Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële...

41
Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk Jaap Westeneng Endress+Hauser

Transcript of Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële...

Page 1: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk

Jaap Westeneng

Endress+Hauser

Page 2: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk

De industrie wordt met de opkomst van industriële netwerken en IoT meer en meer

uitgedaagd om door en over de verschillende domein lagen heen transparant

informatie te ontsluiten om zodoende invulling te geven aan de toenemende vraag

naar BIG DATA en connectiviteit.

In de praktijk kan de invulling en realisatie van transparantie en connectiviteit

complex worden als verschillende infrastructuren, industriële communicatie

componenten en protocollen naast elkaar worden gebruikt en met elkaar verbonden

worden.

Jaap Westeneng, Product Manager Asset Management, Endress+Hauser

Page 3: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

BIG MINING is like gold mining…

Page 4: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

…It is team work…

Page 5: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

…pays off well…

London Good Delivery Bar weights around 12.5 kilo (400 troy ounces)

1 troy ounce = 31,1035 gram

1 gram = € 40,00

London Good Delivery Bar = € 500.000,00

Page 6: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

…and needs to be secured

Page 7: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

…some DATA is really hard to get

Page 8: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Process Control (OT) Enterprise (IT)

The Challenge #1

• From process control domain smart device (e.g. HART) can’t be managed and maintained centrally because OT components doesn’t provide a smart pass-through channel (e.g. FDT/DTM).

Maintenance (IT)

Sensor Remote IO Gateway Control CMMS

DCM

OWS

TCP/UDP PROFINET PROFIBUS DP HART

4-20mA Fieldbus Ind. Eth. Ind. Eth.

Ind. Eth.

AIH AOH

Page 9: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Process Control (OT)

Maintenance (OT)

The Challenge #2

• If all OT components will become smart there will be a proliferation of unstructured data publishers!

Enterprise (IT)

Sensor Gateway

Control

CMMS

OWS

PROFIBUS PA

Fieldbus Ind. Eth.

Ind. Eth.

Gateway

Fieldbus

PROFIBUS DP

Ind. Eth.

TCP/UDP TCP/UDP

DCM

Page 10: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

The Challenge #3

• Direct secure connection between OT and cloud applications are technically feasible but not allowed by corporate policies (e.g. no Internet connection in OT)

Process Control (OT)

Maintenance (OT)

Cloud

OWS

DCM

Enterprise (IT)

CMMS AIM

DMZ

Page 11: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

From phone to smart phone

Page 12: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

From switch to managed (smart) switch

Digital communication protocols (IGMP, SNMP, DHCP, SMTP, HTTP, Telnet, Syslog, SNMP, LLDP,…)

Virtual Local Area Network (VLAN)

Network Address Translation (NAT) Embedded webserver

Firmware updates

Embedded OPC UA server

Event logging

Switch

Page 13: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

From gateway to smart gateway

Communication protocol transparency

Mail notification

Device diagnostics Embedded webserver

Firmware updates

Embedded OPC UA server

Event logging

Communication protocol gateway

Page 14: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

From device to smart device

4-20 mA Process value

Digital communication protocols (HART, Modbus, PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP,…)

AI TOT

DI DO

Multiple digital process variables

Device diagnostics Embedded webserver

Embedded Device Driver

Embedded device verification

Embedded OPC UA server

Monitoring + Optimization

Page 15: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

IIoT Vision

• The promise of connecting everything within an industrial environment to get complete visibility into its operations and allow the best real-time decisions to be made—with or without human intervention—will transform how we manufacture for years to come. The premise for this next industrial evolution is the Industrial Internet of Things (IIoT).

IIoT Benefits

Page 16: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

The Premise

IT OT IOT + = IT OT IOT - = IT OT IOT ˄ ≠ (IT OT) IOT + Industrial Internet of Things The concept of connecting all hardware and software components within an industrial environment for complete visibility into operations at any time of day and from any location.

Page 17: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Critical capabilities for enabling IIoT Platform

• Connectivity This includes all necessary hardware and software to network within the plant and the enterprise, standards for integrating machines, clouds, applications and the technology for quickly and efficiently managing devices, moving data, and triggering events.

• Cloud Includes all of the various clouds across an enterprise to implement computing and storage capabilities wherever they are most needed—at the edge, within the plant, at the enterprise, or outside the firewall

• Big Data Analytics Includes the use of a broad set of statistical and optimization tools to cleanse, monitor, and analyze both structured and unstructured data for enabling unprecedented insights

• Application Development Includes the needed tools for quickly and easily creating new mash up software applications that leverage all other areas of the IIoT platform as well as quickly and easily moving existing legacy applications on top of the platform as well.

Page 18: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

ISA/IEC-62443/ISA-99 Based Industrial Control System (ICS) Cyber security

7 Steps to Industrial Control System Security • Assess existing systems

• Document policies and procedures

• Train personnel and contractors

• Segment the control system network

• Control access to the system

• Harden the components of the system

• Monitor and maintain system security Source http://www.exida.com/ICS-Cybersecurity/7-Steps-to-Control-System-SCADA-System-Security

Page 19: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

ISA/IEC-62443/ISA-99 Based Industrial Control System (ICS) Cyber security

The ANSI/ISA-99 standards provide the base documents for the ISO/IEC standards in Industrial Control Security, known as IEC-62443.

Over the next few years, these standards are expected to become the core standards for Industrial Control Security worldwide.

Source http://www.exida.com/ICS-Cybersecurity/7-Steps-to-Control-System-SCADA-System-Security

Page 20: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

ISA/IEC-62443/ISA-99 Based Industrial Control System (ICS) Cyber security

• Zone is defined as a grouping of logical or physical assets that share common security requirements based on factors such as criticality and consequence.

• Conduit is a path for the flow of information between two zones.

– It can provide the security functions that allow different zones to communicate securely.

– Any transfer of electronic data between zones must have a conduit.

Zone J1

Supervisory

Zone C1

Basic Control

Page 21: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Newton's Third Law

Newton, Sir Isaac (1642-1727)

Open Secure

Page 22: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Is this the picture you have in mind for the Automation structure?

• Proven and widely accepted structure.

• Highly available and mature systems.

• Supports sustainable operations with long life cycles.

Field level

Basic Automation

Manufacturing Execution Level

Enterprise Resource Planning

Page 23: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

IT

Information Technology (IT) A business network consisting of hardware and software that allows for the storing, retrieving, and sending information for human consumption.

OT

Operational Technology (OT) An automation network consisting of hardware and software that is responsible for monitoring and/or controlling industrial devices, processes, and events in the enterprise.

Process Control Network (PCN)

De Militarized Zone (DMZ) DMZ

Enterprise Network

Plant Network

Process Information Network (PIN)

Basic Control Level 1

Process Level 0

Supervisory Level 2

Safety

Manufacturing Level 3

Enterprise Level 4

Boundary Level 5

OT & IT | ISA-99 based Industrial Control System (Perdue model)

Zone D1

Zone M1

Zone E1

Zone B1

Zone O1 Zone O2

Zone S1

Zone C1

Zone J1

Zone P1

Zone W1

Zone C2

Zone J2

Router

Conduit

Zone

Level 0.5

Level 1.5

Level 2.5 DCM

4-20mA HART

Industrial Ethernet

Fieldbus

Wireless HART

EWS OWS

Historian Patching Analysis

4-20mA HART

CMMS

Cloud Apps

ERP

Page 24: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

OT

Operational Technology (OT) An automation network consisting of hardware and software that is responsible for monitoring and/or controlling industrial devices, processes, and events in the enterprise.

Process Control Network (PCN)

Plant Network

Process Information Network (PIN)

Basic Control Level 1

Process Level 0

Supervisory Level 2

Safety

Manufacturing Level 3

OT | Device Configuration Management (DCM) [Challenge #1] Maintenance

Bypass (Multiplexer + Smart Gateway)

Bypass (Smart Fieldbus Gateway)

Pass-through (Remote IO + AIH + AOH)

Bypass (Smart Wireless)

Pass-through (Smart switch)

DCM

Page 25: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Definition

Edge

The part of the network that bridges the gap between Information Technology and Operation Technology, where the rich resources available in the cloud are not directly available.

Page 26: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

IoT Edge Solution

• In order to seamlessly integrate industrial data into IIoT, a new communications platform is required.

• Within OT, the platform must understand the various network topologies and data protocols that will be encountered.

• Within IT, the platform must be able to transform the data it collects and push it into the cloud via IIoT standards.

• With the lack of computer networking infrastructure in OT, this platform must be embeddable and run within a standalone appliance or an edge-based device where IT and OT converge.

Page 27: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

DMZ

Enterprise Level 4

Boundary Level 5 O

T

Operational Technology (OT) An automation network consisting of hardware and software that is responsible for monitoring and/or controlling industrial devices, processes, and events in the enterprise.

Process Control Network (PCN)

Plant Network

Process Information Network (PIN)

Basic Control Level 1

Process Level 0

Supervisory Level 2

Safety

Manufacturing Level 3

OT-IT | IoT Edge Gateway (M+O) [Challenge #2] Monitoring Optimization Router

IoT App

IoT Application

Monitoring + Optimization

IoT Edge

IIoT Edge Gateway

MQTT CoAP AMQP

Page 28: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Is current Automation Structure ready for IoT?

• Additive to existing structures

• Open for new approaches within Industrie 4.0

• Based on existing standards

• Simple integration of fast changing IT components from field level up to enterprise level

• Significant improvements of cost per sensor due to open and integrative approaches

• No risk of availability and safety of installed base

Field level

Basic Automation

Manufacturing Execution Level

Enterprise Resource Planning

Enhancement of existing approaches as a baseline for the efficient and flexible utilization of Industrie 4.0 with the process industry

Open

Secure

Page 29: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

NO

A

IT

DMZ

Enterprise Level 4

Boundary Level 5

OT

Basic Control Level 1

Process Level 0

Supervisory Level 2

Safety

Manufacturing Level 3

NOA | IoT Edge Gateway (M+O) [Challenge #3]

Router

IoT App

Zone N1

Zone N2

IoT Edge

Page 30: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Information

Jaap Westeneng Business Development Manager Endress+Hauser B.V. Nikkelstraat 6 1411 AJ Naarden [email protected] T 035-6958717 M 06-53729616 Plant Asset Management solutions Industrial Communication Technologies

Page 31: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële
Page 32: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Zone O1 Zone O2

Zone D1

Zone M1

Zone E1

Zone B1

Page 33: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële
Page 34: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Zone S1

Zone C1

Zone J1

Zone P1

Zone W1

Zone C2

Zone J2

Zone

Page 35: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Level 0.5

Level 1.5

Level 2.5

Conduit

Page 36: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële
Page 37: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële
Page 38: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële
Page 39: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Router

Page 40: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

Router

Page 41: Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk · 2017. 3. 16. · Veilige industriële netwerk oplossingen in de praktijk De industrie wordt met de opkomst van industriële

DCM

4-20mA HART

Industrial Ethernet

Fieldbus

Wireless HART

EWS OWS

Historian Patching Analysis

4-20mA HART

CMMS

Cloud Apps

ERP