Secure Reprogramming of a Network Connected Device : Securing programmable logic controllers

This is a master’s thesis project entitled “Secure reprogramming of network connected devices”. The thesis begins by providing some background information to enable the reader to understand the current vulnerabilities of network-connected devices, specifically with regard to cyber security and data integrity. Today supervisory control and data acquisition systems utilizing network connected programmable logic controllers are widely used in many industries and critical infrastructures. These network-attached devices have been under increasing attack for some time by malicious attackers (including in some cases possibly government supported efforts). This thesis evaluates currently available solutions to mitigate these attacks. Based upon this evaluation a new solution based on the Trusted Computing Group (TCG’s) Trusted Platform Modules (TPM) specification is proposed. This solution utilizes a lightweight version of TPM and TCG’s Reliable Computing Machine (RCM) to achieve the desired security. The security of the proposed solution is evaluated both theoretically and using a prototype. This evaluation shows that the proposed solution helps to a great extent to mitigate the previously observed vulnerabilities when reprogramming network connected devices. The main result of this thesis project is a secure way of reprogramming these network attached devices so that only a valid user can successfully reprogram the device and no one else can reprogram the device (either to return it to an earlier state, perhaps with a known attack vector, or even worse prevent a valid user from programming the device).Avhandlingen börjar med att ge lite bakgrundsinformation för att läsaren att förstå de nuvarande sårbarheten i nätverksanslutna enheter, särskilt när det gäller IT-säkerhet och dataintegritet. Idag övervakande kontroll och datainsamlingssystem använder nätverksanslutna programmerbara styrsystem används allmänt i många branscher och kritisk infrastruktur. Dessa nätverk anslutna enheter har under ökande attacker under en tid av illvilliga angripare (inklusive i vissa fall eventuellt regeringen stöds insatser). Denna avhandling utvärderar för närvarande tillgängliga lösningar för att minska dessa attacker. Baserat på denna utvärdering en ny lösning baserad på Trusted Computing Group (TCG) Trusted Platform Modules (TPM) specifikation föreslås. Denna lösning använder en lätt version av TPM och TCG:s pålitliga dator (RCM) för att uppnå önskad säkerhet. Säkerheten i den föreslagna lösningen utvärderas både teoretiskt och med hjälp av en prototyp. Utvärderingen visar att den föreslagna lösningen bidrar i stor utsträckning för att minska de tidigare observerade sårbarheter när omprogrammering nätverksanslutna enheter. Huvudresultatet av denna avhandling projektet är ett säkert sätt omprogrammering dessa nätverksanslutna enheter så att endast ett giltigt användarnamn framgångsrikt kan omprogrammera enheten och ingen annan kan programmera enheten (antingen att återställa den till ett tidigare tillstånd, kanske med en känd attack vector, eller ännu värre förhindra en giltig användare från programmering av enheten)