智能電表的安全保障
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這樣，攻擊者的第二個(gè)選擇必然是通信鏈路，迄今為止，關(guān)于智能電網(wǎng)安全性的多數(shù)話題都集中在通信鏈路，大多數(shù)系統(tǒng)部署也都采用了嚴(yán)格的加密技術(shù)，以保護(hù)智能電網(wǎng)端點(diǎn)與電力中心之間數(shù)據(jù)和命令傳輸。為了成功攻擊通信通道，必須獲取安全密匙或認(rèn)證密匙。而可靠的通信協(xié)議都不會(huì)共用密匙，意味著攻擊者只能(1)從電力公司或端點(diǎn)獲取密匙；或者(2)對(duì)通道的加密/認(rèn)證機(jī)制實(shí)施暴力攻擊。注意，選項(xiàng)1實(shí)際上并非攻擊通道本身，而是攻擊電網(wǎng)的其它部件。暴力攻擊(選項(xiàng)2)也不大可能得到結(jié)果。常見的加密算法，例如AES-128，以暴力方式攻擊，計(jì)算方面是不可行的，這意味著超高速計(jì)算機(jī)需要運(yùn)行若干年，甚至幾十年的時(shí)間才能獲取密鑰，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于數(shù)據(jù)本身有效期限。
于是攻擊者將轉(zhuǎn)向智能電網(wǎng)端點(diǎn)本身：諸如智能電表或電網(wǎng)健康狀況監(jiān)測(cè)傳感器等裝置。此類裝置的吸引力更大，因?yàn)槎它c(diǎn)保護(hù)措施相對(duì)薄弱，大范圍分散在室外，或者安裝在遠(yuǎn)距離傳輸線上。我們可將諸如數(shù)據(jù)集中器之類的裝置考慮在內(nèi)，因?yàn)榇祟愒O(shè)備往往也沒有保護(hù)措施。這些薄弱點(diǎn)為攻擊者分析和嘗試不同的攻擊方法提供了可乘之機(jī)。的確，這些端點(diǎn)帶電，難以觸及(例如在高聳的傳輸線上)，具有潛在危險(xiǎn)。但攻擊者完全可以利用一些防護(hù)措施，避免人員傷害。表面上看，像電表這樣的端點(diǎn)最容易使攻擊者得逞。但對(duì)手如何實(shí)施攻擊呢？
攻擊已安裝的電表
以下討論適用于智能電網(wǎng)上具有通信功能的任何端點(diǎn)，但為討論方便，我們以智能電表為例。
對(duì)于個(gè)體攻擊，攻擊者將窮其所能對(duì)電表實(shí)施攻擊。其目的可能是更改電流檢測(cè)裝置，使其檢測(cè)耗電量更少；或者對(duì)電表軟件實(shí)施逆向工程，使其報(bào)告的耗電數(shù)更少。
社會(huì)攻擊可能以類似方式入手：攻擊者研究電表，試圖了解其工作原理。其目的是希望析取密匙、對(duì)軟件協(xié)議實(shí)施逆向工程，以及重新設(shè)置電表。一旦得手，攻擊者可對(duì)大量電表重新配置，降低其實(shí)報(bào)耗電量，或在指定日期和時(shí)間同時(shí)斷開。
面對(duì)此類威脅，如何保障智能電網(wǎng)端點(diǎn)的安全呢？市場(chǎng)上可供使用的嵌入式安全技術(shù)(例如，廣泛用于金融交易和政府機(jī)構(gòu)的安全處理器)，能夠很好地抵御個(gè)體電表的攻擊。這類安全技術(shù)集成了物理攻擊(強(qiáng)行控制)偵測(cè)或嵌入式系統(tǒng)、邏輯攻擊(分析嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器、應(yīng)用程序或協(xié)議)偵測(cè)的方法。
具有物理攻擊檢測(cè)機(jī)制的嵌入式系統(tǒng)能夠檢測(cè)系統(tǒng)隱患。這些產(chǎn)品采用物理傳感器，例如，檢測(cè)器件外殼被打開的開關(guān)、運(yùn)動(dòng)傳感器及環(huán)境傳感器等。一旦偵測(cè)到攻擊操作，電表可采取相應(yīng)措施，例如：嘗試聯(lián)系電力中心，甚至刪除安全密匙(刪除密匙要比泄露給攻擊者更好)。
有些邏輯偵測(cè)技術(shù)也可用于抵御電表的攻擊，對(duì)安全存儲(chǔ)器加鎖或加密，使攻擊者難以讀取軟件或?qū)ζ鋵?shí)施逆向工程。安全裝載器在生產(chǎn)過(guò)程中鎖定器件，確保攻擊者不能在電表上裝載未經(jīng)授權(quán)的軟件。
安全部署電表也可以在一定程度上防范社會(huì)攻擊。電表采用唯一密匙，攻擊者即使獲得一個(gè)電表的密匙，也不會(huì)影響其它電表的安全。如果竊取單個(gè)密匙非常困難(采用上述物理和邏輯保護(hù)措施)，就增加了社會(huì)威脅攻擊大量安裝電表的難度。
攻擊供應(yīng)鏈
一些現(xiàn)有的嵌入式安全技術(shù)可以降低電表及智能電網(wǎng)遭受社會(huì)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。然而，我們必須考慮除此之外的攻擊手段，并確保設(shè)備在整個(gè)使用期限內(nèi)的安全。
無(wú)論外包，還是內(nèi)部制造，生產(chǎn)環(huán)節(jié)非常容易發(fā)生剽竊(即使現(xiàn)場(chǎng)制造!)，也是最容易竊取知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)節(jié)。這種環(huán)境下，開發(fā)IP可能被偷竊用于逆向工程分析，甚至在產(chǎn)品中安裝新的危險(xiǎn)IP。
一些頑固的攻擊者可對(duì)電表軟件實(shí)施逆向工程，然后安裝病毒，在設(shè)定日期和時(shí)間遠(yuǎn)程斷開、關(guān)閉電表通信、擦除內(nèi)部存儲(chǔ)器。攻擊者可在制造過(guò)程中更換IP。后果將是災(zāi)難性的——導(dǎo)致一次部署的數(shù)百萬(wàn)支電表在指定時(shí)間全部斷電。需要數(shù)周或數(shù)月的時(shí)間維修或更換電表，費(fèi)用龐大。
嵌入式安全產(chǎn)品可利用安全引導(dǎo)裝載程序、安全存儲(chǔ)器及使用期限管理等功能降低風(fēng)險(xiǎn)。安全引導(dǎo)裝載程序可以裝載加密電表軟件，電表設(shè)計(jì)者或軟件設(shè)計(jì)者將加密程序發(fā)送到生產(chǎn)線，系統(tǒng)微控制器中的安全引導(dǎo)裝載程序可解密和儲(chǔ)存應(yīng)用程序。安全存儲(chǔ)器(內(nèi)部或外部)也可儲(chǔ)存加密應(yīng)用程序代碼，使應(yīng)用程序內(nèi)容既不可讀，也不可逆向工程或復(fù)制。使用期限管理功能可用于驗(yàn)證實(shí)際供應(yīng)鏈。硅制造商可鎖定器件，只允許某個(gè)客戶解鎖和安裝代碼；電表OEM可鎖定其電表，只有指定的電力公司解鎖和安裝。隨著供應(yīng)鏈安全措施的增多，通過(guò)電表實(shí)現(xiàn)社會(huì)攻擊的機(jī)會(huì)得到抑制。
解決方案？
很難找到十全十美的智能電網(wǎng)安全方案，因?yàn)檫@種方案需要耗費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用也是無(wú)限的。但是，利用已普遍用于金融交易和政府機(jī)構(gòu)的安全技術(shù)，能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的嵌入式端點(diǎn)提供更高水平的物理和邏輯防護(hù)。
這里所介紹的攻擊及應(yīng)對(duì)措施并不僅限于智能電網(wǎng)的安全漏洞，在考慮智能電網(wǎng)所面臨的威脅時(shí)，需要密切關(guān)注電表這樣的嵌入式端點(diǎn)。一旦電表及其它端點(diǎn)得到多層安全防護(hù)，攻擊者將不得不另尋出路。(end)
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