Beschreibung
Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrich tung zum Übertragen von Daten zwischen einem realen ersten Netzwerk und einem realen zweiten Netzwerk.
Zur sicheren Kommunikation zwischen einem sicherheitskriti schen Netzwerk, wie beispielsweise einem Produktionsnetzwerk oder einem Bahnsicherungsnetzwerk, und einem offenen Netz werk, wie beispielsweise einem lokalen Netzwerk oder dem In ternet, werden herkömmlicherweise insbesondere Übertragungs vorrichtungen, wie Datendioden oder Firewalls eingesetzt, um eine unidirektionale Datenübertragung zwischen dem sicher- heitskritischen Netzwerk und dem offenen Netzwerk zu ermögli chen. Diese Übertragungsvorrichtungen sind beispielsweise da zu eingerichtet sicherzustellen, dass von dem offenen Netz werk keine beliebigen Daten an das sicherheitskritische Netz werk übermittelt werden können und sind insbesondere ferner dazu eingerichtet, das sicherheitskritische Netzwerk vor An griffen und Eindringversuchen (engl. "Intrusion attempts") zu schützen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Übertragungsvorrichtung be reitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen einem realen ersten Netz werk und einem realen zweiten Netzwerk vorgeschlagen. Die Übertragungsvorrichtung weist einen ersten Netzwerk-Port zum Koppeln an das reale erste Netzwerk und einen zweiten Netz werk-Port zum Koppeln an das reale zweite Netzwerk auf und umfasst ferner: eine an dem ersten Netzwerk-Port verbundene Simulations- Einheit, die dazu eingerichtet ist, über den ersten Netzwerk- Port von dem realen ersten Netzwerk netzwerkspezifische Daten
zu erhalten, in Abhängigkeit von den erhaltenen netzwerkspe zifischen Daten ein virtuelles Simulationsnetzwerk von dem realen ersten Netzwerk bereitzustellen, und das bereitge stellte virtuelle Simulationsnetzwerk über den zweiten Netz werk-Port für einen Zugriff auf das bereitgestellte virtuelle Simulationsnetzwerk von dem realen zweiten Netzwerk aus be reitzustellen.
Durch die bereitgestellte Übertragungsvorrichtung ist es mög lich, ein virtuelles Simulationsnetzwerk von dem realen ers ten Netzwerk über den zweiten Netzwerk-Port mittels realer netzwerkspezifischer Daten, von beispielsweise realen Teil nehmern des realen ersten Netzwerkes, bereitzustellen. Infol gedessen, wenn nun ein Angreifer von dem realen zweiten Netz werk aus auf das vermeintlich erste reale Netzwerk, nämlich das virtuelle Simulationsnetzwerk, zugreifen oder dieses an greifen will, greift der Angreifer in Wirklichkeit das virtu elle Simulationsnetzwerk anstelle des realen ersten Netzwerks an, oder greift auf dieses zu.
Diese gezielte Irreführung des Angreifers hat den Vorteil, dass sich die Sicherheit vor Zugriffen oder Angriffen von dem realen zweiten Netzwerk aus auf das reale erste Netzwerk er höht und infolgedessen die Zuverlässigkeit und Sicherheit bei der Datenübertragung zwischen dem realen ersten Netzwerk und dem realen zweiten Netzwerk erhöht wird.
Unter dem Begriff "real" wird vorliegend insbesondere ver standen, dass das erste Netzwerk und das zweite Netzwerk in der Realität als ein existierendes Netzwerk ausgebildet sind. Das existierende Netzwerk kann ein physikalisches Netzwerk sein, beispielsweise realisiert in Hardware, oder ein virtu elles (virtualisiertes) Netzwerk sein, beispielsweise reali siert mittels virtueller Maschinen und/oder virtuellen Swit ches, oder ein hybrides Netzwerk (teil-virtualisiertes Netz werk) sein. Ein virtualisiertes Netzwerk, wie ein virtuelles erstes Netzwerk, ist beispielsweise ein Netzwerk, welches
virtuell aufgesetzt wird oder als eine Netzwerk- Virtualisierung ausgebildet ist.
Unter dem Begriff "virtuell" wird vorliegend vorzugsweise verstanden, dass das Simulationsnetzwerk das erste reale Netzwerk simuliert oder virtuell abbildet. Das virtuelle Si mulationsnetzwerk simuliert insbesondere zumindest Teile oder Teilnehmer des realen ersten Netzwerkes. Dabei wird insbeson dere deren Funktion und Wirkung durch das virtuelle Simulati onsnetzwerk simuliert. Ein simulierter Teilnehmer kann auch als ein sogenannter "Honeypot" und die Simulation eines rea len Netzwerks kann als eine Simulation eines "Honeypot- Netzwerkes" bezeichnet werden, auch als Honeynet bezeichnet. Die Simulations-Einheit kann auch dazu eingerichtet sein, ei ne Mehrzahl V von virtuellen Simulationsnetzwerken von einer Mehrzahl N von realen ersten Netzwerken zu erstellen und die se Mehrzahl V über den zweiten Netzwerk-Port bereitzustellen.
Unter dem Begriff "verbinden" und "verbunden" wird vorliegend insbesondere verstanden, dass eine Einheit, beispielsweise die Simulations-Einheit, unmittelbar oder mittelbar über zu mindest eine andere Komponente oder ein anderes Bauteil mit beispielsweise dem ersten Netzwerk-Port oder anderen Kompo nenten der Übertragungsvorrichtung verbunden ist.
Ein Netzwerk-Port, wie der erste oder der zweite Netzwerk- Port, ist insbesondere als ein physikalischer Netzwerk-Port ausgebildet. Der physikalische Netzwerk-Port weist vorzugs weise eine RJ-45-Verbindung, eine M12-Verbindung oder eine Single-Pair- Ethernet-Verbindung auf, um jeweils mit dem rea len ersten Netzwerk oder dem realen zweiten Netzwerk verbun den oder gekoppelt zu werden. Die Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise weitere Netzwerk-Ports, zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Netzwerk-Port, umfassen. Auch kann der erste und/oder der zweite Netzwerk-Port ein Teil einer Netz werkadresse sein, der die Zuordnung von TCP-Verbindungen ("Transmission Control Protocol") und UDP-Verbindungen ("User Datagram Protocol") und Datenpaketen zu Server und/oder Cli-
ents, die in dem realen ersten und/oder realen zweiten Netz werk angeordnet sind, ermöglicht.
Insbesondere ist die Simulations-Einheit dazu eingerichtet, bei dem Bereitstellen des virtuellen Simulationsnetzwerkes das reale erste Netzwerk zu simulieren. In anderen Worten um fasst das Bereitstellen durch die Simulations-Einheit vor zugsweise ein Simulieren des realen ersten Netzwerkes.
Der Zugriff ist insbesondere ein Zugriff eines Teilnehmers oder ein Angriff eines Angreifers von dem realen zweiten Netzwerk aus über den zweiten Netzwerk-Port auf das virtuelle Simulationsnetzwerk. Der Angriff kann ein Software-Angriff, insbesondere ein Hacker-Angriff sein. Ein Software-Angriff ist insbesondere ein Angriff auf das virtuelle Simulations netzwerk über den zweiten Netzwerk-Port von dem realen zwei ten Netzwerk aus. Der Angriff kann auch einen Angriffsversuch und/oder einen Eindringversuch auf die Übertragungsvorrich tung umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Simulations-Einheit fer ner dazu eingerichtet, das virtuelle Simulationsnetzwerk in Abhängigkeit von zumindest drei unterschiedlichen Simulati onsstufen zu simulieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Simulations- Einheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den erhaltenen netzwerkspezifischen Daten das virtuelle Simulationsnetzwerk in einer ersten Simulationsstufe der zumindest drei unter schiedlichen Simulationsstufen mittels zumindest einer Netz werktopologie des realen ersten Netzwerkes, in einer zweiten Simulationsstufe der zumindest drei unterschiedlichen Simula tionsstufen mittels zumindest einer Schicht eines Netzwerk protokolls und/oder einer Anzeige eines Services auf Basis des realen ersten Netzwerkes und in einer dritten Simulati onsstufe der zumindest drei unterschiedlichen Simulationsstu fen mittels zumindest einer inhaltsplausiblen Webseite auf Basis des realen ersten Netzwerkes zu simulieren.
Durch das Simulieren des virtuellen Simulationsnetzwerkes mittels unterschiedlicher Simulationsstufen ist es in vor teilhafter Weise möglich, dem Angreifer von dem realen zwei ten Netzwerk aus nur bestimmte Daten des realen ersten Netz werkes, die von der jeweiligen Simulationsstufe abhängen, zur Verfügung zu stellen oder für diesen durch das virtuelle Si mulationsnetzwerk anzeigen zu lassen. Durch eine jede Erhö hung der Simulationsstufe, beispielsweise wenn das virtuelle Simulationsnetzwerk von der ersten auf die zweite Simulati onsstufe erhöht wird, können weitere Daten des realen ersten Netzwerkes dem Angreifer durch das virtuelle Simulationsnetz werk bereitgestellt werden. Infolgedessen wird das virtuelle Simulationsnetzwerk bei jeder Erhöhung der Simulationsstufe immer genauer in Bezug auf das reale erste Netzwerk abgebil det. In anderen Worten umfasst bei jeder Erhöhung der Simula tionsstufe das virtuelle Simulationsnetzwerk weitere Daten des realen ersten Netzwerkes.
Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Angreifer auf das virtuelle Simulationsnetzwerk zugreifen o- der dieses angreifen will und somit erhöht sich die Wahr scheinlichkeit der Irreführung des Angreifers. Dies hat den Vorteil, dass sich die Sicherheit vor Zugriffen von dem rea len zweiten Netzwerk aus auf das reale erste Netzwerk erhöht und infolgedessen die Zuverlässigkeit und Sicherheit bei der Datenübertragung zwischen dem realen ersten Netzwerk und dem realen zweiten Netzwerk erhöht wird.
Eine Netzwerktopologie des realen ersten Netzwerkes umfasst insbesondere einen oder mehrere Endpunkte des realen ersten Netzwerkes. Ein Endpunkt ist insbesondere eine Schnittstelle eines Teilnehmers des realen ersten Netzwerkes. Ein Teilneh mer ist beispielsweise ein Computer, wie ein Server, ein Cli ent oder ein Router. Die Netzwerktopologie umfasst insbeson dere die Anordnung der Teilnehmer und die Verbindung der Teilnehmer untereinander in dem realen ersten Netzwerk. Ent sprechendes gilt für das reale zweite Netzwerk.
Eine Schicht eines Netzwerkprotokolls ist insbesondere Teil des TCP/IP-Referenzmodells ("Transmission Control Proto- col "/"Internet Protocol"), welches eine Gruppe von Netzwerk protokollen mittels unterschiedlicher Schichten abbildet.
Die erste Simulationsstufe umfasst insbesondere die Simulati on der Netzwerktopologie, der in der Netzwerktopologie vor handenen Netzwerk-Ports und darüber hinaus welche Netzwerk- Ports erreichbar und welche unerreichbar sind. Die erste Si mulationsstufe kann insbesondere den Schichten 1 - 3 gemäß dem OSI/ISO- Schichtmodell, zugeordnet werden, so dass vor zugsweise die physikalischen Teilnehmer des realen ersten Netzwerkes sowie deren Media-Access-Control- Adresse(MAC) und/oder Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse) in dem virtu ellen Simulationsnetzwerk in der ersten Simulationsstufe si muliert werden können.
Die Verwendung der ausschließlich ersten Simulationsstufe hat insbesondere den Vorteil, dass bei der Simulation des virtu ellen Simulationsnetzwerkes ein geringer Speicher- sowie Re chenaufwand anfällt, da der Simulationsaufwand aufgrund der simulierten Netzwerktopologie mit den Netzwerk-Ports gering ausfällt.
Die zweite Simulationsstufe umfasst insbesondere die Simula tion einer Schicht eines Netzwerkprotokolls oder eine Anzeige eines Service. Ein Service ist beispielsweise die Simulation eines TCP/UDP-Ports ("User Datagram Protocol") oder eine er zeugte Antwort auf eine HTTP-Anfrage ("Hypertext Transfer Protocol") durch eine zufällig generierte inhaltsleere Web seite.
Die dritte Simulationsstufe umfasst vorzugsweise die Simula tion einer inhaltsplausiblen Webseite. Eine inhaltsplausible Webseite kann einer Webseite entsprechen, in der die grafi sche Oberfläche, beispielsweise einer SPS-Software (Speicher programmierbaren Steuerung), angezeigt wird. Auf dieser gra-
fischen Oberfläche der inhaltsplausiblen Webseite können dann Messwerte, wie Druck oder Temperatur einer realen SPS, welche eine reale Maschine des realen ersten Netzwerkes ansteuert, angezeigt werden. Die Messwerte können auch so simuliert wer den, dass sich diese über die Zeit beliebig verändern. Auch können diese Messwerte als eine Reaktion auf einen Angriff durch den Angreifer derart verändert werden, dass der Angrei fer davon ausgeht, er habe erfolgreich die reale Anlage oder die SPS des realen ersten Netzwerkes angegriffen. Ebenso kann die inhaltsplausible Webseite als eine statische Webseite ausgebildet sein, welche ihre grafische Oberfläche nicht ver ändert. Die dritte Simulationsstufe umfasst ferner insbeson dere die Simulation einer Applikationslogik des ersten Netz werkes. Die Applikationslogik umfasst vorzugsweise Algorith men und/oder Regeln zur Beschreibung von Funktionen von End punkten, wie beispielsweise Teilnehmern, des ersten Netzwer kes.
Diese Möglichkeiten der Simulation durch die dritte Simulati onsstufe führen dazu, dass der Angreifer davon ausgeht, er befinde sich auf der echten, realen Webseite des realen ers ten Netzwerkes oder greift auf das reale erste Netzwerk zu. Dies erhöht signifikant die Wahrscheinlichkeit der Irrefüh rung des Angreifers. Dies hat den Vorteil, dass sich die Si cherheit vor Zugriffen von dem realen zweiten Netzwerk aus auf das reale erste Netzwerk erhöht und infolgedessen die Zu verlässigkeit und Sicherheit bei der Datenübertragung zwi schen dem realen ersten Netzwerk und dem realen zweiten Netz werk erhöht wird.
Zusätzlich ist denkbar, dass technische Prozesse von realen Maschinen des realen ersten Netzwerkes in der dritten Simula tionsstufe oder in einer weiteren, numerisch höheren Simula tionsstufe simuliert werden können. Insbesondere in einer nu merisch sehr hohen Simulationsstufe simuliert das virtuelle Simulationsnetzwerk exakt das reale erste Netzwerk und dessen technische Prozesse. Infolgedessen ist das virtuelle Simula tionsnetzwerk oder der Honeypot besonders realitätsnah ausge-
bildet. Diese besonders realitätsnahe Ausbildung kann auch als eine "Digitaler Zwilling" bezeichnet werden.
Die unterschiedlichen Simulationsstufen korrespondieren ins besondere mit den Schichten des OSI/ISO-Schichtenmodells.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Übertra gungsvorrichtung ferner eine Konfigurations-Einheit, die dazu eingerichtet ist, über den ersten Netzwerk-Port von dem rea len ersten Netzwerk netzwerkspezifische Daten zu erhalten, diese zu analysieren und die analysierten netzwerkspezifi schen Daten als Konfigurationsdaten zum Konfigurieren des virtuellen Simulationsnetzwerkes zu verwenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Konfigurations- Einheit ferner dazu eingerichtet, mittels der Konfigurations daten das virtuelle Simulationsnetzwerk zumindest zu einem bestimmten Zeitpunkt automatisch zu konfigurieren, wobei der zumindest eine bestimmte Zeitpunkt einen Zeitpunkt während des Betriebes der Simulations-Einheit umfasst.
Die Übertragungsvorrichtung umfasst insbesondere eine CPU ("Central Processing Unit"), in welcher die Simulations- Einheit und die Konfigurations-Einheit implementiert sind.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Simulations-Einheit oder die Konfigurations-Einheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Ein heit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steu errechner eines Fahrzeuges ausgebildet sein. Bei einer soft waretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Rou tine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Ob jekt ausgebildet sein.
Die Konfigurationsdaten umfassen insbesondere die netzwerk spezifischen Daten des realen ersten Netzwerkes. Die Konfigu-
rationsdaten umfassen zumindest die Netzwerktopologie des re alen ersten Netzwerkes, die IP-Adressen der Teilnehmer des realen ersten Netzwerkes und die Services, die auf dem realen ersten Netzwerk ausgeführt werden.
Die Konfigurations-Einheit ermöglicht es in vorteilhafter Weise, mittels der Konfigurationsdaten das virtuelle Simula tionsnetzwerk zu konfigurieren. Unter einem "Konfigurieren" wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Konfigura tions-Einheit der Simulations-Einheit, insbesondere dem simu lierten, virtuellen Simulationsnetzwerk bereits durch die Konfigurations-Einheit vorverarbeitete Daten aus dem realen ersten Netzwerk, beispielsweise Netzwerktopologien mit den Teilnehmern, Netzwerk-Ports oder IP-Adressen von Teilnehmern, zukommen lässt. Dadurch entfällt ein Extrahieren oder ein Aufbereiten der erhaltenen netzwerkspezifischen Daten durch die Simulations-Einheit. Damit verringert sich insbesondere der Konfigurationsaufwand beim erstmaligen oder beim wieder holten Einrichten des virtuellen Simulationsnetzwerkes.
Insbesondere kann die Konfigurations-Einheit mittels eines Algorithmus zum maschinellen Lernen, beispielsweise mittels neuronalen Netzen, die Netzwerktopologie oder das Layout des realen ersten Netzwerkes lernen. Damit verringert sich ebenso der Aufwand bei der erstmaligen oder wiederholten Einrichtung oder Konfiguration des virtuellen Simulationsnetzwerkes.
Der bestimmte Zeitpunkt umfasst insbesondere einen Zeitpunkt während des Betriebes der Simulations-Einheit, beim Starten der Simulations-Einheit, bei einem Wechsel der Simulations stufe und/oder einen bestimmten Zeitpunkt, der durch einen Bediener oder Administrator der Übertragungsvorrichtung vor gegeben wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvor richtung dazu eingerichtet, die Simulations-Einheit und die Konfigurations-Einheit parallel auszuführen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Simulations- Einheit und die Konfigurations-Einheit gleichzeitig oder pa rallel ausgeführt werden oder gleichzeitig aktiv oder im Be trieb sind. Die parallele Ausführung der Konfigurations- Einheit in Kombination mit der Simulations-Einheit führt zu dem technischen Effekt, dass während des Betriebes das virtu elle Simulationsnetzwerk einerseits mittels der Simulations- Einheit in den jeweiligen Simulationsstufen anpassbar ist, und andererseits das erstmalige und/oder wiederholte Einrich ten durch eine bessere Datenbasis auf Basis der Konfigurati onsdaten der Konfigurations-Einheit erleichtert wird und da mit der Konfigurationsaufwand reduziert wird. Zusätzlich kann damit der Detailgrad des virtuellen Simulationsnetzwerkes er höht werden. Durch die möglichst realistische Simulation des realen ersten Netzwerkes steigt insbesondere die Wahrschein lichkeit, dass potentielle Angreifer von einem Zugriff auf das reale erste Netzwerk abgelenkt werden, so dass sich damit die die Sicherheit erhöhen lässt. Infolgedessen werden die Zuverlässigkeit und Sicherheit bei der Datenübertragung zwi schen dem realen ersten Netzwerk und dem realen zweiten Netz werk erhöht.
Unter parallel wird insbesondere verstanden, dass die Über tragungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Simulations- Einheit und die Konfigurations-Einheit gleichzeitig oder si multan auszuführen oder zu betreiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvor richtung dazu eingerichtet, über einen zwischen dem realen ersten Netzwerk und dem ersten Netzwerk-Port angeordneten Netzwerk-Switch Daten von dem realen ersten Netzwerk zu emp fangen, wobei zumindest ein Eingang des Netzwerk-Switches zur Übertragung von Daten mit dem realen ersten Netzwerk verbun den ist und ein als ein Ausgang des Netzwerk-Switches ausge bildeter Spiegelungs-Port zur Übertragung von Daten mit dem ersten Netzwerk-Port verbunden ist.
Durch die Verwendung eines Netzwerk-Switches mit Spiegelungs- Port (engl, "mirror port") ist es in vorteilhafter Weise mög lich, den gesamten Datenverkehr des realen ersten Netzwerkes an dem ersten Netzwerk-Port für die Übertragungsvorrichtung bereitzustellen. Dadurch wird es in vorteilhafter Weise der Übertragungsvorrichtung ermöglicht, den Datenverkehr jedes Teilnehmers des realen ersten Netzwerkes zu erhalten und zu analysieren.
Insbesondere ist zwischen dem realen ersten Netzwerk und dem Netzwerk-Switch ein erster Verbindungsabschnitt, zwischen dem Netzwerk-Switch und der Übertragungsvorrichtung ein zweiter Verbindungsabschnitt und zwischen der Übertragungsvorrichtung und dem realen zweiten Netzwerk ein dritter Verbindungsab schnitt angeordnet. Der erste Verbindungsabschnitt stellt insbesondere eine Verbindung zwischen dem realen ersten Netz werk und dem Netzwerk-Switch her. Der zweite Verbindungsab schnitt stellt vorzugsweise eine Verbindung zwischen dem Netzwerk-Switch und der Übertragungsvorrichtung her. Der dritte Verbindungsabschnitt stellt beispielsweise eine Ver bindung zwischen dem realen zweiten Netzwerk und der Übertra gungsvorrichtung her. Der erste, zweite und/oder dritte Ver bindungsabschnitt ist insbesondere drahtgebunden, beispiels weise in Form zumindest einer Kupferleitung oder einer Alumi niumleitung, und/oder optisch in Form zumindest einer Glasfa serleitung ausgebildet. Der Netzwerk-Switch kann auch als Switch bezeichnet werden.
Der Spiegelungs-Port des Netzwerk-Switches dient insbesondere dazu, den Netzwerkverkehr des realen ersten Netzwerkes zu spiegeln, um damit den gesamten Daten- und/oder Netzwerkver kehr des realen ersten Netzwerkes der Übertragungsvorrichtung an dem ersten Netzwerk-Port bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvor richtung dazu eingerichtet, eine Übertragung von Daten zwi schen dem realen ersten Netzwerk und dem realen zweiten Netz-
werk in einer Übertragungsschicht, Schicht 2 gemäß dem OSI/ISO-Schichtmodell, durchzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das reale erste Netzwerk ein Steuerungsnetzwerk, insbesondere ein Produkti onsnetzwerk oder ein Bahnsicherungsnetzwerk, und das reale zweite Netzwerk ein Diagnosenetzwerk, ein lokales Netzwerk oder das Internet.
Das reale erste Netzwerk ist insbesondere als ein sicher- heitskritisches Netzwerk ausgebildet, während das reale zwei te Netzwerk als ein offenes Netzwerk ausgebildet ist. Auch kann das reale erste Netzwerk als ein Netzwerk mit einer ho hen Sicherheitsanforderung bezeichnet werden, während das re ale zweite Netzwerk als ein Netzwerk mit geringer Sicher- heitsanforderung bezeichnet wird.
Ein Produktionsnetzwerk wird insbesondere in einer Produkti onsanlage verwendet. Die Produktionsanlage umfasst insbeson dere mehrere über das Produktionsnetzwerk miteinander verbun dene Maschinen und Computer.
Ein Bahnsicherungsnetzwerk umfasst vorzugsweise Leit- und Si cherheitstechnik für eine Schieneninfrastruktur.
Das Steuerungsnetzwerk umfasst insbesondere ein Straßensiche rungsnetzwerk, welches Leit- und Sicherheitstechnik für eine Straßeninfrastruktur aufweist.
Ein lokales Netzwerk umfasst beispielsweise ein LAN ("Local Area Network") und/oder ein WLAN ("Wireless Local Area Net work").
Das reale erste Netzwerk und das reale zweite Netzwerk umfas sen jeweils insbesondere zumindest einen Endpunkt, welcher als ein jeweiliger Teilnehmer ausgebildet ist. Das reale ers te Netzwerk und/oder das reale zweite Netzwerk umfassen ins besondere jeweils mehrere Teilnehmer, die miteinander verbun den sind und dadurch das jeweilige Netzwerk ausbilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvor richtung teilweise oder vollständig als eine unidirektionale Datendiode, als eine Firewall oder als ein Gateway ausgebil det.
Eine unidirektionale Datendiode ist insbesondere eine Einweg- Kommunikationseinrichtung, die eine physikalisch rückwir kungsfreie Trennung des realen ersten Netzwerkes und des rea len zweiten Netzwerkes ermöglicht. Insbesondere ist die un idirektionale Datendiode als eine "Data Capture Unit" (DCU) ausgebildet. Eine "physikalisch" rückwirkungsfreie Trennung liegt insbesondere dann vor, wenn die rückwirkungsfreie Tren nung aufgrund von physikalischen Bauelementen in der unidi- rektionalen Datendiode das reale erste und das reale zweite Netzwerk physikalisch trennt.
Eine Firewall ist insbesondere eine Komponente, welche in Hard- und/oder Software, insbesondere in Software, implemen tiert ist und welche dazu eingerichtet ist, zwischen einem realen ersten und einem realen zweiten Netzwerk eine Verbin dung herzustellen. Die Firewall kann ebenso als eine unidi rektionale Firewall ausgebildet sein, welche eine logisch rückwirkungsfreie Trennung des realen ersten Netzwerkes und des realen zweiten Netzwerkes ermöglicht. Unter dem Begriff einer "logisch" rückwirkungsfreien Trennung wird insbesondere vorliegend verstanden, wenn die rückwirkungsfreie Trennung mittels einer Anwendung von Algorithmen erfolgt, in dem Fall, wenn die Firewall in Software implementiert ist.
Ein Gateway ist insbesondere eine Komponente, welche in Hard- und/oder Software implementiert ist und welche dazu einge richtet ist, zwischen einem realen ersten und einem realen zweiten Netzwerk eine Verbindung herzustellen. Das Gateway kann ebenso als ein unidirektionales Gateway ausgebildet sein, welches eine physikalisch oder logisch rückwirkungs freie Trennung des realen ersten Netzwerkes und des realen zweiten Netzwerkes ermöglicht.
Weiterhin ist jeweils die unidirektionale Datendiode, die un- idirektionale Firewall und das unidirektionale Gateway insbe sondere dazu eingerichtet, nur freigegebene und/oder speziell markierte Daten für die Übertragung aus dem realen zweiten Netzwerk in das reale erste Netzwerk zuzulassen.
Unter dem Begriff einer "rückwirkungsfreien Trennung" wird insbesondere verstanden, dass Änderungen oder Angriffsversu che aus dem realen zweiten Netzwerk keinen Einfluss auf das reale erste Netzwerk haben.
Unter dem Begriff "teilweise" wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Übertragungsvorrichtung noch weitere Komponenten zusätzlich zu der unidirektionalen Datendiode, der Firewall oder dem Gateway umfasst. Beispielsweise ist die uni-direktionale Datendiode Teil der Übertragungsvorrichtung, wobei die Übertragungsvorrichtung noch weitere Komponenten aufweist.
Unter dem Begriff "vollständig" wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Übertragungsvorrichtung in ihrer Gesamt heit als eine unidirektionale Datendiode, als eine Firewall oder als ein Gateway ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvor richtung dazu eingerichtet, dem realen zweiten Netzwerk eine Routing-Tabelle umfassend eine Mehrzahl A von IP-Adressen von Teilnehmern des realen ersten Netzwerkes bereitzustellen.
Die Routing-Tabelle ist insbesondere eine Tabelle, die Auf schluss darüber gibt, welche Teilnehmer eines Netzwerkes, wie dem realen ersten Netzwerk, über welche IP-Adressen erreich bar sind oder welche IP-Adressen den Teilnehmern zugeordnet sind. Damit hat ein anderes Netzwerk, wie das reale zweite Netzwerk, Informationen darüber, über welche IP-Adresse ein Teilnehmer des realen ersten Netzwerkes von dem realen zwei ten Netzwerk aus erreichbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvor richtung dazu eingerichtet, dem realen zweiten Netzwerk zu mindest eine bestimmte IP-Adresse eines bestimmten Teilneh mers des realen ersten Netzwerkes bereitzustellen.
Durch die bereitgestellte Routing-Tabelle wird zumindest eine bestimmte IP-Adresse eines bestimmten Teilnehmers aus dem re alen ersten Netzwerk dem realen zweiten Netzwerk bereitge stellt.
Diese bereitgestellte bestimmte IP-Adresse wird in vorteil hafter Weise insbesondere als eine Falle, die einen techni schen Endpunkt aufweist, verwendet. Wenn beispielsweise ein Angreifer über die Übertragungsvorrichtung den bestimmten Teilnehmer mittels der ihm zugeordneten bestimmten IP-Adresse angreifen will, endet der Angriff in dem technischen End punkt. Der technische Endpunkt ist insbesondere von dem rea len ersten und realen zweiten Netzwerk isoliert ausgebildet. Somit wird eine gezielte Irreführung des Angreifers mittels der bestimmten IP-Adresse und der Routing-Tabelle bewirkt, um die Sicherheit und die Zuverlässigkeit bei dem Betreiben der Übertragungsvorrichtung und des realen ersten Netzwerkes zu erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die netzwerk spezifischen Daten Messwerte, wie beispielsweise Druck und/oder Temperatur von Teilnehmern des realen ersten Netz werkes, zumindest eine Anzahl T von Teilnehmern des realen ersten Netzwerkes, Betriebszustände von Teilnehmern des rea len ersten Netzwerkes und/oder einen technischen Prozess, welcher durch zumindest einen Teilnehmer des realen ersten Netzwerkes ausgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zumindest die Simu lations-Einheit, die Konfigurations-Einheit, der erste Netz werk-Port und der zweite Netzwerk-Port in einem gemeinsamen Gehäuse implementiert.
Somit sind die in dieser Ausführungsform aufgeführten Kompo nenten inklusive der Übertragungsvorrichtung selbst insbeson dere in einem gemeinsamen Gehäuse implementiert.
Ein Gehäuse oder ein gemeinsames Gehäuse ist insbesondere als ein Gehäuse eines Prozessors oder eines Computerchips, bei spielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises (engl. "Integrated Circuit" (IC)) ausgebildet. Ferner ist ein Gehäu se oder ein gemeinsames Gehäuse vorzugsweise als ein gemein sames Gehäuse eines Gerätes oder beispielsweise als eine ge meinsame Implementierung auf einem FPGA (engl. "Field Pro- grammable Gate Array") ausgebildet.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der je weiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Wei teren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher er läutert.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagram einer ersten Ausführungsform einer Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten; und
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagram einer zweiten Ausführungsform einer Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts Anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagram einer ersten Aus führungsform einer Übertragungsvorrichtung 1 zum Übertragen von Daten zwischen einem realen ersten Netzwerk RNW1, bei spielsweise umfassend ein Produktionsnetzwerk, und einem rea len zweiten Netzwerk RNW2, beispielsweise umfassend ein loka les Netzwerk. Diese Übertragung von Daten wird insbesondere in einer Übertragungsschicht, Schicht 2 gemäß dem OSI/ISO- Schichtmodell, durchgeführt. In einer weiteren Ausführungs form kann das reale erste Netzwerk RNW1 ein Bahnsicherungs netzwerk umfassen, während das reale zweite Netzwerk RNW2 das Internet umfasst.
In der Fig. 1 ist die Übertragungsvorrichtung 1 vollständig als eine unidirektionale Datendiode ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform kann die Übertragungsvorrichtung 1 teilweise oder vollständig als eine Firewall (nicht gezeigt) oder als ein Gateway (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Die Übertragungsvorrichtung 1 weist einen ersten Netzwerk- Port PI zum Koppeln an das reale erste Netzwerk RNW1 und ei nen zweiten Netzwerk-Port P2 zum Koppeln an das reale zweite Netzwerk RNW2 auf. Ferner umfasst die Übertragungsvorrichtung 1 eine Simulations-Einheit 2.
Die Simulations-Einheit 2 ist an dem ersten Netzwerk-Port PI verbunden und ist dazu eingerichtet, über den ersten Netz werk-Port PI von dem realen ersten Netzwerk RNW1 netzwerkspe zifische Daten zu erhalten, in Abhängigkeit von den erhalte nen netzwerkspezifischen Daten ein virtuelles Simulations netzwerk VSN von dem realen ersten Netzwerk RNW1 bereitzu stellen und das bereitgestellte virtuelle Simulationsnetzwerk VSN über den zweiten Netzwerk-Port P2 für einen Zugriff auf das bereitgestellte virtuelle Simulationsnetzwerk VSN von dem realen zweiten Netzwerk RNW2 aus bereitzustellen.
Die netzwerkspezifischen Daten umfassen insbesondere Messwer te, wie beispielsweise Druck und/oder Temperatur von Teilneh mern des realen ersten Netzwerkes RNW1 oder zumindest eine Anzahl T von Teilnehmern des realen ersten Netzwerkes RNW1. Die netzwerkspezifischen Daten umfassen ferner vorzugsweise Betriebszustände von Teilnehmern des realen ersten Netzwerkes RNW1 oder einen technischen Prozess, welcher durch zumindest einen Teilnehmer des realen ersten Netzwerkes RNW1 ausgeführt wird.
Insbesondere ist die Simulations-Einheit 2 dazu eingerichtet, das virtuelle Simulationsnetzwerk VSN in Abhängigkeit von zu mindest drei unterschiedlichen Simulationsstufen zu simulie ren.
Dabei ist die Simulations-Einheit 2 dazu eingerichtet, in Ab hängigkeit von den erhaltenen netzwerkspezifischen Daten das virtuelle Simulationsnetzwerk VSN in einer ersten Simulati onsstufe mittels zumindest einer Netzwerktopologie des realen ersten Netzwerkes RNW1 und in einer zweiten Simulationsstufe mittels zumindest einer Schicht eines Netzwerkprotokolls und/oder einer Anzeige eines Services auf Basis des realen ersten Netzwerkes RNW1 zu simulieren. Die Simulations-Einheit 2 ist ferner dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den er haltenen netzwerkspezifischen Daten das virtuelle Simulati onsnetzwerk VSN in einer dritten Simulationsstufe mittels zu mindest einer inhaltsplausiblen Webseite auf Basis des realen ersten Netzwerkes RNW1 zu simulieren.
In Fig. 1 ist ferner zwischen dem realen ersten Netzwerk RNW1 und dem ersten Netzwerk-Port PI ein Netzwerk-Switch 4 ange ordnet.
Die Übertragungsvorrichtung 1 ist hierbei dazu eingerichtet, über den Netzwerk-Switch 4 die Daten von dem realen ersten Netzwerk RNW1 zu empfangen. Zumindest ein Eingang des Netz werk-Switches 4 ist zur Übertragung von Daten mit dem realen
ersten Netzwerk RNW1 verbunden. Ein als ein Ausgang des Netz werk-Switches 4 ausgebildeter Spiegelungs-Port SP zur Über tragung von Daten ist mit dem ersten Netzwerk-Port PI verbun den.
Vorzugsweise ist die Übertragungsvorrichtung 1 dazu einge richtet, dem realen zweiten Netzwerk RNW2 eine Routing- Tabelle umfassend eine Mehrzahl A von IP-Adressen von Teil nehmern aus dem realen ersten Netzwerk RNW1 bereitzustellen. Die Übertragungsvorrichtung 1 ist ferner dazu eingerichtet, dem zweiten Netzwerk RNW2 zumindest eine bestimmte IP-Adresse eines bestimmten Teilnehmers aus dem realen ersten Netzwerk RNW1 bereitzustellen.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagram einer zweiten Ausführungsform einer Übertragungsvorrichtung 1 zum Übertra gen von Daten. Die zweite Ausführungsform umfasst alle Merk male der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus umfasst die Übertragungsvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform in Fig. 2 eine Konfigurations-Einheit 3, welche mit der Simulations- Einheit 2 verbunden ist und eine CPU 5, in welcher die Simu lations-Einheit 2 und die Konfigurations-Einheit 3 implemen tiert sind.
Die Konfigurations-Einheit 3 ist dazu eingerichtet, über den ersten Netzwerk-Port PI von dem realen ersten Netzwerk RNW1 netzwerkspezifische Daten zu erhalten, diese zu analysieren und die analysierten netzwerkspezifischen Daten als Konfigu rationsdaten zum Konfigurieren des virtuellen Simulations netzwerkes VSN zu verwenden.
In der zweiten Ausführungsform sind ferner die Übertragungs vorrichtung 1 umfassend zumindest die Simulations-Einheit 2, die Konfigurations-Einheit 3, den ersten Netzwerk-Port PI und den zweiten Netzwerk-Port P2 in einem gemeinsamen Gehäuse 6 implementiert .
Die Konfigurations-Einheit 3 ist weiter dazu eingerichtet, mittels der Konfigurationsdaten das virtuelle Simulations netzwerk VSN zumindest zu einem bestimmten Zeitpunkt automa tisch zu konfigurieren. Der bestimmte Zeitpunkt umfasst ins- besondere einen Zeitpunkt während des Betriebes der Simulati ons-Einheit 2.
Vorzugsweise ist die Übertragungsvorrichtung 1 dazu einge richtet, die Simulations-Einheit 2 und die Konfigurations- Einheit 3 parallel auszuführen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste
1 Übertragungsvorrichtung
2 Simulations-Einheit
3 Konfigurations-Einheit
4 Netzwerk-Switch
5 CPU
6 Gehäuse
PI erster Netzwerk-Port
P2 zweiter Netzwerk-Port
RNW1 reales erstes Netzwerk
RNW2 reales zweites Netzwerk
SP Spiegelungs-Port
VSN virtuelles Simulationsnetzwerk