التكنولوجيا التشغيلية

تُعرَّف تكنولوجيا التشغيل ( OT ) بأنها الأجهزة والبرامج التي ترصد أو تُحدث تغييرًا، من خلال المراقبة المباشرة و/أو التحكم في المعدات الصناعية والأصول والعمليات والأحداث . ^{[ 1 ]} وقد شاع استخدام هذا المصطلح للدلالة على الاختلافات التكنولوجية والوظيفية بين أنظمة تكنولوجيا المعلومات التقليدية (IT) وبيئة أنظمة التحكم الصناعية (ICS)، أو ما يُعرف بـ "تكنولوجيا المعلومات في المناطق غير المُغطاة ".

يصف هذا المصطلح عادةً البيئات التي تحتوي على أنظمة تحكم صناعية ، مثل أنظمة التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA)، وأنظمة التحكم الموزعة (DCS)، ووحدات التحكم الطرفية عن بُعد (RTU)، ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، بالإضافة إلى الشبكات والوحدات التنظيمية المخصصة. ^{[ 2 ]} وتخضع البيئة المبنية، سواءً كانت تجارية أو سكنية، لرقابة ومراقبة متزايدة عبر أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) وإنترنت الأشياء الصناعية (IIoT). ^{[ 3 ]} وفي هذا المجال، ترتبط أجهزة إنترنت الأشياء هذه عبر منصات إنترنت الأشياء المتطورة أو عبر تطبيقات سحابية. كما تُدرج الأنظمة المدمجة ضمن نطاق التكنولوجيا التشغيلية (مثل الأجهزة الذكية)، إلى جانب مجموعة كبيرة من أجهزة جمع البيانات العلمية والتحكم والحوسبة.

تُدرج الأنظمة التي تعالج البيانات التشغيلية (بما في ذلك الأنظمة الإلكترونية وأنظمة الاتصالات وأنظمة الكمبيوتر والمكونات التقنية) تحت مصطلح التكنولوجيا التشغيلية.

قد تتطلب أنظمة التشغيل (OT) التحكم في الصمامات والمحركات والناقلات وغيرها من الآلات لتنظيم قيم العمليات المختلفة، مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق، ومراقبتها لمنع الظروف الخطرة. تستخدم أنظمة التشغيل تقنيات متنوعة لتصميم الأجهزة وبروتوكولات الاتصال، وهي غير معروفة في مجال تقنية المعلومات (IT). تشمل المشكلات الشائعة دعم الأنظمة والأجهزة القديمة، بالإضافة إلى العديد من بنى ومعايير الموردين.

نظراً لأن أنظمة التشغيل غالباً ما تشرف على العمليات الصناعية، فإنه يجب الحفاظ على توافرها في معظم الأوقات. وهذا يعني غالباً ضرورة المعالجة في الوقت الفعلي (أو شبه الفعلي)، مع معدلات عالية من الموثوقية والتوافر. ^{[ 4 ]}

تُعدّ أنظمة المختبرات (الأجهزة غير المتجانسة المزودة بأنظمة حاسوبية مدمجة أو التي غالبًا ما تستخدم مكونات تقنية غير قياسية في أنظمتها الحاسوبية) حالةً فاصلةً بين تكنولوجيا المعلومات وتكنولوجيا التشغيل، إذ إنها في الغالب لا تندرج ضمن نطاق تكنولوجيا المعلومات القياسي، كما أنها لا تُعدّ جزءًا من التعريفات الأساسية لتكنولوجيا التشغيل. ويُشار إلى هذا النوع من البيئات أيضًا باسم تكنولوجيا المعلومات الصناعية .

استخدمت شبكات تكنولوجيا التشغيل (OT) التاريخية بروتوكولات خاصة مُحسَّنة للوظائف المطلوبة، وقد اعتُمد بعضها كبروتوكولات اتصالات صناعية "قياسية" (مثل DNP3 و Modbus و Profibus و LonWorks و DALI و BACnet و KNX و EnOcean و OPC -UA ). ومؤخرًا، يجري تطبيق بروتوكولات الشبكات القياسية لتكنولوجيا المعلومات في أجهزة وأنظمة تكنولوجيا التشغيل (OT) لتقليل التعقيد وزيادة التوافق مع أجهزة تكنولوجيا المعلومات التقليدية (مثل TCP/IP)؛ إلا أن هذا أدى إلى انخفاض ملحوظ في أمان أنظمة تكنولوجيا التشغيل (OT)، التي كانت تعتمد في السابق على العزل التام وعدم القدرة على تشغيل البرامج الضارة القائمة على أجهزة الكمبيوتر (انظر Stuxnet كمثال معروف على هذا التغيير). ^{[ 5 ]}

ظهر مصطلح "التكنولوجيا التشغيلية" لأول مرة في ورقة بحثية صادرة عن شركة غارتنر في مايو 2006 (ستينستروب، سوميك، سبيرز، ويليامز)، وعُرض علنًا في سبتمبر 2006 خلال قمة غارتنر لتكنولوجيا المعلومات في قطاعي الطاقة والمرافق. ^{[ 6 ]} في البداية، استُخدم المصطلح لوصف أنظمة التحكم في مرافق الطاقة، ولكن مع مرور الوقت، تبنّته قطاعات صناعية أخرى، واستُخدم بالتزامن مع إنترنت الأشياء . ^{[ 7 ]} كان أحد الدوافع الرئيسية لاعتماد المصطلح هو تطور طبيعة منصات التكنولوجيا التشغيلية من أنظمة خاصة مصممة خصيصًا إلى محافظ برمجية معقدة تعتمد على البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات. وقد أُطلق على هذا التغيير اسم "تقارب تكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية". ^{[ 8 ]} اكتسب مفهوم مواءمة وتكامل أنظمة تكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية للشركات الصناعية أهمية بالغة، حيث أدركت الشركات أن الأصول المادية والبنية التحتية تُدار بواسطة أنظمة التكنولوجيا التشغيلية، ولكنها تُولّد أيضًا بيانات لأنظمة تكنولوجيا المعلومات التي تُشغّل الأعمال. في مايو 2009 تم تقديم ورقة بحثية في المؤتمر العالمي الرابع لإدارة الأصول الهندسية في أثينا ، اليونان ، توضح أهمية هذا في مجال إدارة الأصول ^{[ 9 ].}

تُعدّ شركات التكنولوجيا الصناعية، مثل جنرال إلكتريك ، وهيتاشي ، وهانيويل ، وسيمنز ، وإيه بي بي، وروكويل، المزودين الرئيسيين لمنصات وأنظمة تكنولوجيا التشغيل، سواءً كانت مُدمجة في المعدات أو مُضافة إليها لأغراض التحكم والإدارة والمراقبة. وقد اضطرت هذه الشركات إلى التطور لتصبح شركات برمجيات بدلاً من كونها مُزودين للآلات فقط. ويؤثر هذا التغيير على نماذج أعمالها التي لا تزال قيد التطوير ^{[ 10 ].}

لطالما اعتمد أمن أنظمة تكنولوجيا التشغيل بشكل شبه كامل على استقلالية هذه الأنظمة، أي على مبدأ " الأمن عن طريق التعتيم" . ومنذ عام 2005 على الأقل، أصبحت أنظمة تكنولوجيا التشغيل مرتبطة بأنظمة تكنولوجيا المعلومات بهدف توسيع قدرة المؤسسة على مراقبة أنظمة تكنولوجيا التشغيل وتعديلها، مما أدى إلى ظهور تحديات هائلة في تأمينها. ^{[ 11 ]} عادةً ما يتم استبدال أو إعادة تصميم المناهج المعروفة في تكنولوجيا المعلومات التقليدية لتتوافق مع بيئة تكنولوجيا التشغيل. تختلف أولويات تكنولوجيا التشغيل وبنيتها التحتية التي يجب حمايتها مقارنةً بتكنولوجيا المعلومات؛ فأنظمة تكنولوجيا المعلومات مصممة عادةً وفقًا لمبادئ "السرية، والنزاهة، والتوافر" (أي الحفاظ على أمان المعلومات وصحتها قبل السماح للمستخدم بالوصول إليها)، بينما تتطلب أنظمة تكنولوجيا التشغيل "التحكم في الوقت الفعلي ومرونة تغيير الوظائف، والتوافر، والنزاهة، والسرية" لتعمل بفعالية (أي عرض المعلومات على المستخدم كلما أمكن ذلك، ثم الاهتمام بصحتها أو سريتها لاحقًا).

تشمل التحديات الأخرى التي تؤثر على أمن أنظمة تكنولوجيا التشغيل ما يلي:

• غالباً ما تُصمَّم مكونات تكنولوجيا التشغيل دون مراعاة متطلبات أمن تكنولوجيا المعلومات الأساسية، بهدف تحقيق الأهداف الوظيفية فقط. وقد تكون هذه المكونات غير آمنة بطبيعتها وعرضة للهجمات الإلكترونية.
• الاعتماد على الموردين: نظراً لقلة المعرفة العامة المتعلقة بالأتمتة الصناعية، تعتمد معظم الشركات بشكل كبير على موردي أنظمة التشغيل (OT). يؤدي هذا إلى تقييد الشركات بمورد واحد ، مما يُضعف قدرتها على تطبيق حلول أمنية فعّالة.
• الأصول الحيوية: نظراً لدور تكنولوجيا التشغيل في مراقبة العمليات الصناعية الحيوية والتحكم بها، غالباً ما تكون أنظمة تكنولوجيا التشغيل جزءاً من البنى التحتية الحيوية الوطنية. ولذلك، قد تتطلب ميزات أمنية معززة. ^{[ 12 ]}

يُعرّض التقاء التكنولوجيا التشغيلية والبنية التحتية القياسية للشبكات العمليات الصناعية لعدة فئات متميزة من المخاطر. تُصنّف الدراسات التجريبية نقاط الضعف الأساسية لبيئات التكنولوجيا التشغيلية الحديثة المتقاربة إلى عوامل هيكلية، وعوامل قائمة على البروتوكولات، وعوامل تشغيلية: ^{[ 13 ]}

• نقاط ضعف البنية التحتية المعمارية والقديمة: لا تزال العديد من الشبكات الصناعية تعتمد على أجهزة وأنظمة تشغيل قديمة تفتقر إلى آليات مصادقة تشفيرية مدمجة أو آليات حديثة للتحكم في الوصول. وتتفاقم هذه المشكلة بسبب عدم كفاية تجزئة الشبكة بين أنظمة تكنولوجيا المعلومات المؤسسية وحلقات التحكم المادية، مما يسمح بانتقال التهديدات الجانبية بعد اختراق محيط الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، تُشكل تبعيات سلسلة التوريد وسهولة الوصول المادي إلى الأجهزة الميدانية الطرفية نقاط دخول على مستوى النشر للتلاعب غير المصرح به.
• أوجه القصور في البروتوكولات والمراقبة: تنقل بروتوكولات الاتصالات الصناعية التقليدية (مثل Modbus وDNP3 وProfibus) الأوامر بشكل روتيني كنص عادي دون تشفير، مما يجعلها عرضة للتنصت وهجمات الحقن والتلاعب بالبيانات. علاوة على ذلك، فإن النقص التقليدي في أدوات مراقبة الشبكة الشاملة وأدوات الرؤية التشغيلية ضمن بيئات التحكم المتخصصة يعقد عملية الكشف المبكر عن الحوادث الأمنية والاستجابة لها.
• المخاطر التشغيلية والتنظيمية: يؤدي التقارب المستمر بين شبكات المصانع المعزولة سابقًا وأنظمة المؤسسات المتصلة بالإنترنت إلى توسيع نطاق الهجمات الإلكترونية. هذا التحول المعماري يزيد من احتمالية التعرض للتهديدات الداخلية، سواءً عن طريق الإهمال أو النية الخبيثة، بالإضافة إلى الأخطاء البشرية، والتي غالبًا ما ترتبط بنقص الوعي الموجه بالأمن السيبراني وبرامج التدريب المتخصصة بين الكوادر الهندسية التقليدية.

يتضمن تخفيف هذه المخاطر المتكاملة عادةً اعتماد أطر أمنية متعددة الطبقات، ومراقبة مستمرة للحالات الشاذة، والالتزام بالمعايير المؤسسية المعمول بها مثل سلسلة ISA/IEC 62443. ^{[ 4 ]}

تُستخدم تكنولوجيا التشغيل على نطاق واسع في مصافي النفط ومحطات توليد الطاقة والمحطات النووية وغيرها، وبذلك أصبحت عنصرًا أساسيًا وحيويًا في أنظمة البنية التحتية الحيوية. وتبعًا للبلد، قد يواجه مشغلو البنية التحتية الحيوية التزامات قانونية متزايدة فيما يتعلق بتطبيق أنظمة تكنولوجيا التشغيل. على مدى عقود، جرى تحديث مئات الآلاف من المباني بحلول إدارة المباني وأتمتة العمليات والتحكم الذكي في الإضاءة باستخدام إنترنت الأشياء ^{[ 14 ]} ، إلا أن العديد من هذه الحلول تفتقر إلى التدابير الأمنية المناسبة ^{[ 15 ]} . وقد أدى ذلك مؤخرًا إلى استغلال جهات خبيثة لثغرات هذه الحلول في هجمات برامج الفدية، مما تسبب في تعطيل الأنظمة، وأعطال تشغيلية، وعرض الشركات العاملة في هذه المباني لمخاطر جسيمة على الصحة والسلامة والعمليات وسمعة العلامة التجارية، فضلًا عن أضرار مالية ^{[ 16 ] .}

يُركز الاهتمام في البيئة الصناعية الحديثة بشكل كبير على مواضيع مثل التعاون بين تكنولوجيا المعلومات والتشغيل، أو مواءمة تكنولوجيا المعلومات والتشغيل ^{[ 17 ]} . ومن الأهمية بمكان أن تُقيم الشركات تعاونًا وثيقًا بين أقسام تكنولوجيا المعلومات والتشغيل، مما يُؤدي إلى زيادة الفعالية في العديد من مجالات أنظمة تكنولوجيا المعلومات والتشغيل على حد سواء (مثل إدارة التغيير، وإدارة الحوادث، ومعايير الأمن) ^{[ 18 ] [ 19 ] .}

من القيود الشائعة رفض السماح لأنظمة التشغيل (OT) بأداء وظائف السلامة ( خاصةً في البيئة النووية)، والاعتماد بدلاً من ذلك على أنظمة التحكم السلكية لأداء هذه الوظائف؛ وينبع هذا القرار من مشكلة معروفة على نطاق واسع تتعلق ببرمجيات التحقق (على سبيل المثال، قد يختلف أداء الكود بشكل طفيف بعد تجميعه). يُعدّ برنامج ستوكسنت الخبيث مثالاً على ذلك، مما يُبرز احتمالية وقوع كارثة في حال إصابة نظام السلامة ببرمجيات خبيثة (سواءً كان ذلك مستهدفًا أو عن طريق الخطأ).

تُستخدم التكنولوجيا التشغيلية في العديد من القطاعات والبيئات، مثل:

• النفط والغاز
• الطاقة والمرافق
• تصنيع المواد الكيميائية
• معالجة المياه
• إدارة النفايات
• مواصلات
• التجريب العلمي
• التصنيع الحرج
• إدارة المباني وأتمتتها
• أنظمة التحكم والأتمتة في إضاءة المباني
• التعدين ومعالجة المعادن