Sektor energetyczny przechodzi znaczącą transformację wraz ze wzrostem integracji rozproszonych źródeł energii (DER) z siecią. Ta zmiana wymaga solidnej i bezpiecznej komunikacji między operatorami systemów dystrybucyjnych (OSD) a DER, w celu zapewnienia stabilności oraz wydajności sieci. Jednak transmisja danych w tym kontekście jest wysoce podatna na ataki cybernetyczne, ze względu na jej krytyczny charakter. Aby złagodzić wspomniane ryzyka, kluczowe jest wdrożenie specjalistycznych urządzeń obejmujących zaawansowane technologie, takie jak PTPv2 z Power Profile, szyfrowanie MACsec, IPsec czy zapory sprzętowe (Firewall). W tym artykule przybliżamy ich rolę w zabezpieczaniu sieci komunikacyjnych w sektorze energetycznym.

Bezpieczna komunikacja to priorytet

Integracja DER, takich jak farmy fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe, systemy magazynowania energii itp., wprowadza złożoność do zarządzania siecią. Te źródła, często rozproszone na dużych obszarach geograficznych, wymagają wymiany danych w czasie rzeczywistym z OSD w celu optymalnego działania, dlatego bezpieczna komunikacja jest tu priorytetem. Tym bardziej, że infrastruktura komunikacyjna staje się głównym celem ataków cybernetycznych, które mogą zakłócić prawidłową pracę sieci, prowadząc do przerw w dostawie prądu i strat finansowych.

Krytyczna rola synchronizacji czasu z PTPv2 i Power Profile

PTPv2 (ang. Precision Time Protocol), zdefiniowany przez IEEE 1588-2008, to protokół używany do synchronizacji zegara w sieciowych systemach pomiarowych i sterujących. W sektorze energetycznym precyzyjna synchronizacja czasu ma kluczowe znaczenie dla koordynacji działań różnych komponentów sieci. Power Profile (IEEE 1588 Power Profile) dodatkowo udoskonala PTPv2, aby sprostać specyficznym potrzebom systemów energetycznych. Wysoka precyzja osiągnięta przez PTPv2 z Power Profile, z dokładnością synchronizacji w nanosekundach, jest niezbędna dla jednostek pomiaru fazorów (PMU) i innych aplikacji wrażliwych na czas. Ten protokół obsługuje synchronizację w dużych oraz złożonych sieciach, typową dla nowoczesnych sieci energetycznych, a także zapewnia zgodność z istniejącą infrastrukturą sieciową i różnymi DER. Precyzyjna synchronizacja czasu pomaga w wykrywaniu oraz izolowaniu błędów, reagowaniu na zapotrzebowanie i zarządzaniu stabilnością sieci, co czyni ją kamieniem węgielnym nowoczesnych inteligentnych sieci.

Bezpieczna komunikacja dzięki szyfrowaniu MACsec

Bezpieczna komunikacja w sieciach Ethernet jest zapewniana przez MACsec (ang. Media Access Control Security), czyli protokół bezpieczeństwa, który chroni dane przed szeroką gamą ataków, w tym ich manipulacją, podsłuchiwaniem czy atakami typu man-in-the-middle. MACsec wykorzystuje szyfrowanie AES-256 bitów, w celu zabezpieczenia danych na warstwie drugiej, gwarantując, że nie zostaną one zmienione ani podrobione podczas transmisji. Idealnie sprawdza się w sieciach o dużej prędkości, bez wprowadzania znacznych opóźnień. Dzięki wdrożeniu MACsec, sieci komunikacyjne sektora energetycznego mogą zachować poufność i integralność danych, co jest krytyczne dla bezpieczeństwa operacyjnego. Szyfrowanie MACsec ma tę zaletę, że nawet w przypadku przechwycenia pakietów danych, nie mogą być one odczytane czy zmienione, co pozwala chronić poufne informacje sieciowe.

fot. Shutterstock

Zabezpieczanie danych za pomocą protokołu IPsec

IPsec (ang. Internet Protocol Security) to zestaw protokołów zaprojektowanych w celu zabezpieczenia komunikacji protokołu internetowego (IP) poprzez uwierzytelnianie i szyfrowanie każdego pakietu IP w sesji komunikacyjnej. Oferuje kompleksowe zabezpieczenia, chroniąc dane od punktu początkowego do docelowego. Jest wysoce elastyczny, może być używany w różnych typach sieci, w tym sieciach WAN i VPN, a dodatkowo dobrze współpracuje z innymi protokołami bezpieczeństwa. W kontekście sieci energetycznych protokół IPsec zapewnia, że dane przesyłane między OSD i DER pozostają bezpieczne, nawet w sieciach publicznych lub mniej bezpiecznych. Mechanizmy szyfrowania oraz uwierzytelniania protokołu IPsec chronią przed nieautoryzowanym dostępem oraz zapewniają integralność danych, co jest kluczowe dla niezawodnego działania sieci.

Zapory sprzętowe (firewall) zapewniające dodatkową ochronę

Zapory sprzętowe zapewniają dodatkową warstwę bezpieczeństwa poprzez monitorowanie i kontrolowanie przychodzącego oraz wychodzącego ruchu sieciowego, w oparciu o ustalone wcześniej reguły bezpieczeństwa. Są niezbędne w obronie przed zagrożeniami zewnętrznymi i nieautoryzowanym dostępem. Filtrują ruch, aby blokować nielegalną transmisję oraz zezwalać na legalną komunikację na podstawie zasad bezpieczeństwa. Identyfikują i łagodzą potencjalne zagrożenia w czasie rzeczywistym oraz dzielą sieć na bezpieczne segmenty, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się ataków.

Zapory sprzętowe można skonfigurować tak, aby zapewniały określone zabezpieczenia dla różnych segmentów sieci, takie jak izolowanie krytycznej infrastruktury od mniej bezpiecznych obszarów. Ta segmentacja ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania rozprzestrzenianiu się złośliwego oprogramowania i gwarantuje, że nawet jeśli jedna część sieci zostanie naruszona, inne pozostaną bezpieczne.

fot. BitStream

Bezpieczna komunikacja dzięki wyspecjalizowanym urządzeniom firmy BitStream

Łączenie wspomnianych technologii w wyspecjalizowanych urządzeniach zapewnia kompleksowe rozwiązanie przeznaczone dla bezpiecznej komunikacji w sektorze energetycznym. Urządzenia z serii Hyperion i Magnetar firmy BitStream S.A. są przykładem takiej integracji, gwarantując solidne i bezpieczne rozwiązania komunikacyjne dostosowane do zastosowań energetycznych.

Urządzenia z serii Hyperion i Magnetar obsługują PTPv2 i Power Profile, aby zapewnić precyzyjną synchronizację czasu w całej sieci. Zawierają również szyfrowanie MACsec dla solidnego bezpieczeństwa danych na warstwie drugiej oraz protokoły IPsec dla kompleksowego bezpieczeństwa danych w różnych segmentach sieci na warstwie trzeciej. Sprzętowe zapory sieciowe zwiększają z kolei bezpieczeństwo poprzez filtrowanie ruchu i zapobieganie nieautoryzowanemu dostępowi. Ponadto urządzenia te obsługują redundantne zasilacze i bezstratną transmisję PRP/HSR, aby zapewnić ciągłą pracę.

fot. BitStream

Bezpieczna komunikacja w podsumowaniu

W miarę rozwoju sektora energetycznego bezpieczna komunikacja i jej znaczenie będą tylko rosły. Coraz powszechniejsze wdrażanie technologii inteligentnych sieci i rozwój rozproszonych źródeł energii wymagają ciągłych postępów w technologiach komunikacyjnych oraz bezpieczeństwa. Przyszłe osiągnięcia mogą obejmować jeszcze dokładniejsze protokoły synchronizacji, ulepszone standardy szyfrowania i inteligentniejsze zapory sieciowe zdolne do predykcyjnego wykrywania zagrożeń.

Inwestowanie w te technologie już dziś nie tylko rozwiązuje obecne wyzwania, ale także przygotowuje OSD do przyszłych wymagań. Rola organów normalizacyjnych, agencji regulacyjnych i współpracy branżowej będzie kluczowa w kształtowaniu tych postępów oraz zapewnieniu ich powszechnego przyjęcia.

Maciej Tomczyszyn
Manager ds. Marketingu i Sprzedaży Bitstream

Źródło: Energetyka.plus