Kyberuhat maan ulkopuolella: avaruudessa tapahtuvan valmistuksen turvaaminen

Globaali yhteiskuntamme on voimakkaasti riippuvainen avaruuteen perustuvista teknologioista. Useimmat meistä tietävät, että avaruuspaikannus, sää ja viestintäjärjestelmät ovat kriittisiä kuljetustoiminnallemme. Kirjoitan tämän artikkelin lentokoneessa, joka käyttää GPS:ää reitittämään lentoni turvallisesti satelliittien tunnistamien vaikeiden sääolosuhteiden ympäri. Jos saan tämän artikkelin valmiiksi lennon aikana, lataan sen julkaistavaksi Forbesiin geosynkronisen viestintäsatelliitin kautta.

Silti monet ihmiset olisivat yllättyneitä kuullessaan tämän modernin tehtaat ovat myös riippuvaisia ​​satelliiteista. Valmistusautomaatiojärjestelmät synkronoivat useiden robottien toiminnot tuotantolinjoillaan käyttämällä järjestelmän tarjoamia ajoitussignaaleja. GPS -satelliitit. Itse asiassa GPS on kokoelma 24 (plus varaosat) kiertävää atomikelloa, joista jokainen lähettää jatkuvasti aikatietoja. Uberiasi ohjaavat pienet erot neljästä tai useammasta satelliitista lähtevässä aikasignaalissa, jotka johtuvat signaalin viiveestä suhteelliseen sijaintiisi. Kun tiedät valonnopeuden (299,792,458 XNUMX XNUMX m/s), puhelimesi laskee etäisyydet ja paikantaa sijaintisi yksinkertaisella trigonometrialla… yksinkertainen älypuhelimelle joka tapauksessa.

Nykyaikaiset automatisoidut tuotantolinjat eivät ole vain hienosti ajoitettuja, vaan ne ovat myös hyvin yhdistettyjä, etäohjelmoitavia, valvottuja ja ohjattuja. Näin ollen kyberverkkoalue on yhä tärkeämpi uhkatila valmistajille. Tietokonesuunnitteluasemat ja palvelimet ovat ilmeisiä kohteita hakkereille, mutta mikä tahansa vaarantunut digitalisoitu valmistusjärjestelmä voi tuottaa arvokasta omistusoikeutta. Jopa tulostimien ohjelmoitavien työstökoneiden tiedostot voivat paljastaa paljon heidän valmistamistaan ​​tuotteista. Näiden tietojen menettäminen voi vaarantaa valmistajan ja heidän asiakkaidensa immateriaalioikeudet.

Ilmailu- ja avaruusalalla monet valmistettavat tuotteet luokitellaan tai kuuluvat laajempaan luokkaan Valvotut luokittelemattomat tiedot (CUI) ja ulkomaiset vastustajat etsivät niitä aktiivisesti. Teollisuusrobottien, vesileikkureiden ja 3D-tulostimien turvaaminen valtion tukemilta kybertunkeilijoilta on haastava tehtävä tehtaan IT-osastoille. Näiden järjestelmien ohjelmointi- ja osatiedostojen suojaaminen lähetyksen aikana on yhtä tärkeä tehtävä joka jää usein huomiotta.

Haavoittuvuus on todellinen. Yli kymmenen vuotta sitten Windows-tietokonevirus, joka tunnetaan nimellä Stuxnet, on suunniteltu havaitsemaan tietokoneet, jotka on liitetty Siemens S7 ohjelmoitavaan logiikkaohjausjärjestelmään, joka on yleinen valmistuskoneohjain. Jos ohjain näytti käyttävän uraanin rikastussentrifugia, tiedostot siirrettiin ja valmistusprosessin toiminnot menivät hienovaraisesti vinoon. Stuxnet keskeytti merkittävästi Iranin ydinmateriaalin tuotannon. Vaikka Stuxnetin oletetaan yleisesti olleen Yhdysvaltojen ja Israelin hallituksen yhteisen ponnistelun tulos, meidän pitäisi olettaa, että vastustajamme käyttävät aktiivisesti samanlaisia ​​kyberaseita.

Palataksemme avaruuteen, pohditaanpa kyberturvallisuuden vaikutuksia kiertoradalla olevien robottien valmistukseen. Joo, avaruudessa sijaitsevat tehtaat ovat todellinen, nouseva toimialue. Mikrogravitaatioympäristö mahdollistaa sellaisten tuotteiden tuotannon, joita emme voi valmistaa maan päällä. Näitä ovat hämmästyttävän täydelliset kiteet, ainutlaatuiset ja superpuhtaat materiaalit, vallankumoukselliset lääkkeet ja jopa biopainetut elimet. Jotkut näistä tuotteista, kuten erittäin suorituskykyinen kuitukaapeli, tuottavat tarpeeksi arvoa, jotta niiden valmistaminen avaruudessa – jopa nykypäivän suhteellisen korkeilla lentokustannuksilla – lupaa erittäin tervettä voittoa.

NASA tunnustaa tilan valmistus tärkeänä teknologiana, joka voi hyödyttää viraston omia tehtäviä. Se on myös kriittinen toimiala avaruusmatkailun ohella avaruustalouden lähiajan kehityksessä. Johdin äskettäin Johnson Space Centerin liiketoimintamallien arviointia In-Space Production Applications (InSPA) ohjelmoida. InSPA, NASA palkittiin kahdeksan valmistustiimeillä mahdollisuus lentää tuotantoprojektinsa avaruuteen. NASA ja ISS:n kansallinen laboratorio tarjoaa näille tuotannon aloittaville yrityksille testiajojen vaatiman telinetilan ja astronauttiajan. Palkitut saavat myös massakuljetuksen, joka vaaditaan valmistamiensa tuotteiden palauttamiseksi Maahan. Tavoitteena on antaa yhdysvaltalaisille yrityksille jalansija avaruudessa, kun odotamme Low Earth Orbitin (LEO) kaupallistamista.

Useat yritykset suunnittelevat käyttöönottoa kaupalliset kiertorata-avaruusasemat muutaman seuraavan vuoden aikana. Heidän tulomallinsa riippuvat usein elinkelpoisen tilavalmistuksen syntymisestä. Kuten arvata saattaa, astronautin aika on kallista. NASA lainaa jopa 700,000 XNUMX dollaria tunnissa. Vaikka kaupallinen toiminta pienentää sitä PALJON, avaruusvalmistusjärjestelmien automatisointi on vaatimus, ei vaihtoehto.

Perimmäinen sovellus off-planet-valmistukseen tarjoaa omavaraisuus avaruustiloihin. Kun osat ja työkalut Avaruusaseman rikkoutuessa on paljon tehokkaampaa tulostaa korvaavat tuotteet paikan päällä. Tämä vähentää kustannuksia, eliminoi suuria kuljetusviiveitä ja lisää joustavuutta. Vioittuneet osat voidaan kierrättää uusiksi 3D-tulostinfilamenteiksi ja tulostaa uudelleen, mikä vähentää entisestään riippuvuutta maapallosta raaka-aineista. The Redwire Regolith projekti on ottanut lupaavia askeleita kohti tätä tuottamalla 3D-tulostettuja rakenteita, joissa on regoliittia, epäorgaanista "likaa" Kuun tai Marsin pinnalta. Suhteellisuustila, jonka 3D-tulostettu Terran-raketti on valmistautuu laukaisuun Cape Canaveralissa aikoo tulostaa jonain päivänä kokonaisia ​​raketteja Marsin Kuuhun käyttämällä paikallisesti hankittuja materiaaleja. Automatisoidun avaruudessa tapahtuvan valmistuksen suuri vahvuus on kyky lähettää suunnitelmia ja päivityksiä maapallolta materiaalien sijaan. Tämä on myös vakava kyberturvallisuusongelma.

Näiden tiedostojen ja muun viestinnän suojattu siirto on kriittistä, koska avaruusjärjestelmät ovat osoittautuneet kyberhyökkäysten kohteiksi. Tuntia ennen kuin se hyökkäsi Ukrainaan, Venäjä laukaisi a avaruuskyberhyökkäys Viasatin KA-SAT-verkossa katkaisemalla käyttäjiä Ukrainassa ja muualla Euroopassa. Tällä hetkellä kiertoradalle lähetettyjen pienten satelliittien eksponentiaalinen lisääntyminen tarjoaa uusia hyökkäyspintoja sekä vihollisvaltioille että ei-valtiollisille toimijoille.

Viime vuonna minulla oli kunnia toimia ulkopuolisena tutkijana Oxfordissa tietojenkäsittelytiedettä opiskelevan Rhodes Scholarin James Pavurin DPhil viva (PhD-väitöskirja). Dr. Pavurin työ avaruuden kyberturvallisuudesta paljasti, että avaruusviestintäteknologiat ovat erittäin herkkiä sieppauksille. Satelliittiviestintäprotokollat ​​priorisoivat parhaan suorituskyvyn poistamista matalan kaistanleveyden yhteyksistä, ja niitä vaivaa viiveet, viiveet, jotka aiheutuvat radiosignaaleista, jotka kulkevat avaruuden kokoisia etäisyyksiä jopa valon nopeudella. Nämä tekijät voivat tehdä perinteiset suojaustekniikat, kuten VPN:t, epäkäytännöllisiksi, ja monet avaruusviestit ovat vain salaamattomia. Dr. Pavur ja muut ovat osoittaneet, että on jopa mahdollista lisätä uutta dataa viestintävirtoihin mahdollisesti ilkeistä syistä. Tällainen hyökkäys voi vahingoittaa tuotetta tai itse valmistusjärjestelmää. Se saattaa jopa sabotoida avaruusajoneuvoa tai elinympäristöä ja asettaa avaruusmatkailijoille haittoja. Kun otetaan huomioon nykyaikaisten järjestelmien keskinäinen riippuvuus, mille tahansa avaruusomaisuudelle aiheutetuilla vahingoilla olisi aaltoiluvaikutus, mikä saattaisi aiheuttaa suuria taloudellisia tappioita yrityksille ja yksityishenkilöille, jotka eivät ole täysin tietoisia riippuvuudestaan ​​haavoittuviin avaruuteen perustuviin järjestelmiin.

Ratkaisuja syntyy. Vierailevana professorina tehtävässäni Turvallisuustieteen ja -teknologian instituutti (ISST) Imperial Collegessa Lontoossa tapasin Yhdistyneessä kuningaskunnassa toimivan startup-yrityksen, joka ratkaisi tämän ongelman. DEFEND3D on kehittänyt Secure Streaming Transfer Protocol -protokollan, joka mahdollistaa osatietojen turvallisen digitaalisen uudelleentoimittamisen etäkohteisiin ilman tiedostojen siirtoa, mikä eliminoi koko 2D- tai 3D-resurssin lähettämiseen liittyvän turvallisuusriskin. Tämä saavutetaan käyttämällä jatkuvaa, dynaamista virtaa monenlaisiin valmistuslaitteisiin, joiden kaistanleveys on jopa 3 kbps. Tämä mahdollistava teknologia voisi tarjota perustan turvalliselle etävalmistukselle maan ulkopuolisissa olosuhteissa ja mahdollistaa nopean suunnittelun prototyyppien, iteroinnin ja testauksen ISS:llä, tulevilla kaupallisilla asemilla ja kuun pinnalla.

Avaruudessa tapahtuvan valmistuksen tulevaisuus on uskomattoman valoisa, mutta valppautta tarvitaan. Meidän on rakennettava kyberturvallisuus avaruudessa tapahtuvaan tuotantoon alusta alkaen, ennen kuin joudumme kärsimään "huonosta päivästä", emme reaktiona sellaiseen.