Estudio de Vulnerabilidad de Protocolos y Redes de Comunicación para Medidores Inteligentes M.C. Juan Carlos Olivares Rojas, Dr. Enrique Reyes Archundia, Dr. José Antonio Gutierrez Gnecchi Los Medidores Inteligentes son dispositivos cada vez más usados y la base de las redes inteligentes por lo que el punto de entrada o punto final de la red. Incremento de demanda energética. Complejidad en la transmisión/distribución de energía. Smart meter con papel primordial en las Smart Grids. En este trabajo se analizan diversos tipos de incidentes de seguridad y se propone un framework para mitigar y prevenir dichos incidentes de seguridad. El uso de redes eléctricas inteligentes trae consigo la amplia utilización de las TIC en infinidad de nuevas aplicaciones en los hogares e industrias. Sin embargo, también traen consigo muchos peligros: acceso no autorizado, intromisión de datos, preocupación por la provacidad de las personas… 1
Agenda Introducción Antecedentes Marco Teórico Objetivos Impacto Los Medidores Inteligentes son dispositivos cada vez más usados y la base de las redes inteligentes por lo que el punto de entrada o punto final de la red. Incremento de demanda energética. Complejidad en la transmisión/distribución de energía. Smart meter con papel primordial en las Smart Grids. En este trabajo se analizan diversos tipos de incidentes de seguridad y se propone un framework para mitigar y prevenir dichos incidentes de seguridad. El uso de redes eléctricas inteligentes trae consigo la amplia utilización de las TIC en infinidad de nuevas aplicaciones en los hogares e industrias. Sin embargo, también traen consigo muchos peligros: acceso no autorizado, intromisión de datos, preocupación por la provacidad de las personas… 2
Programa de Actividades Productos Entregables Vinculación Agenda Metodología Programa de Actividades Productos Entregables Vinculación Los Medidores Inteligentes son dispositivos cada vez más usados y la base de las redes inteligentes por lo que el punto de entrada o punto final de la red. Incremento de demanda energética. Complejidad en la transmisión/distribución de energía. Smart meter con papel primordial en las Smart Grids. En este trabajo se analizan diversos tipos de incidentes de seguridad y se propone un framework para mitigar y prevenir dichos incidentes de seguridad. El uso de redes eléctricas inteligentes trae consigo la amplia utilización de las TIC en infinidad de nuevas aplicaciones en los hogares e industrias. Sin embargo, también traen consigo muchos peligros: acceso no autorizado, intromisión de datos, preocupación por la provacidad de las personas… 3
Introducción Los Medidores Inteligentes son dispositivos cada vez más usados y la base de las redes inteligentes por lo que el punto de entrada o punto final de la red. Incremento de demanda energética. Complejidad en la transmisión/distribución de energía. Smart meter con papel primordial en las Smart Grids. En este trabajo se analizan diversos tipos de incidentes de seguridad y se propone un framework para mitigar y prevenir dichos incidentes de seguridad. El uso de redes eléctricas inteligentes trae consigo la amplia utilización de las TIC en infinidad de nuevas aplicaciones en los hogares e industrias. Sin embargo, también traen consigo muchos peligros: acceso no autorizado, intromisión de datos, preocupación por la provacidad de las El uso de redes eléctricas inteligentes trae consigo la amplia utilización de las TIC en infinidad de nuevas aplicaciones en los hogares e industrias. Sin embargo, también traen consigo muchos peligros: acceso no autorizado, intromisión de datos, preocupación por la provacidad de las personas… 4
Introducción 5
Introducción
Introducción
Introducción Cantidad de Medidores Intelligentes instalados en Estados Unidos (en millones)
Introducción
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Introducción
Introducción Ataque: Denegación de Servicio (DoS) Control: Esquema de autenticación en dos fases
Antecedentes
Antecedentes 14
Antecedentes
Antecedentes Análisis de Comportamiento 16
Marco Teórico
Marco Teórico
Marco Teórico 19
Marco Teórico 20
Marco Teórico 21
Fuente: John M. Kennedy T. Marco Teórico Smart Grid Smart Meter Seguridad Zigbee PLC Fuente: John M. Kennedy T. 22
Marco Teórico Amenazas de Seguridad Disponibilidad de Red Privacidad DoS Spoofing Jamming Integridad de Datos Inyección de datos malos Privacidad
Marco Teórico Recomendación ITU-T X.805 24
Energy information network Marco Teórico 4 Business applications – “Smart Energy Web” Solar monitoring & dispatch Backup generation Grid 2 Vehicle / Vehicle to Grid Grid appliances Distributed generation Distributed storage SCADA T&D Automation Load limiting Fault prediction Micro-grid Outage management Interval billing Load control Prepay In home displays Power quality management Energy mgmt systems Generation / supply T&D Usage / demand Security 3 Computing / information technology Servers Data storage Web presentment Transactions Modeling Smart agents Intelligence Fiber/MPL RF Mesh Home Area Network (HAN) 2 Communications infrastructure Broadband WWAN Energy information network 3G Cellular Cap banks Reclosers Switches Sensors Transformers Meters Storage 1 Energy infrastructure Substation Wires Customers Source: P. Will, “IT and the Smart Grid,” USC Information Sciences Institute, 2010. 25
Objetivo Estudiar las vulnerabilidades de protocolos de comunicación PLC y Zigbee en medidores inteligentes para mejorar la estabilidad y desempeño de las redes eléctricas, con énfasis en distribución y consumo. 26
Objetivo
Impacto 28
Impacto
Impacto
Impacto v
Metodología 1. Investigación de las vulnerabilidades en medidores inteligentes usando redes PLC 2. Investigación de las vulnerabilidades en medidores inteligentes en Hardware/Software (Sistema Operativo). 32
Metodología 3. Investigación de las vulnerabilidades en comunicaciones inalámbricas de los medidores inteligentes. 4. Desarrollo de software para brindar seguridad a los medidores inteligentes 5. Pruebas al software desarrollado 33
Metodología 6. Ajuste al software desarrollado 7. Metodología de seguridad de acompañamiento para brindar seguridad a los medidores inteligentes y dispositivos relacionados 8. Ajuste a la metodología 34
Calendarización Semestre 1. Estudio de Vulnerabilidades en medidores inteligentes (escritura del marco teórico) Semestre 2. Desarrollo del framework de seguridad (autenticación/no repudio) (escritura de capitulo de analisis y diseño) 35
Calendarización Semestre 3. Desarrollo de framework de seguridad (cifrado de la información/interoperabilidad) (escritura del capítulo de implementacion) Semestre 4. Pruebas (Envio de artículo a revista) (escritura del capítulo de pruebas) 36
Calendarización Semestre 5. Ajuste al framework (actualizacion de marco teórico y demás capítulos) Semestre 6. Desarrollo de metodología (envio de segundo artículo de revista) 37
Calendarización Semestre 7. Ajuste al framework y a la metodología (escritura de capítulo de metoologica) Semestre 8. Escritura final de tesis (conclusiones y trabajos futuros) 38
Productos Entregables 1. Framework de Seguridad para medidores inteligentes 2. Metodología de acompañamiento 3. Dos artículos de revista indizada 4. Un capítulo de libro 5. Dos artículos en congresos internacionales 39
Vinculación CFE, CENACE, INEL, entre otros. Organismos operadores de agua potable (OOAPAS), de gas, hidrocarburos (PEMEX). 40
Referencias Brandon J. Murrill, Edward C. Liu, Richard M. Thompson II, “Smart Meter Data: Privacy and Cibersecurity”, Congressional Research Service, R42338, Febrero de 2012 (2012). Florian Skopik, Zhendong Ma, Thomas Bleier, Helmut Gruneis, “A survey on Threats and Vullnerabilities in Smart Metering Infraestructures”, International Journal of Smart Grid and Clean Energy, Vol. 1, no. 1, September 2012. Farid Molazem, “Security and Privacy of Smart Meters: A Survey”, Universidad de la Columbia Británica, Canada, (2012), disponible en: http://blog.ubc.ca/computersecurity/files/2012/04/FMolazem_SurveyFaridMolazem.pdf 41
Referencias Imen Aouini, Lamia Ben Azzouz, “Smart Meter: Applications, Secuirty Issues And Challenges”, 5th International Conference on Computing and Informatics ICOCI 2015, 11-13 Agosto 2015, Estambul, Turquía, (2015), pp. 395-402. Tanvi Mehra, R.K. Pateriya, “Cyber Security Considerations for Advanced Metering Infraestructure in Smart Grid”, International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol. 4, No. 8, Agosto (2013), ISSN: 2229-55-18. 42
Preguntas jcolivares@itmorelia.edu.mx