Обеспечение безопасности энергосистемы: стратегии кибербезопасности для интеллектуальных энергетических систем

Будучи основой современных энергетических систем, интеллектуальные сети и цифровые подстанции обещают эффективность и устойчивость, но они также открывают путь для эскалации киберугроз. В этой статье подробно рассматривается многоуровневая стратегия кибербезопасности, сочетающая комплексную оценку уязвимостей, надежные протоколы и тактику глубокой защиты. Статья, насыщенная практическими рекомендациями и обзором передовых технологий, позволяет коммунальным компаниям защищать критически важную инфраструктуру и строить более безопасное и устойчивое энергетическое будущее.

Интеллектуальные сети и подстанции преобразуют энергетический сектор, обеспечивая эффективное, надежное и устойчивое электроснабжение посредством передовых систем управления энергопотреблением. Однако их цифровая взаимосвязанность делает их основными целями для кибератак (рис. 1), которые могут нарушить предоставление услуг и дестабилизировать экономику. В связи с ростом числа кибератак на коммунальные услуги на 70% в 2024 году, вызванных шпионажем, корыстью или геополитикой, эти атаки угрожают жизненно важным услугам и общественному доверию.

Угрозы и уязвимости кибербезопасности

Интеллектуальные сети и подстанции становятся всё более уязвимыми для сложных киберугроз из-за своей зависимости от цифровых технологий и взаимосвязанных систем. Сложность и масштаб этих систем увеличивают поверхность атаки, делая обеспечение комплексной безопасности (см. врезку «Определения») серьёзной проблемой.

Что такое интеллектуальная сеть? Интеллектуальные сети, обеспечивающие двустороннюю связь между источниками энергии и конечными пользователями, такими как дома и предприятия, оптимизируют работу с помощью современных систем управления энергопотреблением, поддерживая распределенные энергетические ресурсы (DER), такие как солнечные панели. Что такое кибербезопасность? Кибербезопасность защищает цифровые системы, сети, устройства и данные от несанкционированного доступа, кибератак или повреждения. Она охватывает технологии, процессы и политики, разработанные для обеспечения конфиденциальности, целостности и доступности информации и систем.

Распределённость интеллектуальных сетей с тысячами взаимосвязанных устройств, таких как интеллектуальные счётчики, датчики и распределённые источники энергии (DER), создаёт обширную поверхность для атак. На многих подстанциях используются устаревшие системы (например, системы диспетчерского управления и сбора данных [SCADA]), которые необходимы для мониторинга и управления и являются основными целями атак. На рисунке 2 представлены основные векторы атак, конкретные уязвимости и их потенциальное влияние на надёжность сетей и стабильность общества.

Помимо проблем, отмеченных выше, существуют определенные уязвимости, которые ставят под угрозу кибербезопасность энергетической инфраструктуры, такие как:

• Уязвимости интеллектуальных сетей. Распределённость интеллектуальных сетей, состоящих из тысяч взаимосвязанных устройств, создаёт обширную поверхность для атак. Эти устройства часто не имеют надёжных функций безопасности, что делает их уязвимыми для злоумышленников. Кроме того, двусторонняя связь в интеллектуальных сетях увеличивает риск перехвата или манипуляции данными, что может привести к неэффективному управлению или принятию неверных решений.
• Уязвимости подстанций. Многие подстанции используют устаревшие системы, не разработанные с учётом современных требований кибербезопасности, и не имеют механизмов шифрования и аутентификации. Системы SCADA являются основными целями. Взломанный SCADA может передавать неверные данные и дестабилизировать сеть. Коммуникационные сети внутри подстанций также уязвимы для перехвата, когда изменённые данные могут нарушить работу или стать причиной шпионажа (рис. 3).
• Проблемы интеграции. Интеграция устаревших систем с современными технологиями в энергетической инфраструктуре создаёт уязвимости безопасности. Например, подключение устаревшего оборудования подстанций к облачным платформам может привести к появлению уязвимостей, которыми злоумышленники могут воспользоваться для получения доступа к сети.

Последствия серьёзны. Сбои в работе подрывают экономическую эффективность, останавливают работу таких служб, как здравоохранение, и подрывают общественное доверие. Утечки данных приводят к неэффективному управлению, финансовым потерям и штрафным санкциям со стороны регулирующих органов, подрывая программы реагирования на спрос. Решение этих проблем требует проактивной, многоуровневой стратегии кибербезопасности.

Стратегии глубокоэшелонированной кибербезопасности

Подход «глубокой обороны» представляет собой комплексную стратегию кибербезопасности, основанную на многоуровневой защите, основанной на принципах избыточности, разнообразия и компартментализации. Каждый уровень защиты (рис. 4) служит уникальной цели защиты от различных киберугроз, гарантируя, что в случае компрометации одного уровня кибербезопасности остальные уровни останутся активными и обеспечат защиту.

Многоуровневая защита подразумевает использование нескольких механизмов кибербезопасности для противодействия различным типам киберугроз. Благодаря многоуровневой защите, группа по кибербезопасности подстанции может снизить риск того, что одна точка отказа может поставить под угрозу всю подстанцию. Уровень безопасности операционных технологий (OT) повышает устойчивость OT-систем, управляющих важнейшими операциями сети.

Избыточность обеспечивает наличие резервных средств кибербезопасности для защиты критически важных функций (например, два — это один, а один — это ни одного). Разделение сети на изолированные сегменты гарантирует, что кибератака в одной области не сможет легко распространиться на другие, тем самым ограничивая масштаб и последствия кибератаки. Шесть стратегических уровней многоуровневой системы глубокоэшелонированной защиты кибербезопасности представлены на рисунке 5. Каждый из них отвечает за определенный аспект защиты интеллектуальных сетей и подстанций. В таблице представлена ​​общая структура и общие рекомендации по устранению уязвимостей и обеспечению устойчивости.

Соблюдение таких стандартов, как «Защита критической инфраструктуры» Североамериканской корпорации по надежности электроснабжения (NERC CIP), «Директива 62443 Международной электротехнической комиссии (МЭК)» и «Директива 2 о сетях и информационных системах» (NIS2), — это не только юридическое требование, но и краеугольный камень надёжной кибербезопасности. Эти стандарты предписывают строгие меры безопасности, позволяющие коммунальным предприятиям избегать штрафных санкций и поддерживать операционную целостность.

Внедрение надежных методов кибербезопасности

Внедрение надежных мер кибербезопасности для интеллектуальных сетей и подстанций требует стратегического подхода, объединяющего передовые практики, использование передовых инструментов и формирование культуры безопасности. Следующие ключевые практики, представленные на рисунке 6, позволяют справиться со сложным ландшафтом угроз и повысить устойчивость энергетической инфраструктуры.

Эти оперативные тактики дополняют эшелонированную оборону, используя передовые инструменты и развивая культуру безопасности. Реальный пример – Управление электроснабжения и водоснабжения Дубая (DEWA) – иллюстрирует их применение (см. врезку «Применение передового опыта»).

Управление электроснабжения и водоснабжения Дубая (DEWA) — государственная коммунальная компания, предоставляющая услуги электроснабжения и водоснабжения в эмирате Дубай. Компания вырабатывает электроэнергию преимущественно с помощью газовых и паровых турбин, а также солнечных фотоэлектрических установок, установленная мощность которых, как ожидается, достигнет 5 ГВт к 2030 году. DEWA также управляет передачей и распределением электроэнергии (T&D) по всему Дубаю, эксплуатируя несколько электростанций, опреснительных установок и разветвлённые сети электропередачи. Анализ киберзащиты DEWA, ​​проведенный компанией GE Vernova, привел к разработке индивидуального решения, основанного на стандарте IEC 62443 и передовых практиках GE Vernova, направленного на сокращение поверхности атак и устранение риска несанкционированного доступа и эксплуатационных проблем, а также на ряд других рекомендаций. Использованные инструменты включают виртуализацию, централизованное управление доступом (Active Directory), управление доступом на основе ролей, создание белых списков приложений, сегментацию сети на основе зон, решение Nozomi для обнаружения вторжений, глубокую проверку пакетов в службе обмена мультимедийными сообщениями (DPI в MMS), а также сервер регистрации устройств и централизованного системного журнала (syslog). Решение значительно улучшило уровень безопасности DEWA и внутренние процедуры безопасности.

Будущие тенденции в кибербезопасности

Новые технологии укрепят кибербезопасность интеллектуальных сетей и подстанций. Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение позволяют обнаруживать угрозы в режиме реального времени, анализируя сетевые аномалии и сокращая время реагирования. Энергокомпаниям необходимо интегрировать эти инновации (рис. 7) с существующими средствами защиты, внедряя масштабируемые решения, чтобы опережать развивающиеся киберугрозы и обеспечивать долгосрочную устойчивость сети.

Обеспечение безопасности интеллектуальных сетей и подстанций имеет решающее значение для поддержания надёжной и устойчивой энергетической инфраструктуры. Многоуровневый подход к кибербезопасности, включающий оценку уязвимостей, безопасные протоколы и стратегии глубокой защиты, позволяет противодействовать различным угрозам.

Коммунальные предприятия должны внедрять комплексные стратегии, инвестировать в новые технологии, такие как искусственный интеллект и блокчейн, а также присоединяться к отраслевым консорциумам, сотрудничая с регулирующими органами и научным сообществом для противодействия меняющимся рискам. Выделяя бюджет на обучение персонала, уделяя первостепенное внимание кибербезопасности и постоянно совершенствуя средства защиты, коммунальные предприятия могут защитить основные активы, обеспечить стабильность сети и безопасность населения. Время действовать — сейчас: каждый шаг к укреплению кибербезопасности способствует созданию устойчивого энергетического будущего для всех.

— Джон (Дж. Б.) Бедрик — старший руководитель отдела глобальной линейки продуктов для кибербезопасности в GE Vernova. Подробнее об этом можно узнать в следующих полных технических документах: «Повышение киберустойчивости подстанций» и «Защита интеллектуальных сетей: стратегии и передовой опыт» .