Sigurnost informacija u sistemima za nadzor snage: Tehnologije i primene

Sistemi za nadzor snage obavljaju ključne zadatke u stvarnom vremenu, dijagnostiku grešaka i optimizaciju rada. Njihova bezbednost direktno utiče na stabilnost i pouzdanost sistema snage. Sa dubljim primenama tehnologija poput cloud computinga, Interneta stvari (IoT) i velikih podataka u elektroenergetskom sektoru, informacioni bezbednosni rizici za sisteme nadzora snage se postepeno povećavaju.

Ovi sistemi suočeni su sa mnogo izazova, uključujući napredne trajne preteće (APT), napade odnijemajući uslugu (DoS) i infekcije malverom. Tradicionalne bezbednosne arhitekture zavise od jednoslovnih strategija odbrane, koje su teško efikasno suprotstavljaju složenim metodama napada. Neophodno je da se usvoji arhitektura dubinske odbrane i unapredi anti-napadne sposobnosti sistema kroz višeslovnim bezbednosnim mehanizmima.

1. Sastav i funkcije sistema za nadzor snage

Sistem za nadzor snage je kompleksna platforma za automatizovano upravljanje snage, glavno koriscena za stvarni vremenski nadzor, kontrolu i optimizaciju operativnog stanja sistema snage. Sistem tipično sastoji se od centra nadzora, uređaja za prikupljanje i prenos podataka, pametnih terminala, komunikacionih mreža i aplikacionog softvera. Centar nadzora, kao centralni hub, odgovoran je za obradu ogromnih količina podataka o snazi, analizu operativnog stanja i izvršavanje naredbi kontrole.

Uređaji za prikupljanje podataka, poput daljinskih terminalnih jedinica (RTU) i Pametnih elektronskih uređaja (IEDs), preko senzora i komunikacionih interfejsa dobijaju ključne parametre poput struje, napona i frekvencije, i prenose podatke glavnom kontrolnom sistemu. Komunikacione mreže tipično koriste protokole poput IEC 61850, DNP3 i Modbus kako bi osigurali efikasnost i pouzdanost prenosa podataka.

Aplikacioni softver uključuje funkcije poput upravljanja rasporedom, prognoze opterećenja, procene stanja i dijagnostike grešaka, podržavaju optimizaciju rada mreže i ranu upozoru o anormalnim situacijama. Moderni sistemi za nadzor snage široko su usvojili tehnologije cloud computinga, rubnog računara i veštačke inteligencije (AI) kako bi poboljšali sposobnosti obrade podataka i efikasnost donošenja odluka. Sistem uključuje raspoređivanje snage, kontrolu opreme i analizu podataka, a njegova bezbednost direktno se odnosi na stabilnost mreže i nacionalnu energetsku bezbednost.

2. Sistem zaštite informacione bezbednosti sistema za nadzor snage

2.1 Strategija zaštite mrežne bezbednosti

Strategija zaštite mrežne bezbednosti sistema za nadzor snage treba da sagradi sistem dubinske odbrane na više nivoa, uključujući fizičku izolaciju, sigurnost protokola, nadzor prometa i aktivnu odbranu, kako bi efikasno rešila rizike od zlonamernih napada i krađe podataka. Prvo, u pogledu mrežne arhitekture sistema za nadzor snage, treba usvojiti strategiju zoniranja mreže kako bi se fizički ili logički izolovala kontrolna mreža, menadžerska mreža i poslovna mreža kako bi se smanjila površina napada, a treba koristiti tehnologiju unidirekcionog toka podataka kako bi se osiguralo da su kritične kontrolne signale ne mogu biti izmenjene.

Drugo, u pogledu sigurnosti komunikacionih protokola, treba koristiti enkriptovane tunelske tehnologije (poput TLS 1.3) kako bi se zaštitila sigurnost prenosa podataka kritičnih protokola poput IEC 61850 i DNP3, a treba uvesti MACsec (IEEE 802.1AE) kako bi se pružila enkripcija na sloju vezanja, sprečavajući man-in-the-middle napade i krađu podataka. U pogledu nadzora prometa, treba implementirati sistem detekcije abnormalnog prometa temeljen na AI (AI-IDS), koristeći algoritme dubinskog učenja za analizu karakteristika paketa i detekciju abnormalnog ponašanja, poboljšavajući tačnost detekcije na preko 99%.

Isto tako, kombinovanjem sa DDoS zaštitnim sistemom, kroz mehanizme ograničenja brzine i automatskog prebacivanja, može se smanjiti uticaj napada prometom na centar za raspoređivanje snage. Konačno, u pogledu aktivne odbrane, može se usvojiti Arhitektura Zero Trust (ZTA) kako bi se neprekidno autentifikovali i kontrolisali pristup svim tokovima, sprečavajući širenje internih pretnji, time unapređujući mrežnu bezbednost sistema za nadzor snage.

2.2 Autentifikacija identiteta i kontrola pristupa

Sistem autentifikacije identiteta i kontrole pristupa sistema za nadzor snage mora osigurati legitimnost korisnika, uređaja i aplikacija, sprečavajući neautorizovani pristup i zloupotrebu privilegija. S jedne strane, u pogledu autentifikacije identiteta, treba usvojiti mehanizam autentifikacije digitalnim sertifikatom temeljen na Infrastrukturi javnih ključeva (PKI), dodeljujući jedinstvene identifikatore identiteta održavajućem osoblju, komponentama SCADA sistema i pametnim terminalnim uređajima.

Kroz dvofaktorsku autentifikaciju (2FA), jednokratne lozinke (OTP) i tehnologije biometrijske identifikacije (poput prepoznavanja otiska prsta ili retine), može se unaprediti sigurnost verifikacije identiteta. U scenarijima udaljenog pristupa, može se usvojiti FIDO2 protokol kako bi se podržala autentifikacija bez lozinke, smanjujući rizik od krađe akreditiva. S druge strane, u pogledu kontrole pristupa, treba implementirati kombinovani mehanizam Role-Based Access Control (RBAC) i Attribute-Based Access Control (ABAC) kako bi se osiguralo da korisničke dozvole strogo odgovaraju njihovim odgovornostima, sprečavajući neautorizovani pristup.

Na primer, održavajuće osoblje podstanice može pristupiti samo određenim uređajima, dok su raspoređivači ograničeni na nadzor podataka i emitovanje naredbi. Za dalje fino podešavanje strategija pristupa, može se usvojiti dinamički mehanizam prilagođavanja dozvola, prilagođavajući dozvole pristupa u stvarnom vremenu na osnovu uzoraka ponašanja korisnika i okružujućih promenljivih (poput geografske lokacije, tipa uređaja itd.). Treba koristiti sistem revizije pristupa (SIEM) kako bi se beležile sve zahtevi za pristup i kombinovane tehnikama mašinskog učenja analizirale anormalne ponašanja pristupa, unapređujući sposobnost detekcije internih sigurnosnih pretnji, osiguravajući bezbedan i stabilan rad sistema za nadzor snage.

2.3 Sigurnost podataka i tehnologije enkripcije

Sigurnost podataka sistema za nadzor snage uključuje faze čuvanja, prenosa, obrade i rezervnog kopiranja. Moraju se usvojiti visoko-jake algoritme enkripcije i mehanizme kontrole pristupa kako bi se osigurala tajnost, integritet i dostupnost podataka.

Prvo, u fazi čuvanja podataka, treba koristiti AES-256 za enkripciju osetljivih podataka u miru, a kombinovati Shamir's Secret Sharing (SSS) za deljenje i čuvanje ključeva, sprečavajući pojedinačnu točku propusta. Drugo, u procesu prenosa podataka, treba koristiti TLS 1.3 protokol za end-to-end enkripciju komunikacije između SCADA sistema i pametnih terminala, a Elliptic Curve Cryptography (ECC) treba usvojiti kako bi se poboljšala efikasnost enkripcije i smanjila potrošnja računarskih resursa.

Konačno, kako bi se osigurala integritet podataka, treba koristiti hash funkciju SHA-512 za generisanje hash vrednosti, a kombinovati HMAC za proveru podataka, sprečavajući napade manipulacije. Za sigurnost čuvanja podataka, može se primeniti tehnologija nemutable beleške temeljena na blockchainu, koristeći pametne ugovore za automatsko izvršenje kontrole pristupa i poboljšanje pouzdanosti podataka. U pogledu rezervnog kopiranja, treba usvojiti 3-2-1 strategiju: čuvanje najmanje tri kopije podataka, na dva različita medija, sa jednom kopijom čuvanom u vanjskom centru za oporavak od katastrofa, kako bi se poboljšale sposobnosti oporavka podataka i osiguralo da sistem snage može brzo vratiti na normalnu operaciju nakon što je podnet napad.

2.4 Nadzor sigurnosti i detekcija intruzija

Nadzor sigurnosti i detekcija intruzija su ključni elementi sistema odbrane sistema za nadzor snage, koji prepoznaju zlonamerni napadi analizirajući mrežni promet i beleške sistema u stvarnom vremenu, unapređujući bezbednost mreže.

Prvo, na mrežnom nivou, treba implementirati sistem detekcije intruzija (IDS) temeljen na Dubinskoj inspekciji paketa (DPI), kombinovani sa modelima anomalije prometa (poput K-Means klasteriranja ili LSTM rekurentnih neuronskih mreža), kako bi se detektirali napadi poput DDoS i otravnih podataka, kontrolirajući stopu lažno pozitivnih detekcija ispod 5%.

Drugo, na nivou nadzora sigurnosti hosta, treba usvojiti sistem detekcije i reagovanja na kraju (EDR) temeljen na analizi ponašanja, koristeći User and Entity Behavior Analytics (UEBA) za analizu uzoraka ponašanja korisnika i uređaja, detektirajući anormalne prijave, zloupotrebu privilegija i implantaciju malvera. 

Konačno, za SCADA sisteme, može se uvesti tehnologija detekcije anomalija industrijskih protokola, koristeći Konačne stanje mašine (FSM) za analizu legitimnosti naredbi iz protokola poput Modbus i IEC 104, sprečavajući zloupotrebu protokola. U pogledu revizije beleški i korelacijske analize, treba usvojiti sistem upravljanja informacijama i događajima bezbednosti (SIEM) za agregaciju podataka beleški i stvarnu analizu putem ELK arhitekture, unapređujući sposobnosti vizualizacije bezbednosti.

2.5 Hitna intervencija i upravljanje sigurnosnim incidentima

Hitna intervencija i upravljanje sigurnosnim incidentima sistema za nadzor snage treba da obuhvate prepoznavanje pretnji, obradu incidenta, analizu sledljivosti i mehanizme oporavka kako bi se umanjio uticaj sigurnosnih incidenta na operacije sistema snage. Prvo, u fazi prepoznavanja pretnji, na osnovu SOAR platforme, treba automatski analizirati događaje alarmiranja i oceniti vrste napada kombinujući inteligenciju pretnji, unapređujući tačnost klasifikacije događaja.

Drugo, u fazi obrade incidenta, treba usvojiti hijerarhijski mehanizam odgovora, klasificirajući sigurnosne incidente u nivo I do IV, i preduzimati odgovarajuće mere u skladu sa nivoom incidenta, poput izolacije inficiranih terminala, blokiranja zlonamernih IP adresa ili prebacivanja na rezervni kontrolni centar. Za naprede trajne preteće (APT), može se usvojiti strategija aktivne odbrane temeljena na istraživanju pretnji, koristeći YARA pravila za detekciju skrivenih backdoor-a i unapređenje stopa detekcije napada. Konačno, u fazi analize sledljivosti, kroz retrospektivnu analizu događaja i forenziku, kombinovana sa Cyber Kill Chain napadnim grafikonom, treba rekonstruisati putanju napada, identifikujući taktike, tehnike i procedure (TTP) napadača, pružajući osnovu za kasnija pojačanje bezbednosti.

3. Primena ključnih tehnologija informacione bezbednosti

3.1 Rješenje sledljivosti podataka snage temeljeno na blockchainu

Blockchain tehnologija, sa svojim karakteristikama decentralizacije, neizmjenjivosti i sledljivosti, pruža visoko pouzdano rješenje sledljivosti podataka za sisteme nadzora snage. U upravljanju podacima snage, integritet i pouzdanost podataka su ključni problemi. Tradicionalne centralizovane baze podataka imaju rizike pojedinačnih točaka propusta i manipulacije. Blockchain koristi distribuiranu knjigu transakcija kako bi osigurao sigurnost čuvanja podataka.

Prvo, na sloju čuvanja podataka, koriste se lančane hasheve za enkripciju i čuvanje podataka nadzora snage, gde svaki podatak generiše jedinstvenu hash vrednost povezanu sa prethodnim blokom, osiguravajući temporalnu konzistentnost i neizmjenjivost podataka. Drugo, na sloju dijeljenja podataka, koristi se arhitektura konsorcija, postavljajući centrale raspoređivanja mreže, podstanice i regulativne institucije kao čvorove konsorcija, verificirajući autentičnost podataka putem mehanizma konsenzusa Tolerancija bizantskih grešaka, osiguravajući da podaci mogu biti modificirani samo autorizovanim čvorovima, unapređujući sigurnost podataka.

Konačno, u pogledu kontrole pristupa podacima, kombinuje se mehanizam upravljanja dozvolama temeljen na pametnim ugovorima, definirajući pravila pristupa kako bi se osiguralo da su korisničke dozvole pristupa ograničene politikama, izbegavajući neautorizovane pozive podataka. Na primjer, implementirajući pametne ugovore putem okvira Hyperledger Fabric, održavajuće osoblje ograničeno je na upit o operativnom stanju opreme, dok regulativne institucije mogu pristupiti potpunim povijesnim podacima, osiguravajući privatnost i usklađenost podataka.

3.2 Zaštita informacione bezbednosti sistema snage u okruženju 5G i rubnog računanja

Integrirana primena 5G i rubnog računanja u sistemima nadzora snage unapređuje efikasnost obrade podataka i stvarno-vremenske sposobnosti reagovanja, ali uvođenje novih izazova informacione bezbednosti. Prvo, u pogledu komunikacijske bezbednosti, budući da 5G mreže koriste arhitekturu segmentiranja mreže, potrebno je konfigurisati nezavisne sigurnosne politike za različit promet usluga kako bi se sprečile napadi između segmenata.

Treba usvojiti tehnologiju end-to-end enkripcije (E2EE), kombinovana sa Eliptičkim krivuljinim digitalnim potpisnim algoritmom (ECDSA), kako bi se osiguralo da podaci raspoređivanja snage nisu izmenjeni ili ukradeni tokom prenosa. Drugo, u pogledu bezbednosti rubnog računanja, treba implementirati Okruženje pouzdane izvršnje (TEE), poput Intel SGX ili ARM TrustZone, kako bi se sigurno izolovale rubne čvorove i sprečile intruzije zlonamernog koda u kritičnu kontrolnu logiku.

Treba usvojiti mehanizam decentralizovane autentifikacije identiteta (DID), upravljajući dozvole pristupa rubnim uređajima putem decentralizovanih identifikatora (Decentralized Identifier) kako bi se smanjili rizici od krađe akreditiva. Konačno, u pogledu problema da su rubni čvorovi osetljivi na fizičke napade, treba usvojiti tehnologiju Hardverskog korijena pouzdanosti (RoT) za udaljenu integritetsku verifikaciju firmvera uređaja, osiguravajući da uređaji nisu bili zlonamerno izmenjeni.

4. Zaključak

Tehnologije informacione bezbednosti u sistemima nadzora snage igraju važnu ulogu u osiguranju stabilnog rada mreže i sprečavanju kibernetičkih napada. Konstruisanjem višeslovnog sistema zaštite i usvajanjem ključnih tehnologija poput blockchaina, 5G, rubnog računanja i algoritama enkripcije, može se efikasno poboljšati sigurnost podataka, sposobnosti mrežne odbrane i tačnost kontrole pristupa.

Kombinirajući inteligentne mehanizme nadzora i hitne intervencije, može se ostvariti stvarno-vremenska detekcija pretnji i brza obrada, smanjujući sigurnosne rizike. Sa razvojem digitalizacije i inteligencije mreže, tehnologije informacione bezbednosti će nastaviti evoluirati kako bi se suočile sa sve složenijim metodama kibernetičkih napada, osiguravajući da sistemi nadzora snage rade bezbedno, stabilno i efikasno na dugoročnoj osnovi.