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[分享] K.O.电网,只需要几万台空调...

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发表于 2018-8-27 17:15:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
K.O.电网,只需要几万台空调...作者:Evan.i
在最近的USENIX安全研讨会上,普林斯顿大学电气工程系的研究人员介绍了一种通过物联网操纵的潜在电网攻击,BlackIoT:高功率设备的物联网僵尸网络可能会扰乱电网》(论文地址:https://www.usenix.org/system/files/conference/usenixsecurity18/sec18-soltan.pdf

研究人员称,不同于低功率的常见物联网设备,“我们证明,由高功率设备组成的物联网(IoT)僵尸网络(如空调和取暖器),可以对电网发动大规模协同攻击,操纵电网的电力需求。 他们研究了MadIoT(Manipulation of demand via IoT)攻击的五种变体,并在现实世界的电网模型上模拟评估它们的有效性。
图1:MadIoT攻击。攻击者可以通过同步打开/关闭受损的高功率物联网设备来破坏电网的正常运行。
(Image Source:《BlackIoT: IoT Botnet of High Wattage Devices Can Disrupt the Power Grid》)

这些模拟结果表明,MadIoT攻击可能导致:

(i)导致频率不稳定的攻击:若需求突然激增可能导致频率相应急剧下降,研究人员发现,模拟美国西部地区的电网,电网增加30%的需求,就可能导致电网中的所有发电机跳闸并脱机。而这样的“需求”,攻击者可以通过使用大约9万台空调或1.8万台电热水器做到。

(ii)线路故障并导致级联故障的攻击:
即使需求的小幅增加也可能导致线路过载和故障,这些初始的线路故障可能导致进一步的线路故障或称为级联故障。例如,通过模拟显示,2008年夏季峰值期间,波兰电网需求仅增加1%,就会导致263线路故障和86%负载中断的级联故障。而这种攻击可以通过使用大约21万台空调做到,占波兰家庭总数的1.5%。

(iii)增加运营成本的攻击:
例如,通过模拟显示,在高峰时段的电力需求增加5%可能导致电力增加20%的成本。这也可能成为一个攻击者的利益点。
表1:家用电器的用电量
(Image Source:《BlackIoT: IoT Botnet of High Wattage Devices Can Disrupt the Power Grid》)
图2:电力系统的主要组成
(Image Source:《BlackIoT: IoT Botnet of High Wattage Devices Can Disrupt the Power Grid》)
MadIoT攻击可能导致局部停电,在最坏的情况下会导致大规模停电。该研究揭示了物联网的脆弱性,以及与其他网络之间的相互依赖性。研究人员希望能引起电力公司、智能设备制造厂商还有系统安全工程专家们的注意。

此帖出自电源技术论坛

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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-8-27 18:13:44 | 显示全部楼层
想不到我们竟然也成为了大规模杀伤力武器的研发者啊。。。。。


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发表于 2018-8-27 20:18:24 | 显示全部楼层
应该还是网络的安全,物联网防攻击也是脆弱的


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-8-27 23:17:21 | 显示全部楼层
美国西部地区的电网,电网增加30%的需求,就可能导致电网中的所有发电机跳闸并脱机。而这样的“需求”,攻击者可以通过使用大约9万台空调或1.8万台电热水器做到。

这么说来,美国西部地区的电网只够供给30万台空调?
在酱缸文化里,一个敢在圈子里说真话的是不受喜欢的,会被老大老二老三老四老六老七老八和一些滥人等往死里整,嘿嘿!


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-8-28 09:23:28 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2018-8-27 23:17
美国西部地区的电网,电网增加30%的需求,就可能导致电网中的所有发电机跳闸并脱机。而这样的“需求”,攻 ...

估计是指【瞬间】增加30%的功率需求吧。通过攻击物联网控制9W台空调同时启动,形成的瞬间冲击电流导致供电系统响应不及执行保护。只不过根据我看到的实际情况,因为网络和控制环节,远程发起的控制指令到设备执行,之间的间隔应该还是有秒级的分布,是否能对电网造成那么大的集中冲击需要研究测试。


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2018-8-28 13:09:56 | 显示全部楼层
topwon 发表于 2018-8-28 09:23
估计是指【瞬间】增加30%的功率需求吧。通过攻击物联网控制9W台空调同时启动,形成的瞬间冲击电流导致供 ...

空调的启动电流是额定电流的2-4倍,9万台1KW的空调同时启动,最大需要36万KW的功率,而且几秒钟后恢复9万KW的功率,这才是要命的。一般来说,电网可接受不超过10%的功率波动。
美国的电网还是弱,区区一个江苏省最大用电量就有7700万KW,调度总容量9300万KW。光一个南京市就有1000万KW的峰值用电量。
在酱缸文化里,一个敢在圈子里说真话的是不受喜欢的,会被老大老二老三老四老六老七老八和一些滥人等往死里整,嘿嘿!


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-8-28 14:13:02 | 显示全部楼层
补充几点:
1,奢华浪费的美国生活方式中,空调功率可能不适合以单台1KW平均值来估计吧?
2,最为重要的,与电网的拓扑结构有关(而不是电网容量),集中攻击电网中的某些薄弱节点,使其崩溃后引起连锁反应,会迅速瓦解周边节点,直至影响到整个电网。 文中所提到的美国西部电网是比较历史悠久的老电网,估计更容易出问题,1996年出现过两次大范围的停电事故,大家的分析数据比较多,所以估计被拿来当研究对象了。。。。


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发表于 2018-8-28 14:17:50 | 显示全部楼层
关键是这种攻击发生过没有,如果没有一切都是纸上谈兵。
http://shop34182318.taobao.com/


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-8-28 17:40:30 | 显示全部楼层
http://www.doc88.com/p-048673432970.html,基于复杂网络的美国西部电网实证研究。至于实兵演练嘛,估计没有人有那么大胆子吧,而且目前物联网控制的大功率设备也没有那么多。


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maychang

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发表于 2018-8-28 18:49:48 | 显示全部楼层
若是要攻击电力网络,用石墨弹可能比较容易实现。


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-8-29 09:09:15 | 显示全部楼层
石墨弹是物理攻击了,先要有飞机或导弹飞抵美国领土上空,这样攻击的难度和隐蔽性就差很多,毕竟黑客在法理上不从属任何政府和国家,完全可以甩锅给一些个人恶作剧行为。


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maychang

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发表于 2018-9-3 12:47:06 | 显示全部楼层
对此文数据表示怀疑。
十万台空调,按照文中说法,同时启动就会电网频率变化。十万台空调,文中估计为100MVA。但是,电炉炼钢,一台150吨电炉的功率即达120MVA(宝钢),而且电炉在工作中常有电极短路或者开路状态发生,电网负荷变化非常大。更何况还有400吨的电炉(德国)。如果十万台空调可以使电网崩溃(频率变化),那炼钢的电炉启动停止或者电极短路开路岂不更要使电网崩溃?


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-9-3 15:24:18 | 显示全部楼层
木桶效应吧,攻击整个系统中最薄弱的环节,然后多米诺效应,使得整个供电网络逐步解列。大型用电企业所在地的电网节点肯定是经过加强的,甚至有自备电站和电网加以补充。


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发表于 2018-9-3 15:41:24 | 显示全部楼层
类似多米诺骨牌
其实为什么会导致导致局部停电,这是夸张的开始,


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