[论文解读] Cyberattacks on Energy Infrastructures: Modern War Weapons

Tawfiq M. Aljohani|arXiv (Cornell University)|Aug 28, 2022

Cybersecurity and Cyber Warfare Studies被引用 5

一句话总结

本文分析了近期针对能源基础设施的高调网络攻击——如2021年科罗拉多管道公司事件和对乌克兰电网的多次攻击——认为针对电网的网络行动已成为现代战争中的战略工具。文章探讨了攻击方法、系统漏洞以及此类行动背后的政治地理动因，并呼吁采取主动、全面的电网加固措施，以防止未来网络冲突中发生大规模中断和系统性破坏。

ABSTRACT

Recent high-profile cyberattacks on energy infrastructures, such as the security breach of the Colonial Pipeline in 2021 and attacks that have disrupted Ukraine's power grid from the mid-2010s till date, have pushed cybersecurity as a top priority. As political tensions have escalated in Europe this year, concerns about critical infrastructure security have increased. Operators in the industrial sector face new cybersecurity threats that increase the risk of disruptions in services, property damages, and environmental harm. Amid rising geopolitical tensions, industrial companies, with their network-connected systems, are now considered major targets for adversaries to advance political, social, or military agendas. Moreover, the recent Russian-Ukrainian conflict has set the alarm worldwide about the danger of targeting energy grids via cyberattacks. Attack methodologies, techniques, and procedures used successfully to hack energy grids in Ukraine can be used elsewhere. This work aims to present a thorough analysis of the cybersecurity of the energy infrastructure amid the increased rise of cyberwars. The article navigates through the recent history of energy-related cyberattacks and their reasoning, discusses the grid's vulnerability, and makes a precautionary argument for securing the grids against them.

研究动机与目标

• 调查网络攻击在能源基础设施上的演变及其作为现代外交与战争工具的影响。
• 分析科罗拉多管道公司和乌克兰电网攻击等真实事件，以理解攻击模式与动机。
• 评估能源电网中工业控制系统的技术与系统性漏洞。
• 评估针对能源基础设施的网络行动背后的政治地理动因。
• 倡导采取主动、大规模的安全措施，以保护能源电网免受未来网络战争威胁。

提出的方法

• 对2010年代中期至2022年期间记录在案的针对能源基础设施的网络事件进行回顾性分析。
• 研究乌克兰电网中断事件和科罗拉多管道公司勒索软件事件中使用的攻击技术。
• 通过识别针对基础设施的网络行动背后的敌对势力动机——政治、社会或军事——来绘制威胁图景。
• 评估工业控制系统（ICS）的技术架构及其因网络连接而暴露于网络威胁的程度。
• 将研究发现整合为一个理解能源基础设施背景下网络战争的框架。
• 基于观察到的攻击模式与系统性风险，提出一种预防性电网安全方法。

实验结果

研究问题

• RQ1 网络攻击在能源基础设施上的演变如何使其成为现代战争中的战略工具？
• RQ2 在针对电网和管道系统的成功攻击中，普遍使用了哪些技术与方法？
• RQ3 为何在地缘政治紧张时期，能源基础设施系统特别容易受到网络行动的影响？
• RQ4 此类攻击对国家安全、经济稳定与公共安全的长期后果是什么？
• RQ5 能源电网运营商如何实施有效且主动的防御措施，以应对国家支持的网络威胁？

主要发现

• 2021年科罗拉多管道公司事件表明，勒索软件可使关键燃料供应链瘫痪，导致广泛的社会与经济动荡。
• 自2010年代中期以来，乌克兰电网的多次攻击揭示了针对工业控制系统的协调性、破坏性网络行动的可行性。
• 针对能源基础设施的网络攻击正越来越多地被国家及国家支持的行动方用于实现政治或军事目标，而无需使用武力。
• 将联网系统整合到能源电网中，显著扩大了攻击面，增加了级联故障的风险。
• 常见的攻击向量包括供应链破坏、社会工程学攻击，以及对ICS软件中未修补漏洞的利用。
• 本文结论认为，当前的安全实践仍显不足，呼吁采取系统性、主动的电网加固措施，以防止未来发生大规模中断。