Cómo automatizar el cumplimiento de ISA/IEC 62443

Descripción General

Sistemas de control y automatización industrial (IACS) están cada vez más amenazados por los ciberataques a medida que están más interconectados y expuestos a Internet. Los actores maliciosos están atacando los sistemas industriales por motivos que van desde el delito cibernético hasta la perturbación de los Estados-nación.

El 30 de mayo de 2024, la Agencia de Seguridad de Infraestructura y Ciberseguridad de EE. UU. (CISA) publicó siete avisos sobre sistemas de control industrial (ICS), advirtiendo que las violaciones del IACS pueden ser devastadoras, ya que pueden alterar la infraestructura crítica y amenazar la seguridad humana.

Para abordar estos crecientes riesgos cibernéticos, la Sociedad Internacional de Automatización (ISA) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) desarrollaron en 2018 la serie de estándares IEC 62443 para proteger IACS. IEC 62443 proporciona un marco integral para implementar ciberdefensas en todos los dominios de IACS, incluidas personas, procesos y tecnología.

Sin embargo, garantizar el pleno cumplimiento de IEC 62443 puede resultar abrumador para los propietarios y operadores de activos. Los IACS suelen implicar sistemas heterogéneos en varios sitios con requisitos de integración complejos. Mantener inventarios completos de activos y probar todas las posibles superficies de ataque es difícil sin herramientas automatizadas.

Exploremos cómo las técnicas de prueba de software automatizadas pueden acelerar y optimizar el cumplimiento de IEC 62443.

ISA/IEC 62443: Comprensión del marco

La opción de ISA / IEC 62443 es una serie de estándares desarrollados para proporcionar un marco integral para proteger la IACS. El estándar se divide en varias partes, cada una de las cuales aborda diferentes aspectos de la seguridad IACS, desde conceptos y modelos generales hasta requisitos de seguridad de sistemas y componentes.

Una de las partes clave del estándar ISA/IEC 62443 es la Parte 4-1: Requisitos del ciclo de vida del desarrollo seguro de productos. Esta parte se centra en los aspectos de seguridad del ciclo de vida del desarrollo de productos y proporciona pautas para el diseño, implementación, verificación y validación seguros de productos. Enfatiza la importancia de incorporar consideraciones de seguridad desde las etapas iniciales del desarrollo del producto, en lugar de como una ocurrencia tardía.

IEC 62443-4-1 es fundamental para permitir IACS seguros porque exige principios de "seguridad cibernética por diseño" en todas las fases del ciclo de vida de desarrollo de software (SDLC). Desde el análisis de los requisitos iniciales hasta el diseño, la implementación, las pruebas y el mantenimiento, los controles de seguridad deben ser una parte integral del proceso.

Algunos requisitos clave cubiertos en IEC 62443-4-1 incluyen:

• Procesos y documentación seguros de SDLC
• Especificación de requisitos de seguridad basados ​​en evaluaciones de riesgos
• Uso de prácticas de codificación segura y análisis estático
• Sólida gestión de configuración y control de cambios
• Pruebas de penetración y pruebas de verificación de seguridad.
• Seguimiento de defectos y procesos eficaces de gestión de parches

Las disposiciones de IEC 62443-4-1 exigen que los fabricantes de sistemas de control industrial aborden la seguridad en todo el SDLC. Esto es para garantizar que los productos IACS tengan la ciberseguridad profundamente integrada en su diseño e implementación principales. Este enfoque de “seguridad por diseño” es fundamental para proteger al IACS de las ciberamenazas que evolucionan rápidamente.

Desde la perspectiva de las pruebas de software, IEC 62443-4-1 destaca la necesidad de pruebas de seguridad automatizadas, ya que facilita la validación continua de la integridad cibernética de las aplicaciones IACS. Las pruebas de seguridad automatizadas son esenciales para una verificación exhaustiva de los requisitos de seguridad, pruebas de regresión para detectar vulnerabilidades y mantener el cumplimiento de IEC 62443 a medida que evolucionan los productos.

¿Por qué es crucial ISA/IEC 62443 para los sistemas de control y automatización industrial?

La industria IACS, incluidos los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) que están cada vez más integrados en estos entornos, enfrenta crecientes amenazas de ciberseguridad a medida que estos sistemas de control se vuelven más interconectados y expuestos.

En los últimos años se ha visto un aumento alarmante de ataques cibernéticos dirigidos específicamente a sistemas de control industrial en sectores como la energía, la manufactura, el transporte y los servicios públicos. Desde 2010, hemos oído hablar de malware centrado en ICS, como Stuxnet, y de otros más recientes como Triton y PIPEDREAM.

Más allá del malware, Informe de predicciones ICS CERT de Kaspersky para 2024 advierte que el ransomware seguirá siendo la principal amenaza de ciberseguridad para las empresas industriales este año. El informe encontró que el 18% de los ataques de ransomware a empresas industriales provocaron paradas en la producción o entrega de productos como dispositivos médicos, redes eléctricas y sistemas de transporte en 2023. Esto demuestra las consecuencias de los ciberataques a infraestructuras críticas.

Dado que IACS converge cada vez más con los sistemas de TI empresariales, la IA y la conexión a la nube, se espera que su superficie de ataque se expanda mucho más de lo que hemos visto en los últimos años. Los sistemas de control heredados, "inseguros por diseño", que nunca estuvieron destinados a la exposición a Internet, ahora son puntos de entrada accesibles para los adversarios.

Todo lo anterior apunta a la urgente necesidad de proteger a la IACS de la escalada de amenazas cibernéticas; y cumplir con los estándares ISA/IEC 62443 es un punto de partida crucial para los propietarios e integradores de activos. Esto se debe a que ofrece un marco holístico para implementar controles de ciberseguridad de múltiples capas en personas, procesos y tecnología para IACS.

Aunque inicialmente se centró en los sectores industriales, ISA/IEC 62443 también ha sido el estándar de ciberseguridad preeminente para la industria médica que depende de dispositivos médicos y sistemas de control en red. Sin embargo, para alinearse mejor con el desarrollo de dispositivos médicos, se aprobó la nueva norma IEC 81001-5-1 “Seguridad, eficacia y protección del software y los sistemas de TI de salud – Parte 5-1: Seguridad – Actividades en el ciclo de vida del producto”. por la FDA.

Por lo tanto, la implementación de ISA/IEC 62443 permite a las organizaciones gestionar de forma proactiva el riesgo de ciberseguridad a lo largo de todo el ciclo de vida del IACS a través de procesos como:

Complejidad del software: un obstáculo clave para cumplir con ISA/IEC 62443

Si bien los estándares ISA/IEC 62443 proporcionan un marco integral para proteger los IACS, lograr y mantener el cumplimiento total presenta desafíos importantes para los propietarios y operadores de activos. Un obstáculo principal es la enorme complejidad del software que impulsa los entornos IACS modernos.

IACS depende cada vez más de componentes de software heterogéneos procedentes de múltiples proveedores e integradores, a menudo creados utilizando diversos lenguajes de codificación, marcos y cadenas de herramientas. Desde sistemas operativos en tiempo real y controladores lógicos programables hasta sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), sistemas de control distribuido, sistemas instrumentados de seguridad y más, cada uno de estos elementos representa una superficie de ataque potencial que debe protegerse de manera integral.

La naturaleza interconectada de la IACS amplifica esta complejidad. Los sistemas de planta están integrados a través de límites funcionales y ubicaciones geográficas, heredando el riesgo de cada aplicación interdependiente, componente de middleware y capa de infraestructura. Las aplicaciones heredadas monolíticas diseñadas con prácticas inseguras agravan aún más estos desafíos.

Mantenerse al día con la avalancha diaria de nuevas vulnerabilidades reveladas que podrían afectar el perfil de riesgo único de una instalación es prácticamente imposible mediante procesos manuales únicamente. La aplicación constante de parches de seguridad y la validación de si las vulnerabilidades reales se han solucionado de manera efectiva requiere pruebas de seguridad automatizadas continuas.

Más allá de lidiar con la complejidad de los activos de software IACS implementados, las organizaciones también deben hacer cumplir la seguridad en cada etapa del ciclo de vida del desarrollo de software según los requisitos de IEC 62443-4-1. Desde la codificación segura hasta las pruebas de penetración, cada fase exige procesos sólidos y una trazabilidad granular que es difícil de lograr de manera rentable sin automatización.

Además, el software IACS evoluciona constantemente a través de actualizaciones, integraciones con nuevos componentes e iniciativas de migración. Esto requiere pruebas de regresión integrales para validar continuamente la postura de seguridad acumulativa de estas aplicaciones dinámicas de múltiples capas.

Las siguientes secciones explorarán técnicas de prueba automatizadas específicas para acelerar este viaje.

Si bien ISA/IEC 62443 es el estándar principal para la ciberseguridad en IACS, es solo una parte de un panorama regulatorio y de estándares más amplio que los desarrolladores y operadores de IACS deben navegar.

Otro estándar clave que se cruza con IEC 62443 para aplicaciones IACS críticas para la seguridad es IEC 61508 para la seguridad funcional de sistemas eléctricos/electrónicos/electrónicos programables relacionados con la seguridad. IEC 61508 proporciona requisitos para garantizar que los sistemas funcionen correctamente en respuesta a condiciones potencialmente peligrosas.

Tanto IEC 62443 como IEC 61508 exigen procesos de desarrollo de software rigurosos, pero 61508 se centra específicamente en capacidades sistemáticas para manejar funciones de seguridad relevantes. Un concepto de IEC 61508 llamado modelo V describe las relaciones entre las diferentes fases del ciclo de vida de seguridad del software.

El modelo V enfatiza la necesidad de trazabilidad. Cada fase de desarrollo tiene actividades asociadas de verificación y validación para garantizar que los equipos cumplan con los requisitos. Esto se alinea con los principios básicos de 62443 para la trazabilidad de los requisitos de seguridad y pruebas y validación sólidas.

Para las implementaciones de IACS, es posible que las organizaciones también deban cumplir con otros estándares como:

• ISO/IEC 2700. Requisitos generales para sistemas de gestión de seguridad de la información.
• ISO 13849. Requisitos de seguridad para sistemas de control en maquinaria.
• IEC 62061. Seguridad funcional de sistemas de control de maquinaria.
• NIST SP 800-82. Directrices para asegurar los sistemas de control industrial.

Si bien cada estándar tiene requisitos únicos, están unificados al exigir prácticas de desarrollo seguras junto con pruebas rigurosas y actividades de validación, lo que hace que las pruebas de seguridad automatizadas sean un habilitador de cumplimiento esencial en todo el panorama regulatorio de la IACS.

Estándares de codificación relacionados para ISA/IEC 62443

Si bien ISA/IEC 62443 proporciona una guía general para prácticas de desarrollo seguras como el análisis de código estático, no hace referencia a estándares de codificación específicos. Sin embargo, la adopción de estándares de codificación y estándares de seguridad complementarios es esencial para que los desarrolladores de IACS eviten vulnerabilidades comunes.

Lograr un cumplimiento integral en todo el amplio ecosistema de regulaciones, estándares y mejores prácticas relevantes para los entornos IACS modernos es un desafío inmenso. Desde ISA/IEC 62443 hasta estándares de seguridad funcional como IEC 61508, mandatos de sistemas de calidad, controles de seguridad de maquinaria y más, las organizaciones enfrentan una enorme matriz de requisitos complejos e interconectados.

Sin embargo, al adoptar principios estratégicos clave en torno a la automatización, optimización, integración y colaboración, las empresas de IACS pueden simplificar sus iniciativas de cumplimiento y mejorar su postura general de resiliencia cibernética.

Automatización

Dado el gran volumen de pruebas de seguridad, análisis de códigos, evaluaciones de riesgos, documentación y otras actividades de verificación especificadas por estándares como IEC 62443, la automatización es primordial. Los procesos manuales simplemente no pueden escalarse para validar de manera eficiente el cumplimiento de cientos de requisitos discretos en aplicaciones y entornos IACS complejos y en rápida evolución.

Las organizaciones deben adoptar soluciones inteligentes de automatización de pruebas que puedan escanear el software en busca de brechas de cumplimiento relacionadas con la codificación segura, la gestión de vulnerabilidades, la trazabilidad de los requisitos de seguridad, las pruebas de penetración y más. También es esencial automatizar la recopilación y la presentación de informes de pruebas de cumplimiento.

Optimización

En lugar de implementar procesos aislados separados para cada norma relevante, una metodología simplificada de “cumplimiento por diseño” debería optimizar las actividades para garantizar una cobertura eficiente en todas las regulaciones aplicables. Por ejemplo, un ciclo de vida de desarrollo seguro unificado puede imponer simultáneamente controles de ciberseguridad, seguridad y calidad en todas las fases del producto.

Por lo tanto, al asignar todos los estándares a un marco de cumplimiento optimizado, los propietarios e integradores de activos pueden eliminar flujos de trabajo redundantes y al mismo tiempo satisfacer todos los mandatos externos a través de un conjunto económico de prácticas integradas.

Integración:

Ningún estándar proporciona una imagen completa de la ciberresiliencia para entornos industriales. Las obligaciones de cumplimiento de la IACS abarcan ciberseguridad, seguridad funcional, gestión de riesgos, sistemas de calidad y más en diferentes dominios verticales. Se requiere un enfoque integrado de GRC (Gobernanza, Riesgo y Cumplimiento).

Las soluciones modernas de automatización del cumplimiento desempeñan un papel vital en este enfoque integrado. Estas soluciones pueden agregar reglas de diversos estándares, fusionándolas en un marco de control unificado. Posteriormente, coordinan los procesos de prueba y verificación para todos los mandatos de cumplimiento utilizando un conjunto coherente de cadenas de herramientas y flujos de trabajo. Este enfoque integrado evita que las organizaciones operen en silos aislados y mejora la trazabilidad en todos los esfuerzos de cumplimiento. En última instancia, permite a las organizaciones gestionar sus obligaciones de cumplimiento de forma más eficaz y eficiente en entornos industriales complejos.

Colaboración

Es fundamental establecer una cultura de seguridad en la que el cumplimiento sea una responsabilidad compartida en todo el ecosistema IACS. Los OEM, propietarios de activos, operadores, integradores y terceros deben colaborar para armonizar las actividades de desarrollo, implementación y mantenimiento en un conjunto común de prácticas seguras unificadas.

Más allá de la colaboración dentro de los equipos internos, las organizaciones deben participar en asociaciones industriales y grupos de trabajo que ayuden a evolucionar y alinear aún más los estándares relevantes con la vanguardia de la ciberdefensa ICS/OT. Una mentalidad colaborativa permite una respuesta más rápida a los desafíos emergentes.

La combinación de las medidas anteriores no solo ayuda a las organizaciones a navegar por el complejo panorama regulatorio de la IACS, sino que también reduce los gastos generales y al mismo tiempo eleva su postura de seguridad a través de un conjunto optimizado de procesos cohesivos.

Adherirse a los rigurosos métodos de verificación descritos en ISA/IEC 62443 requiere que las organizaciones IACS adopten prácticas sólidas de desarrollo seguro. A continuación se presentan algunas de las mejores prácticas clave.

Alcanzar el cumplimiento integral y continuo de los rigurosos verificación y validación Los requisitos descritos en ISA/IEC 62443 exigen capacidades de prueba altamente automatizadas. Los procesos manuales simplemente no pueden escalarse para validar el cumplimiento de la compleja colección de controles de seguridad definidos por IEC 62443 y sus estándares complementarios. A continuación se enumera cómo la automatización inteligente puede acelerar el cumplimiento de IEC 62443.

Soporte integral para los estándares IACS

Las plataformas de automatización de cumplimiento avanzadas brindan soporte listo para usar para importar reglas y requisitos de IEC 62443 junto con otras regulaciones industriales relevantes como IEC 61508, ISO 27001, NIST 800-82 y más. Este repositorio centralizado asigna todos los mandatos a un marco de control integrado para pruebas y verificación automatizadas. Algunas plataformas pueden ofrecer soporte más amplio o proporcionar funciones adicionales adaptadas a requisitos de cumplimiento específicos. Las organizaciones deben evaluar diferentes plataformas para determinar cuál satisface mejor sus necesidades y se alinea con las regulaciones que deben cumplir.

Informes de cumplimiento personalizados y análisis avanzados

Más allá de los formularios prediseñados, las organizaciones pueden personalizar completamente las plantillas de informes para capturar evidencia verificable adaptada a sus necesidades de auditoría únicas. Los paneles interactivos con visualizaciones y análisis avanzados brindan visibilidad continua de la postura de cumplimiento de IEC 62443 en todos los controles de seguridad aplicables.

Pruebas continuas de software

La verificación y validación del software IEC 62443 a lo largo del ciclo de vida de desarrollo se logra mejor integrando procedimientos de prueba de seguridad directamente en los procesos de desarrollo y operaciones (DevOps). A medida que el software sufre cambios y actualizaciones, las medidas de seguridad se validan constantemente para garantizar una protección continua contra posibles amenazas. Este enfoque garantiza que la seguridad no sea una ocurrencia tardía sino un aspecto fundamental del desarrollo y la entrega de software.

Verificación automatizada de estándares de codificación internos

Además de adoptar estándares de codificación como CERT, muchas organizaciones implementan sus propias políticas de codificación de seguridad interna personalizadas. Estas directrices internas están diseñadas para abordar los distintos desafíos de seguridad y especificaciones de sus sistemas. Con frecuencia se emplean herramientas automatizadas de análisis de código para garantizar el cumplimiento tanto de los estándares externos como de las políticas internas. Este proceso garantiza que las prácticas de desarrollo de software se alineen consistentemente con los estándares de seguridad esenciales, minimizando los riesgos potenciales en varios entornos de desarrollo.

IA y ML para un mejor análisis de código

La integración de la tecnología AI y ML capacidades en herramientas de análisis estático marca un avance significativo para las organizaciones que buscan reforzar la seguridad y confiabilidad de sus sistemas de software. Una aplicación notable de la IA en el análisis estático implica aprovechar las interacciones históricas del código y los resultados de los análisis anteriores para contextualizar y priorizar las violaciones de codificación identificadas y los hallazgos de vulnerabilidad.

Estas tecnologías innovadoras ofrecen la promesa de optimizar los procesos de calidad del software mediante la automatización de los esfuerzos manuales y la mejora de la eficacia del análisis estático. Esto representa solo el comienzo de un viaje transformador, con innovación y refinamiento continuos preparados para elevar aún más la eficacia del análisis estático impulsado por IA en el dominio del software crítico para la seguridad.

Creación automatizada de pruebas unitarias

Las pruebas unitarias son un principio fundamental descrito en IEC 62443 y desempeñan un papel fundamental en la mejora de la calidad y confiabilidad de las bases de código de software. Al facilitar la verificación sistemática de unidades de código individuales, las pruebas unitarias permiten a los desarrolladores identificar defectos de seguridad en las primeras etapas del proceso de desarrollo, reduciendo así el riesgo de que costosos errores y vulnerabilidades lleguen a producción.

La ejecución automatizada de pruebas unitarias agiliza el flujo de trabajo de pruebas y proporciona a los desarrolladores comentarios rápidos sobre la funcionalidad de su código. Además, la compatibilidad con Mocking y Stubbing permite a los desarrolladores aislar unidades de código y simular dependencias, lo que garantiza una cobertura de pruebas integral. En última instancia, las pruebas unitarias cultivan una cultura de calidad y permiten a los equipos de desarrollo ofrecer productos de software seguros y confiables.

Resum

Los riesgos de los entornos de sistemas de control y automatización industrial (IACS) comprometidos son demasiado altos como para pasarlos por alto. Garantizar el cumplimiento integral del estándar ISA/IEC 62443 se ha vuelto imperativo para proteger estos sistemas críticos de la creciente amenaza de ataques cibernéticos.

Sin embargo, mantener el cumplimiento continuo del estándar ISA/IEC 62443 presenta desafíos importantes, particularmente dada la naturaleza compleja del software IACS. Los estrictos requisitos de verificación del estándar que abarcan codificación segura, pruebas de vulnerabilidad, evaluaciones de penetración y trazabilidad de requisitos plantean obstáculos considerables que no pueden abordarse de manera eficiente únicamente mediante procesos manuales.

Aquí es donde la automatización de pruebas inteligente surge como una solución crucial. Al integrar el escaneo de seguridad automatizado, el análisis dinámico y las pruebas de validación directamente en los canales de CI/CD, las organizaciones pueden lograr el cumplimiento de ISA/IEC 62443 de extremo a extremo a medida que evolucionan las aplicaciones IACS.

Al aprovechar la automatización de pruebas, las organizaciones pueden mitigar los riesgos de forma proactiva, garantizar el cumplimiento normativo y fortalecer la resiliencia de sus sistemas de control y automatización industrial frente a las ciberamenazas en evolución.