سیستم‌های اسکادا (SCADA) به‌عنوان قلب تپنده بسیاری از زیرساخت‌های حیاتی مانند نیروگاه‌ها، شبکه‌های آب، خطوط نفت و گاز و صنایع تولیدی عمل می‌کنند و کوچک‌ترین اختلال یا نفوذ در آن‌ها می‌تواند پیامدهای جبران‌ناپذیری به همراه داشته باشد. با گسترش اتصال این سیستم‌ها به شبکه‌های IP و اینترنت، تهدیدات سایبری علیه اسکادا روزبه‌روز پیچیده‌تر و هدفمندتر می‌شوند. شناسایی و تحلیل فنی این تهدیدات نه‌تنها برای حفظ امنیت عملیات و داده‌ها، بلکه برای جلوگیری از خسارت‌های اقتصادی و حتی بحران‌های ملی ضروری است. در این مقاله به بررسی مهم‌ترین تهدیدات امنیتی اسکادا و روش‌های تحلیل آن‌ها می‌پردازیم.

مروری بر معماری و عملکرد سیستم‌های اسکادا

سیستم‌های اسکادا (SCADA) مجموعه‌ای از سخت‌افزارها و نرم‌افزارها هستند که برای پایش، کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها از سه لایه اصلی تشکیل می‌شوند:

لایه میدانی شامل حسگرها و عملگرها برای جمع‌آوری داده‌های واقعی از تجهیزات و اجرای دستورات کنترلی،
لایه کنترل شامل کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر (PLC) یا واحدهای ترمینال از راه دور (RTU) که وظیفه پردازش داده‌ها و اجرای منطق کنترلی را دارند، و
لایه نظارت و مدیریت که از طریق ایستگاه‌های مانیتورینگ مرکزی (HMI) امکان مشاهده، تجزیه‌وتحلیل و کنترل فرآیندها را در اختیار اپراتورها قرار می‌دهد.

این معماری به سازمان‌ها اجازه می‌دهد عملیات خود را به‌صورت متمرکز، دقیق و کارآمد مدیریت کنند.

عملکرد سیستم اسکادا بر مبنای جمع‌آوری مستمر داده از تجهیزات، انتقال این داده‌ها به مرکز کنترل، پردازش و تحلیل آن‌ها، و ارسال دستورات کنترلی به تجهیزات اجرایی بنا شده است. ارتباط بین بخش‌های مختلف معمولاً از طریق پروتکل‌های صنعتی مانند Modbus، DNP3 یا IEC 60870 انجام می‌شود که به‌طور خاص برای محیط‌های صنعتی طراحی شده‌اند. یکی از ویژگی‌های مهم اسکادا، قابلیت یکپارچه‌سازی داده‌ها از مکان‌های جغرافیایی مختلف و فراهم‌کردن دید کلی برای مدیران و اپراتورهاست. با این حال، همین ساختار ارتباطی و وابستگی به شبکه‌ها باعث شده است که اسکادا در برابر تهدیدات سایبری، به‌ویژه حملات هدفمند به پروتکل‌ها و تجهیزات حیاتی، آسیب‌پذیر باشد.

چرا اسکادا هدف جذابی برای حملات سایبری است؟

سیستم‌های اسکادا به دلیل نقشی که در کنترل و مدیریت زیرساخت‌های حیاتی دارند، یکی از جذاب‌ترین اهداف برای مهاجمان سایبری محسوب می‌شوند. این سیستم‌ها در حوزه‌هایی مانند نیروگاه‌های برق، پالایشگاه‌ها، خطوط انتقال نفت و گاز، صنایع آب و فاضلاب و حتی کارخانه‌های تولیدی نقش کلیدی ایفا می‌کنند. اختلال در عملکرد آن‌ها می‌تواند منجر به توقف عملیات، خسارت‌های مالی سنگین، آسیب به تجهیزات و حتی ایجاد بحران‌های گسترده اجتماعی یا زیست‌محیطی شود. همین تأثیرگذاری مستقیم بر امنیت و پایداری جوامع، انگیزه‌ای قوی برای مهاجمان ایجاد می‌کند تا با حملات هدفمند به این سیستم‌ها، اهداف سیاسی، اقتصادی یا خرابکارانه خود را دنبال کنند.

علاوه بر ارزش و حساسیت بالای این سیستم‌ها، بسیاری از شبکه‌های اسکادا همچنان از تجهیزات و پروتکل‌های قدیمی استفاده می‌کنند که در زمان طراحی، امنیت سایبری در آن‌ها به‌طور جدی در نظر گرفته نشده بود. استفاده از گذرواژه‌های پیش‌فرض، نبود به‌روزرسانی‌های امنیتی منظم، و اتصال مستقیم یا غیرمستقیم به شبکه‌های عمومی مانند اینترنت، سطح حمله (Attack Surface) را به‌شدت افزایش می‌دهد. این شرایط به مهاجمان امکان می‌دهد با بهره‌گیری از آسیب‌پذیری‌های شناخته‌شده یا حملات مهندسی اجتماعی، به‌راحتی به بخش‌های حیاتی سیستم نفوذ کرده و کنترل آن‌ها را به دست گیرند.

تهدیدات رایج در سیستم‌های اسکادا

بدافزارهای تخصصی و حملات هدفمند

در سال‌های اخیر، ظهور بدافزارهای تخصصی مانند Stuxnet و Industroyer نشان داده است که مهاجمان می‌توانند ابزارهایی بسیار پیچیده و سفارشی برای نفوذ به سیستم‌های اسکادا توسعه دهند. این بدافزارها با هدف تخریب، تغییر یا دستکاری فرآیندهای صنعتی طراحی می‌شوند و قادرند بدون جلب توجه اپراتورها، داده‌های حسگرها را دستکاری کرده یا فرمان‌های کنترلی اشتباه ارسال کنند. ویژگی بارز این حملات، هدف‌گذاری دقیق و بهره‌گیری از آسیب‌پذیری‌های خاص تجهیزات و پروتکل‌های صنعتی است که باعث می‌شود شناسایی و مقابله با آن‌ها دشوار باشد.

نفوذ از طریق شبکه‌های ناامن

یکی از رایج‌ترین مسیرهای حمله به اسکادا، استفاده از شبکه‌های ارتباطی ناامن یا اتصال مستقیم به اینترنت است. بسیاری از سیستم‌های اسکادا برای تسهیل مانیتورینگ از راه دور، به شبکه‌های عمومی متصل می‌شوند، اما این اتصال بدون پیاده‌سازی اقدامات امنیتی مانند فایروال‌های صنعتی، VPN یا سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS) می‌تواند به مهاجمان فرصت دهد تا ترافیک را شنود کرده، اعتبارنامه‌ها را سرقت کنند و به تجهیزات حیاتی دسترسی پیدا کنند. این نوع نفوذ به‌خصوص زمانی خطرناک‌تر می‌شود که پروتکل‌های ارتباطی بدون رمزنگاری مورد استفاده قرار گیرند.

دسترسی غیرمجاز اپراتورها یا پیمانکاران

دسترسی داخلی، چه عمدی و چه ناخواسته، یکی از تهدیدات مهم در محیط اسکادا است. اپراتورها یا پیمانکارانی که دسترسی فیزیکی یا مجازی به سیستم دارند، می‌توانند با سوءاستفاده از مجوزهای خود، اطلاعات حساس را سرقت کرده یا تغییرات غیرمجاز در فرآیندها ایجاد کنند. گاهی این دسترسی‌ها پس از اتمام پروژه یا همکاری، به‌طور کامل لغو نمی‌شود و همین موضوع، مسیر نفوذی برای حملات آینده باز می‌گذارد. مدیریت هویت و دسترسی (IAM) و کنترل‌های دقیق سطح دسترسی می‌تواند نقش مهمی در کاهش این خطر ایفا کند.

آسیب‌پذیری‌های ناشی از به‌روزرسانی‌نشدن سیستم‌ها

بسیاری از تجهیزات و نرم‌افزارهای اسکادا به دلیل حساسیت فرآیندهای صنعتی و نگرانی از توقف عملیات، به‌ندرت به‌روزرسانی می‌شوند. این رویکرد باعث می‌شود آسیب‌پذیری‌های شناخته‌شده برای مدت طولانی در سیستم باقی بماند و مهاجمان بتوانند از آن‌ها سوءاستفاده کنند. به‌ویژه زمانی که تولیدکننده‌ها وصله‌های امنیتی ارائه می‌دهند، اما سازمان‌ها به دلیل پیچیدگی فرآیند به‌روزرسانی یا نبود برنامه نگهداری منظم، این وصله‌ها را اعمال نمی‌کنند. راهکارهای مدیریت وصله (Patch Management) و شبیه‌سازی آزمایشی قبل از اعمال تغییرات، از بهترین روش‌ها برای رفع این مشکل محسوب می‌شوند.

حملات شناخته‌شده علیه اسکادا و درس‌هایی که از آن‌ها گرفتیم

در سال‌های اخیر، چندین حمله سایبری گسترده علیه سیستم‌های اسکادا رخ داده که نه‌تنها ضعف‌های امنیتی این زیرساخت‌ها را آشکار کرده، بلکه اهمیت حیاتی اتخاذ رویکردهای پیشگیرانه را نیز نشان داده است. یکی از مشهورترین این حملات، Stuxnet در سال ۲۰۱۰ بود که با هدف تخریب سانتریفیوژهای تأسیسات هسته‌ای ایران طراحی شده بود. این بدافزار با بهره‌گیری از چندین آسیب‌پذیری روز صفر (Zero-day) و نفوذ از طریق حافظه‌های USB، توانست کنترل PLCها را در دست بگیرد و داده‌های حسگرها را دستکاری کند. نمونه دیگر، حمله Industroyer در اوکراین در سال ۲۰۱۶ است که منجر به قطع گسترده برق شد و نشان داد مهاجمان می‌توانند با تسلط بر پروتکل‌های صنعتی، عملکرد کل شبکه توزیع برق را مختل کنند. همچنین، حمله Triton/Trisis به یک مجتمع پتروشیمی در عربستان سعودی، ضعف سیستم‌های ایمنی صنعتی (SIS) را هدف قرار داد و می‌توانست خسارت‌های جانی و مالی فاجعه‌باری به‌همراه داشته باشد.

درس‌های کلیدی که از این حملات می‌توان گرفت عبارت‌اند از:

ضرورت جداسازی کامل شبکه‌های صنعتی از اینترنت و شبکه‌های اداری،
به‌کارگیری مانیتورینگ پیشرفته و تحلیل ترافیک شبکه،
استفاده از سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS) ویژه ICS،
اعمال سیاست‌های سختگیرانه در مدیریت دسترسی،
و به‌روزرسانی مداوم تجهیزات و نرم‌افزارها.
همچنین این حملات نشان دادند که مهاجمان اغلب از ترکیب مهندسی اجتماعی، بدافزارهای پیچیده و ضعف در امنیت فیزیکی بهره می‌برند، بنابراین دفاع چندلایه و آموزش مداوم نیروهای انسانی از حیاتی‌ترین مؤلفه‌های امنیت اسکادا است.

روش‌های شناسایی تهدیدات در محیط اسکادا

پایش شبکه (Network Monitoring)

پایش شبکه یکی از مهم‌ترین روش‌ها برای شناسایی تهدیدات در سیستم‌های اسکادا است که با نظارت مستمر بر ترافیک داده‌ها، رفتار دستگاه‌ها و ارتباطات میان اجزای شبکه، هر گونه فعالیت غیرعادی یا مشکوک را تشخیص می‌دهد. این فرآیند شامل ضبط بسته‌های داده، تحلیل پروتکل‌ها و بررسی الگوهای ترافیکی است تا حملات احتمالی مانند نفوذهای غیرمجاز، حملات انکار سرویس (DoS) یا تلاش برای استخراج داده‌ها شناسایی شود. استفاده از ابزارهای تخصصی پایش شبکه، امکان واکنش سریع و پیشگیری از آسیب‌های گسترده را فراهم می‌کند.

تحلیل ترافیک داده‌ها

تحلیل دقیق ترافیک داده‌ها در محیط اسکادا، به‌ویژه با توجه به پروتکل‌های صنعتی خاص مانند Modbus یا DNP3، اهمیت بالایی دارد. این تحلیل به کارشناسان امنیت کمک می‌کند تا تغییرات ناگهانی در الگوهای انتقال داده، پیام‌های غیرمجاز یا تلاش‌های مخرب برای دستکاری اطلاعات را تشخیص دهند. علاوه بر این، تحلیل رفتار طبیعی دستگاه‌ها و سیستم‌ها می‌تواند مبنایی برای تعریف شاخص‌های هشدار (Indicators of Compromise) باشد که هنگام بروز ناهنجاری‌ها هشدار صادر می‌کند.

استفاده از SIEM و سامانه‌های تشخیص نفوذ

سیستم‌های مدیریت اطلاعات و رویدادهای امنیتی (SIEM) با جمع‌آوری و تحلیل داده‌های لاگ از منابع مختلف، امکان شناسایی حملات پیچیده و حملات پیشرفته را در محیط اسکادا فراهم می‌کنند. این سامانه‌ها با تحلیل هم‌زمان لاگ‌ها، ترافیک شبکه و فعالیت‌های کاربران، الگوهای تهدید را کشف و هشدارهای فوری تولید می‌کنند. همچنین، سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS/IPS) ویژه شبکه‌های صنعتی قادرند رفتارهای غیرمعمول یا الگوهای حمله شناخته شده را شناسایی و واکنش مناسب ارائه دهند. ترکیب این فناوری‌ها موجب افزایش قابل توجه امنیت و پاسخگویی سریع در برابر تهدیدات اسکادا می‌شود.

تحلیل فنی تهدیدات و نقاط ضعف امنیتی اسکادا

تحلیل فنی تهدیدات در سیستم‌های اسکادا نیازمند درک عمیق از ساختار، پروتکل‌ها و تجهیزات مورد استفاده در این محیط‌ها است. بسیاری از نقاط ضعف امنیتی اسکادا ناشی از معماری قدیمی و عدم تمرکز کافی بر امنیت سایبری در زمان طراحی اولیه این سیستم‌هاست. به‌عنوان مثال، پروتکل‌های ارتباطی صنعتی مانند Modbus و DNP3 معمولاً فاقد رمزنگاری و احراز هویت قوی هستند، که این امر مهاجمان را قادر می‌سازد تا با شنود یا تزریق داده‌های جعلی، کنترل سیستم را به دست گیرند. همچنین، تجهیزات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری اسکادا اغلب از نظر به‌روزرسانی و مدیریت پچ، محدودیت‌هایی دارند که باعث می‌شود آسیب‌پذیری‌ها برای مدت طولانی باقی بمانند.

از سوی دیگر، ساختار شبکه‌های اسکادا که معمولاً شامل ارتباط بین بخش‌های مختلف صنعتی و مرکز کنترل است، به‌دلیل اتصال به شبکه‌های اداری یا اینترنت، در معرض حملات میان‌راهی و نفوذهای پیچیده قرار دارد. ضعف در مدیریت دسترسی‌ها، نبود مکانیزم‌های کنترل هویت دقیق و عدم نظارت مداوم بر رفتار سیستم‌ها، از دیگر نقاط ضعف فنی مهم به شمار می‌روند. برای مقابله با این تهدیدات، تحلیل فنی باید شامل بررسی دقیق لاگ‌ها، تست نفوذ تخصصی، شبیه‌سازی حملات و ارزیابی ریسک مداوم باشد تا نقاط آسیب‌پذیر شناسایی و با راهکارهای امنیتی متناسب، تقویت شوند.

راهکارهای کاهش ریسک و افزایش امنیت سیستم‌های اسکادا

جداسازی شبکه‌های صنعتی از شبکه‌های عمومی و اداری (Network Segmentation)
استفاده از فایروال‌های صنعتی و سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS/IPS)
پیاده‌سازی سیاست‌های قوی مدیریت دسترسی و احراز هویت چندمرحله‌ای
به‌روزرسانی منظم نرم‌افزارها و تجهیزات اسکادا
استفاده از پروتکل‌های امن و رمزنگاری‌شده در ارتباطات صنعتی
آموزش مستمر پرسنل در زمینه امنیت سایبری و آگاهی از تهدیدات
پایش و مانیتورینگ مداوم شبکه و سیستم‌ها
تهیه نسخه‌های پشتیبان منظم و برنامه‌های بازیابی پس از حادثه (Disaster Recovery)
اجرای تست‌های نفوذ و ارزیابی مستمر امنیتی
محدودسازی دسترسی فیزیکی به تجهیزات و مراکز داده
توسعه و اجرای سیاست‌های واکنش سریع به حوادث امنیتی
استفاده از سیستم‌های مدیریت رویدادهای امنیتی (SIEM) برای تحلیل لاگ‌ها و تشخیص تهدیدات
برقراری همکاری با تولیدکنندگان تجهیزات برای دریافت به‌روزرسانی‌های امنیتی به موقع

جمع‌بندی و توصیه‌های عملی برای مدیران و کارشناسان امنیت

سیستم‌های اسکادا به‌عنوان ستون فقرات زیرساخت‌های حیاتی، نیازمند توجه ویژه و رویکردی جامع در حوزه امنیت سایبری هستند. مدیران و کارشناسان امنیت باید با شناخت دقیق تهدیدات و نقاط ضعف فنی این سیستم‌ها، راهکارهای مؤثر و متناسب با ساختار سازمان خود را به‌کار گیرند. از جمله مهم‌ترین توصیه‌ها، جداسازی شبکه‌های صنعتی از شبکه‌های عمومی، به‌روزرسانی منظم تجهیزات، استفاده از ابزارهای پیشرفته پایش و تحلیل ترافیک، و مدیریت دقیق دسترسی‌ها است. علاوه بر این، آموزش مستمر تیم‌های عملیاتی و برقراری سیاست‌های واکنش سریع به حوادث امنیتی، نقش کلیدی در کاهش ریسک‌های احتمالی ایفا می‌کند. با اتخاذ این رویکردها و تقویت دفاع‌های چندلایه، سازمان‌ها قادر خواهند بود امنیت سیستم‌های اسکادا را بهبود بخشیده و در برابر تهدیدات پیچیده سایبری مقاومت کنند.