Protegendo Infraestrutura Crítica Através de Monitoramento Avançado de Desempenho de Aplicações

Após onda de ataques de alto perfil em infraestrutura existente, cibersegurança de sistemas embarcados em ativos críticos tornou-se ainda mais vital que sua proteção física.

Conforme administração do Presidente Biden avança com investimento de $2,9 trilhões na infraestrutura crítica da nação – abrangendo rede de energia, redes de comunicação nacionais e sistemas de transporte – manchetes recentes como incidente de ransomware DarkSide que paralisou Colonial Pipeline sublinham urgência de salvaguardar plataformas legadas e futuras de atores maliciosos.

Defender contra exploits em redes de dispositivos densamente interconectados representa desafio formidável para desenvolvedores de hardware, firmware e software, bem como para especialistas em cibersegurança. Operadores devem monitorar continuamente sistemas embarcados para garantir operação adequada e detectar atividade suspeita, porque falhas ocultas – seja por degradação de hardware ou intrusão cibernética – podem desencadear falhas catastróficas.

Construir infraestrutura resiliente e defensível requer abordagem em camadas que avalia confiabilidade em todos os níveis – do silício ao firmware à aplicação. Neste artigo, examinamos avanços recentes em cibersegurança para software que controla dispositivos IoT de infraestrutura, e exploramos como tendências em monitoramento de desempenho de aplicações (APM) influenciam design de sistemas embarcados.

Infraestrutura crítica versus infraestrutura de TI

Preocupações de segurança em torno de IoT em infraestrutura crítica são profundas, especialmente à medida que novos investimentos adicionarão milhões de dispositivos embarcados conectados que devem ser monitorados e protegidos. Cada novo dispositivo e cada conexão que faz apresenta superfície de ataque adicional.

Figura 1. À medida que milhões de dispositivos embarcados conectados são criados, preocupações de segurança tornam-se mais pronunciadas pois há muitos mais dispositivos que devem ser monitorados. (Fonte: freepik)

Para evitar confusão, esclarecemos termos-chave. Operational Technology (OT) refere-se ao hardware físico que monitora e controla processos físicos. Information Technology (TI) abrange software que processa dados dentro desses dispositivos. Fronteiras entre OT e TI são cada vez mais borradas à medida que mundo físico se torna digital – o que é frequentemente chamado de Internet das Coisas (IoT).

Embora infraestrutura de TI seja indubitavelmente crítica para ecossistema IoT, para nossos propósitos “infraestrutura crítica” refere-se aos ativos delineados no Plano American Jobs de Biden. Sob definição do USA Patriot Act de 2001, inclui sistemas cuja incapacidade teria impacto debilitante em segurança nacional, segurança econômica, saúde pública ou segurança.

IoT e sistemas embarcados formarão espinha dorsal de novos projetos de infraestrutura e aprimorarão instalações existentes.

Embora infraestrutura crítica e de TI sejam distintas, segurança de ambas é primordial. Ataques em infraestrutura de TI são mais fáceis de executar mas podem produzir resultados igualmente desastrosos, como demonstra recentes violações de sistemas de abastecimento de água.

Cibersegurança de sistemas embarcados de infraestrutura crítica

Ataques proeminentes de infraestrutura, combinados com aumento mais amplo de cibercrime, levaram governos mundialmente a intensificar escrutínio de dispositivos IoT e segurança de sistemas embarcados.

Final do ano passado, Congresso aprovou IoT Cybersecurity Act of 2020, apertando padrões de segurança para dispositivos IoT usados por agências federais. Embora Act não exija todas implantações IoT em infraestrutura crítica, sua influência deve repercutir por toda indústria.

Durante debate do Act, National Institute of Standards and Technology (NIST) lançou dois documentos fundamentais que moldarão futuros padrões de segurança IoT. IoT Device Cybersecurity Capability Core Baseline estabelece requisitos mínimos de segurança para proteger dispositivos e seus dados, enquanto Foundational Cybersecurity Activities for IoT Device Manufacturers descreve controles que fabricantes devem integrar, com foco particular em monitoramento contínuo de sistema.

Na Europa, União Europeia está emendando sua Diretiva sobre Segurança de Redes e Sistemas de Informação para abordar ameaças emergentes de infraestrutura.

Desenvolvedores de sistemas embarcados monitoram de perto esses desenvolvimentos regulatórios. Embora muitos requisitos sejam aspiracionais hoje, eventualmente cristalizarão em mandatos concretos de design de dispositivo.

Tendências em monitoramento de desempenho de aplicações

Para insights sobre futuro design de cibersegurança de sistemas embarcados, desenvolvedores podem olhar para tendências em outros domínios de desempenho e segurança de TI, como monitoramento de desempenho de aplicações de rede (APM).

No entanto, aplicações que supervisionam sistemas embarcados em infraestrutura crítica são alvos primários para adversários dedicados. APM se tornará pedra angular de manutenção de segurança, e desenvolvedores devem entender como ferramentas APM interagirão com seus dispositivos e moldarão requisitos de design.

Simplificando Coleta e Transmissão de Dados

Redes atuais já lutam com restrições de largura de banda ao lidar com grandes números de dispositivos conectados. Imagine desafio se contagem de dispositivos crescesse dez vezes ou mais. Quando problemas de rede cortam link entre dispositivo embarcado e sua plataforma de monitoramento remoto, dispositivo torna-se mais vulnerável a exploração.

Investir em administradores de rede experientes é uma estratégia de mitigação. Administração de rede projeta crescimento de mais de 42.000 empregos no próximo ano, refletindo necessidade crítica de profissionais que instalam sistemas de segurança, otimizam desempenho de rede e solucionam hardware e software.

Inteligência artificial (IA) local também pode ajudar. Desenvolvedores de APM estão explorando técnicas de compressão lossless para entregar dados de alta qualidade sobre largura de banda restrita, enquanto engenheiros de sistemas embarcados devem continuar refinando algoritmos de compressão on-board.

Uso de inteligência artificial e machine learning

IA e machine learning estão se tornando cada vez mais integrais ao APM, a ponto de Gartner cunhar termo “AIOps”. AIOps muda APM de resolução reativa de problemas para identificação proativa de problemas.

Figura 2. Um dos maiores desenvolvimentos nos últimos anos tem sido a crescente dependência do APM em inteligência artificial. (Fonte: pixabay)

Além disso, AIOps automatiza remediação após detecção de problema. Desenvolvedores de sistemas embarcados podem adotar IA para construir detecção proativa de ciberataques em nível de aplicação.

Embora treinamento de IA seja frequentemente realizado off-device – aproveitando poderosos recursos de nuvem para processar massive datasets – edge AI está ganhando tração. Desenvolvedores devem avaliar viabilidade de IA on-board para monitoramento de segurança local, mantendo em mente altas demandas computacionais de modelos de IA atuais.

Monitoramento convergido de aplicação e infraestrutura

Proteger cada faceta de sistema embarcado, do hardware subjacente às aplicações que roda, requer abordagem de monitoramento unificada. Confiar em verificações isoladas de componentes está dando lugar a modelo de observabilidade holística que entrega insights em tempo real, permitindo detecção mais rápida de anomalias e mitigação de ameaças.

Automação

Gerenciar manualmente vastos streams de dados e análises requeridos para programa moderno de cibersegurança é quase impossível. Automação é portanto indispensável para futuras estratégias de segurança. Por exemplo, APM efetivamente identifica presença de ataque, mas é ainda mais poderoso quando pareado com sistemas que automaticamente pinpoint vulnerabilidades.

Especialista em cibersegurança Barbara Ericson da Cloud Defense nota: “Você pode empregar scanners de vulnerabilidade tradicionais e lineares ou usar scanners de vulnerabilidade adaptativos para buscar coisas específicas baseadas em experiência prévia. Felizmente, scanners de vulnerabilidade podem ser automatizados se você escolher bom software de gerenciamento de vulnerabilidade. Automatizando seus scans, você garante que sua organização é constantemente avaliada para novas ameaças e não terá que desperdiçar muita mão de obra em scans regularmente agendados.”

Desenvolvedores de dispositivos embarcados também devem aprimorar automação para monitorar potenciais ataques e implementar ações corretivas automáticas quando problemas surgirem.

Conclusão

À medida que Estados Unidos embarcam em upgrades de infraestrutura em larga escala, volume de IoT em infraestrutura crítica expandirá dramaticamente – aumentando risco de ciberataques. Desenvolvedores de dispositivos embarcados devem priorizar integração de novos controles de cibersegurança on-board para garantir confiabilidade e segurança de serviços essenciais.