電力システムとサイバーセキュリティ

電力システムとサイバーセキュリティ

はじめに

セキュリティ技術の定義

情報セキュリティという言葉は、一般的には、情報の機密性、完全性、可用性を確保することと定義されています。

機密性とは、ある情報へのアクセスを認められた人だけが、その情報にアクセスできる状態を確保すること。
完全性とは、情報が破壊、改ざん又は消去されていない状態を確保すること。
可用性とは、情報へのアクセスを認められた人が、必要時に中断することなく、情報にアクセスできる状態を確保することをいいます。　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

電力網の近代化

ユーザー・エラー、機器の故障、自然災害に加え、」不満を持つ従業員、産業スパイ、テロリストからのような意図的な攻撃だけでなく、情報インフラのそのものに内在する不備等　様々な要因が考えられます。

Smart grid cybersecurity must address not only deliberate attacks, such as from disgruntled employees, industrial espionage, and terrorists, but also inadvertent compromises of the information infrastructure due to user errors, equipment failures, and natural disasters.
ユーザー・エラー、機器の故障、自然災害にそのような不満を持つ従業員、産業スパイ、テロリストからのような意図的な攻撃だけでなく、情報インフラの不備等

日本では比較的安全？

日本の送電・配電システムは独自の規格で守られており　簡単には攻撃されないと言われています。 「電力分野における情報ネットワークは、インターネットとも繋がり、顧客データ等をやりとりする「情報系システム」と、 発変電設備等をコントロールする「電力制御システム等」に大別される。両システム間は、基本的に電力制御システム等から情報系システムへ一方向に情報が流れるシステムとなっており、 インターネットを介した不特定多数が電力制御システム等にアクセスできないこととなっている。」

IT技術が混在したグリッドでは・・

マイクログリッド等　閉じた電力ネットワークでは　サイバーセキュリティに対する対策が必要となります。
「スマートメータシステムは、電力設備の制御系ネットワークからは独立したものだが、大多数のスマートメーターには、電力供給の開始・停止等を遠隔で行うための開閉機能を具備。このため、サイバー攻撃等を通じた開閉機能の不正操作により、大規模停電のおそれが指摘。」

今後の対応

日本ではこれらの議論はこれから行われる。
従来　電力インフラに対するセキュリティは比較的安全と考えられてきたため、対策についてはアメリカのNERC、FERC、NISTの標準を参考にして ガイドラインが作られるのではないかと言われています。

これまで運転制御に影響のあるセキュリティインシデントは発生しておらず、“現状のセキュリティ対策としては一定の評価ができる”としながらも

①マネジメントシステムの確立
②外部接続点の対策徹底
③業界横断的な情報共有
④セキュリティ人材の訓練・育成
⑤電力自由化を見据えたサイバーセキュリティガイドラインの策定等が必要と提言している



①アメリカのアプローチを参考にして、規制によりベースラインを確保しつつ、インセンティブ等により企業のセキュリティ文化を形成。
②「自主保安」の思想の下、電力会社が、自ら第三者によるガイドライン適合に関する監査を定期的に実施。
③官民が協力し、インシデント、ベストプラクティス等の情報共有や分析機能を強化。

アメリカの事例

米国の電力サイバーセキュリティに関する組織

米国では　NERC　FERC　NISTと言った団体がそれぞれ連携しながら　電力システムの安定に努めています。
それぞれ直轄の政府機関があり　それぞれの規格を持っています。
NERCは電力システム関係に　NISTはどちらかと言えばスマートグリッド関係の方向での提言が多いと言われています。

リスクアセスメント

• 重要な資産 　破壊されたり、劣化したり、利用不可能なる設備、システム、これらは電気システムの信頼性や操作性に影響を与えるもの
  　重要なサイバー資産
  　上記重要な資産の確実な運用に不可欠なサイバー資産
  
• SGIP サイバーセキュリティガイドライン(NISTIR 7628)はリスクアセスメントをベースにしています。

これらの内容の検証にシミュレーションが使われます

シミュレーションは

・実験の為に実際の送電・配電網を作ることは不可能です
・実際の電力網を用いて、様々な場所での事故を模擬することは出来ます
・実機を壊してしまうような実験が出来ます。

必要なレスポンスタイム１

レスポンスは４ｍｓと言うことは　4msの中でデータ他を取り込み　処理をして　次の指示を送り出すことが必要です。

必要なレスポンスタイム２

FPGAシミュレーション　FPGA

継電器の特性（特に　IGBTの挙動など）を正確にシミュレーションする為には　高速に演算スピードが必要

系統故障について　4msecでの反応を担保する為には　高速のシミュレーションシステムが必要

リアルタイムシミュレーション

• 電力システムやパワーシステムを実際に稼動している環境でテストすることが可能です。
• サイバー攻撃に対して　特にそのダメージをリアルタイムで再現できるメリットがあります。
• 通信を含むIT技術等との関連をコンピュータ技術で明確にすることが可能です。
• ネットワークを通したサイバー攻撃をモデル上で再現できます。

サイバーセキュリティ技術のリアルタイム評価

典型的なリアルタイムシステム

通信プロトコル

ネットワークシミュレーション

新しい企画（ NISTIR 7628）では通信は電力網の限界成分（重要な部分）になってきています。

・サイバーセキュリティ
・パフォーマンス：　遅れ　バンド幅　スピード
・コスト

ネットワークシミュレータがリアルタイム連成シミュレーションとして電力通信システムに使われます・

サイバー攻撃: DoS

Dos（ Denial-of-Service）攻撃： 大量のデータや不正なデータを送りつけてシステムを正常に稼働できない状態に追い込む手法です。

・IEC61850 Goose ではステータスNoによる影響を受けやすいことが指摘されています。

さらに通信インフラへの物理攻撃も指摘されます。
　・Cutting wires 線の切断
　・Wireless jamming電波妨害

サイバー攻撃: Man-in-the-Middle

・中間者攻撃Man-in-the-middle (MitM）:
通信者同士の間に第三者が(相手を装って）勝手に割り込むタイプの攻撃です。

　・パケットへの割り込みや　なりすまし　(IEC61850 Goose, DNP3, MODBUS)
　・パケット　抑制
　・記録されたパケットの　書き換え

サイバー攻撃: GNSS Spoofing/Meaconing

GNSS　なりすまし：

遅延攻撃　はPMUや同期化システムの乗っ取りであり　時刻同期に大きく依存します。
60Hzのネットワークで、IEEE C37.118-2014 規格では26.53 μs　のタイミングエラーとなっている。

・スマートグリッド通信システムのパフォーマンステスト
・OPNET（MITで考案された通信プロトコル）が使われています。

・マイクログリッドの電力と通信システムの連携シミュレーションです。
・結果は、通信がシステムのダイナミックスに大きな影響を与えることを示しています

Smart Grid Power Systems Lab [Simscape Electrical™(旧SimPowerSystems™)]は電力網やSCADAのPMUのモデルにOPAL-RTを使用しています。

・サイバーセキュリティ
・通信
・電力網可視化
・電力システム制御と最適化


株式会社 NEAT

Opal-RT Technologies,Inc.