薄弱环节
攻击者通常会纵观整个电网,并设法确定实施攻击的最佳位置,以便以最少投资和最低风险达到预期结果。我们可以简单考察一个“电力中心—端点”的模型,考虑两种情况下的攻击者如何达到目的。
个体威胁:以希望减免电费的黑客为例,攻击者可能混进电力公司控制室,更改其电表记录,从而达到目的;他也可能拦截数据,截取发送给电力公司的能耗信息;或者直接篡改电表固件,使其降低耗电量的记录。
社会威胁:以希望破坏绝大多数用户供电链的恐怖分子为例,攻击者可能混进电力控制室,远程断开大量电表,或关闭某个变电站的供电。攻击者也可能向通信总线注入指令执行类似动作;或者控制电表,使其直接从远端断开继电器;也可能控制传感器向电力公司反馈错误数据,造成电力控制中心的误判和错误操作。
从简单模型可以看出所存在攻击通路,整个电网的绝大部分环节(电力公司控制室、通信网络、端点)都可实施上述攻击行为。提高系统的整体安全性会对三个环节提供安全防护,但实际操作时要求我们识别并定位最薄弱的环节。这也正是攻击者所采取的措施——找到最容易的入侵点(智能电网的薄弱环节)实施攻击。
试想攻击者可能如何看待当前的三个主要环节。成功入侵电力公司控制室能够最大程度地控制电网,但所承受的风险也最高。控制室必定防护严密,具有良好的访问权限控制,同时还具有安全认证流程。此外,入侵者在控制室也很难藏身——即使保安人员没有抓住闯入者,监控摄像头也会记录下来。当然,内部人员能够最有效地从电力控制中心攻击整个电网,但由于电力部门规程严格限制了个人权限,任何个人都不可能运行威胁电网运转的操作,此类操作通常需要多人同时到场实施,从而简单了内部人员作案的风险。
这样,攻击者的第二个选择必然是通信链路,迄今为止,关于智能电网安全性的多数话题都集中在通信链路,大多数系统部署也都采用了严格的加密技术,以保护智能电网端点与电力中心之间数据和命令传输。为了成功攻击通信通道,必须获取安全密匙或认证密匙。而可靠的通信协议都不会共用密匙,意味着攻击者只能(1) 从电力公司或端点获取密匙;或者(2)对通道的加密/认证机制实施暴力攻击。注意,选项1实际上并非攻击通道本身,而是攻击电网的其它部件。暴力攻击(选项2)也不大可能得到结果。常见的加密算法,例如AES-128,以暴力方式攻击,计算方面是不可行的,这意味着超高速计算机需要运行若干年,甚至几十年的时间才能获取密钥,远远长于数据本身有效期限。
于是攻击者将转向智能电网端点本身:诸如智能电表或电网健康状况监测传感器等装置。此类装置的吸引力更大,因为端点保护措施相对薄弱,大范围分散在室外,或者安装在远距离传输线上。我们可将诸如数据集中器之类的装置考虑在内,因为此类设备往往也没有保护措施。这些薄弱点为攻击者分析和尝试不同的攻击方法提供了可乘之机。的确,这些端点带电,难以触及(例如在高耸的传输线上),具有潜在危险。但攻击者完全可以利用一些防护措施,避免人员伤害。表面上看,像电表这样的端点最容易使攻击者得逞。但对手如何实施攻击呢?