دور الفرسان في تعزيز قدرة نظام القدرة على التكيف مع الهجمات السيبرية

دور الفرسان في تعزيز قدرة نظام القدرة على التكيف مع الهجمات السيبرية

ويتوقف المجتمع الحديث على الإمداد المستمر والموثوق بالكهرباء، وقد تصبح شبكات الطاقة التي توفر هذه الطاقة معقدة بشكل متزايد، وتشمل توليداً موزعاً ومصادر متجددة ونظماً للمراقبة الرقمية، وهذا التعقيد، مع التمكين من الكفاءة والمرونة، يؤدي أيضاً إلى توسيع نطاق سطح الهجوم على العناصر الفاعلة الخبيثة، وقد تسبب الهجمات الإلكترونية على نظم الطاقة انقطاعاً في التكديس، ومعدات للكشف عن هذه التهديدات، وتتحول عناصرها إلى تكنولوجيات رصد متقدمة.

فهم الفلاحين ووظيفتهم

وفي سياق نظم الطاقة، يمثل الطور العجلة الكهربائية المميتة أو التيار الكهربائي، كرقم معقد يستوعب كلاً من الحجم والزاوية، ووحدات قياس الفرس هي الأجهزة التي تنتج هذه القيم الجامدة بمعدلات عالية من العينات، وعادة ما تتراوح بين 30 و60 قياساً في الثانية، وخلافاً لنظم الرقابة والاستبانة التقليدية (SC)

الابتكار الرئيسي الذي يتيح تكنولوجيا العجلات هو تزامن الوقت بدقة عبر إشارات النظام العالمي لتحديد المواقع، كل مرة يقوم فيها قسم مراقبة الحركة بقياسات دقيقة، مما يتيح للشركة الفرعية المختلفة أن تكون متجانسة ومقارنتها، وهذا التتزامن رسمي في معيار الشبكة الدولية للشبكة C37.118 الذي يحدد بروتوكول الاتصالات وشكل البيانات لمواقع متزامنة

ولا تقتصر قياسات الفواسير على الظروف الثابتة للدولة فحسب، بل تشمل أيضا أحداثا دينامية مثل تقلبات الطاقة، وذبذبات الطلاء، وتكاثر الأخطاء، وهذه المجموعة من البيانات الغنية لا تقدر بثمن بالنسبة لتثبيت نماذج النظام، وتحسين تقدير الدولة، وكشف حالات انعدام الاستقرار الناشئة، ولأغراض أمن الفضاء الإلكتروني، فإن القرار الزمني الكبير والتغطية المكانية لشبكات PMU يجعلها مناسبة بشكل فريد لتحديد المخالفات التي قد تدل على حدوث هجوم إلكتروني على التقدم.

The Cyber Threat Landscape for Power Systems

وتواجه نظم الطاقة مجموعة من التهديدات الإلكترونية، بدءا من الفدية الانتهازية إلى الهجمات التي ترعاها الدولة، ومن الضروري فهم هذه التهديدات لتقدير مدى مساهمة العجلات في القدرة على التكيف.

• False Data Injection (FDI) : Attackers corrupt measurement data sent to control centers, tricking operators into making incorrect decisions that can destabilize the grid.
• Denial of Service (DoS) ]: Overwhelming communication links or control systems with traffic, delaying or preventing legitimate data transmission and operator response.
• Control Command Hijacking]: Gaining unauthorized access to remote terminal units or relays to issue malicious altering commands, potentially causing physical damage or blackouts.
• Social Engineering and Insider threatss: Exploiting human weaknesses to gain accreditation or install malware on critical systems.

وقد أبرزت أحداث العالم الحقيقي البارزة خطورة هذه التهديدات، حيث أن الهجمات الإلكترونية التي وقعت في عامي 2015 و 2016 على شبكة الطاقة الأوكرانية، والتي تعزى إلى الجهات الفاعلة في الدولة الروسية، قد أظهرت كيف يمكن لعمليات الإنترنت المنسقة أن تتسبب في انقطاعات واسعة النطاق عن طريق تقويض نظم الوكالة الدولية للطاقة الذرية ومنع جهود الإنعاش عن بعد، وقد أبرزت هذه الأحداث، في الوقت نفسه، ضعف البنية التحتية الحيوية في مجال الإبتزاز الرقمي للكهرباء.

كيف يُعزز أمن الـ(فيزر)

وتقدم وحدات قياس الفوار، عند نشرها كجزء من نظام رصد المناطق الواسعة، عدة منافع ملموسة لأمن الفضاء الإلكتروني.

الكشف عن حالة الشذوذ

كما أن البيانات المستمرة والمرتفعة السرعة من وحدات الإزالة تتيح الكشف عن الشذوذ الذي يمكن أن يكون غير مرئي إلى أبطأ نظم SCADA، وعلى سبيل المثال، فإن الهجمات الباطلة في حقن البيانات التي تتلاعب بقراءات الفول أو الترددات يمكن تحديدها عن طريق فحص قياسات الطول التدريجي من عدة وحدات متعددة من وحدات متعددة المؤشرات، وإذا ما أفادت وحدة من وحدات الإزالة بقيمة تنحرف بدرجة كبيرة عن جيرانها بينما تشير حساسات أخرى غير متوقعة.

التحقق من سلامة البيانات

شبكات الفخار يمكنها أن تدمج عمليات التحقق من سلامة البيانات على مستويات متعددة، والطابع الزمني نفسه يعمل كتحقق، إذا كانت إشارة جهاز تحديد المواقع التابع لجهاز التحكم في المواقع قد تُنقش أو تُحبط، فإن المصابيح الزمنية ستنطلق من متزامنة مع وحدات مجاورة، مما يشير إلى هجوم محتمل، بالإضافة إلى أن البيانات المتحركة يمكن أن يتم التوقيع عليها بشكل مبدئي لضمان عدم تغييرها في وسائل النقل العابر.

التوعية بالحالة السائدة في منطقة أفريقيا الوسطى وعزل الهجمات

ويعطي الناشطات صورة شاملة للشبكة تتيح للمشغلين تقييم مدى وأثر الهجوم السيبراني في وقت قريب من الواقع، وإذا تعرض مركز المراقبة للخطر أو تم قطع الاتصالات إلى إحدى الوحدات الفرعية، فإن بيانات وحدة التحكم في الممتلكات من المناطق غير المتأثرة يمكن أن تنقل عن طريق مسارات اتصال زائدة إلى مراكز المراقبة الاحتياطية، وهذا التكرار الجغرافي يساعد على ضمان الحفاظ على الوعي الوضعي حتى عندما تكون أجزاء من النظام عرضة للهجوم،

التكامل مع نظم المعلومات الأمنية وإدارة الأحداث

ويمكن إدماج بيانات الفواسير في برامج أوسع نطاقاً لأمن الفضاء الإلكتروني مثل نظم نظم الإدارة المتكاملة للسيارات، ومن خلال ربط الشبكات الكهربائية بسجلات الشبكة (مثلاً، تنبيهات الجدار الناري، وإخفاقات التوثيق)، يمكن للمحللين الأمنيين الحصول على صورة أكمل لسلسلة هجومية، مثلاً، قد يرتبط غطس الفولط غير العادي الذي لاحظته وحدات الإزالة بسجلات مرورية مشبوهة من عنوان أسرع من برنامج IP.

التحديات في نشر شبكات الفوار

ورغم مزاياها، فإن اعتماد الأمن السيبراني القائم على الفخار على نطاق واسع يواجه عقبات عديدة.

الاحتياجات من التكاليف والهياكل الأساسية

ويتطلب كل تركيبة من وحدات إدارة المعدات الحاسوبية أجهزة استقبال وأجهزة اتصال ومزودات للبيانات، ويمكن أن تكون التكلفة لكل وحدة، مع التناقص، كبيرة بالنسبة للمرافق التي يتم تحويلها إلى نقدية، لا سيما عندما تعيد صياغة المراكز الفرعية القائمة، وعلاوة على ذلك، فإن أحجام البيانات العالية التي تنتج عن قياسات متعددة المؤشرات لكل ثانية لكل شبكة اتصالات قوية، كثيرا ما تمثل وصلات كبيرة منافذ تخزين الألياف الضوئية أو مخصصة للهياكل الأساسية.

أمن السايبر في مهرجانات الفارس

ويمكن أن يغذي المهاجم الذي يعرّض وحدة عسكرية بيانات مزورة في الشبكة، ويحتمل أن يتسبب في ضرر أكبر من هجوم تقليدي للاستثمار الأجنبي المباشر لأن بيانات وحدة جمع الأموال تستخدم في قرارات الرقابة في الوقت الحقيقي، ويستلزم تأمين أجهزة وحدات الإزالة التحقق من سلامة البرمجيات، والاتصالات المشفرة، والضوابط الصارمة على الدخول، وقد أبلغت بعض المرافق عن تحديات في إدارة الشهادات والمفاتيح عبر آلاف الأجهزة المتزامنة.

حجم البيانات وتحليلها

ويمكن أن يحجب الحجم الهائل للبيانات المستمدة من شبكة كبيرة من وحدات الشرطة الوطنية أدوات التحليل التقليدية، وقد تولد فائدة نموذجية مع مئات وحدات الإزالة بيانات تربوية في الشهر، إذ أن استخراج المعلومات العملية المتعلقة بالأمن السيبراني من هذا الفيضانات يتطلب التعرف على أنماط متقدمة، ونماذج للتعلم الآلي، والربط الآلي للشبكات، إذ يفتقر العديد من المرافق إلى الخبرة الداخلية لتطوير هذه النظم والحفاظ عليها، مما يؤدي إلى الاعتماد على إدارة أسماء البائعين أو الخبراء الاستشاريين المتخصصين.

توحيد المعايير وإمكانية التشغيل المتبادل

وفي حين أن الشبكة الدولية للتعلم والتكنولوجيا والابتكار (EE C37.118) توفر شكلا مشتركا للمتزامنين، فإن التباينات في تنفيذ البائعين، وتشكيلات مراكز البيانات، وبروتوكولات الاتصالات يمكن أن تخلق تحديات في مجال التكامل، وقد تكافح المرافق التي تكتسب وحدات الإزالة من مختلف الجهات المصنعة لتوحيد البيانات في منصة واحدة للتنبيه، وتُحدَّد الجهود مثل مبادرة أمريكا الشمالية للبرمجيات غير المتجانسة، وخطبة التقدمية 6ECI)(18).

الاتجاهات المستقبلية

وسيتطور دور الطور في نظام الطاقة السيبرانية مع تزايد تطور التقدم التكنولوجي والتهديدات.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

وتطبق خامتا الألف وميلغافورم على نحو متزايد على البيانات الجاهزة للكشف عن الشذوذ، وأنماط الهجوم على البصمات، والتنبؤ بمواطن الضعف في النظام، ويمكن تدريب نماذج التعلم العميق على بيانات وحدة النقد المتعددة السابقة للاعتراف بالسلائف الخفية للهجمات، مثل بداية عمليات الحقن أو مرحلة التنسيق، ويمكن لهذه النماذج أن تعمل على الحافة (في إطارات) لتقليل التآكل الحقيقي بنسبة 99 في المائة.

شفرات كمية - مقاصة للاتصالات الخاصة بوحدة مراقبة الاتصالات

ومع التقدم الكمي في الحساب، فإن أساليب التشفير الحالية (مثلاً، وكالة الأمن الإقليمي، ولجنة التنسيق الاقتصادي) قد تصبح قابلة للكسر، مما يعرض بيانات وحدة الإزالة إلى التشفير في المستقبل، وتبذل الجهود حالياً لوضع خوارزميات كمية مقاومة للكم يمكن أن تُدرج في أجهزة مركز البيانات الخاصة بالمرشحين، كما أن المعهد الوطني لمعايير وتكنولوجيا بدء العمل.

التحليلات الحاسوبية اللامركزية

إن ضخ المحللين بالقرب من وحدات خفض الانبعاثات أو مراكز البيانات - يقلل من كمية البيانات الخام التي يجب نقلها إلى مراكز المراقبة المركزية، ويخفف من الضغوط على نطاق الترددات ويتيح استجابات محلية أسرع، ويمكن للكشف عن الشذوذ القائم على أساس العمر أن يؤدي إلى عزلة فورية عن وحدة الحد الأقصى من الملوثات العضوية الثابتة أو التبعية، حتى لو تم قطع الاتصالات المركزية.

Blockchain for Data Provenance and Integrity

وتتيح تكنولوجيا البلوكشاين طريقة واعدة لضمان سلامة البيانات الجاهزة ومثبتتها، إذ إن تسجيل كل قياس من قياسات وحدة التفتيش المشتركة كعملية على دفتر موزع، يخلق مساراً للمراجعة غير قابل للتعديل، وأي محاولة لتغيير البيانات التاريخية ستظهر على الفور لأن العقبات اللاحقة لن تتطابق، وقد أثبتت عدة مشاريع تجريبية جدوى تسجيل بيانات وحدة التفتيش المشتركة القائمة على سلسلة من السلاسل، وإن كانت التحديات لا تزال قائمة على توافق الآراء بشأن التساهل وحجب.

Integration with Microgrids and Distributed Energy Resources (DERs)

(ب) إن انتشار الطاقة الشمسية والريحية وتخزين البطاريات وغيرها من وحدات خفض الانبعاثات المعتمدة يؤدي إلى ظهور نقاط ضعف جديدة، ويمكن للأجهزة الصرافة رصد وصلات وحدات خفض الانبعاثات المعتمدة إلى الشبكة، والكشف عن تدفقات الطاقة الشاذة التي قد تشير إلى وجود نظام مُعرَّض للخطر لللافقار أو التحكم، وفي المناطق المجهرية، يمكن أن تتيح بيانات وحدات الإزالة قرارات العزل التي تفصل عن الشبكة الرئيسية أثناء الهجوم مع الحفاظ على الإمدادات المحلية.

خاتمة

وقد تطورت وحدات قياس درجة الفوار من أدوات البحوث الأكاديمية إلى عناصر أساسية من عناصر نظام الطاقة الحديث ضد الهجمات الإلكترونية، ومن خلال توفير قياسات آنية ومتزامنة وذات كفاءة عالية لظروف الشبكات، تمكن وحدات الإزالة من كشف الشذوذ والتحقق من سلامة البيانات، وعزل الأجزاء المعرضة للخطر أسرع من النظم التقليدية للاختبارات، وفي حين أن التحديات المتعلقة بالتكاليف والأمن الإلكتروني في وحدات الكميات الثابتة نفسها، وتعرقل التقدم الكميوني المستمر في إدارة البيانات.

إن إدماج تكنولوجيا الفرسان بأطر أمنية إلكترونية أوسع نطاقاً - تشمل رصد الشبكة، والاستجابة للحوادث، والامتثال التنظيمي - سيكون حاسماً لأن مشغلي الشبكات يواجهون مشهداً متطوراً من المخاطر، فالأغلال التي تستثمر في شبكات الفطر لا تؤدي إلى تحسين الموثوقية التشغيلية فحسب بل أيضاً إلى بناء شبكة أكثر قدرة على مواجهة السيبرانية، وكما أشار خبير في نظام الطاقة، [FLT:طلقة] في مكافحة الهجمات الإلكترونية.

SFLT [FLT:]NIST Cybersecurity Framework for critical infrastructure, the ]IEE C37.118 Standard for Synchrophasors], analysis of the Ukraine detection grid attacks