Tăng cường an ninh mạng cho Hệ thống tự động hóa trạm với IEC 61850 Gateways

Với sự gia tăng đáng kể của các nguồn năng lượng phân tán (DERs – Distributed Energy Resources) và hệ thống lưu trữ năng lượng, cùng với xu hướng gia tăng của các trạm biến áp không người trực, lưới điện đã trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Cho đến nay, DERs đang có tác động lớn nhất đến lưới điện vì năng lượng được tạo ra không liên tục. Đôi khi, DERs tạo ra quá nhiều điện năng; những lần khác, sản lượng lại quá thấp. Những biến động này làm cho lưới điện không đáng tin cậy.

Nhờ vậy, các kỹ sư tại các trung tâm điều khiển trạm biến áp ngày càng khó quản lý việc điều động điện theo thời gian thực. Để giải quyết những bất ổn này trong lưới điện, các trạm biến áp kỹ thuật số, mang lại sự ổn định và linh hoạt trong việc cung cấp điện, ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện. Tuy nhiên, việc chuyển đổi tất cả các trạm biến áp sang kỹ thuật số cùng một lúc không quá đơn giản vì ngân sách hạn chế để trang bị thêm một số lượng lớn các thiết bị.

Truyền thông gateway có thể giúp khắc phục những vấn đề đó vì chúng giúp các thiết bị điện tử thông minh (IEDs – Intelligent Electronic Devices) giao tiếp với các mạng dựa trên Ethernet. Đây cũng là một giải pháp tiết kiệm chi phí so với các nền tảng máy tính. Tuy nhiên, khi vấn đề serial-to- Ethernet được giải quyết, một vấn đề khác lại xuất hiện: các cuộc tấn công mạng luôn tạo ra những mối đe dọa to lớn đối với các mạng Ethernet, đưa vấn đề an ninh mạng trong việc trang bị thêm các trạm biến áp kỹ thuật số được đặt lên hàng đầu.

Tầm quan trọng của an ninh mạng đối với các hệ thống tự động hóa trạm

Hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm quản lý các hoạt động điện năng quan trọng thông qua các giao thức truyền thông. Trong các dự án trang bị thêm trạm biến áp, truyền thông gateways hoạt động như bộ tập trung dữ liệu, quản lý số lượng lớn các IEDs. Mặc dù có vai trò rất quan trong, truyền thông gateways hiếm khi kết hợp với các biện pháp an ninh. Do đó, nguy cơ cao tồn tại là những kẻ tấn công độc hại có thể dễ dàng truy cập IEDs thông qua các cổng này làm hệ thống ngừng hoạt động, mất điện và hư hỏng các thiết bị quan trọng, dẫn đến thiệt hại lớn về tài chính. Quan trọng hơn nữa, tính mạng con người cũng có thể gặp nguy hiểm.

Tiêu chuẩn IEC 62443 đã trở thành một trong những tiêu chuẩn an ninh mạng phổ biến nhất cho các hệ thống điều khiển và tự động hóa công nghiệp. Đối với các hệ thống điện tự động hóa nhất định, cũng cần xem xét thêm tiêu chuẩn cụ thể như IEC 62351. Khi kết hợp các công nghệ đã được xác nhận của cả hai tiêu chuẩn, điều cần thiết là phải xem xét các phương pháp có thể bảo vệ dữ liệu quan trọng và theo dõi trạng thái bảo mật mạng của hệ thống.

Mã hóa dữ liệu quan trọng để giảm các cuộc tấn công mạng

Một khi tin tặc xâm nhập vào mạng trạm biến áp, chúng có thể dễ dàng lấy dữ liệu và biết được quy trình truyền thông mạng. Hơn nữa, chúng có thể dễ dàng phá hỏng hệ thống bằng cách gửi sai lệnh để kiểm soát IEDs. Để chống lại các loại hoạt động độc hại này, truyền thông gateways phải mã hóa dữ liệu cho các giao thức truyền thông như DNP3 TCP và IEC 61850 MMS.

Giám sát trạng thái bảo mật của mạng và hành vi độc hại

Để giám sát và kiểm soát IED trong các trạm biến áp đã được tân trang lại, điều quan trọng là phải làm cho cơ sở hạ tầng mạng an toàn hơn. Trạng thái của các thiết bị mạng, chẳng hạn như Switch, IEDs và truyền thông gateways phải luôn được theo dõi. Ví dụ, nếu các liên kết của một cổng Ethernet của một thiết bị mạng bị hỏng hoặc hành vi độc hại được phát hiện, gateway sẽ gửi một thông báo cảnh báo đến hệ thống thông tin ngay lập tức. Khi hệ thống thông tin nhận được báo động, các kỹ sư có thể xử lý kịp thời sự cố này.

Gateways trạm IEC 61850 an toàn

Chúng tôi đã thiết kế Gateway MGate 5119 Series IEC 61850 để đảm bảo an toàn cho các thiết bị từ cấu hình đến bảo dưỡng hàng ngày. Chúng cũng tăng cường bảo mật thông tin liên lạc, an ninh mạng cho các trạm biến áp.

Cấu hình thiết bị an toàn với các chức năng nhúng bảo mật

Các trạm biến áp có nguy cơ tiềm ẩn các mối đe dọa khi kết nối với mạng. Do đó, tất cả các nút mạng cần được bảo vệ khỏi những kẻ xâm nhập. Dựa trên các nguyên tắc IEC 62443 và NERC CIP, Gateway MGate 5119 Series IEC 61850 cung cấp nhiều chức năng bảo mật để đảm bảo thiết bị được an toàn trong quá trình cấu hình ban đầu.

• Bảo vệ bẻ khóa mật khẩu: Sử dụng mật khẩu mặc định để thuận tiện không còn là một lựa chọn an toàn nữa. IEC 61850 gateway có chính sách mật khẩu khuyến khích sử dụng mật khẩu mạnh hơn để tránh truy cập không mong muốn.
• Sniffer và bảo vệ rò rỉ dữ liệu: Sử dụng văn bản thuần túy để cấu hình thiết bị của bạn có thể nguy hiểm. IEC 61850 gateway cung cấp SSL / TLS để mã hóa dữ liệu quan trọng trong quá trình cấu hình.
• File cấu hình và khả năng chống giả mạo chương trình: Khi xuất file cấu hình để sao lưu, IEC 61850 gateway sẽ mã hóa file để tăng cường tính toàn vẹn của file cấu hình.
• Bảo vệ DDoS với khả năng phát hiện tích hợp các hoạt động đáng ngờ: Các cuộc tấn công DDoS thường được thực hiện bằng cách chiếm băng thông mạng hoặc tấn công tài nguyên của các thiết bị mạng. IEC 61850 gateway giúp phát hiện các gói tin bất thường và đưa ra cảnh báo để có phản ứng với hành vi bất thường.

Tăng cường bảo mật thông tin liên lạc với mã hóa giao thức

Nếu dữ liệu truyền thông không được mã hóa, thì tin tặc có thể lấy dữ một cách dễ dàng. Từ đó, tin tặc có thể tìm ra cách kiểm soát IEDs và sau đó gửi lệnh điều khiển giả cho IEDs, điều này có thể gây nguy hiểm cho hoạt động của trạm biến áp. Gateway MGate 5119 Series IEC 61850 hỗ trợ TLS v1.2, đảm bảo truyền dữ liệu giữa gateway và hệ thống SCADA, sử dụng các giao thức truyền thông tiêu chuẩn như IEC 61850 MMS và DNP3 TCP.

Quản lý trạng thái bảo mật của thiết bị một cách dễ dàng

Bảo mật không phải là một sự kiện diễn ra một lần mà là một quá trình đòi hỏi phải liên tục theo dõi tình trạng bảo mật của thiết bị trong các hoạt động hàng ngày. Gateways MGate 5119 Series IEC 61850 hỗ trợ phần mềm quản lý mạng MXview, cung cấp cấu trúc liên kết mạng trực quan để giúp người dùng dễ dàng kiểm tra trạng thái thiết bị. Hơn nữa, có thể giám sát các sự kiện bảo mật do người dùng xác định và thông báo cho quản trị viên các vi phạm. Bằng cách này, các kỹ sư có thể dễ dàng kiểm tra và đảm bảo IEC 61850 gateway hoạt động ở mức bảo mật cho phép.

Ngoài việc tăng cường bảo mật truyền thông, Gateway MGate 5119 Series IEC 61850 cũng đi kèm với các chức năng tiện dụng giúp cấu hình và khắc phục sự cố hiệu quả. Thiết kế cấp công nghiệp cũng đảm bảo độ tin cậy hoạt động cho các ứng dụng quan trọng trong các dự án trạm biến áp mới. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các cổng DNP3 / IEC 101 / IEC 104 / Modbus-to-IEC 61850 của chúng tôi, hãy truy cập trang sản phẩm của chúng tôi.

Tham khảo bài viết gốc tại: https://www.moxa.com/en/articles/boosting-cybersecurity-for-substation-automation-systems-with-secure-iec-61850-gateways