp bảo vệ tất cả trong một cho CPS, giúp giảm thiểu rủi ro vi phạm trong khi vẫn đơn giản hóa quyền truy cập cho người dùng của bạn. Nền tảng của chúng tôi kết nối danh tính trực tiếp với ứng dụng thay vì mạng, cho phép quản lý truy cập chính xác mà không làm gián đoạn cơ sở hạ tầng hiện có. Với Safous ZTA, bạn có được quản lý truy cập đặc quyền từ xa, truy cập từ xa an toàn cho công nghiệp và bảo vệ API trong một giải pháp không cần tác nhân duy nhất.

Thông tin về hãng cung cấp giải pháp