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功率技術/新能源  

理解智慧儀表以設計出更智慧、安全的系統

上網時間: 2012年05月17日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:智慧儀表  微探測  差分功耗分析  加密演算法  緩衝記憶體溢出 

作者:Laurent Sustek

智慧測量行銷經理

INSIDE Secure公司

目前全球電錶安裝數量接近20億台,但只有不到10%的電錶可以被認為是具有雙向通訊功能的‘智慧’儀表。隨著下一代儀表的開發和安裝,今後幾年中這種情況將會得到改變。如果再將氣表和水表的數量增加進去,那麼儀表數量很容易倍增至40億台甚至更多。

下一代智慧儀表會將網路閘道導入家庭,允許公用事業公司和消費者管理能耗。公用事業公司可以設立動態定價以便鼓勵消費者避開高峰負載時間,而消費者也可以更好地追蹤使用情況,並決定何時不使用大功率電器以縮減能源帳單。有關使用情況的數據最初可以使用連接公用事業公司的PC或智慧手機透過網際網路進行查詢,這樣消費者就可以存取到離線使用數據,但未來消費者能夠直接登錄智慧儀表獲得即時能耗數據。保護這些數據的安全性是公用事業公司和電子儀表供應商面臨的主要挑戰之一。

本地攻擊者能夠透過實體方式存取儀表、網路閘道或這些設備之間的連接。他們會試圖透露或改變儲存在儀表或網路閘道中的使用數據,或者在都會區域網中的儀表和網路閘道之間傳送的數據。這種威脅模型假設本地攻擊者的動機沒有WAN攻擊者強烈,因為本地攻擊者的一次成功攻擊只會影響一個網路閘道。本地攻擊者也有可能是試圖不想付費使用服務的消費者。

位於WAN中的攻擊者(WAN攻擊者)可能試圖破壞透過WAN傳送的儀表數據和/或配置數據的機密性和/或完整性。WAN攻擊者也可能試圖透過WAN操控基礎設備中的一個設備(如儀表、網路閘道或可控制的本地系統),對該設備進行破壞,或對相應的電網進行破壞(例如透過向外部實體發送偽造的儀表數據)。即使在共同標準(Common Criteria)概念中具有最大攻擊可能性的攻擊者(即具有大攻擊可能性的WAN攻擊者)決定了漏洞分析水準,但以下威脅定義承認本地攻擊者的攻擊可能性要比遠端攻擊者小。(也請參考德國聯邦資訊安全辦公室發佈的智慧測量系統v1.01.1草案保護規格部份中的6.11.2章節描述)。

在設計電子儀表時需要考慮幾個關鍵因素──儀表功耗、成本和可靠性。功耗和成本都必須盡可能小,以確保數百萬台儀表不會給電網增加任何顯著的功率泄漏,與此同時,儀表成本必須要低,因為公用事業公司必須能夠以適當的成本替代老的儀表。基於長工作壽命和自然特性/服務品質的原因,可靠性要求是顯而易見的。另外,如前所述,這些儀表必須是安全的──數據加密必須是儀表設計有機組成部份,要確保駭客無法收集到個人數據或存取公用事業網路。

設計智慧儀表的公司必須要滿足全球各個地區的不同法規要求以及每個市場要求的不同服務和功能。舉例來說,美國的自動化儀表讀取法規規定了讀表頻率、數據傳輸機制以及在任何點的儀表中必須及時儲存的本地數據量。為防止數據丟失系統必須儲存的數據量將影響智慧儀表中需要的本地記憶體容量,而這又會影響到元件的選擇和成本。

在德國,BSI為與廣域網路連接的通訊網路閘道定義了安全保護規格,並且強制使用安全模組。這種網路閘道要達到共同標準(Common Criteria)EAL4+安全等級。VaultIC4xxx安全模組是業界多種安全解決方案之一,已經能夠提供這種安全等級,因而能大幅地減少網路閘道製造商的認證工作量。


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