Tesis
Proposal and evaluation of authentication protocols for Smart Grid networks
Fecha
2021-03-13Registro en:
ROMAN, Luis Fernando Arias. Proposal and evaluation of authentication protocols for Smart Grid networks. 2018. 131 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Autor
Roman, Luis Fernando Arias
Institución
Resumen
Uma rede Smart Grid (ou rede elétrica inteligente) representa a evolução das redes elétricas tradicionais, tornada possível graças à integração das tecnologias da informação e das comunicações com a infraestrutura elétrica. Esta integração propicia o surgimento de novos serviços, tornando a rede elétrica mais eficiente, gerando também novos desafios a serem atendidos, dentre eles a segurança do sistema. A rede SG deve garantir a confiabilidade, a integridade e a privacidade dos dados armazenados ou em transito pelo sistema, o que leva à necessidade de autenticação e controle de acesso, obrigando a todo usuário ou dispositivo a se autenticar e a realizar somente operações autorizadas. A autenticação de usuários e dispositivos é um processo muito importante para a rede SG, e os protocolos usados para esse fim devem ser capazes de proteção contra possiveis ataques (por exemplo, Man-in-the-Middle - MITM, repetição, Denegação de Serviço - DoS). Por outro lado, a autorização é tratada em conjunto com a autenticação e relacionada com as politicas de controle de acesso do sistema. Uma parte essencial para criar os protocolos de autenticação seguros envolve os esquemas de ciframento. O uso de um ou a combinação de vários esquemas afeta diretamente o desempenho do protocolo. Cada dia novos esquemas são propostos, e seu emprego nos protocolos de autenticação melhora o desempenho do sistema em comparação aos protocolos já propostos no mesmo cenário. Neste trabalho são propostos 3 (três) protocolos de autenticação seguros e de custo adequado para os cenários descritos a seguir: - Autenticação dos empregados das empresas de fornecimento de energia que procuram acesso ao sistema de forma remota; - Autenticação de Smart Meters numa Infraestrutura de medição avançada (AMI, do inglês Advanced Metering Infrastructure) baseada em nuvem computacional; e - Autenticação de veículos elétricos em uma rede V2G (do inglês, Vehicle-to-Grid). Cada um dos cenários tem caraterísticas particulares que são refletidas no projeto dos protocolos propostos. Além disso, todos os protocolos propostos neste trabalho garantem a autenticação mutua entre todas as entidades e a proteção da privacidade, confidencialidade e integridade dos dados do sistema. Uma comparação dos custos de comunicação e computação é apresentada entre os protocolos propostos neste trabalho e protocolos desenvolvidos por outros autores para cada um dos cenários. Os resultados das comparações mostram que os protocolos propostos neste trabalho têm, na maioria dos casos, o melhor desempenho computacional e de comunicações, sendo assim uma ótima escolha para a sua implementação nas redes SG. A validação formal dos protocolos propostos por meio da ferramenta AVISPA é realizada, permitindo verificar o atendimento a requisitos de segurança.