I segnali del canale laterale e i fulmini provenienti da tempeste lontane potrebbero un giorno aiutare a impedire agli hacker di sabotare le sottostazioni elettriche e altre infrastrutture critiche, suggerisce un nuovo studio.

Analizzando i segnali elettromagnetici emessi dai componenti della sottostazione utilizzando un sistema di monitoraggio indipendente, il personale di sicurezza poteva dire se interruttori e trasformatori venivano manomessi in apparecchiature remote. I segnali dei fulmini di fondo da migliaia di miglia di distanza autenticherebbero quei segnali, impedendo ad attori malintenzionati di iniettare false informazioni di monitoraggio nel sistema.

La ricerca, fatto da ingegneri del Georgia Institute of Technology, è stato testato presso sottostazioni con due diverse utenze elettriche, e da un'ampia modellazione e simulazione. Conosciuto come sistema di rilevamento delle intrusioni distribuito basato su radiofrequenza (RFDIDS), la tecnica sarà descritta il 26 febbraio al Network and Distributed System Security Symposium (NDSS) del 2019 a San Diego.

"Dovremmo essere in grado di rilevare a distanza qualsiasi attacco che sta modificando il campo magnetico attorno ai componenti della sottostazione, " disse Raheem Beyah, Motorola Foundation Professor presso la School of Electrical and Computer Engineering della Georgia Tech. "Stiamo usando un fenomeno fisico per determinare se una certa azione in una sottostazione si è verificata o meno".

L'apertura degli interruttori della sottostazione per causare un blackout è un potenziale attacco alla rete elettrica, e nel dicembre 2015, quella tecnica è stata utilizzata per spegnere l'alimentazione a 230, 000 persone in Ucraina. Gli aggressori hanno aperto interruttori in 30 sottostazioni e hanno violato i sistemi di monitoraggio per convincere gli operatori della rete elettrica che la rete funzionava normalmente. Per finire, hanno anche attaccato i call center per impedire ai clienti di dire agli operatori cosa stava succedendo.

"La rete elettrica è difficile da mettere in sicurezza perché è così massiccia, " Beyah ha detto. "Fornisce un collegamento elettrico da una stazione di generazione agli elettrodomestici della tua casa. A causa di questo collegamento elettrico, ci sono molti posti in cui un hacker potrebbe potenzialmente inserire un attacco. Ecco perché abbiamo bisogno di un modo indipendente per sapere cosa sta succedendo sui sistemi di rete".

Questo approccio indipendente utilizzerebbe un'antenna situata all'interno o vicino a una sottostazione per rilevare le firme uniche del "canale laterale" a radiofrequenza prodotte dall'apparecchiatura. Il monitoraggio sarebbe indipendente dai sistemi ora utilizzati per monitorare e controllare la rete.

"Senza fidarsi di nulla sulla griglia, possiamo utilizzare un ricevitore RF per determinare se si è verificato un impulso sotto forma di operazione "aperta", " disse Beyah. "Il sistema funziona a 60 Hertz, e ci sono pochi altri sistemi che operano lì, così possiamo essere sicuri di ciò che stiamo monitorando".

Però, gli hacker potrebbero essere in grado di capire come inserire segnali falsi per nascondere i loro attacchi. È qui che entrano in gioco le emissioni di fulmini note come "sferiche".

"Quando un lampo colpisce il suolo, forma un percorso elettrico alto miglia, potenzialmente trasportare centinaia di migliaia di ampere di corrente, in modo da creare un'antenna davvero potente che irradia energia, " ha detto Morris Cohen, professore associato presso la Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. Ogni flash crea segnali nella banda di frequenza molto bassa (VLF), che può riflettere dall'atmosfera superiore per percorrere lunghe distanze.

"I segnali dei fulmini possono zigzagare avanti e indietro e fare il giro del mondo, " osservò Cohen. "Un fulmine dal Sud America, Per esempio, è facilmente rilevabile ad Atlanta. Abbiamo persino visto l'eco di fulmini più volte in tutto il mondo".

Il personale di sicurezza che monitora a distanza le sottostazioni sarebbe in grado di confrontare i fulmini dietro i segnali della sottostazione a 60 Hz con i dati dei fulmini provenienti da altre fonti, come uno dei 70, 000 circa altre sottostazioni negli Stati Uniti o un database globale sui fulmini. Ciò autenticherebbe le informazioni. Poiché i fulmini si verificano in media più di tre milioni di volte al giorno, ci sono molte opportunità per autenticarsi, ha notato.

"Anche se potessi sintetizzare digitalmente il feed di dati del ricevitore RF, generare qualcosa di realistico sarebbe difficile perché la forma dell'impulso del fulmine rilevato dai nostri ricevitori varia in funzione della distanza dal fulmine, l'ora del giorno, latitudine e altro, " Ha detto Cohen. "Ci vorrebbe un sacco di calcolo in tempo reale e la conoscenza della fisica sofisticata per sintetizzare i segnali dei fulmini".

Lavorare con due diverse utenze elettriche, i ricercatori, compreso l'assistente di ricerca laureato Tohid Shekari, hanno analizzato i segnali RF prodotti quando gli interruttori sono stati spenti per la manutenzione della sottostazione. Hanno anche usato simulazioni al computer per studiare un potenziale attacco contro i sistemi.

"Il segnale di un fulmine è molto distinto, è breve, circa un millisecondo, e copre una vasta gamma di frequenze, " Ha aggiunto Cohen. "L'unico altro processo sulla Terra che è noto per generare qualcosa di simile è un'esplosione nucleare. Le emissioni dalla rete elettrica sono molto diverse e nessuna di esse sembra un impulso di un fulmine, quindi è abbastanza facile separare i segnali."

I ricercatori hanno depositato un brevetto provvisorio su RFDIDS, e speriamo di perfezionare ulteriormente la strategia di sicurezza, quale indipendente dal produttore dell'apparecchiatura. Beyah ritiene che potrebbero esserci applicazioni oltre il settore energetico per il monitoraggio remoto di altri dispositivi che emettono RF. Il sistema potrebbe dire agli operatori di transito se fosse presente un treno, Per esempio.

"La rete elettrica è la nostra infrastruttura più critica, " Beyah nota. "Nient'altro importa se non hai energia elettrica."

Oltre a quelli già citati, il gruppo di ricerca comprendeva anche il neolaureato Christian Bayens e l'assistente professore Lukas Graber, entrambi dalla Georgia Tech.