Противодействие кибератакам типа отказ в обслуживании (DDoS-атакам) в энергетическом секторе
Ключевые слова:
умная энергетика, цифровизация, распределенные атаки, кибербезопасность
Аннотация
Цифровизация инфраструктур с использованием информационных технологий для эффективного интеллектуального управления энергосистемами и низкий уровень их информационной защищенности приводят к увеличению числа кибератак в энергетической сфере. При этом энергетические объекты являются критически важными и нарушение их функционирования влияет на национальную безопасность. Уже на правительственном уровне многих государств кибератаки на объекты инфраструктуры энергетики воспринимаются как реальные угрозы, приводящие к нарушениям функционирования объектов топливно-энергетического комплекса. Наблюдается устойчивый рост распределенных кибератак типа отказ в обслуживании (DDoS-атак), направленных на энергетические объекты. Атакам подвергаются системы автоматизации зданий и управления электроэнергией, call-центры энергетических компаний, в результате чего нарушается энергоснабжение целых райнов на длительное время. В настоящее время не существует надежных универсальных технологий, блокирующих DDoS-атаки. В работе представлен метод противодействия DDoS-атакам в энергетических системах на основе несемантической фильтрации трафика. Представлен новый подход противодействия DDoS-атакам, защищающий серверы и полосу пропускания трафика, основанный на взаимодействии пользователей с серверным оборудованием посредством динамической смены IP-адресов атакуемых ресурсов по формируемому псевдослучайно расписанию. Разработанная технология фильтрации сетевого трафика позволяет противодействовать распределенным DDoS-атакам, снижая интенсивность атак на 92 % при потере легитимных пакетов, неизбежной при реализации любой технологии противодействия DDoS, менее 2 %.
Литература
1. Tan Y.S., Ng Y.T., Low J.S.C. Internet-of-Things Enabled Real-Time Monitoring of Energy Efficiency on Manufacturing Shop Floors. Procedia CIRP, 2017, 61, 376–381, DOI:10.1016/j.procir.2016.11.242.
2. Бутырин П.А., Алпатов М.Е. Цифровизация и аналитика в электротехнике. Цифровые двойники трансформаторов. – Электричество, 2021, № 10, с. 4–10.
3. Воропай Н.И. От плана ГОЭЛРО к глобальному электроэнергетическому интернету. – Электричество, 2020, № 12, с. 10–13.
4. Колосок И.Н., Гурина Л.А. Идентификация кибератак на системы SCADA и СМПР в ЭЭС при обработке измерений методами оценивания состояния. – Электричество, 2021, № 6, с. 25–32.
5. Взлом и проникновение. Энергетики и госструктуры взялись за кибербезопасность [Электрон. ресурс], URL: https://www.kommersant.ru/doc/4198110 (дата обращения 29.05.2021).
6. Что такое DDoS-атака [Электрон/ ресурс], URL: https://qrator.net/ru/solutions/ddos/how-qrator-works#s27 (дата обращения 29.05.2021).
7. Массель А.Г., Гаськова Д.А. Методы и подходы к обеспечению кибербезопасности объектов цифровой энергетики. – Энергетическая политика, 2018, № 5, с. 62–72.
8. Chakhchoukh Y., Ishii H. Cyber-Attacks Scenarios on the Measurement Function of Power State Estimation. – American Control Conference (ACC), Chicago, IL, USA, 2015, pp. 3676–3681.
9. Chakhchoukh Y., Ishii H. Enhancing Robustness to CyberAttacks in Power Systems Through Multiple Least Trimmed Squares State Estimations. – IEEE Transactions on Power Systems, 2016, vol. 31 (6), pp. 4395–4405.
10. Zhuang P., Deng R., Liang H. False Data Injection Attacks Against State Estimation in Multiphase and Unbalanced Smart Distribution Systems. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2019, vol. 10 (6), pp. 6000–6013.
11. Хохлов М.В. Уязвимость оценивания состояния ЭЭС к кибератакам. – Материалы международ. научного семинара им. Ю.Н. Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», 2015, с. 557–566.
12. Ежегодный отчет Qrator Labs о сетевой безопасности и доступности [Электрон. ресурс], URL: https://blog.qrator.net/ru/2019-report-ru_64 (дата обращения 29.05.2021).
13. В «Ростелеком-Солар» прошли киберучения по защищённости объектов электроэнергетики [Электрон. ресурс], URL: https://rt-solar.ru/events/news/1758 (дата обращения 29.05.2021).
14. Song T., et al. A Privacy Preserving Communication Protocol for IoT Applications in Smart Homes. – IEEE Internet Things J., 2017, No. 4, pp. 1844–1852.
15. Roman R., Lopez J. Security in the Distributed Internet of Things. – 2012 International Conference on Trusted Systems, London, UK, 2012, pp. 65–66.
16. Sosnina E., et al. Voltage Control with Thyristor-Regulated Booster Transformer. – 2018 International Conference on Smart Grid (icSmartGrid), 2018, pp. 202–207, DOI:10.1109/ISGWCP.2018.8634477.
17. Krylov V.V., Kravtsov K.N. DDoS Attack and Interception Resistance IP Fast Hopping Based Protocol. – ArXive, Cornell University, 2012.
18. Микрокомпьютер Raspberry Pi Model B+ [Электрон. ресурс], URL: http://www.dns-shop.ru/product/6bf2486e24083120/mikrokomputer-raspberry-pi-model-b/ (дата обращения 29.05.2021).
19. TCP/IP [Электрон. ресурс], URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IPel-b/ (дата обращения 01.09.2021).
---
Исследование выполнено за счет гранта РНФ (проект № 20-19-00541).
#
1. Tan Y.S., Ng Y.T., Low J.S.C. Internet-of-Things Enabled Real-Time Monitoring of Energy Efficiency on Manufacturing Shop Floors. Procedia CIRP, 2017, 61, 376–381, DOI:10.1016/j.procir.2016.11.242.
2. Butyrin P.А., Alpatov М.Е. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2021, No. 10, pp. 4–10.
3. Voropay N.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 12, pp. 10–13.
4. Kolosok I.N., Gurina L.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 6, pp. 25–32.
5. Vzlom i proniknovenie. Energetiki i gosstruktury vzyalis' za kiberbezopasnost' (Breaking and Entering. Energy and Government Agencies Have Taken up Cybersecurity) [Electron. resource], URL: https://www.kommersant.ru/doc/4198110 (Date of appeal 29.05.2021).
6. Chto takoe DDoS-ataka (What is a DDoS Attack) [Electron. resource], URL: https://qrator.net/ru/solutions/ddos/how-qrator-works#s27 (Date of appeal 29.05.2021).
7. Massel A.G., Gas'kova D.А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy Policy), 2018, No. 5, pp. 62–72.
8. Chakhchoukh Y., Ishii H. Cyber-Attacks Scenarios on the Measurement Function of Power State Estimation. – American Control Conference (ACC), Chicago, IL, USA, 2015, pp. 3676–3681.
9. Chakhchoukh Y., Ishii H. Enhancing Robustness to CyberAttacks in Power Systems Through Multiple Least Trimmed Squares State Estimations. – IEEE Transactions on Power Systems, 2016, vol. 31 (6), pp. 4395–4405.
10. Zhuang P., Deng R., Liang H. False Data Injection Attacks Against State Estimation in Multiphase and Unbalanced Smart Distribution Systems. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2019, vol. 10 (6), pp. 6000–6013.
11. Khokhlov M.V. Materialy мezhdunarod. nauchnogo seminara im. Yu.N. Rudenko «Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shikh sistem energetiki» – in Russ. (Materials of the International Scientific Seminar n. a. Yu.N. Rudenko "Methodological Issues of Reliability Research of Large Power Systems"), 2015, pp. 557–566.
12. Ezhegodnyy otchet Qrator Labs o setevoy bezopasnosti i dostupnosti (QratorLabs Annual Report on Network Security and Availability) [Electron. resource], URL: https://blog.qrator.net/ru/2019-report-ru_64 (Date of appeal 29.05.2021).
13. V «Rostelekom-Solar» proshli kiberucheniya po zashchishchyon-nosti ob"ektov elektroenergetiki (At Rostelecom-Solar, Cyber-Trainings on the Security of Electric Power Facilities Were Held) [Electron. resource], URL: https://rt-solar.ru/events/news/1758 (Date of appeal 29.05.2021).
14. Song T., et al. A Privacy Preserving Communication Protocol for IoT Applications in Smart Homes. – IEEE Internet Things J., 2017, No. 4, pp. 1844–1852.
15. Roman R., Lopez J. Security in the Distributed Internet of Things. – 2012 International Conference on Trusted Systems, London, UK, 2012, pp. 65–66.
16. Sosnina E., et al. Voltage Control with Thyristor-Regulated Booster Transformer. – 2018 International Conference on Smart Grid (icSmartGrid), 2018, pp. 202–207, DOI:10.1109/ISGWCP.2018.8634477.
17. Krylov V.V., Kravtsov K.N. DDoS Attack and Interception Resistance IP Fast Hopping Based Protocol. – ArXive, Cornell University, 2012.
18. Microcomputer Raspberry Pi Model B+ [Electron. resource], URL: http://www.dns-shop.ru/product/6bf2486e24083120/mikrokomputer-raspberry-pi-model-b/ (Date of appeal 29.05.2021).
19. TCP/IP [Electron. resource], URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IPel-b/ (Date of appeal 01.09.2021).
---
The study was carried out at the expense of the RGNF grant (Project No. 20-19-00541).
2. Бутырин П.А., Алпатов М.Е. Цифровизация и аналитика в электротехнике. Цифровые двойники трансформаторов. – Электричество, 2021, № 10, с. 4–10.
3. Воропай Н.И. От плана ГОЭЛРО к глобальному электроэнергетическому интернету. – Электричество, 2020, № 12, с. 10–13.
4. Колосок И.Н., Гурина Л.А. Идентификация кибератак на системы SCADA и СМПР в ЭЭС при обработке измерений методами оценивания состояния. – Электричество, 2021, № 6, с. 25–32.
5. Взлом и проникновение. Энергетики и госструктуры взялись за кибербезопасность [Электрон. ресурс], URL: https://www.kommersant.ru/doc/4198110 (дата обращения 29.05.2021).
6. Что такое DDoS-атака [Электрон/ ресурс], URL: https://qrator.net/ru/solutions/ddos/how-qrator-works#s27 (дата обращения 29.05.2021).
7. Массель А.Г., Гаськова Д.А. Методы и подходы к обеспечению кибербезопасности объектов цифровой энергетики. – Энергетическая политика, 2018, № 5, с. 62–72.
8. Chakhchoukh Y., Ishii H. Cyber-Attacks Scenarios on the Measurement Function of Power State Estimation. – American Control Conference (ACC), Chicago, IL, USA, 2015, pp. 3676–3681.
9. Chakhchoukh Y., Ishii H. Enhancing Robustness to CyberAttacks in Power Systems Through Multiple Least Trimmed Squares State Estimations. – IEEE Transactions on Power Systems, 2016, vol. 31 (6), pp. 4395–4405.
10. Zhuang P., Deng R., Liang H. False Data Injection Attacks Against State Estimation in Multiphase and Unbalanced Smart Distribution Systems. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2019, vol. 10 (6), pp. 6000–6013.
11. Хохлов М.В. Уязвимость оценивания состояния ЭЭС к кибератакам. – Материалы международ. научного семинара им. Ю.Н. Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», 2015, с. 557–566.
12. Ежегодный отчет Qrator Labs о сетевой безопасности и доступности [Электрон. ресурс], URL: https://blog.qrator.net/ru/2019-report-ru_64 (дата обращения 29.05.2021).
13. В «Ростелеком-Солар» прошли киберучения по защищённости объектов электроэнергетики [Электрон. ресурс], URL: https://rt-solar.ru/events/news/1758 (дата обращения 29.05.2021).
14. Song T., et al. A Privacy Preserving Communication Protocol for IoT Applications in Smart Homes. – IEEE Internet Things J., 2017, No. 4, pp. 1844–1852.
15. Roman R., Lopez J. Security in the Distributed Internet of Things. – 2012 International Conference on Trusted Systems, London, UK, 2012, pp. 65–66.
16. Sosnina E., et al. Voltage Control with Thyristor-Regulated Booster Transformer. – 2018 International Conference on Smart Grid (icSmartGrid), 2018, pp. 202–207, DOI:10.1109/ISGWCP.2018.8634477.
17. Krylov V.V., Kravtsov K.N. DDoS Attack and Interception Resistance IP Fast Hopping Based Protocol. – ArXive, Cornell University, 2012.
18. Микрокомпьютер Raspberry Pi Model B+ [Электрон. ресурс], URL: http://www.dns-shop.ru/product/6bf2486e24083120/mikrokomputer-raspberry-pi-model-b/ (дата обращения 29.05.2021).
19. TCP/IP [Электрон. ресурс], URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IPel-b/ (дата обращения 01.09.2021).
---
Исследование выполнено за счет гранта РНФ (проект № 20-19-00541).
#
1. Tan Y.S., Ng Y.T., Low J.S.C. Internet-of-Things Enabled Real-Time Monitoring of Energy Efficiency on Manufacturing Shop Floors. Procedia CIRP, 2017, 61, 376–381, DOI:10.1016/j.procir.2016.11.242.
2. Butyrin P.А., Alpatov М.Е. Elektrichestvo – in Russ. (Electri-city), 2021, No. 10, pp. 4–10.
3. Voropay N.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 12, pp. 10–13.
4. Kolosok I.N., Gurina L.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 6, pp. 25–32.
5. Vzlom i proniknovenie. Energetiki i gosstruktury vzyalis' za kiberbezopasnost' (Breaking and Entering. Energy and Government Agencies Have Taken up Cybersecurity) [Electron. resource], URL: https://www.kommersant.ru/doc/4198110 (Date of appeal 29.05.2021).
6. Chto takoe DDoS-ataka (What is a DDoS Attack) [Electron. resource], URL: https://qrator.net/ru/solutions/ddos/how-qrator-works#s27 (Date of appeal 29.05.2021).
7. Massel A.G., Gas'kova D.А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy Policy), 2018, No. 5, pp. 62–72.
8. Chakhchoukh Y., Ishii H. Cyber-Attacks Scenarios on the Measurement Function of Power State Estimation. – American Control Conference (ACC), Chicago, IL, USA, 2015, pp. 3676–3681.
9. Chakhchoukh Y., Ishii H. Enhancing Robustness to CyberAttacks in Power Systems Through Multiple Least Trimmed Squares State Estimations. – IEEE Transactions on Power Systems, 2016, vol. 31 (6), pp. 4395–4405.
10. Zhuang P., Deng R., Liang H. False Data Injection Attacks Against State Estimation in Multiphase and Unbalanced Smart Distribution Systems. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2019, vol. 10 (6), pp. 6000–6013.
11. Khokhlov M.V. Materialy мezhdunarod. nauchnogo seminara im. Yu.N. Rudenko «Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shikh sistem energetiki» – in Russ. (Materials of the International Scientific Seminar n. a. Yu.N. Rudenko "Methodological Issues of Reliability Research of Large Power Systems"), 2015, pp. 557–566.
12. Ezhegodnyy otchet Qrator Labs o setevoy bezopasnosti i dostupnosti (QratorLabs Annual Report on Network Security and Availability) [Electron. resource], URL: https://blog.qrator.net/ru/2019-report-ru_64 (Date of appeal 29.05.2021).
13. V «Rostelekom-Solar» proshli kiberucheniya po zashchishchyon-nosti ob"ektov elektroenergetiki (At Rostelecom-Solar, Cyber-Trainings on the Security of Electric Power Facilities Were Held) [Electron. resource], URL: https://rt-solar.ru/events/news/1758 (Date of appeal 29.05.2021).
14. Song T., et al. A Privacy Preserving Communication Protocol for IoT Applications in Smart Homes. – IEEE Internet Things J., 2017, No. 4, pp. 1844–1852.
15. Roman R., Lopez J. Security in the Distributed Internet of Things. – 2012 International Conference on Trusted Systems, London, UK, 2012, pp. 65–66.
16. Sosnina E., et al. Voltage Control with Thyristor-Regulated Booster Transformer. – 2018 International Conference on Smart Grid (icSmartGrid), 2018, pp. 202–207, DOI:10.1109/ISGWCP.2018.8634477.
17. Krylov V.V., Kravtsov K.N. DDoS Attack and Interception Resistance IP Fast Hopping Based Protocol. – ArXive, Cornell University, 2012.
18. Microcomputer Raspberry Pi Model B+ [Electron. resource], URL: http://www.dns-shop.ru/product/6bf2486e24083120/mikrokomputer-raspberry-pi-model-b/ (Date of appeal 29.05.2021).
19. TCP/IP [Electron. resource], URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IPel-b/ (Date of appeal 01.09.2021).
---
The study was carried out at the expense of the RGNF grant (Project No. 20-19-00541).
