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IT-Sicherheit und OT-Sicherheit – Ein einfaches Sicherheitskonzept dokumentieren

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Einleitung

IT-Sicherheit und OT-Sicherheit – Ein einfaches Sicherheitskonzept dokumentieren

Für wen? Auszubildende in IT, Mechatronik und Automatisierung. Dauer: sechs kurze Einheiten à 10–15 Minuten plus Projektarbeit. Ergebnis: ein Sicherheitskonzept auf einer Seite mit Risiken, Maßnahmen, Prüfnachweisen und verbleibenden Grenzen.

Kurzbeschreibung: Du erkennst Risiken, begründest Schutzmaßnahmen und dokumentierst, welche Grenzen trotz dieser Maßnahmen bleiben.

Lernziel: Du unterscheidest IT-Sicherheit von OT-Sicherheit, bewertest Gefährdungen nachvollziehbar und hältst Entscheidungen dokumentiert fest.

Wichtige Sicherheitsregel: Alle Fälle, Zahlen, Geräte und Daten sind erfunden. Die beiden Python-Labore arbeiten nur mit Zeichenketten und Konsoleneingaben. Sie stellen keine Netzwerkverbindung her, lesen keine fremden Dateien und steuern keine Anlage. Verwende niemals fremde Netze, Produktivanlagen, echte Zugänge oder Kundendaten für Übungen. Praktische Prüfungen außerhalb dieses Modells benötigen eine ausdrückliche Autorisierung.

Lerneinheit 1: Was schützen wir?

IT verwaltet Informationen (z. B. Aufträge). OT beobachtet oder steuert physische Vorgänge (z. B. eine Verpackungslinie). Beide brauchen Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit. In der OT kommen die Folgen für Menschen, Maschinen und Umwelt besonders deutlich hinzu. Funktionale Sicherheit (Safety) und Schutz vor Cyberangriffen (Security) sind zu unterscheiden und aufeinander abzustimmen.

Bild: Die drei Schutzziele. Achte auf Integrität und Verfügbarkeit.

Bild: Beispiel einer SPS. Nicht mit Lernsoftware verbinden.

Mini-Stopp (Basis): Was wäre in einer Produktionslinie schlimmer als der Verlust einer Datei? Begründe eine mögliche physische Folge.

Lerneinheit 2: Der fiktive Ausbildungsfall

Modellbetrieb „Lernwerk Pack“: Ein Büro-PC nimmt Aufträge an; in einem getrennten Modellbereich arbeiten ein Bediengerät (HMI) und eine SPS. Ein Wartungsplatz soll nur nach Freigabe auf ein OT-Gateway zugreifen.

Bild: Allgemeines SCADA-Schema. Identifiziere Bedienung, Steuerung und Prozess.

Fiktives Modell:
Büro-PC ---> Auftragsserver
    X           [kontrollierter Übergang]
Wartungsplatz -> OT-Gateway -> HMI -> SPS -> Etikettierung
X = kein direkter Weg vom Büro-PC zur SPS vorgesehen

Schutzobjekt	Bereich	Was kann schiefgehen?
Büro-PC	IT	Schadsoftware verändert Auftragsdaten
OT-Gateway	Übergang	Ungewollter Fernzugang
HMI und SPS	OT	Stillstand oder falsche Prozesswerte
Sicherungskopie	IT/OT	Rücksicherung funktioniert nicht

Mini-Stopp (Anwendung): Markiere im Modell den kritischsten Übergang. Erkläre, warum „alles miteinander verbinden“ kein Sicherheitskonzept ist.

Lerneinheit 3: Risiken sichtbar machen

Die vereinfachte Lernbewertung nutzt R = E × S: Eintrittseinschätzung E und Schadensausmaß S von 1 (gering) bis 3 (hoch). Das sind fiktive Ordnungswerte, keine Messdaten oder echten Wahrscheinlichkeiten. Bei Personengefährdung zählt zusätzlich eine fachliche Safety-Bewertung; der Zahlenwert allein entscheidet nie.

Bild: Risikomatrix als Denkhilfe. Unsere Unterrichtsskala ist bewusst einfacher.

Fiktive Gefährdung	E	S	R vorher	Geplante Maßnahme	R danach
Phishing am Büro-PC	3	2	6	MFA und Schulung	4
Unkontrollierte Fernwartung	2	3	6	Zeitfenster und Freigabe	3
Rücksicherung ungeprüft	2	3	6	Wiederherstellung im Labor testen	3

Begründung: Im Unterricht senken die Maßnahmen E um eine Stufe. S bleibt gleich: Ein möglicher Schaden wird nicht harmlos, nur weil er seltener erwartet wird. Die Nachher-Werte sind Annahmen, keine nachgewiesene Wirksamkeit.

Lerneinheit 4: Maßnahmen passend zur OT wählen

Schutz in Schichten: Bestandsliste, Rollen und Zugänge, Segmentierung, freigegebene Fernwartung, Sicherungen, Alarmierung und abgestimmte Wiederanlaufpläne. Netzwerksegmentierung begrenzt Datenwege; sie ersetzt keine Zugangsprüfung.

Bild: Prinzip einer Firewall – eine Regel muss fachlich begründet sein.

Bild: Mehrschichtiger Schutz – niemals nur auf eine Maßnahme setzen.

Bild: 3-2-1-Sicherungsprinzip. Entscheidend ist auch ein erfolgreicher Wiederherstellungstest.

OT-Besonderheit: Nicht ungeprüft scannen, aktualisieren oder neustarten. Vor Änderungen: Abstimmung mit OT-Verantwortlichen, Herstellerhinweise, Testumgebung, Wartungsfenster, Rückfall- und Wiederanlaufplan. Ein Sicherheitswerkzeug darf nicht selbst die Anlage gefährden.

Lerneinheit 5: Zwei vollständig lokale Übungslabore

Vorbereitung: Python 3 auf einem lokalen Schulungsrechner, möglichst ohne Netzwerkverbindung. Speichere den jeweiligen Block als risiko_labor.py beziehungsweise wege_labor.py und starte ihn lokal mit python risiko_labor.py oder python wege_labor.py (je nach System mit python3). Keine Pakete und keine Zugangsdaten erforderlich.

Labor A: Risikowerte verändern

Auftrag (Basis → Anwendung): Wähle erst „2“, beobachte den Balken und erkläre den Unterschied zwischen geringerem Eintritt und gleichbleibendem Schaden. Teste danach weitere Maßnahmen.

risiken = [
    {"name": "Phishing im Buero", "e": 3, "s": 2},
    {"name": "Fernwartung zur Linie", "e": 2, "s": 3},
    {"name": "Ruecksicherung ungeprueft", "e": 2, "s": 3},
]
massnahmen = {
    "1": (0, "MFA und Schulung"),
    "2": (1, "Fernwartung nur mit Freigabe"),
    "3": (2, "Ruecksicherung im Testlabor pruefen"),
}
while True:
    print("\nFiktive Risiken: E x S = R (nur Lernwerte)")
    for nr, risiko in enumerate(risiken, 1):
        wert = risiko["e"] * risiko["s"]
        print(f'{nr}: {risiko["name"]}: {wert}  ' + "#" * wert)
    print("Massnahmen:", ", ".join(
        f"{nummer}={info[1]}" for nummer, info in massnahmen.items()
    ) or "alle simuliert")
    wahl = input("Massnahme waehlen (0=Ende): ").strip()
    if wahl == "0":
        break
    if wahl not in massnahmen:
        print("Bitte eine noch vorhandene Massnahme waehlen.")
        continue
    index, titel = massnahmen.pop(wahl)
    risiken[index]["e"] = max(1, risiken[index]["e"] - 1)
    print("Simuliert:", titel)
print("Fazit: Kein Risikowert ist null. Keine reale Schutzwirkung geprueft.")

Feedback A: Der Balken wird kürzer, weil die angenommene Eintrittsstufe sinkt. Nicht korrekt wäre: „Die Anlage ist jetzt sicher.“ Weder Wirksamkeit noch Safety wurden mit dem Programm nachgewiesen.

Labor B: Kommunikationswege als Modell prüfen

Auftrag (Anwendung → Transfer): Teste zuerst „1“, dann „3“. Schalte mit „f“ eine fiktive Freigabe ein und teste „3“ erneut. Vergleiche die Ergebnisse.

wege = [
    ("Buero-PC", "SPS", "nie"),
    ("HMI", "SPS", "immer"),
    ("Wartungsplatz", "OT-Gateway", "freigabe"),
    ("OT-Gateway", "HMI", "freigabe"),
    ("Buero-PC", "Auftragsserver", "immer"),
]
freigabe = False
while True:
    print("\nSimulation: Freigabe =", "EIN" if freigabe else "AUS")
    print("f=Freigabe umschalten, 0=Ende")
    for nr, (quelle, ziel, regel) in enumerate(wege, 1):
        print(f"{nr}: {quelle} -> {ziel}")
    wahl = input("Testfall waehlen: ").strip().lower()
    if wahl == "0":
        break
    if wahl == "f":
        freigabe = not freigabe
        continue
    if wahl not in ("1", "2", "3", "4", "5"):
        print("Ungueltige Eingabe.")
        continue
    quelle, ziel, regel = wege[int(wahl) - 1]
    erlaubt = regel == "immer" or (regel == "freigabe" and freigabe)
    print(f"{quelle} -> {ziel}: " + ("ERLAUBT" if erlaubt else "GESPERRT"))
print("Nur Zeichenketten geprueft; kein Netzwerkzugriff.")

Feedback B: „Büro-PC → SPS“ bleibt gesperrt; der Wartungsweg ist nur bei gesetzter Freigabe erlaubt. Das ist nur ein Regelmodell für einzelne Übergänge; es bildet weder vollständige Netzpfade noch echte Firewalls oder Safety-Funktionen ab.

Lerneinheit 6: Ein Sicherheitskonzept dokumentieren

Ein kurzes Konzept ist prüfbar und versioniert: Geltungsbereich, Schutzbedarf, Verantwortliche, Gefährdung, Maßnahme, Test, verbleibendes Risiko und nächster Prüftermin gehören zusammen.

Dokumentationsfeld	Ausgefülltes Muster für „Lernwerk Pack“
Stand und Geltung	Lernversion 1.0; nur fiktiver Büro-PC, Gateway, HMI und SPS
Schutzbedarf	Auftragsintegrität hoch; OT-Verfügbarkeit und Personenschutz besonders wichtig
Risiko und Annahme	Fernwartung E=2, S=3, R=6 (Unterrichtsmaßstab)
Maßnahme und Zuständigkeit	Zeitlich begrenzte Freigabe; zuständig: fiktives IT-/OT-Team
Testnachweis	Offline-Regelmodell: ohne Freigabe gesperrt, mit Freigabe erlaubt
Restrisiko und Grenze	R=3 nur geschätzt; Fehlkonfiguration, Fehlbedienung und technische Störung bleiben möglich
Entscheidung und Termin	Fachverantwortliche müssen realen Einsatz freigeben; Neubewertung bei Änderungen

Merksatz: Dokumentiere was geschützt wird, warum eine Maßnahme nötig ist, wer sie verantwortet, wie Du sie sicher prüfst und was trotzdem unsicher bleibt.

Fachvideos mit Beobachtungsaufträgen

NIST (kurzer Rahmen): Achte auf „Govern“ – wer trifft Sicherheitsentscheidungen?

BSI-Fachvortrag zur OT: Ab Minute 25 wird die Zusammenarbeit von IT und OT erläutert. Notiere eine Freigaberegel.

BSI zu IT-Grundschutz und Notfallvorsorge: Suche einen Zusammenhang zwischen Schutzbedarf und Betriebsfortführung.

Hinweis: Videos und die späteren externen iFrames sind optionale Online-Inhalte. Öffne sie nur in einer dafür freigegebenen Lernumgebung; beim Abruf können Verbindungsdaten an externe Dienste übermittelt werden. Die Python-Übungen funktionieren ohne diese Dienste.

Gestufte Hilfen für das Sicherheitskonzept

Hilfe 1 – Einstieg: Beschreibe erst Prozess, Geräte und eine konkrete Störung in einem Satz.

Hilfe 2 – Leitfragen: Wer darf auf welches Gerät zugreifen? Welche Änderung könnte den Prozess stoppen? Wer genehmigt einen Test?

Hilfe 3 – Musterstart: „Ein nicht freigegebener Wartungszugang könnte die Modellanlage stören. Wir planen ein Freigabefenster, prüfen die Regel offline und dokumentieren das verbleibende Fehlbedienungsrisiko.“

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Worin liegt eine besondere Folge eines OT-Sicherheitsvorfalls? (Personengefährdung und Produktionsstillstand) (!Nur ein voller E-Mail-Posteingang) (!Immer ausschließlich Datenverlust) (!Nur eine langsame Textverarbeitung)

Welche Komponente gehört im Fall zur klassischen Büro-IT? (Büro-PC mit Auftragsdateien) (!SPS der Etikettierlinie) (!HMI der Etikettierlinie) (!Sensor an der Maschine)

Was bedeutet der Lernwert R im Kurs? (Eintrittseinschätzung mal Schadensausmaß) (!Anzahl der gespeicherten Dateien) (!Gemessene Angriffe pro Stunde) (!Garantierte Ausfallwahrscheinlichkeit)

Wie sind OT-Systeme vor einem Sicherheitstest zu behandeln? (Nur abgestimmt und in geeigneter Testumgebung prüfen) (!Immer unangekündigt aktiv scannen) (!Während der Schicht neu starten) (!Ohne Freigabe verändern)

Welchen Zweck hat Netzwerksegmentierung? (Unnötige Kommunikationswege begrenzen) (!Alle Sicherheitsregeln abschaffen) (!Jede Anlage direkt ins Internet stellen) (!Jede Person automatisch berechtigen)

Was gehört zu sicherer Fernwartung? (Begrenzte Freigabe und nachvollziehbare Zugriffe) (!Unbeschränkter Dauerzugang für alle) (!Ein gemeinsames Konto ohne Kontrolle) (!Unprotokollierte Änderungen)

Wofür steht MFA? (Anmeldung mit mehreren unabhängigen Faktoren) (!Automatisches Löschen aller Sicherungen) (!Freie Wartung ohne Genehmigung) (!Mehrere offene Netzwerkanschlüsse)

Wie wird eine Sicherung sinnvoll überprüft? (Durch Rücksicherung in einer geeigneten Testumgebung) (!Nur durch den Dateinamen) (!Durch Ausschalten aller Steuerungen) (!Durch Löschen der letzten Kopie)

Was ist ein Restrisiko? (Das nach Maßnahmen verbleibende Risiko) (!Ein sicher ausgeschlossener Schaden) (!Die Anzahl der Bildschirme) (!Eine Garantie des Herstellers)

Was macht ein Sicherheitskonzept überprüfbar? (Verantwortlichkeiten Tests und dokumentierte Grenzen) (!Nur ein schöner Titel) (!Geheime und nicht erklärte Regeln) (!Fehlende Versionsangaben)

Begründetes Quiz-Feedback

OT-Folgen: Eine Störung kann über Daten hinaus Menschen und Anlagen betreffen.
Büro-IT: Die SPS und das HMI steuern oder überwachen einen Prozess.
Risikowert: Die Multiplikation dient hier nur als vereinfachte Lernhilfe.
OT-Prüfung: Aktive Werkzeuge können empfindliche Steuerungen beeinträchtigen.
Segmentierung: Weniger erlaubte Wege verkleinern Möglichkeiten ungewollter Kommunikation.
Fernwartung: Zeitliche Begrenzung und Protokolle machen Zugriffe kontrollierbarer.
MFA: Ein weiterer unabhängiger Faktor erschwert Kontoübernahmen.
Rücksicherung: Erst ein erfolgreicher Test belegt die Wiederherstellbarkeit im getesteten Fall.
Restrisiko: Schutzmaßnahmen senken Risiken, beseitigen sie aber nicht zwingend.
Dokumentation: Verantwortliche und Nachweise ermöglichen eine spätere Überprüfung.

Memory

Asset-Inventar	Liste zu schützender Komponenten
Segmentierung	Trennung von Kommunikationsbereichen
MFA	Mehrfaktor-Authentisierung
Rücksicherungstest	Probe einer Wiederherstellung
Restrisiko	Nach Schutzmaßnahmen verbleibende Gefährdung
Freigabefenster	Zeitlich begrenzte Wartungserlaubnis

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Sicherheitskonzept
Schutzobjekt	Was geschützt werden soll
Gefährdung	Mögliches unerwünschtes Ereignis
Maßnahme	Geplanter Schutzschritt
Prüfnachweis	Beleg für einen durchgeführten Test
Verantwortung	Zuständige Person oder Rolle
Restrisiko	Weiterhin mögliche negative Folge

Kreuzworträtsel

Firewall	Welcher Netzfilter kann erlaubte von unerlaubten Verbindungen unterscheiden?
Inventar	Wie heißt die geordnete Bestandsliste von Geräten?
Sicherung	Wie heißt eine zusätzliche Datenkopie für den Wiederanlauf?
Freigabe	Welche Entscheidung muss vor einer geplanten Wartung vorliegen?
Segmentierung	Wie heißt die Aufteilung eines Netzes in kontrollierte Bereiche?
Restrisiko	Was bleibt nach wirksamen Schutzmaßnahmen möglicherweise bestehen?

LearningApps

Lückentext

Bürocomputer und Auftragsdaten gehören in unserem Modell zur

.

Eine Steuerung für physische Produktionsabläufe ist Teil der

.

Die Unversehrtheit und Korrektheit von Daten bezeichnet man als

.

Die Trennung nicht benötigter Kommunikationswege heißt

.

Die strukturierte Liste wichtiger Geräte nennt man

.

Eine zeitlich begrenzte Genehmigung für Wartung heißt

.

Ein Nachweis für die Wiederherstellung ist der

.

Das Risiko nach Umsetzung von Maßnahmen heißt

.

Ein sicherer OT-Änderungsprozess braucht vorab ein

.

Die Dokumentation benennt außerdem eine zuständige

.

Offene Aufgaben

Leicht – Basis

Schutzziele: Gestalte eine Karte mit Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit sowie je einem Beispiel aus dem Modellbetrieb.
IT und OT: Zeichne die beiden Bereiche und kennzeichne Büro-PC, HMI und SPS.
Inventar: Lege eine fiktive Geräteliste mit Funktion, Bereich und verantwortlicher Rolle an.
Gefährdungen: Formuliere zwei „Wenn … dann …“-Sätze zu Phishing und Fernwartung.

Standard – Anwendung

Bewertung: Berechne die drei Werte aus der Tabelle und zeichne ein Balkendiagramm mit Vorher-Nachher-Vergleich.
Regeltest: Prüfe in Labor B fünf Modellwege und erkläre zwei Entscheidungen anhand des Schutzbedarfs.
Wiederanlauf: Entwirf für fiktive Dateien einen Rücksicherungsnachweis mit Datum, Ergebnis und Verantwortlichkeit.
Konzeptseite: Fülle die Mustertabelle mit eigenem Versionsstand und einem begründeten Restrisiko aus.

Schwer – Transfer

Störungsbesprechung: Führe ein Rollenspiel mit IT, Produktion und Sicherheitsverantwortung durch. Dokumentiere einen gemeinsam freigegebenen Plan.
Änderungskonflikt: Begründe, wie ein dringendes Update geprüft werden kann, ohne die laufende Modellproduktion zu gefährden.
Ausfallszenario: Entwirf eine Entscheidungsfolge für einen fehlerhaften HMI-Wert einschließlich Stoppen, Melden, Prüfen und Wiederanlauf durch Berechtigte.
Grenzen und Verantwortung: Präsentiere eine einseitige Risikoentscheidung mit Gegenargument, offenem Restrisiko und Auslösern für die Neubewertung.

Begründetes Feedback zu den Projektstufen

Basis: Eine gute Inventarliste benennt Geräte und Zuständigkeit, weil sonst unklar bleibt, worauf sich Schutzmaßnahmen beziehen. Fehlt der Prozessbezug, ergänze die mögliche Ausfallfolge.

Anwendung: Ein Vorher-Nachher-Balken ist nur dann überzeugend, wenn die zugrunde liegenden Lernannahmen und der unveränderte mögliche Schaden erläutert sind. Fehlt ein Testnachweis, bleibt die Maßnahme eine Absicht.

Transfer: Eine starke Lösung wägt Betrieb, Safety, IT-Schutz und Verantwortung gegeneinander ab. „Wir installieren einfach alles sofort“ wäre unzureichend, weil Änderungen selbst OT-Störungen auslösen können.

Lernkontrolle

Abwägen: Warum kann eine kurzfristige IT-Sicherheitsaktualisierung für die OT zugleich eine zusätzliche Gefährdung darstellen? Begründe einen sicheren Ablauf.
Übertragen: Ersetze im Modell die Etikettierlinie durch eine fiktive Gebäudepumpe. Welche Schutzziele und Maßnahmen ändern sich und warum?
Entscheiden: Zwei Maßnahmen senken den Lernwert gleich stark. Welche priorisierst Du bei möglicher Personengefährdung? Begründe ohne bloßes Rechnen.
Kritisch prüfen: Ein Team behauptet: „Unser Simulationslabor meldet gesperrt, also ist die echte Anlage sicher.“ Widerlege diese Schlussfolgerung fachlich.
Dokumentieren: Ein Hersteller kann für einen alten Bedien-PC kein Update anbieten. Skizziere drei kompensierende Schutzmaßnahmen und die verbleibenden Grenzen.
Kommunizieren: Formuliere eine kurze Freigabevorlage, mit der IT und Produktion über eine geplante Fernwartung entscheiden können.

Beurteilungsraster: Zusammenhänge korrekt (30 %), begründete Maßnahmen und OT-Safety (30 %), transparente Risiken/Grenzen (25 %), nachvollziehbare Dokumentation (15 %).

Lernnachweis

Reiche eine einseitige, fiktive Sicherheitskonzept-Dokumentation ein. Sie enthält Geltungsbereich und Assetübersicht, ein begründetes IT-/OT-Schutzziel, mindestens drei Risiko-Maßnahme-Zuordnungen, eine Vorher-Nachher-Darstellung, einen lokalen Labortest mit Beobachtung, verantwortliche Rollen, ein konkretes Restrisiko und einen Auslöser zur Neubewertung. Halte Versionsstand und Quellen fest. Keine Screenshots, Adressen, Zugangsdaten oder Protokolle realer Anlagen einreichen.

OERs zum Thema

Wikipedia – Informationssicherheit:

Fachquellen (geprüft am 10.10.2026):

BSI IT-Grundschutz, IND.1 Prozessleit- und Automatisierungstechnik (lesbare Spiegelung des Bausteins; BSI als Urheber des Standards).
BSI: Empfehlungen für Hersteller und Integratoren von ICS.
NIST SP 800-82 Revision 3, Guide to OT Security (veröffentlichte Fassung; Revision 4 liegt seit September 2026 als Entwurf vor).
NIST Cybersecurity Framework 2.0 – deutsche Übersetzung.
ISACA: Cyber-Sicherheits-Check OT (Bezug zu IEC 62443).

Bildnachweise und Medienrechte (Wikimedia Commons):

CIAJMK1209-en.svg – Michel Bakni, CC BY-SA 4.0.
Programmable logic controller.jpg – Benutzer Bisgaard, CC BY-SA 3.0.
SCADA Systems Layout.png – Benutzer Deramsey, CC BY-SA 4.0.
Risk matrix diagram.svg – Peter Gladdish, CC BY 4.0.
Firewall.svg – Benutzer Arnaud.deville, CC BY-SA 3.0.
Defense In Depth - Onion Model.svg – ursprünglicher Urheber auf Commons nicht angegeben, CC BY-SA 3.0; Bearbeitungshistorie beachten.
3-2-1 backup 01.png – Olaf Pichler, CC BY-SA 4.0.

Videos: NIST: „The NIST Cybersecurity Framework 2.0“; Jens Cordt (BSI) im WEKA-Webinar „Grundsätze der OT-Sicherheit“; BSI: „2. IT-Grundschutz-Tag 2025“. Die Links wurden überprüft. Einbettung bedeutet keine freie Wiederveröffentlichung oder CC-Lizenz – Rechte verbleiben bei den jeweiligen Anbietern. Bei Übernahme oder Bearbeitung der Commons-Grafiken gelten die in den Dateiseiten verlinkten Lizenzbedingungen einschließlich Namensnennung, Lizenzhinweis und gegebenenfalls Weitergabe unter gleichen Bedingungen. Keine fremden Medien offline kopieren, wenn keine entsprechende Erlaubnis vorliegt.