Cyber ​​Threats Beyond Earth: Zaščita proizvodnje v vesolju

Naša globalna družba je močno odvisna od vesoljskih tehnologij. Večina od nas se zaveda, da so prostorsko pozicioniranje, vremenski in komunikacijski sistemi ključnega pomena za naše transportne dejavnosti. Ta članek pišem o letalu, ki uporablja GPS za varno usmerjanje mojega leta okoli težkih vremenskih vzorcev, ki so jih odkrili sateliti. Če dokončam ta članek med letom, ga bom naložil za objavo v Forbesu prek geosinhronega komunikacijskega satelita.

Kljub temu bi bili mnogi presenečeni, če bi se naučili tega modernega tovarne so odvisne tudi od satelitov. Sistemi za avtomatizacijo proizvodnje sinhronizirajo operacije več robotov na njihovih proizvodnih linijah z uporabo časovnih signalov, ki jih zagotavlja GPS sateliti. Pravzaprav je GPS v resnici zbirka 24 (plus rezervnih) atomskih ur, ki krožijo v orbiti, od katerih vsaka nenehno oddaja podatke o času. Vaš Uber vodijo majhne razlike v časovnem signalu, ki izhaja iz štirih ali več satelitov, ki jih povzroča zakasnitev signala na vaš relativni položaj. Ob poznavanju svetlobne hitrosti (299,792,458 m/s) vaš telefon izračuna razdalje in locira vaš položaj s preprosto trigonometrijo ... tako ali tako preprosto za pametni telefon.

Sodobne avtomatizirane proizvodne linije niso le izvrstno časovno usklajene, so tudi zelo medsebojno povezane, daljinsko programljive, nadzorovane in nadzorovane. Posledično postaja kibernetska domena vedno bolj pomembna prostor nevarnosti za proizvajalce. Postaje in strežniki računalniškega oblikovanja so očitne tarče hekerjev, vendar lahko vsak ogrožen digitaliziran proizvodni sistem prinese dragocene lastniške podatke. Tudi datoteke iz tiskalnikov, ki jih je mogoče programirati, lahko razkrijejo veliko o izdelkih, ki jih proizvajajo. Izguba teh informacij lahko ogrozi intelektualno lastnino proizvajalca in njegovih strank.

Na področju letalstva in vesolja so številni proizvodi, ki se proizvajajo, razvrščeni ali spadajo v širšo kategorijo Nadzorovani netajni podatki (CUI) in jih tuji nasprotniki aktivno iščejo. Zaščita industrijskih robotov, rezalnikov z vodnim curkom in 3D tiskalnikov pred kibernetskimi vsiljivci, ki jih sponzorira država, je zahtevna naloga za tovarniške IT oddelke. Zaščita programskih datotek in datotek delov za te sisteme med njihovim prenosom je enako pomembna naloga ki se pogosto spregleda.

Ranljivost je resnična. Pred več kot desetletjem je računalniški virus Windows, znan kot Stuxnet, je bil zasnovan za odkrivanje računalnikov, povezanih s programirljivimi logičnimi krmilnimi sistemi Siemens S7, običajnim krmilnikom proizvodnih strojev. Če se je zdelo, da krmilnik upravlja centrifugo za obogatitev urana, so bile datoteke prenesene in operacije tega proizvodnega procesa so bile rahlo napačne. Stuxnet je močno prekinil iransko proizvodnjo jedrskega materiala. Medtem ko se na splošno domneva, da je Stuxnet produkt skupnih prizadevanj ZDA in Izraela, bi morali domnevati, da naši nasprotniki aktivno uporabljajo podobno kibernetsko orožje.

Če se vrnemo v vesolje, razmislimo o posledicah kibernetske varnosti za proizvodnjo robotov v orbiti. da, vesoljske tovarne so prava, nastajajoča domena. Mikrogravitacijsko okolje omogoča proizvodnjo izdelkov, ki jih na Zemlji ne moremo izdelati. Sem spadajo neverjetno popolni kristali, edinstveni in super čisti materiali, revolucionarna zdravila in celo organi z biotiskanjem. Nekateri od teh izdelkov, kot je ultra visoko zmogljiv optični kabel, zagotavljajo dovolj vrednosti, da njihova uporaba v vesolju – tudi pri današnjih razmeroma visokih stroških letenja – obljublja zelo zdrav dobiček.

NASA priznava vesoljska proizvodnja kot pomembno tehnologijo, ki lahko koristi lastnim misijam agencije. Je tudi kritičen poslovni sektor, skupaj z vesoljskim turizmom, v kratkoročnem razvoju vesoljskega gospodarstva. Pred kratkim sem vodil pregled poslovnih modelov za vesoljski center Johnson Aplikacije za proizvodnjo v vesolju (InSPA) program. Pod InSPA, NASA nagrajen z osmimi proizvodne ekipe priložnost, da svoj proizvodni projekt odletijo v vesolje. NASA in Nacionalni laboratorij ISS bo tem proizvodnim podjetjem zagotovil prostor v regalu in astronavtski čas, ki sta potrebna za njihove testne vožnje. Prejemniki nagrade bodo prejeli tudi prevoz navzdol, ki je potreben za vrnitev svojih proizvedenih izdelkov na Zemljo. Cilj je ameriškim podjetjem dati oporo v vesolju, medtem ko čakamo na komercializacijo nizke zemeljske orbite (LEO).

Več podjetij načrtuje uvedbo komercialne orbitalne vesoljske postaje v naslednjih nekaj letih. Njihovi modeli prihodkov so pogosto odvisni od nastanka uspešne vesoljske proizvodnje. Kot si lahko predstavljate, je čas astronavtov drag. NASA navaja do 700,000 $ na uro. Čeprav bodo komercialne operacije to ZELO znižale, je avtomatizacija sistemov za proizvodnjo vesolja zahteva, ne možnost.

Končna aplikacija za proizvodnjo zunaj planeta je zagotavljanje samozadostnost za objekte v vesolju. Ko deli in orodja odmora na vesoljski postaji, je veliko učinkovitejše tiskanje nadomestnih delov na kraju samem. To zmanjša stroške, odpravi velike zamude pri transportu in poveča odpornost. Pokvarjene dele je mogoče reciklirati v nove filamente 3D tiskalnika in jih ponovno natisniti, kar dodatno zmanjša odvisnost od Zemlje glede surovin. The Redwire Regolith Projekt je naredil obetavne korake k temu z izdelavo 3D tiskanih struktur z regolitom, anorgansko "umazanijo" z lunine ali marsove površine. Prostor relativnosti, katerega 3D natisnjena raketa Terran je priprava na izstrelitev na Cape Canaveralu načrtuje nekega dne natisniti celotne rakete na Luni na Marsu z uporabo lokalnih materialov. Glavna prednost avtomatizirane proizvodnje v vesolju je zmožnost prenosa načrtov in posodobitev z Zemlje in ne materialov. To je tudi resna skrb za kibernetsko varnost.

Varni prenosi teh datotek in druge komunikacije so ključnega pomena, saj so vesoljski sistemi dokazano tarča kibernetskih napadov. Uro preden je napadla Ukrajino, je Rusija izstrelila vesoljskega kibernetskega napada na Viasatovem omrežju KA-SAT, ki prekine povezavo uporabnikov v Ukrajini in drugod po Evropi. Eksponentno širjenje majhnih satelitov, ki se trenutno izstrelijo v orbito, bo ponudilo nove napadalne površine tako sovražnim državam kot nedržavnim akterjem.

Lani sem imel čast služiti kot zunanji izpraševalec za DPhil viva (doktorska disertacija) Jamesa Pavurja, Rhodesovega štipendista, ki študira računalništvo na Oxfordu. Pavurjevo delo o vesoljski kibernetski varnosti je razkrilo, da so vesoljske komunikacijske tehnologije izjemno ranljive za prestrezanje. Satelitski komunikacijski protokoli dajejo prednost iztiskanju najboljše zmogljivosti iz povezav z nizko pasovno širino in jih pestijo zakasnitve, zamude, ki jih povzročijo radijski signali, ki prečkajo prostorsko velike razdalje, tudi s svetlobno hitrostjo. Ti dejavniki lahko povzročijo, da so tradicionalne varnostne tehnologije, kot so VPN, nepraktične in veliko vesoljskih sporočil je preprosto nešifriranih. Dr. Pavur in drugi so pokazali, da je mogoče v komunikacijske tokove vnesti nove podatke iz potencialno zlobnih razlogov. Tak napad bi lahko poškodoval izdelek ali sam proizvodni sistem. Lahko bi celo sabotiralo vesoljsko vozilo ali habitat in postavilo vesoljce v škodo. Glede na soodvisnost sodobnih sistemov bi škoda, povzročena kateremu koli vesoljskemu sredstvu, imela valovit učinek, ki bi lahko povzročil velike finančne izgube za podjetja in posameznike, ki se popolnoma ne zavedajo, da se zanašajo na ranljive vesoljske sisteme.

Pojavljajo se rešitve. V vlogi gostujočega profesorja na Inštitut za varnostno znanost in tehnologijo (ISST) na Imperial College London sem naletel na zagonsko podjetje s sedežem v Združenem kraljestvu, ki se ukvarja s to težavo. DEFEND3D je razvil Secure Streaming Transfer Protocol, ki omogoča varno digitalno ponovno dobavo delnih podatkov na oddaljene lokacije brez potrebe po prenosu datotek, kar odpravlja varnostno tveganje, povezano s prenosom celotnega 2D ali 3D sredstva. To dosežemo z uporabo neprekinjenega, dinamičnega toka do najrazličnejših proizvodnih naprav s pasovno širino do 3 kbps. Ta tehnologija bi lahko zagotovila podlago za varno proizvodnjo na daljavo v zunajzemeljskih okoljih in bo omogočila hitro oblikovanje prototipov, ponovitev in testiranje na ISS, prihodnjih komercialnih postajah in na lunini površini.

Prihodnost proizvodnje v vesolju je neverjetno svetla, vendar je potrebna previdnost. Kibernetsko varnost moramo vgraditi v proizvodnjo v vesolju od samega začetka, preden doživimo »slab dan«, ne kot odziv na enega.