Definition Purdue Reference Model Was ist das Purdue Reference Model?

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Das Purdue Reference Model ist Bestandteil der in den 1990er-Jahren entworfenen PERA-Methodik (Purdue Enterprise Reference Architecture). Es handelt sich um ein Referenzmodell für Automations- und Industrienetze. Das Referenzmodell leistet nützliche Hilfe beim Schutz von Operational Technology (OT) vor Cyberbedrohungen. Mithilfe des Modells lassen sich komplexe Automations- und Industrienetze strukturieren. Die Netze werden in verschiedene Level gegliedert und die Systeme diesen zugeordnet.

Das Purdue Reference Model ist neben der Purdue Enterprise-Referenzarchitektur und dem Purdue Handbuch für Implementierungsverfahren ein Bestandteil der PERA-Methodik. Das Akronym PERA steht für Purdue Enterprise Reference Architecture. Die PERA-Methodik wurde Anfang der 1990er-Jahre an der US-amerikanischen Purdue Universität von Theodore J. Williams entwickelt. Ursprünglich war sie generell für Unternehmensnetze vorgesehen, wurde aber für Computer-Integrated Manufacturing (CIM) und Industrial Control Systems (ICS) angepasst.

Das Modell strukturiert Industrie- und Automationsnetze, indem es sie in fünf Bereiche (Level) gliedert. Die in den Netzen betriebenen Geräte und Systeme werden jeweils einem Level zugeordnet. Diese Unterteilung hilft beim Schutz von Operational Technology (OT) vor externen und internen Bedrohungen. Das Referenzmodell wurde im Standard ISA-99, später als Normenreihe IEC 62443 bekannt, übernommen. Obwohl das Modell bereits in den 1990er-Jahren entwickelt wurde und sich moderne IIoT-Netzwerkarchitekturen von damaligen Netzen unterscheiden, ist es noch immer relevant und kommt für den Schutz von Industrie- und Automationsnetzen nach wie vor zum Einsatz.

Ziele des Purdue Reference Model

Das Purdue Reference Model ermöglicht es, komplexe Automationsnetze klar zu strukturieren. Durch Abstraktion und Zuordnung der Geräte und Systeme in verschiedene Bereiche hilft das Modell den Überblick über die Netze zu erlangen. Die Planung und Realisierung von Schutzmaßnahmen wird erleichtert. An den Übergängen zwischen den Bereichen lassen sich gemäß der bestehenden Schutzanforderungen technische Schutzmaßnahmen implementieren. Der Informationsaustausch zwischen den Bereichen kann kontrolliert und überwacht werden. IT- und OT-Systeme sind logisch und physisch isoliert.

Die verschiedenen Level des Purdue Reference Model

Das Referenzmodell unterteilt die Netze in verschiedene Bereiche (Level). Die Level reichen von der niedrigsten Stufe, den physischen Komponenten des industriellen Herstellungsprozesses, bis zur höchsten Stufe, dem Büronetzwerk. Je niedriger der Level, desto höher die Anforderungen an die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Systeme. IT- und OT-Level sind durch eine DMZ (Demilitarized Zone) getrennt. Die einzelnen Level mit ihren zugeordneten Systemen sind:

• Level 0: physischer Prozess mit den Komponenten des industriellen Herstellungsprozesses wie Aktoren und Sensoren

• Level 1: intelligente Steuerungs- und Überwachungssysteme wie programmierbare Controller oder elektronische Steuerungen

• Level 2: Prozessleitsysteme zur Überwachung der Prozessführung

• Level 3: Betriebsführungs- und Produktionsbetriebssysteme (Operations Management)

• Level 4: Geschäftslogiksysteme wie ERP-Software (Enterprise Resource Planning Software)

• Level 5: Büronetzwerk mit Arbeitsplatz- und Peripheriegeräten

Zwischen dem Level 3 und 4 befindet sich die DMZ, mit der sich IT und OT separieren und die Informationsflüsse zwischen IT- und OT-Systemen überwachen und kontrollieren lassen.

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