Giao thức IEC 60870-5-104: Ứng dụng, rủi ro bảo mật và biện pháp khắc phục

[nktung]

Trong bối cảnh chuyển đổi số và tự động hóa công nghiệp ngày càng phát triển, việc đảm bảo an toàn cho các hệ thống điều khiển từ xa trở thành một thách thức lớn. Giao thức IEC 60870-5-104 (IEC 104) đóng vai trò quan trọng trong việc truyền thông dữ liệu thời gian thực giữa các thiết bị công nghiệp, đặc biệt trong ngành điện lực và hệ thống SCADA. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, IEC 104 cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro bảo mật nghiêm trọng, có thể trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công mạng. Vậy IEC 104 hoạt động như thế nào, những điểm yếu bảo mật ra sao và có giải pháp nào để khắc phục? Chia sẻ này của tôi sẽ làm rõ những vấn đề trên.

Giới thiệu​

Giao thức IEC 60870-5-104 (thường gọi tắt là IEC 104) là một phần mở rộng của giao thức IEC 60870-5-101, được thiết kế để truyền thông trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, đặc biệt là trong ngành điện lực. IEC 104 cho phép truyền dữ liệu theo thời gian thực giữa các thiết bị như RTU (Remote Terminal Unit), IED (Intelligent Electronic Devices) và trung tâm điều khiển SCADA thông qua mạng TCP/IP.

IEC 104 được tiêu chuẩn hóa để hỗ trợ các dịch vụ điều khiển và giám sát từ xa, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính liên tục và hiệu quả của các hệ thống hạ tầng trọng yếu như lưới điện, nhà máy điện, trạm biến áp và các hệ thống tự động hóa công nghiệp.
IEC 104 được triển khai rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

• Ngành điện lực: Điều khiển và giám sát trạm biến áp, nhà máy thủy điện, nhiệt điện và điện gió.
• Tự động hóa công nghiệp: Giao tiếp giữa các thiết bị điều khiển tự động và hệ thống giám sát.
• Hệ thống SCADA: Truyền thông giữa trung tâm điều hành và các điểm thu thập dữ liệu từ xa.
• Các hệ thống hạ tầng trọng yếu khác: Giao thông, cấp thoát nước, dầu khí.

Nhờ khả năng sử dụng hạ tầng mạng TCP/IP, IEC 104 có thể triển khai trên các hệ thống mạng hiện đại, giảm chi phí vận hành và tăng khả năng tích hợp.

Điểm yếu bảo mật​

Mặc dù IEC 104 có tính ứng dụng cao, nhưng nó vẫn tồn tại nhiều điểm yếu về bảo mật do không được thiết kế để hoạt động trong môi trường có nhiều mối đe dọa mạng như ngày nay. Một số rủi ro chính bao gồm:

• Thiếu mã hóa dữ liệu: Dữ liệu được truyền giữa các thiết bị hoàn toàn ở dạng rõ, dễ bị nghe lén.
• Không có cơ chế xác thực: Các thiết bị không xác thực lẫn nhau, dẫn đến nguy cơ bị giả mạo.
• Dễ bị tấn công từ chối dịch vụ (DoS): Hacker có thể gửi lượng lớn gói tin làm thiết bị điều khiển bị quá tải.
• Không kiểm soát truy cập: Bất kỳ thiết bị nào có kết nối mạng cũng có thể gửi lệnh điều khiển nếu không có lớp bảo mật bổ sung.
• Không phát hiện xâm nhập: Giao thức không hỗ trợ ghi nhật ký sự kiện hay kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu.

Các điểm yếu này khiến IEC 104 trở thành mục tiêu hấp dẫn đối với các cuộc tấn công mạng nhằm vào hệ thống điều khiển công nghiệp.

Biện pháp khắc phục​

Để giảm thiểu các rủi ro bảo mật khi triển khai IEC 104, cần thực hiện một số biện pháp sau:

• Tách biệt mạng OT và IT: Sử dụng các vùng mạng (zones) và phân đoạn mạng (segmentation) để cô lập mạng điều khiển khỏi mạng văn phòng và Internet.
• Sử dụng VPN hoặc IPsec: Mã hóa đường truyền để đảm bảo dữ liệu không bị rò rỉ khi truyền qua mạng TCP/IP.
• Triển khai Firewall và ACLs: Chỉ cho phép IP tin cậy truy cập vào cổng mặc định 2404 của IEC 104.
• Áp dụng tiêu chuẩn IEC 62351: Đây là bộ tiêu chuẩn bảo mật mở rộng cho các giao thức IEC, cung cấp các tính năng như mã hóa, xác thực và kiểm tra tính toàn vẹn.
• Giám sát lưu lượng và phát hiện xâm nhập: Dùng IDS/IPS (như Snort, Suricata) để theo dõi và phát hiện các hành vi bất thường.
• Cập nhật firmware định kỳ: Luôn vá lỗi bảo mật và sử dụng phần mềm điều khiển từ nhà cung cấp uy tín.
• Huấn luyện nhân sự: Đảm bảo đội ngũ kỹ thuật hiểu rõ về rủi ro và có khả năng phản ứng nhanh khi xảy ra sự cố.

Giao thức IEC 104 là nền tảng quan trọng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp hiện đại, đặc biệt trong ngành điện lực và SCADA. Tuy nhiên, do được phát triển trong thời kỳ mà bảo mật chưa được đặt nặng, nó tồn tại nhiều điểm yếu có thể bị khai thác. Việc triển khai các biện pháp bảo mật phù hợp là bắt buộc để đảm bảo an toàn cho hệ thống OT/ICS. Kết hợp IEC 104 với các tiêu chuẩn bảo mật như IEC 62351 và mô hình Zero Trust sẽ là hướng đi tất yếu để bảo vệ hệ thống điều khiển trong kỷ nguyên số.