Vernetzte Landwirtschaft – Sicherheit als Designprinzip

Stellungnahme von Nisarg Desai zu Ergebnissen des „Connected Agriculture Market Global Forecast to 2023“

[datensicherheit.de, 27.02.2019] In einer aktuellen Stellungnahme geht Nisarg Desai, GlobalSign, auf eine Studie des Beratungsunternehmens MarketsandMarkets™ ein, welches kürzlich seine Prognosen für den Markt der vernetzten Landwirtschaft unter dem Titel „Connected Agriculture Market Global Forecast to 2023“ veröffentlicht hat. Dieser Markt hat demnach in den letzten Jahren mit einem Volumen von 1,78 Milliarden US-Dollar bereits im Jahr 2018 ein gewaltiges Wachstum hingelegt. Bis zum Jahr 2023 soll er laut den MarketsandMarkets-Analysen auf insgesamt 4,31 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Agrar-Prozesse effizienter gestalten

Desai: „Die Agrarwirtschaft hat einige besonders komplexe Probleme zu lösen, und das vor den Augen einer wachsamen Weltöffentlichkeit. Probleme, die sich nicht im Alleingang lösen lassen. Konzertierte Aktionen von Ländern, Organisationen und Gruppen sind gefragt.“
Innovative Technologien wie das Internet der Dinge (IoT) machten einen entscheidenden Unterschied. Das IoT habe die Situation der Agrarindustrie „an vielen Fronten verbessert, wenn es darum geht, Prozesse über den gesamten Lebenszyklus hinweg effizienter zu gestalten“. Vernetzte Lösungen erlaubten es, Daten von zahlreichen verschiedenen Geräten einzusammeln, zusammenzuführen und zu analysieren. „Und das so gut wie in Echtzeit“, so Desai.

Digitale Transformation ersetzt traditionelle Methoden und Prozesse

Die Lösungen böten etliche Vorteile und hätten den Bedarf steigen lassen. Das spiegele sich auch in den Ergebnissen des „Connected Agriculture Market Forecast“. Die Digitale Transformation habe traditionelle Methoden und Prozesse durch moderne Technologien ersetzt.
Den größten Anteil in diesem Wachstumsmarkt teilten sich die Produktionsplanung und das Management (42 %), der Bereich der Geräteverwaltung (ebenfalls 42 %) sowie der Bereich Integration und Implementierung mit 35 %. „Es nimmt also nicht Wunder, dass sich einige der weltgrößten Anbieter von Informationstechnologien in diesem Segment tummeln und ihn ihrerseits anheizen“, sagt Desai.
Die Agrarindustrie verfüge tatsächlich schon sehr lange über halbautomatisierte landwirtschaftliche Prozesse, und Autonome Fahrzeuge hätten auf den Feldern lange vor dem „heutigen pseudo-selbstfahrenden Auto“ existiert. Es gebe verschiedene „vernetzte“ Initiativen, „die heute schon im Einsatz sind – von der Bodenüberwachung bis hin zu Bewässerungssensoren“.

IoT-Einsatz am Beispiel Viehzucht

Beispielsweise lasse sich so der Gesundheitszustand von Rindern überwachen. „Mit Tracking-Halsbändern kann man den Standort der Tiere in Echtzeit ausfindig machen“, erläutert Desai. Dann könne ein Speichersystem die Daten in einer Datenbank aufzeichnen, um letztendlich ein Basismodell ihrer Bewegungen innerhalb eines gegebenen Zeitraums zu bilden.
„Wenn man intelligente Algorithmen auf diese Muster anwendet, helfen sie zu erkennen, ob die Bewegungen des Viehs unregelmäßig sind, oder ob ein oder mehrere Tiere von der Herde separiert sind. Das passiert normalerweise, wenn sie krank oder verletzt sind. So eine Lösung kann problemlos mit kleinen IoT-Trackern realisiert werden, die über ein IoT-Netzwerk wie Wi-SUN oder andere WANs kommunizieren.“ Diese Daten würden dem Landwirt oder Viehzüchter über ein Webportal oder eine Smartphone-App zugänglich gemacht. Das erleichtere es ihm, die Informationen zu verarbeiten.

Feld- sowie Bodenüberwachung und Steuerung der Bewässerung

Ein weiterer Einsatzbereich für das IoT in der Landwirtschaft sein Drohnen zur Verbesserung der Pflanzengesundheit. Desai: „Die Drohnen-Gruppen sind in einer Basisstation untergebracht, von der aus sie automatisierte, periodische Patrouillen durchführen, um Bilddaten über die Pflanzen zu erfassen. Mit Computer-Vision/Bilderkennungsalgorithmen kann man feststellen, welche Flächen auf einem Betrieb beeinträchtigt sind. Markierte Bilder werden mit dem Drohnen-GPS korreliert und liefern genau lokalisierte Informationen. Sie werden auf der Basis verschiedener Drohnen-Aufnahmen verarbeitet, analysiert und dem Landwirt gemeldet, der dann Maßnahmen ergreifen kann, um Abhilfe zu schaffen.“
Das sogenannte „Precision Farming“ (Präzisionsackerbau) sei ein weiterer Bereich, in dem der Einsatz von verbundenen Sensoren steil nach oben gehe. Die Geräte würden sich sogar allmählich beim Endverbraucher durchsetzen. Batteriebetriebene Fern-Bodensensoren sammelten Daten über den Stickstoffgehalt und meldeten diese Werte periodisch.
Desai benennt ein weiteres Beispiel: „Bewässerungssensoren messen den Wasserstand und informieren automatisch das Bewässerungs- und Berieselungssystem. Flutsensoren überwachen und steuern automatisch den Wasserstand. Gleichzeitig senden sie eine Benachrichtigungs-E-Mail an eine vorgegebene Adresse. Und schließlich erfasst ein Frostsensor, wenn Wetterbedingungen zu Frost führen, der empfindlichen Pflanzen möglicherweise schädigt…“

„Schöne neue IoT-Welt“: Sicherheit als Designprinzip!

„Schon die wenigen hier skizzierten Anwendungsfälle illustrieren, wie sehr die Agrarindustrie von den neuen vernetzten Technologien profitiert. ,Smart Agriculture‘ automatisiert manuelle Prozesse und setzt die nötigen Praktiken mit nur minimalen Eingriffen eines Benutzers um. Genau das macht die Anwendungen aber zu einer leichten Beute für jeden Angreifer“, warnt Desai. Diese Systeme würden häufig in nicht überwachten Netzwerken betrieben: „Versuchte oder sogar erfolgreiche Sicherheitsverletzungen werden also nicht gemeldet.“
Die Landwirtschaft sei zudem ein Sektor, „der traditionell nicht unbedingt als erstes an Cyber-Sicherheit denkt“. Wenn neue Anforderungen entstehen und entsprechende Lösungen entwickelt werden, fehlen laut Desai meistens die Sicherheitskonzepte. „Man kann sich vorstellen, dass Hacker sich leicht Zugang zu Bewässerungssteuerungssystemen einer Anlage verschaffen, diese böswillig manipulieren oder Lösegeld fordern, um die Steuerung wieder freizugeben. Die Verabreichung von Pestiziden, die sorgfältig kontrolliert werden, kann manipuliert werden, ohne dass der Landwirt davon weiß.“ Schlussendlich ließen sich die mit dem Internet verbundenen Systeme dazu verwenden, Zugang zu anderen vernetzten Systemen von Drittanbietern zu erlangen und letztendlich Teil eines Bot-Netzes zu werden. Die Wege und Motive für einen Angriff seien vielfältig.
Die Verantwortung für die Selbstregulierung und das Einhalten von „Best Practices“ beim Thema Sicherheit, wenn nicht sogar von Sicherheitsstandards, liege bei den Herstellern der sogenannten smarten Geräte. „Dazu muss man das Rad nicht neu erfinden. Man sollte Sicherheitsmethoden nutzen, die sich bewährt haben, sich mit Sicherheitsexperten dazu austauschen und Sicherheit als Designprinzip zur grundlegenden Komponente einer Lösung machen.“ Eine Public-Key-Infrastructure funktioniere „wie ein Schweizer Taschenmesser“ – sie helfe, Geräte zu identifizieren, mache die Kommunikation abhörsicher und schütze vertrauliche Daten und Informationen. Verschlüsselung und sicheres Schlüsselmanagement schafften zusätzlich eine „solide Sicherheitsgrundlage, die auf starker Identität, Authentifizierung und Vertrauen basiert“.

Sicherheit und Schutz sensibler Daten in jedem Stadium gefordert

„Die Ausstattung landwirtschaftlicher Geräte und deren Implementierung werden für ein riesiges IoT-Ökosystem sorgen.“ Man brauche nicht viel Phantasie um zu prognostizieren, „dass die Ära der vernetzten Landwirtschaft von Cyber-Angriffen begleitet sein wird“.
Die Grundlage vieler Staatshaushalte sei nicht zuletzt die landwirtschaftliche Produktion. Für alle Beteiligten sollten Sicherheit und der Schutz sensibler Daten in jedem einzelnen Stadium des Lebenszyklus der Geräte und der gesamten Produktions- und Lieferkette an oberster Stelle der Prioritätenliste stehen, so Desais Fazit.

Weitere Informationen zum Thema:

MARKETS AND MARKETS
Connected Agriculture Market … – Global Forecast to 2023

datensicherheit.de, 03.08.2018
Internet der Dinge: Aufbau sicherer Systeme