Les signaux des canaux latéraux et les éclairs provenant d'orages lointains pourraient un jour empêcher les pirates informatiques de saboter les sous-stations électriques et d'autres infrastructures critiques, suggère une nouvelle étude.

En analysant les signaux électromagnétiques émis par les composants du poste à l'aide d'un système de surveillance indépendant, le personnel de sécurité pouvait savoir si des interrupteurs et des transformateurs étaient manipulés dans des équipements distants. Des signaux de foudre de fond à des milliers de kilomètres authentifieraient ces signaux, empêcher les acteurs malveillants d'injecter de fausses informations de surveillance dans le système.

La recherche, réalisé par des ingénieurs du Georgia Institute of Technology, a été testé dans des sous-stations avec deux services publics d'électricité différents, et par une modélisation et une simulation poussées. Connu sous le nom de système de détection d'intrusion distribué basé sur la radiofréquence (RFDIDS), la technique sera décrite le 26 février au 2019 Network and Distributed System Security Symposium (NDSS) à San Diego.

« Nous devrions être en mesure de détecter à distance toute attaque modifiant le champ magnétique autour des composants de la sous-station, " dit Raheem Beyah, Professeur de la Fondation Motorola à l'École d'ingénierie électrique et informatique de Georgia Tech. "Nous utilisons un phénomène physique pour déterminer si une certaine action dans une sous-station s'est produite ou non."

L'ouverture des disjoncteurs de la sous-station pour provoquer une panne d'électricité est une attaque potentielle du réseau électrique, et en décembre 2015, cette technique a été utilisée pour couper le courant à 230, 000 personnes en Ukraine. Les attaquants ont ouvert des disjoncteurs dans 30 sous-stations et piraté des systèmes de surveillance pour convaincre les opérateurs de réseau électrique que le réseau fonctionnait normalement. Pour couronner le tout, ils ont également attaqué les centres d'appels pour empêcher les clients de dire aux opérateurs ce qui se passait.

« Le réseau électrique est difficile à sécuriser car il est si massif, " a déclaré Beyah. " Il fournit une connexion électrique entre une centrale électrique et les appareils électroménagers de votre maison. En raison de cette connexion électrique, il existe de nombreux endroits où un pirate informatique pourrait potentiellement insérer une attaque. C'est pourquoi nous avons besoin d'un moyen indépendant de savoir ce qui se passe sur les systèmes de réseau."

Cette approche indépendante utiliserait une antenne située dans ou à proximité d'une sous-station pour détecter les signatures de « canal latéral » radiofréquence uniques produites par l'équipement. La surveillance serait indépendante des systèmes actuellement utilisés pour surveiller et contrôler le réseau.

"Sans faire confiance à quoi que ce soit sur la grille, nous pouvons utiliser un récepteur RF pour déterminer si une impulsion s'est produite sous la forme d'une opération « ouverte », " a déclaré Beyah. " Le système fonctionne à 60 Hertz, et il y a peu d'autres systèmes qui fonctionnent là-bas, afin que nous puissions être sûrs de ce que nous surveillons. »

Cependant, les pirates pourraient être en mesure de comprendre comment insérer de faux signaux pour masquer leurs attaques. C'est là qu'interviennent les émissions de foudre connues sous le nom de "sferics".

"Quand un éclair frappe le sol, il forme un chemin électrique de plusieurs kilomètres de haut, transportant potentiellement des centaines de milliers d'ampères de courant, ce qui en fait une antenne très puissante émettant de l'énergie, " a déclaré Morris Cohen, professeur agrégé à la Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. Chaque flash crée des signaux dans la bande de très basse fréquence (VLF), qui peut se refléter de la haute atmosphère pour parcourir de longues distances.

"Les signaux de la foudre peuvent zigzaguer d'avant en arrière et faire le tour du monde, " a noté Cohen. " La foudre d'Amérique du Sud, par exemple, est facilement détectable à Atlanta. Nous avons même vu des éclairs résonner plusieurs fois dans le monde."

Le personnel de sécurité surveillant à distance les sous-stations serait en mesure de comparer la foudre derrière les signaux de la sous-station à 60 Hz aux données de foudre provenant d'autres sources, comme l'un des 70, 000 ou plus d'autres sous-stations aux États-Unis ou une base de données mondiale sur la foudre. Cela authentifierait l'information. Comme la foudre se produit plus de trois millions de fois par jour en moyenne, il y a de nombreuses possibilités de s'authentifier, il a noté.

"Même si vous pouviez synthétiser numériquement le flux de données du récepteur RF, générer quelque chose de réaliste serait difficile car la forme de l'impulsion de foudre détectée par nos récepteurs varie en fonction de la distance à la foudre, le moment de la journée, latitude et plus, " a déclaré Cohen. " Il faudrait beaucoup de calculs en temps réel et une connaissance de la physique sophistiquée pour synthétiser les signaux de foudre. "

Travailler avec deux services publics d'électricité différents, les chercheurs, y compris l'assistant de recherche diplômé Tohid Shekari, ont analysé les signaux RF produits lorsque les disjoncteurs ont été coupés pour la maintenance de la sous-station. Ils ont également utilisé des simulations informatiques pour étudier une attaque potentielle contre les systèmes.

"Le signal d'un coup de foudre est très distinct, il est court, environ une milliseconde, et couvre une vaste gamme de fréquences, " Cohen a ajouté. " Le seul autre processus sur Terre qui est connu pour générer quelque chose de similaire est une explosion nucléaire. Les émissions du réseau électrique sont très différentes et rien de tout cela ne ressemble à une impulsion de foudre, il est donc assez facile de séparer les signaux."

Les chercheurs ont déposé un brevet provisoire sur RFDIDS, et espérer affiner encore la stratégie de sécurité, qui indépendant du fabricant de l'équipement. Beyah pense qu'il pourrait y avoir des applications au-delà de l'industrie de l'énergie pour la surveillance à distance d'autres appareils émettant des RF. Le système pourrait indiquer aux opérateurs de transport en commun si un train était présent, par exemple.

« Le réseau électrique est notre infrastructure la plus critique, " note Beyah. " Rien d'autre n'a d'importance si vous n'avez pas d'électricité. "

En plus de ceux déjà mentionnés, l'équipe de recherche comprenait également Christian Bayens, récemment diplômé d'une maîtrise, et le professeur assistant Lukas Graber, tous deux de Georgia Tech.