Θέματα Ασφάλειας και Συνεργατικών Υπηρεσιών σε Δίκτυα Smart Grid

Abstract

Το έξυπνο δίκτυο επιχειρεί να εκσυγχρονίσει το υπάρχον απαρχαιωμένο σύστημα δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ευεργετικά χαρακτηριστικά του έξυπνου δικτύου, κύριος εκφραστής των οποίων αποτελεί ο έξυπνος μετρητής, συμβάλλουν στη βέλτιστη αξιοποίηση ηλεκτρικής ενέργειας τόσο στην πλευρά της παραγωγής όσο και στην πλευρά της κατανάλωσης. Εισάγοντας τις νέες τεχνολογίες επικοινωνιών και πληροφορικής σε καίρια σημεία του δικτύου, επιτυγχάνεται η ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας καθώς και η ενεργητικότητα των καταναλωτών στο σενάριο λειτουργίας του έξυπνου δικτύου. Ωστόσο, η ενσωμάτωση των νέων τεχνολογιών, ειδικά αυτών που σχετίζονται με το Διαδίκτυο, ίσως εισάγουν νέες απειλές για την ασφάλεια του έξυπνου δικτύου. Ορισμένοι κακοπροαίρετοι επιτιθέμενοι μπορούν να εκμεταλλευτούν τα ευάλωτα σημεία του δικτύου επικοινωνιών και να καταλάβουν ηλεκτρονικές συσκευές, να υποκλέψουν απόρρητες ή προσωπικές πληροφορίες, να απαγορεύσουν τη διαθεσιμότητα απαραίτητων υπηρεσιών, να προκαλέσουν μια εκτεταμένη διακοπή ρεύματος, με συνέπεια ένα δυσμενές οικονομικό κόστος. Για αυτό το λόγο, η αντιμετώπιση των ζητημάτων ασφάλειας στο έξυπνο δίκτυο παίζει πρωταρχικό ρόλο. Η εμπιστευτικότητα, η ακεραιότητα και η διαθεσιμότητα των διακινούμενων πληροφοριών είναι ανάγκη να προστατευθούν, έτσι ώστε να αυξηθεί η αξιοπιστία του συστήματος. Η κρυπτογράφηση των δεδομένων μέτρησης συνιστά μια αποδοτική λύση, όπως και η προστασία των προσωπικών καταναλωτικών πληροφοριών με το καινοτόμο σύστημα διαχείρισης ηλεκτρικού φορτίου “ElecPrivacy”. Επιπλέον, οι συνεργατικές ασύρματες επικοινωνίες στο έξυπνο δίκτυο έχουν τη δυνατότητα να συνεισφέρουν στην αποδοτικότερη αξιοποίηση της διαθέσιμης ενέργειας των συνεργαζόμενων κόμβων, αυξάνοντας με αυτό τον τρόπο την ποιότητα μετάδοσης υπηρεσιών. Εκμεταλλευόμενο τα πλεονεκτήματα συνεργασίας, το έξυπνο δίκτυο μέτρησης, αποτελούμενο από χωρικά διασκορπισμένους έξυπνους μετρητές, κρυπτογραφεί τα προσωπικά δεδομένα μέτρησης και τα μεταφέρει αποτελεσματικά στο κέντρο ελέγχου αποφεύγοντας συγκρούσεις και προβλήματα δρομολόγησης. Τέλος, η λειτουργία του έξυπνου δικτύου προσομοιώνεται με τη βοήθεια του περιβάλλοντος προσομοίωσης OMNET++. Το βασικό σενάριο λειτουργίας περιλαμβάνει τη χρήση ενός κοινού δικτύου επικοινωνιών για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ έξυπνων μετρητών και υπεύθυνων του κέντρου ελέγχου, την εξαπόλυση επίθεσης Άρνησης Υπηρεσιών (DoS) από επιτιθέμενους προς ανυποψίαστους έξυπνους μετρητές, την εξυπηρέτηση κινούμενων χρηστών από απομακρυσμένους εξυπηρετητές του Διαδικτύου (Http, VideoStream) αλλά και από άλλους συνεργατικούς χρήστες (VideoStream).

The smart grid is attempting to modernize the existing antiquated electricity grid system. The beneficial features of the smart grid, whose main representative is the smart meter, contribute to the optimal use of electricity in both the production side and consumption side. Introducing the new communications and information technologies at key points in the network achieved the integration of renewable energy and the energy consumer in the scenario of operation of the smart grid. However, integration of new technologies, especially those related to the Internet, may introduce new security threats to the smart grid. Some malicious attackers can exploit the vulnerabilities of network communications and seize electronic devices, steal confidential personal information or to prohibit the availability of essential services, causing a widespread power outage, resulting in adverse economic costs. For this reason, addressing safety issues in smart grid plays a key role. The confidentiality, integrity and availability of mobile information need to be protected so as to increase system reliability. Data encryption is an effective measurement solution, and the protection of personal consumer information with the innovative load management system "ElecPrivacy". In addition, cooperative wireless communications in smart grid has the potential to contribute to more efficient utilization of the available energy of cooperating nodes, increasing thereby the quality of transmission services. By leveraging the advantages of cooperation, the smart metering network, which consists of spatially dispersed smart meters, encrypts personal data measurement and effectively transmit them to the control center to avoid conflicts and routing problems. Finally, the operation of the smart grid is simulated using the simulation environment OMNET++. The baseline operation involves the use of a common communications network for exchanging information between smart meters and responsive control center, launching denial of service attack (DoS) from attackers to unsuspecting smart meters, serving mobile users by remote Internet servers (Http, VideoStream) and other collaborative users (VideoStream).