[論文レビュー] Critical Utility Infrastructural Resilience

Giovanna Dondossola, Geert Deconinck+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 25, 2012

Infrastructure Resilience and Vulnerability Analysis参考文献 9被引用数 25

ひとこと要約

本論文は、電力グリッドの制御を担う小規模なネットワーク化されたICTシステムと、強固なICT制御を統合することで、電力インフラのレジリエンスを向上させるフレームワークを提案する。特に、電力とIT分野の共同設計を重視し、サイバー攻撃や障害発生時においても、知能型電子装置が正常に機能し続けることを目指す。

ABSTRACT

The paper refers to CRUTIAL, CRitical UTility InfrastructurAL Resilience, a European project within the research area of Critical Information Infrastructure Protection, with a specific focus on the infrastructures operated by power utilities, widely recognized as fundamental to national and international economy, security and quality of life. Such infrastructures faced with the recent market deregulations and the multiple interdependencies with other infrastructures are becoming more and more vulnerable to various threats, including accidental failures and deliberate sabotage and malicious attacks. The subject of CRUTIAL research are small scale networked ICT systems used to control and manage the electric power grid, in which artifacts controlling the physical process of electricity transportation need to be connected with corporate and societal applications performing management and maintenance functionality. The peculiarity of such ICT-supported systems is that they are related to the power system dynamics and its emergency conditions. Specific effort need to be devoted by the Electric Power community and by the Information Technology community to influence the technological progress in order to allow commercial intelligent electronic devices to be effectively deployed for the protection of citizens against cyber threats to electric power management and control systems. A well-founded know-how needs to be built inside the industrial power sector to allow all the involved stakeholders to achieve their service objectives without compromising the resilience properties of the logical and physical assets that support the electric power provision.

研究の動機と目的

• 市場の自由化と他の重要なインフラとの相互依存性が進む中で、電力インフラの脆弱性が増大していることに対処する。
• 電力管理に使用されるネットワーク化されたICTシステムに対する、偶発的故障および意図的なサイバー攻撃のリスクを特定する。
• 電力と情報技術（IT）分野の技術的協働アプローチを構築し、システムのレジリエンスを向上させる。
• 商業用知能型電子装置が、物理的・論理的インfraストラクチャーの整合性を損なわずに、レジリエントな運用を可能にするようにすること。
• 緊急時におけるサービス継続性を維持するため、産業用電力分野における分野特化型の知見を構築する。

提案手法

• 電力グリッド運用を制御する小規模でネットワーク化されたICTシステムの包括的レジリエンスフレームワークを設計する。
• 電力システムの物理的ダイナミクスとサイバー制御メカニズムを統合し、緊急時におけるリアルタイム対応を確保する。
• 電力システム制御および管理アプリケーションに、重要な情報基盤保護（CIIP）の原則を適用する。
• 電力システムと他のインフラとの相互依存関係をモデル化し、連鎖的障害のリスクを予測する。
• サイバー脅威および運用故障に耐性を持つ知能型電子装置の導入に向けたアーキテクチャ指針を提案する。
• 電力工学とIT分野の協働を促進し、技術開発をレジリエンスの目標と一致させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電力グリッドにおけるサイバー物理的システムは、偶発的故障および意図的なサイバー攻撃に対して、どのようにしてレジリエントに保たれるか？
• RQ2 電力システムと他のインフラとの相互依存関係は、システム的リスクをどのように拡大させるか？
• RQ3 知能型電子装置は、運用の整合性を損なわず、どのように設計・導入されるべきか？
• RQ4 電力とIT分野のコミュニティ間で、インフラの長期的レジリエンスを確保するために必要な共同フレームワークは何か？
• RQ5 電力システムの緊急時におけるサービス供給を維持するには、どのような技術的および組織的知見が必要か？

主な発見

• 電力グリッドにおけるサイバーと物理的制御システムの統合には、電力とIT分野の共同設計が不可欠であり、これによりレジリエンスが確保される。
• 電力グリッドを管理する小規模なネットワーク化されたICTシステムは、偶発的故障および悪意あるサイバー攻撃の両者に対して脆弱である。
• 電力システムと他のインフラとの相互依存関係は、障害や攻撃の影響を拡大させ、システム的リスクを高める要因となる。
• 知能型電子装置の強固な展開は、住民の保護とサイバー脅威下でのサービス継続性を維持するために不可欠である。
• 論理的・物理的資産のレジリエンスを維持するためには、産業用電力分野における根拠に基づいた分野特化型の知見が不可欠である。
• CRUTIALプロジェクトのフレームワークは、将来のレジリエントで安全かつ信頼性の高い電力管理システム開発の基盤を提供する。