YekTrain - der vermutlich kleinste, hackbare Zug der Welt

OT-Sicherheit im Schienenverkehr: Der YekTrain als Forschungsplattform

Der Schienenverkehr wird zunehmend digitalisiert und vernetzt, was die OT-Sicherheit (Operational Technology) im Bahnbereich zu einem zentralen Thema macht. Moderne Züge und Bahnsysteme bestehen aus komplexen Netzwerken, in denen mechanische Komponenten, elektronische Steuerungen und digitale Systeme miteinander interagieren. Während dies die Effizienz steigert, entstehen auch neue Herausforderungen für die Sicherheit und den zuverlässigen Betrieb des gesamten Verkehrsnetzes.

Im Rahmen unseres FINESSE-Forschungsprojekts haben wir bei Yekta IT den YekTrain entwickelt, eine Plattform, die es uns ermöglicht, praxisnah OT-Sicherheitskonzepte für den Bahnbereich zu erforschen und zu testen. Der YekTrain basiert auf realen Zugnetzwerken und -protokollen wie Ethernet und dem Multifunction Vehicle Bus (MVB). Die Idee dahinter ist es, die Komplexität moderner Bahnsysteme im Kleinformat abzubilden und ein Testfeld zu schaffen, das praxisnahes Lernen und Experimentieren erlaubt.

Die Entstehung des YekTrain: Forschung trifft auf Praxis

Der YekTrain ist nicht zufällig entstanden. Im Rahmen des FINESSE-Projekts haben wir Netzwerkanalysen und Datenaufzeichnungen von verschiedenen Zügen durchgeführt. Diese realen Daten aus dem Bahnbereich flossen in die Entwicklung unserer Plattform ein. Das Ziel war es, eine Umgebung zu schaffen, in der wir Sicherheitslücken aufdecken und Gegenmaßnahmen erproben können, ohne dabei in operative Bahnsysteme einzugreifen.

Durch den YekTrain können wir den Sicherheitsansatz von OT-Systemen praxisnah und systematisch untersuchen, indem wir reale Bedrohungsszenarien simulieren. Dies ist besonders wichtig, da viele Bahnsysteme über Jahrzehnte im Einsatz bleiben und die Integration neuer Technologien zu unerwarteten Sicherheitsproblemen führen kann.

Komplexität und Sicherheit greifbar machen

Züge sind hochkomplexe Systeme, die zahlreiche Komponenten in Echtzeit koordinieren. Der YekTrain bildet diese Komplexität in einer Miniaturumgebung ab. Dies ermöglicht es uns, kritische Aspekte wie Antriebssteuerung, HVAC-Systeme (Heating, Ventilation, and Air Conditioning), Türsteuerung, HMI (Human-Machine Interface) und Netzwerksicherheit zu erforschen.

Antriebssteuerung: Die präzise Steuerung des Antriebs ist essenziell für den sicheren Betrieb eines Zuges. Der YekTrain simuliert die Dynamik und Steuerungsbefehle eines echten Zuges, sodass potenzielle Angriffe auf die Steuerung analysiert werden können.

HVAC-Systeme: In Bahnsystemen spielt die Temperaturregelung eine entscheidende Rolle für die Funktionalität der elektronischen Komponenten. Der YekTrain verfügt über ein HVAC-System, das die Bedingungen in echten Zügen nachstellt und es uns ermöglicht, die Sicherheit und Stabilität dieser Systeme zu erforschen.

Türsteuerung: Die Türsteuerung des YekTrain simuliert die Kontrolle und Überwachung elektronischer Türen in Zügen. Wir demonstrieren, welche Manipulationen und Angriffe ein potenzieller Angreifer auf das Türsteuerungssystem vornehmen kann, um die Sicherheit des physischen Zugangs zu beeinträchtigen. Dies ermöglicht es uns, praxisnah Szenarien für den Umgang mit Angriffen auf physische OT-Komponenten zu entwickeln.

HMI (Human-Machine Interface): Der YekTrain ist mit einem HMI ausgestattet, das genutzt wird, um spezifische Informationen wie Temperatur, Türzustand und allgemeine Betriebsdaten anzuzeigen. Obwohl es sich bei dem YekTrain um ein Miniaturmodell ohne Lokführer handelt, simuliert das HMI die Art von Echtzeitanzeigen, die in modernen Zügen für solche Informationen verwendet werden. Im Forschungskontext können wir über dieses HMI potenzielle Manipulationen der angezeigten Informationen sowie Angriffe auf visuelle Systeme untersuchen.

Netzwerksicherheit: Im Bahnbereich kommen standardisierte Kommunikationsprotokolle wie MVB und Ethernet zum Einsatz, um Züge zu steuern und Daten zu übertragen. Der YekTrain nutzt diese Protokolle und erlaubt uns, Angriffe auf die Kommunikationsschnittstellen in einer kontrollierten Umgebung zu simulieren.

Der YekTrain als Test- und Forschungsplattform

Neben der Simulation von OT-Sicherheitsszenarien dient der YekTrain als umfassende Lern- und Testplattform für verschiedene Bereiche der Bahnsicherheit:

1. Schulungen und Sensibilisierung: Fachkräfte können mit dem YekTrain praxisnah an OT-Sicherheitsfragen herangeführt werden. Durch die Nachstellung von Angriffsszenarien wie Netzwerkanomalien oder der Manipulation von Steuerungssystemen wird das Verständnis für potenzielle Risiken im Bahnbereich vertieft.

2. Penetrationstests und Sicherheitsanalysen: Der YekTrain ermöglicht sichere Penetrationstests, die Schwachstellen in den Steuerungs- und Kommunikationssystemen aufdecken. Diese Tests schaffen die Grundlage für die Entwicklung robuster Sicherheitsstrategien.

3. Cyber Defense und SIEM-Integration: Die Simulation von Cyberangriffen auf den YekTrain kann direkt in SIEM-Systeme (Security Information and Event Management) integriert werden. Dadurch können Bedrohungen in Echtzeit überwacht und analysiert werden, um gezielte Abwehrmaßnahmen zu entwickeln.

4. Simulation realer Bedrohungsszenarien: Der YekTrain stellt eine praxisnahe Umgebung zur Simulation realer Bedrohungen wie Angriffe auf die Netzwerksicherheit oder physische Zugriffe auf kritische Steuerungskomponenten dar.

5. Forschung und Weiterentwicklung: Im Rahmen des FINESSE-Projekts haben wir die Möglichkeit, neue OT-Sicherheitslösungen zu entwickeln und in einer realitätsnahen Umgebung zu testen. Die gesammelten Daten und Erfahrungen fließen direkt in die Optimierung zukünftiger Sicherheitskonzepte ein.

Forschung als Grundlage für langfristige Sicherheit

Der YekTrain ist mehr als ein Demonstrationsobjekt. Er ist eine praxisnahe Forschungsplattform, die uns hilft, die komplexen Herausforderungen der OT-Sicherheit im Schienenverkehr besser zu verstehen und praxisnahe Lösungen zu entwickeln. Durch die intensive Forschung und Zusammenarbeit mit Partnern im Rahmen des FINESSE-Projekts tragen wir aktiv zur Weiterentwicklung der Bahnsicherheit bei.

Unser Engagement für langfristige Sicherheit basiert auf der Erkenntnis, dass nur durch ein tiefes Verständnis der Bedrohungen, denen OT-Systeme ausgesetzt sind, nachhaltige und effektive Sicherheitsmaßnahmen entwickelt werden können. Der YekTrain ist ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit und symbolisiert unser Bestreben, die OT-Sicherheit kontinuierlich zu verbessern.