От «невидимой» сети до цифрового иммунитета: решения студентов для защиты энергосистем от кибератак

Современная энергосистема должна быть готова к сложным кибератакам, способным нарушить работу подстанций, вывести из строя системы управления и оставить без электроснабжения тысячи потребителей. Именно такую производственную задачу решали участники направления «Электроэнергетика» XIV сезона Международного инженерного чемпионата CASE-IN, который проводится при поддержке президентской платформы «Россия - страна возможностей».

По заданию ПАО «Россети» студенты разработали комплексную систему защиты энергоузла от пятичасовой многоэтапной кибератаки, включавшей DDoS-атаку, фишинг и внедрение вредоносного программного обеспечения в технологический контур SCADA/АСУ ТП. Эксперты оценивали способность команд отразить атаку и предложить решения, позволяющие энергосистеме сохранять работоспособность даже в условиях продолжающегося внешнего воздействия.

Защита начинается с архитектуры сети

Лучшим эксперты признали проект команды «Кузбасское эКспрессО» Кузбасского государственного технического университета имени Т. Ф. Горбачева, которая подошла к задаче комплексно, объединив организационные, технические и инженерные меры защиты. Авторы обратили внимание на цифровые угрозы и физические уязвимости инфраструктуры и отметили риск несанкционированного доступа к шкафам телемеханики, расположенным в подвалах жилых домов, через которые злоумышленники потенциально могут проникнуть в систему управления электрической сетью города.

Предложенная студентами Кузбасса дорожная карта предусматривает внедрение аппаратных HSM-модулей для безопасного хранения криптографических ключей, создание двухуровневой архитектуры DMZ, полностью разделяющей корпоративную и технологическую сети, а также комплекс современных средств мониторинга и противодействия кибератакам. По расчетам команды, реализация предложенных мер снижает вероятность успешной атаки более чем на 50%, а потенциальный годовой ущерб может быть снижен с 27 млн до 7 млн рублей.

«Также мы использовали SIEM-системы для мониторинга серверов и контроллеров промышленной сети. Такие системы помогают быстро обнаруживать подозрительную активность и предотвращать возможные атаки. Для защиты от фишинговых рассылок предложили технологию SEG, а для противодействия DDoS-атакам - гибридную систему защиты Always On и On Demand, которая позволяет отражать как постоянные, так и внезапные кибератаки», - рассказала участница команды Анастасия Устюжанина.

Когда сеть постоянно меняется

Второе место заняла команда «Любовь» Омского государственного технического университета с идеей сделать инфраструктуру практически недоступной для разведки со стороны злоумышленников. Для этого студенты предложили систему динамической сегментации сети, использующую показатель Херста для анализа сетевого трафика. При обнаружении признаков сканирования инфраструктуры алгоритм автоматически изолирует подозрительный узел еще до развития атаки. Другим элементом решения стала технология Moving Target Defense, основанная на постоянном изменении сетевых параметров. Благодаря хаотической смене сетевых портов инфраструктура становится значительно менее предсказуемой для потенциального нарушителя.

Авторы реализовали решение на программируемых логических интегральных схемах (FPGA), что позволяет выполнять все операции практически без задержек передачи данных. По оценке студентов, предотвращенный ущерб обеспечивает окупаемость системы примерно за три месяца.

«Студенческая лига CASE-IN - это настоящий вызов. Для нас участие в таком масштабном проекте стало первым серьезным опытом. Мы выложились на максимум и в сжатые сроки создали работающее решение по кибербезопасности энергосистем. Данная тема была далека от нашей специальности и требовала дополнительных знаний. К счастью, мы успешно справились с поставленной задачей», - отметила участница команды Влада Денисова.

Контроль доступа для безопасности

Третье место заняла команда «Совет без рынка» Национального исследовательского технологического университета МИСИС, которая сосредоточилась на снижении именно внутренних рисков. Ключевым элементом проекта стало внедрение систем Privileged Access Management (PAM) для контроля действий администраторов и подрядчиков, а также использование изолированных «песочниц» для проверки любого поступающего программного кода и файлов.

Студенты также оценили стоимость критически важного оборудования, показав, что выход из строя одного силового трансформатора напряжением 330 кВ может привести к ущербу более чем 350 млн рублей. Это, по мнению команды, делает инвестиции в кибербезопасность экономически оправданными еще до возникновения инцидентов.

Решения для устойчивой энергосистеме

Анализ проектов показал, что участники предложили значительно более широкий спектр решений, чем три проекта-призера.

«Команда «ПотОк» (Саяно-Шушенский филиал Сибирского федерального университет) доказала, что ущерб городской экономике от шестичасового перерыва в электроснабжении потребителей может достигать 57 млрд рублей, что делает совокупную стоимость владения комплексной системой защиты в 4 раза выгоднее традиционных методов, - отметил аналитик чемпионата CASE-IN, доцент кафедры Автоматизированных электрических систем Уральского федерального университета Александр Егоров. - Команда «ТриВОЛЬТ» (Алтайский государственный технический университет им И.И. Ползунова) предложила использовать магистральные тепловозы ТЭП70БС в качестве мобильных генераторов мощностью 3 МВт, что оказалось в 2,5 раза дешевле строительства стационарных аккумуляторных систем. Команда «Точка энергии» (Алтайский государственный технический университет им И.И. Ползунова) сделала ставку на архитектуры с врожденным иммунитетом, позволяющие перейти от традиционной защиты периметра к адаптивным системам безопасности. По расчетам участников, один час простоя может стоить около 50 млн рублей, а внедрение подобных решений окупается менее чем за месяц».

Проекты финалистов демонстрируют общий вектор развития отрасли. Если раньше основное внимание уделялось защите отдельных элементов инфраструктуры, то сегодня на первый план выходит создание комплексных архитектур, способных обнаруживать угрозы, автоматически ограничивать распространение атаки и сохранять работоспособность критически важных объектов даже при компрометации отдельных компонентов.

CASE-IN в данном случае стал площадкой, где будущие специалисты смогли предложить практические решения для одной из наиболее актуальных задач современной электроэнергетики - обеспечения устойчивости энергосистем к новым видам киберугроз.