入侵電網(wǎng)的現(xiàn)實與真相

2015-10-08 10:19:32 安全牛　點擊量：評論 (0)

美國國土安全部（DHS）在2007年進行了一次聳人聽聞的實驗，其代號為極光（Aurora）。實驗中，計算機模擬了針對電網(wǎng)基礎設施的遠程攻擊。視頻顯示，一個和小型公共汽車差不多大的發(fā)電機搖晃并炸裂開來，小碎片飛得

美國國土安全部（DHS）在2007年進行了一次聳人聽聞的實驗，其代號為極光（Aurora）。實驗中，計算機模擬了針對電網(wǎng)基礎設施的遠程攻擊。視頻顯示，一個和小型公共汽車差不多大的發(fā)電機搖晃并炸裂開來，小碎片飛得到處都是；之后，設備頂部和側面噴出了濃厚的黑煙，吞沒了整臺機器。國土安全部展示了利用網(wǎng)絡攻擊摧毀物理設施的可行性。

網(wǎng)絡安全專家們傾向于將世界分為兩個部分：被黑過的，以及我們還不知道已經(jīng)被黑過的。根據(jù)國土安全部的網(wǎng)絡安全反應小組報告的數(shù)據(jù)，2013和2014年能源領域內(nèi)發(fā)生的安全事件數(shù)分別為145和79，平均每三天就會出現(xiàn)一次事件。隨著發(fā)電廠和變電站更多地采用智能儀表和自動控制系統(tǒng)，數(shù)字化的電網(wǎng)設施越來越容易受到黑客活動分子的攻擊，比如“匿名者”組織（Anonymous）和來自中國、俄羅斯的黑客團體。

電力公司堅稱黑客還沒有導致過美國的電網(wǎng)斷電。愛迪生電力研究所（Edison Electric Institute）的斯科特·阿朗森（Scott Aaronson）表示：“從沒有發(fā)生過對電網(wǎng)安全性有影響的網(wǎng)絡攻擊，斷電事件從未發(fā)生過。”

阿朗森的聲明并不只是業(yè)界慣用的掩飾。網(wǎng)絡安全專家可以具體指出黑客滲透進電網(wǎng)軟件，或者對電力公司發(fā)動勒索攻擊的案例，但絕對無法指出一起確實導致斷電的攻擊。在九月上旬zhao'kai的國會聽證會上，卡內(nèi)基梅隆大學電氣工程學院的格蘭杰·摩根（Granger Morgan）對網(wǎng)絡攻擊稱：“據(jù)我所知確實沒有類似事件。”

網(wǎng)絡攻擊對電網(wǎng)造成的威脅究竟有多大？

自2009年起，國土安全部開始追蹤針對關鍵基礎設施進行的網(wǎng)絡攻擊，涵蓋應急服務、水處理、通訊網(wǎng)絡領域。包括電力公司和發(fā)電廠的電力領域占全部887件被上報攻擊的40%。

網(wǎng)絡安全：電力公司不急于談論的事

要理解黑客對電力網(wǎng)造成的風險十分具有挑戰(zhàn)性，因為行業(yè)內(nèi)有保持秘密的文化，盡管阿朗森說這一點正在改變。已經(jīng)上市的電力公司面臨著兩難選擇：談論潛在的安全威脅，會驚嚇持股者并壓低股價；談論自己是多么的安全，可能招致大膽攻擊者的挑戰(zhàn)。

上市電力公司們在電力世界內(nèi)有一個較小的“表弟”：城鄉(xiāng)電力合作社。

全美900家城鄉(xiāng)電力合作社都是非盈利性的，只有會員，沒有股東。它們?yōu)槿珖蠹s12%的人口提供服務，卻覆蓋了美國國土面積的四分之三。即使它們地處鄉(xiāng)野，也仍在對醫(yī)院、水壩、工廠和礦山等關鍵服務行業(yè)提供電力。比起公開市場上的同行，它們用于處理網(wǎng)絡攻擊的員工群體和預算都相對較小，這使他們更樂于談論網(wǎng)絡攻擊。事實上他們必須這樣做，分享信息和資源是其存活的唯一方式。

毛里斯·馬?。∕aurice Martin）是全國城鄉(xiāng)電力合作社協(xié)會（National Rural Electric Cooperative Association）的前策略師，他指出：“從網(wǎng)絡攻擊發(fā)生到被檢測的時間窗口平均為205天，這給了黑客很多制造麻煩的空間。”

黑客可以竊取信用卡號和地址等用戶信息，就像在塔吉特和家得寶事件中那樣。另外，黑客還可以切斷電力、破壞設施。“如果電線在工人維修時被通上電”，還有可能傷害工人。

城鄉(xiāng)電力合作社的網(wǎng)絡安全部門通常很小，甚至根本不存在，這意味著他們必須將現(xiàn)有資源物盡其用。馬丁說，“合作社文化的一部分就是合作，這是銘刻在我們心中的原則：合作社要互相扶持”。

馬丁表示，因此，“這是一個合作社存在優(yōu)勢的領域。他們更樂意分享信息，公開談論他們看到的問題，包括網(wǎng)絡安全問題。”

幕后：一家城鄉(xiāng)電力合作社如何解決網(wǎng)絡安全問題

科羅拉多州西部斜坡區(qū)（Colorado’s Western Slope）的三角蒙特羅斯電力協(xié)會（Delta-Montrose Electric Association，DMEA）服務的地區(qū)夜晚群星閃耀，該區(qū)域最近被提名為國際暗夜公園（International Dark Sky Park）。該電力協(xié)會地處鄉(xiāng)下，卻自1983年就開始配備智能電網(wǎng)技術了。協(xié)會還將網(wǎng)絡安全放到了重要位置上：近期，他們進行了一次“滲透測試”，以模擬針對其系統(tǒng)的攻擊并識別漏洞。

蒙特羅斯電力協(xié)會的業(yè)務主管史蒂夫·麥澤尼（Steve Metheny）向媒體進行了幕后展示，他演示了協(xié)會電腦系統(tǒng)的運行方式。麥澤尼站在電力協(xié)會下屬的一座水電站中，指著配有模擬開關和一排方塊狀態(tài)燈的控制面板，這玩意看上去就像阿波羅登月時代的東西，它還帶有一個電子計算機顯示器。麥澤尼表示，“我們幾英里外的調(diào)度中心也配有這個屏幕，他們完全可以同步看到你在這里所看到的東西。”

發(fā)電站和蒙特羅斯電力協(xié)會收集來自32000個家庭和企業(yè)的智能電表的電子數(shù)據(jù)，但它們都不通過無線網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)傳輸。相反，它使用硬接線的有線光纖進行傳輸。光纜埋在地下，和電線一起穿過養(yǎng)牛場、大豆田、奧拉西甜玉米種植場，到達蒙特羅斯電力協(xié)會的總部。麥澤尼將它稱為“閉環(huán)”，這意味著進入系統(tǒng)的唯一方式是物理接入。

很少有電力企業(yè)使用這樣的閉環(huán)光纖系統(tǒng)，它們大多使用硬接線和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡（Wireless Mesh Network）混合傳輸。不論如何，物理和網(wǎng)絡安全是相互交織的，而且永遠都是。

史蒂夫·麥澤尼是蒙特羅斯電力協(xié)會的業(yè)務主管，他正指著將電力和數(shù)據(jù)從水電站傳送到協(xié)會總部的電纜和光纖。

三角蒙特羅斯電力協(xié)會的水電渦輪機將水從一個建于1909年的大壩中吸上來，渦輪機裝在一個胡佛大壩元件的實驗臺廢墟上。這看上去很有歷史感，但電站本身還不到五歲，還配有數(shù)字傳感器和計算機監(jiān)控系統(tǒng)。如果電腦被入侵，協(xié)會也有備份。他們可以關閉所有的數(shù)字系統(tǒng)，而水電廠仍將繼續(xù)運行。該系統(tǒng)配有物理設備作為備用系統(tǒng)，比如基于重力作用的管道關閉閥門。“沒有電子控制系統(tǒng)，大壩一樣能運行得很好。”

為客戶提供電力的基礎設施也是如此：“這看起來像一個很棒的控制中心，而它確實是。這里配有有警報系統(tǒng)，可以監(jiān)控潮流（Power Flow）和發(fā)電廠，我們還可以進行調(diào)整。”但即使是控制室發(fā)出了斷路控制，用戶家里的燈仍然會亮。

三角蒙特羅斯電力協(xié)會控制室一瞥

區(qū)別在于，“突然之間一切就像過去一樣。比如有人從格蘭德臺地（Grand Mesa）打電話過來說，‘我斷電了’。”

麥澤尼走過去，指著協(xié)會服務區(qū)域的完整示意圖，這張圖從地面一直延伸到天花板。“那是我們后備方案的后備方案，我們會留著它。”

網(wǎng)絡安全和電力網(wǎng)中最重要的事情

并非所有電力公司都像三角蒙特羅斯協(xié)會一樣對網(wǎng)絡攻擊做好了準備。蒙特羅斯協(xié)會能夠回滾到其古老的電腦系統(tǒng)的能力揭示了供電行業(yè)的悖論：21世紀智能電網(wǎng)建立在20世紀的老技術上，而這一點永遠不會改變。電網(wǎng)分散、多樣化、老舊。奇怪的是，這也使黑客很難進行攻擊。

這樣的“模糊安全”屬性正在消失。電力通訊委員會（Utilities Telecom Council）的網(wǎng)絡安全專家娜佳·巴托爾（Nadya Bartol）在國會演講時表示，隨著電力公司將老系統(tǒng)替換成新的數(shù)字化版本，他們通常會使用廣泛趨同的第三方軟件，這給黑客制造了便利。

不過，電網(wǎng)本身就被設計成能夠在很大的壓力下繼續(xù)運行，不管這個壓力是來自落下的樹枝還是計算機黑客。

“我知道如何利用網(wǎng)絡攻擊制造大量干擾和麻煩”，格蘭杰·摩根對國會表示。“但我并不清楚如何制造可擴散的大規(guī)模物理傷害。”

愛達荷國家實驗室（Idaho National Laboratory）的電力安全專家安迪·巴克曼（Andy Bochman）將黑客造成的威脅與臺風相比較。巴克曼表示存在一個關鍵區(qū)別：“你無法預測黑客攻擊的到來，你不知道它最開始是什么。事實上，網(wǎng)絡攻擊能干掉一些系統(tǒng)的特性讓人們更難察覺到它。”

不像臺風，黑客每時每刻都在變得更加聰明。

隨著防御越變越強，攻擊者察覺到了這一點，并開發(fā)了繞過防御的方法，這是一場真實的貓鼠游戲。

找到久經(jīng)訓練并能在這場游戲中保持領先的人員是十分具有挑戰(zhàn)性的工作。電力公司必須保護其客戶的個人信息等商業(yè)信息，同時保護發(fā)電站和變電站所使用的軟件系統(tǒng)。當你考慮這些要求時，“的確只有世界上的一小部分人能夠完成，而我們正在盡可能地快速找到他們”，巴克曼說。

即使美國軍方也很難找到有資格幫助電網(wǎng)防御網(wǎng)絡攻擊的員工。

完全消除網(wǎng)絡威脅十分昂貴，也是不可能的。因此盡管黑客不會將我們帶進《瘋狂的麥克斯》中的場景，處理網(wǎng)絡攻擊仍將成為持久的、艱苦的戰(zhàn)斗。這將我們帶回到了這個問題：如果電站不斷報告網(wǎng)絡攻擊，怎么會沒有人找到黑客造成斷電的攻擊案例呢？

愛迪生電力協(xié)會的阿朗森表示：“可以把這些攻擊想象成小偷走在街上搖晃門把手，尋找犯罪的機會。”

黑客已經(jīng)滲透進了電網(wǎng)所依賴的軟件中，四處窺探，監(jiān)視、等待著。但至少到目前為止，他們只能做到這些。