While the digitization of power distribution grids brings many benefits, it also introduces new vulnerabilities for cyber-attacks. To maintain secure operations in the emerging threat landscape, detecting and implementing countermeasures against cyber-attacks are paramount. However, due to the lack of publicly available attack data against Smart Grids (SGs) for countermeasure development, simulation-based data generation approaches offer the potential to provide the needed data foundation. Therefore, our proposed approach provides flexible and scalable replication of multi-staged cyber-attacks in an SG Co-Simulation Environment (COSE). The COSE consists of an energy grid simulator, simulators for Operation Technology (OT) devices, and a network emulator for realistic IT process networks. Focusing on defensive and offensive use cases in COSE, our simulated attacker can perform network scans, find vulnerabilities, exploit them, gain administrative privileges, and execute malicious commands on OT devices. As an exemplary countermeasure, we present a built-in Intrusion Detection System (IDS) that analyzes generated network traffic using anomaly detection with Machine Learning (ML) approaches. In this work, we provide an overview of the SG COSE, present a multi-stage attack model with the potential to disrupt grid operations, and show exemplary performance evaluations of the IDS in specific scenarios.


翻译:虽然电力分配网的数字化带来许多好处,但它也为网络攻击带来了新的弱点。为了在新出现的威胁环境中维持安全操作,检测和实施针对网络攻击的对策至关重要。然而,由于缺乏用于反措施开发的针对智能网的公开攻击数据,模拟数据生成方法提供了提供所需数据基础的潜力。因此,我们提议的办法为在SG共同模拟环境中的多阶段网络攻击提供了灵活和可扩展的复制。COSE由能源网模拟器、操作技术模拟器和现实信息技术进程网络的网络模拟器组成。侧重于COSE的防御和进攻性使用案例,我们的模拟攻击器可以进行网络扫描、发现弱点、利用弱点、获得行政特权,并对OT装置执行恶意指令。作为示范性反措施,我们提出了一个内建网络攻击探测系统,利用机器学习的反常探测器模拟器分析网络流量。在这项工作中,我们提供了对COSE-SE的具体操作的破坏性评估,我们向IPSE-DSA展示了当前系统具体攻击的模拟性操作。

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