Анализ угроз информационной безопасности протоколов и систем управления освещением для светодиодных светильников
Автор: Ивлиев С.Н., Калабкин А.А., Калабкин В.А.
Журнал: Огарёв-online @ogarev-online
Статья в выпуске: 14 т.9, 2021 года.
Бесплатный доступ
В статье рассматриваются возможные угрозы в сфере информационной безопасности при использовании PLC-технологий для светодиодных светильников. Делаются выводы о вероятности реализации известных угроз безопасности.
Pc-технологии, информационная безопасность, информационная система, лампа накаливания, люминесцентная лампа, осветительные приборы, светильники со светодиодным модулем, управление освещением, экономичность потребляемой электроэнергии
Короткий адрес: https://sciup.org/147250013
IDR: 147250013
Текст научной статьи Анализ угроз информационной безопасности протоколов и систем управления освещением для светодиодных светильников
В области энергосбережения и энергоэффективности одним из наиболее современных направлений выступает внедрение систем интеллектуального управления. Наиболее эффективное решение – применение PLC-технологий (power line communications), или управление оконечными устройствами энергопотребления для светодиодных светильников [1].
Современные светодиодные светильники имеют ряд преимуществ, к которым можно отнести не только экономичность их использования, но и безопасность: корпус и электрические схемы LED-приборов герметичнее в сравнении с классическими светильниками со сменными лампами, особо высокая защита от искрения способствует снижению риска поражения электрическим током; долговечность: приборы, оснащенные светодиодами можно использовать в несколько раз дольше, чем традиционные (с газоразрядными лампами), при этом их срок эксплуатации может превышать порядка 100 000 часов; экологичность: характерной особенностью LED-светильников является 1
отсутствие в их конструкции ртути, галогенных соединений и других опасных веществ; простая эксплуатация: в течение гарантийного периода светильники не требуют ремонта и техобслуживания, утилизация которых по окончании срока эксплуатации осуществляется в обычном порядке; универсальное питание: характерна возможность подключения светодиодных светильников к стационарным электросетям и к альтернативным источникам питания – ветряным генераторам, аккумуляторным и солнечным батареям [2].
В целях сравнительной оценки эффективности применения светильников со светодиодным модулем (таблица 1) необходимо отметить, что при световом потоке, равном 900 Лм, потребляемая мощность электроэнергии LED-светильниками составляет от 10 до 12 Вт, что ниже потребляемой мощности люминесцентной лампы в среднем в 2 раза, лампы накаливания – в 7 раз [3]. Сравнивая осветительные приборы с указанной мощностью следует отметить низкий нагрев светодиодной лампы, прочную конструкцию, простоту установки, экологичность применения и длительный срок службы.
Таблица 1
Получаемый световой поток при использовании ЛН-, ЛЛ-, LED-светильников разной мощности потребляемой электроэнергии
Лампа накаливания |
Лампа люминесцентная |
Лампа светодиодная |
Световой поток |
20 Вт |
5–7 Вт |
2–3 Вт |
Около 250 Лм |
40 Вт |
10–13 Вт |
4–5 Вт |
Около 400Лм |
60 Вт |
15–16 Вт |
6–10 Вт |
Около 700 Лм |
75 Вт |
18–20 Вт |
10–12 Вт |
Около 900 Лм |
100 Вт |
25–30 Вт |
12–15 Вт |
Около 1200 Лм |
150 Вт |
40–50 Вт |
18–20 Вт |
Около 1800 Лм |
200 Вт |
60–80 Вт |
25–30 Вт |
Около 2500 Лм |
В дополнение к вышеперечисленным преимуществам экономически выгодно использовать LED-светильники (с напряжением сети 36 В) со светодиодным модулем в сравнении с лампами накаливания. Полученные результаты представлены в таблице 2 [2].
Таблица 2
Определение экономической эффективности применения светодиодных ламп в сравнении с лампами накаливания
Наименование параметра |
Лампа накаливания |
Лампа светодиодная |
Необходимое количество ламп |
10 |
10 |
Мощность 1 лампы, Вт |
75 |
10 |
Мощность используемого кол-ва ламп, Вт |
750 |
100 |
Общее количество работы часов в день |
7 |
7 |
Общее количество работы часов в год |
2 555 |
2 555 |
Общее потребление э/энергии в день, кВт |
5,250 |
0,700 |
Общее потребление э/энергии в год, кВт |
1 916 |
256 |
Затраты на э/энергию за 1 год, руб. (2,6 руб/кВт) |
4 982 |
664 |
Затраты, связанные с покупкой ламп, руб. (10 шт.) |
120 |
1 470 |
Срок службы лампы, час |
1 000 |
30 000 |
Затраты, связанные с приобретением и заменой перегоревших ламп за 1 год, руб. |
120 |
0 |
Итого затрат за 1 год, руб. |
5 222 |
2 134р. |
Затраты, связанные с приобретением и заменой перегоревших ламп за 5 лет, руб. |
1 533 |
0 |
Итого затрат за 5 лет, руб. |
27 644 |
10 672 |
Полученные результаты свидетельствуют об экономической эффективности применения светодиодных ламп в сравнении с лампами накаливания. Годовая эффективность составит при этом 2,6 раза. Экономическая выгода при использовании LED-светильников в течение 5 лет составит 16 972 руб.
Таким образом, следует отметить необходимость и целесообразность организации использования светильников со светодиодным модулем в особых эксплуатационных условиях [2]. Такие светильники используют, как на промышленных предприятиях, так и в быту. При бытовом освещении применяют наиболее распространенный аналоговый протокол «1–10 B». К наиболее распространенным цифровым протоколам управления системами освещения относятся DMX и Dali [1].
Протоколы DMX и Dali позволяют управлять осветительными установками, где объекты управления могут располагаться на удалении от систем управления на расстоянии от нескольких сотен метров до нескольких километров [1].
Анализ угроз и нарушений безопасности необходимо проводить для связанных с безопасностью применений систем автоматического управления освещением с целью защиты, как от преднамеренных атак, так и от неумышленных изменений параметров функционирования [1].
Безопасность может быть достигнута с помощью компенсирующих мер обеспечения безопасности и выполнения защитных мероприятий, таких как физические (например, механические средства, электронные средства) или организационные [1].
Если связанные с безопасностью коммуникации являются частью PLC-систем, то существует возможность непреднамеренных изменений параметров сетевых устройств. Связанные с безопасностью коммуникационные устройства должны иметь средства защиты от непреднамеренных изменений.
На основании вышеизложенного была построена модель угроз для системы управления освещением по протоколу Dali, представленная в таблице 3.
Модель угроз системы управления освещением
Таблица 3
Описание угрозы |
Содержание угрозы |
Источник |
Вероятнос ть реализаци и угрозы |
Угроза несанкционированного удаленного внеполосного доступа к аппаратным средствам |
Угроза обусловлена невозможностью контроля над механизмом, реализующего функции удаленного доступа на аппаратном уровне, на уровне операционной системы, а также независимостью от состояния питания аппаратных устройств, т. к. данный механизм предусматривает процедуру удаленного включения/выключения аппаратных устройств |
Внешний нарушитель с высоким потенциалом |
Средняя |
Угроза несогласованности правил доступа к большим данным |
Угроза обусловлена недостаточностью мер по разграничению и согласованию доступа к информации различных пользователей в хранилище больших данных |
Внутренний нарушитель с низким потенциалом |
Высокая, для систем наружног о освещени я объектов большой площади |
Угроза подмены беспроводного клиента или точки доступа |
Угроза обусловлена слабостями механизма аутентификации субъектов сетевого взаимодействия при беспроводном доступе |
Внешний нарушитель с низким потенциалом |
Высокая, при наличии беспроводны х сегментов сети |
Продолжение таблицы 3
Угроза перехвата управления автоматизированной системой управления технологическими процессами |
Угроза заключается в возможности осуществления нарушителем несанкционированного доступа к информационной инфраструктуре за счет получения нарушителем права управления входящей в ее состав автоматизированной системой управления технологическими процессами путем эксплуатации уязвимостей ее программного обеспечения или слабостей технологических протоколов передачи данных |
Внутренний нарушитель со средним потенциалом |
Высокая |
Внешний нарушитель с высоким потенциалом |
Маловеро ятна |
||
Угроза перехвата вводимой и выводимой на периферийные устройства информации |
Данная угроза обусловлена недостаточностью мер защиты информации от утечки и контроля потоков данных, а также невозможностью осуществления защиты, вводимой и выводимой на периферийные устройства информации с помощью криптографических средств |
Внутренний нарушитель с низким потенциалом |
Высокая |
Внешний нарушитель с низким потенциалом |
Высокая |
||
Угроза перехвата привилегированного потока |
Угроза заключается в возможности осуществления нарушителем несанкционированного доступа к потоку данных, созданного приложением с дополнительными привилегиями |
Внутренний нарушитель со средним потенциалом |
Маловеро ятна |
Внешний нарушитель со средним потенциалом |
Средняя |
||
Угроза перехвата исключения/ сигнала из привилегированного блока функций |
Угроза заключается в возможности нарушителя получить права на доступ к защищаемой информации путем перехвата исключений/ сигналов, сгенерированных участком программного кода, исполняемого с повышенными привилегиями |
Внутренний нарушитель со средним потенциалом |
Средняя |
Внешний нарушитель со средним потенциалом |
Маловеро ятна |
||
Угроза перехвата одноразовых паролей в режиме реального времени |
Угроза заключается в возможности получения нарушителем управления критическими операциями пользователя путем перехвата одноразовых паролей, высылаемых системой автоматически, и использования их для осуществления неправомерных действий до того, как истечет их срок действия (5–7 мин) |
Внешний нарушитель со средним потенциалом |
Средняя |
Таким образом, на основании проведенного анализа следует сделать вывод о существовании значительной вероятности реализации всех известных угроз безопасности. Поэтому при проектировании систем управления освещением необходимо использовать дополнительные мероприятия и технические решения в целях компенсации рисков, связанных с реализацией представленных угроз, и максимально полно руководствоваться стандартами в области информационной безопасности.
Список литературы Анализ угроз информационной безопасности протоколов и систем управления освещением для светодиодных светильников
- Ивлиев С. Н., Крылова С. Л., Шиков С. А. Анализ угроз информационной безопасности протоколов и систем управления освещением // Вестник Мордовского Университета. - 2018. - Том 28, № 1. - С. 85-94. EDN: QMDAJJ
- Калабкин А. А., Горбунов А. А. Анализ конструкции, особенностей и характеристик современных светодиодных светильников для низковольтных сетей // XLVIII Огарёвские чтения. Нац. исслед. Мордов. гос. университет им. Н. П. Огарёва. Материалы научной конференции. В 3-х частях. Составитель А. В. Столяров. Отв. за выпуск П. В. Сенин. - Саранск. 2020. Часть. 1. - С. 173-178. EDN: OEZMXA
- Сысоева Е. А. Экономическая эффективность использования светодиодных ламп // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. Инновационное развитие. - 2012. - №3 (21). - С. 119-123. EDN: OZOYHF