Uchunguzi na Matumizi ya Mbinu za Usalama wa Mawasiliano kwa Meza ya Ubunifu

1. Hatari za Usalama kwenye Mawasiliano ya Smart Meter

1.1 Hatari za Usalama wa Kiwango cha Kifupi
Hatari za usalama wa kiwango cha kifupi hujumu vifaa vya kifaa na mawasiliano ya kifupi ya smart meter, huku wanaweza kupata athari moja kwa moja kwenye uchaguzi wao wa kazi na kutuma data. Kutoka kwa pando ya upungufu wa vifaa, mazingira magumu kama mafua, mafuriko, na zuluhisho zinaweza kupiga vifaa vya smart meter, ikawa hazitoshi kufanya kazi. Kwa mfano, nguvu nyingi ya mafua inaweza kuingia ndani ya sehemu za umeme na kuchanganyika au kuharibu, kwa hivyo kukusanya tathmini sahihi ya umeme na kutuma data kwa utaratibu. Vitendo vya binadamu ambavyo hayana raha, kama kutumia mikono yako ili kuvunjika au kupiga, pia yanaweza kuharibu uwakilishi wa kifaa.

1.2 Hatari za Usalama wa Kiwango cha Data Link
Hatari za usalama wa kiwango cha data link zinazotokana na kubadilisha frames za data na kutumia anwani bila raha wakati wa kutuma, zinaweza kuathiri uwakilishi na asili ya data. Kubadilisha frames za data kinatokea wakati mwenzaji anaingilia frame moja ya data katika kiwango cha data link, badilisha maudhui yake, na kutuma frame iliyobadilishwa. Wanaweza kubadilisha taarifa muhimu kama data ya matumizi ya umeme au taarifa za mtumiaji kwa maana ya kinyume na sheria. Kwa mfano, wanaweza kurudia rekodi ya matumizi ya umeme ya mtumiaji ili kupunguza malipo yake, kwa hivyo kutoa hasara ya fedha kwa umeme.

1.3 Hatari za Usalama wa Kiwango cha Mtandao
Hatari za usalama wa kiwango cha mtandao ni hatari kama mzunguko wa data na vitendo vya man-in-the-middle, ambavyo vinaweza kuathiri sana kazi ya kawaida na kutuma data ya mtandao wa mawasiliano ya smart meter. Mzunguko wa data unatokea wakati trafiki ya data inapita chini ya uwezo wa mtandao, kushikamana na ubora. Kama idadi ya smart meter na takriban ya kutuma data inaongezeka, trafiki ya data pia inaongezeka. Waktu bandi haijazuu, mzunguko unaanza, kushikamana na ongezeko la muda na kutokuwa na data, ambayo huathiri muda na uwakilishi wa data ya smart meter. Wakati wa matumizi mengi ya umeme, kutuma data mara nyingi kutoka kwa meters mingi kunaweza kuchanganya, kushikamana na umeme usionezeke na kupata taarifa sahihi za matumizi, kwa hivyo kuboresha mipango na udhibiti wa mtandao wa umeme.

1.4 Hatari za Usalama wa Kiwango cha Programu
Hatari za kiwango cha programu zinatumaini kwenye kutoka kwa data na vitendo vya malware, kwa hivyo kuharibu faragha ya mtumiaji na usalama wa mtandao wa umeme. Kutoka kwa data inamaanisha data muhimu - kama taarifa za mtumiaji binafsi na rekodi za matumizi ya umeme - kutumika na kutolewa kwa watu wengine. Hata ingawa data hii ni muhimu kwa udhibiti wa umeme na kutengeneza mtandao, kutolewa lake linaweza kutoa furaha na spam. Wanaweza kutumia programu ya smart meter ili kuchapa data ya matumizi na kuitaja kwa watu wengine kwa ajili ya biashara ya kijamii.

2. Utafiti wa Mbinu za Usalama ya Mawasiliano ya Smart Meter

2.1 Teknolojia ya Ufichaji
Ufichaji ni njia muhimu ya kuhakikisha usalama wa mawasiliano ya smart meter, kuhifadhi uwakilishi na asili ya data wakati wa kutuma na kuhifadhi. Algorithmi za ufichaji sawa, kama AES (Advanced Encryption Standard), zinatumika sana kwa sababu za kasi na ufanisi. Katika mawasiliano ya smart meter, AES inaweza kuficha data iliyokutwa ili tu mtumiaji anayohitajika na nyuzi sahihi aweze kufungua. Kwa mfano, wakati smart meter anatuma data ya umeme kwa server ya umeme, AES hutumia data; server hutumia nyuzi hiyo ya kufungua. Hii hukusaidia hata ikiwa data itachukuliwa, itakuwa isisomeki kwa wananchi wasio na nyuzi.

Algorithmi tofauti za ufichaji kama RSA yanajumuika kwa muhimu katika kutumia nyuzi salama. Tangu waharakati wasio na nyuzi moja kuanzia, njia salama inahitajika. Ufichaji tofauti hutumia nyuzi ya umma (ambayo inaweza kushiriki) na nyuzi binafsi (ilitumika). Katika kutumia nyuzi, mtumiaji anaficha nyuzi kwa nyuzi ya umma ya mtumiaji. Mtumiaji basi akifungua kwa kutumia nyuzi binafsi yake ili kupata nyuzi halisi.

2.2 Teknolojia ya Utambulisho
Utambulisho huaminisha uwakilishi wa waharakati na huambatana na utambulisho wa mtumiaji na kifaa. Utambulisho wa mtumiaji hutambua jina la mtumiaji anayetumia meter, kunawezesha tu wahakiki kutekeleza. Njia za kawaida zinajumuika kama password, fingerprint, na utambulisho wa kitambulisho digital. Kwa mfano, mtumiaji anayejitolea kwenye msimbo wa utambulisho wa meter lazima atupeleke jina halisi na password. Msimbo huo huwasimulia kwa taarifa zilizohifadhiwa na kutumia tu ikiwa zinamkumbatiana. Ingawa rahisi, njia za password zinaweza kuharibiwa. Usalama unaweza kuongezeka kwa kutumia utambulisho wa viwango virefu, kama kutumia password na SMS verification codes.

2.3 Teknolojia ya Uzimba wa Upatikanaji
Uzimba wa upatikanaji hunazimbia na kuzuia upatikanaji wa rasilimali katika mtandao wa smart meter, kwa mujibu wa Role-Based Access Control (RBAC) na orodha za Uzimba wa Upatikanaji (ACL). RBAC hutumia ruhusa kulingana na majukumu ya mtumiaji. Katika mtandao wa smart meter, majukumu tofauti yanaweza kufanya kazi tofauti: wakurugenzi wanaweza kutengeneza na kudhibiti meters, wakati wananchi wanaweza tu kutazama data yao mwenyewe. Msimbo huu hutumia haki za upatikanaji kulingana, kuzuia upatikanaji wasio na raha na kuboresha usalama.

2.4 Teknolojia ya Uchanganuzi wa Usalama
Uchanganuzi wa usalama hufuata na kutathmini hali ya usalama ya mtandao wa smart meter, kwa mujibu wa rekodi/uchanganuzi wa logs na kutambua mapema. Rekodi ya logs hukutana na shughuli mbalimbali na matukio (kama vile logins ya mtumiaji, kutuma data, hali ya kifaa). Kuchanganua logs hizi hukusaidia kutambua shughuli zisizo na raha kama kutumia hakika au kutumia data. Kwa mfano, wakurugenzi wa umeme wanaweza kutazama logs mara kwa mara kutambua na kutatua hatari za usalama.

Kutambua mapema hukujumu miongozo ya data ya mtandao kwa haraka kutambua tabia na shughuli zisizo na raha. Mbinu kama machine learning na data mining zinaweza kutengeneza tabia ya kawaida na kutambua tofauti muhimu. Kwa mfano, ikiwa matumizi ya umeme ya meter yanastuka kwa haraka, mtandao anaweza kutambua na kutuma alert, kushirikiana na wakurugenzi kutafuta. Hii hukusaidia kutambua hatari za mapema, kuhakikisha kazi na ustawi wa mtandao wa mawasiliano.

3. Muhtasara
Kwa endelea ya teknolojia za smart grid na mazingira ya mawasiliano yenye ukomboa, usalama wa mawasiliano ya smart meter unataraji changamoto nyingi. Jihadi za baadaye yanapaswa kujumu utafiti na ubunifu wa teknolojia za usalama, kuboresha mbinu za usalama mara kwa mara ili kudhibiti hatari zinazopanda.