AI和5G技術(shù)助力智能電網(wǎng)應(yīng)對(duì)安全挑戰(zhàn)

AI和5G技術(shù)助力智能電網(wǎng)應(yīng)對(duì)安全挑戰(zhàn)

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本文的主要內(nèi)容：

• 微電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板等智能電網(wǎng)技術(shù)可能有助于遏制氣候變化，并幫助消費(fèi)者更好地控制其能源消耗。
• 智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)建了雙向數(shù)據(jù)流，從而引發(fā)了新的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。
• 人工智能、5G和其他技術(shù)已準(zhǔn)備就緒，可以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，但能源行業(yè)必須繼續(xù)進(jìn)行投資以領(lǐng)先于網(wǎng)絡(luò)攻擊。

對(duì)于能源行業(yè)而言，確保電網(wǎng)安全至關(guān)重要。

如今，保護(hù)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全性，尤其是邊緣設(shè)備的安全性變得越來(lái)越重要。不過，零信任的網(wǎng)絡(luò)安全性，5G連接性和機(jī)器學(xué)習(xí)最終可能會(huì)幫助“智能電網(wǎng)”在面對(duì)攻擊時(shí)變得更有彈性。

盡管向可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變可以幫助確保地球擁有更美好的未來(lái)并減少碳足跡，但智能電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生雙向風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流，從而增加復(fù)雜性。

Sensus分析解決方案副總裁Brian Crow在最近一篇有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)在公用事業(yè)中的作用的文章中說(shuō)，智能電網(wǎng)技術(shù)可以平衡高峰需求，使負(fù)載曲線變平并使能源產(chǎn)生效率更高。

惡意攻擊者可以利用這些雙向流。

電力研究所的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人Christine Hertzog說(shuō)，這些處于邊緣的設(shè)備具有“潛在的影響電網(wǎng)可靠性的潛力”。她說(shuō)，惡意參與者可以將目標(biāo)鎖定在電網(wǎng)上，并且能夠“以戲劇性的方式改變負(fù)載，然后您會(huì)看到電網(wǎng)可靠性方面的一些問題?！?/p>

分布式能源，智能電網(wǎng)加速

新的能源和分配#方法(包括太陽(yáng)能電池板、發(fā)電機(jī)和微電網(wǎng))顯示出遏制氣候變化并幫助消費(fèi)者在高峰使用時(shí)間更好地控制能耗的前景。

智能電網(wǎng)技術(shù)分散了能源輸送，使人們能夠快速連接到較大的電網(wǎng)或與較大的電網(wǎng)斷開連接，并在本地發(fā)電和輸送電能。與當(dāng)今龐大的集中式電網(wǎng)不同，例如，對(duì)微電網(wǎng)的攻擊或破壞不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)。這對(duì)于像加州這樣的大火可能導(dǎo)致自發(fā)電網(wǎng)關(guān)閉的地區(qū)來(lái)說(shuō)非常重要。

但是，智能電網(wǎng)還會(huì)對(duì)較大的電網(wǎng)產(chǎn)生不穩(wěn)定的需求，并向該電網(wǎng)提供雙向流量，從而帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。能源基礎(chǔ)設(shè)施老化會(huì)加劇這些風(fēng)險(xiǎn)。

分布式能源生產(chǎn)(其組件用于智能電網(wǎng))正在增長(zhǎng)。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(International Energy Agency)預(yù)計(jì)，到2024年，可再生能源發(fā)電量將增長(zhǎng)50%，其中太陽(yáng)能光伏發(fā)電和陸上風(fēng)電將占這一增長(zhǎng)的最大份額。

Navigant Research首席研究分析師Peter Asmus說(shuō)：“整個(gè)世界都在朝著依賴現(xiàn)場(chǎng)電源的范式邁進(jìn)，無(wú)論是太陽(yáng)能，備用發(fā)電機(jī)還是其他設(shè)備?！?/p>

“世界正在從大型集中式資源轉(zhuǎn)移到看起來(lái)更像電信，” Asmus說(shuō)。他指出，盡管由于冠狀病毒而使某些部署速度有所放緩，但他預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年中，分布式能源的加速增長(zhǎng)。

電網(wǎng)邊緣給已經(jīng)過時(shí)的電網(wǎng)帶來(lái)了復(fù)雜性

傳統(tǒng)的能源電網(wǎng)本身落后于這些現(xiàn)代發(fā)展。根據(jù)美國(guó)能源部的說(shuō)法，電網(wǎng)的輸電線路和電力變壓器中有70%的使用壽命已超過25年，發(fā)電廠的平均使用壽命已超過30年。美國(guó)電網(wǎng)的某些部分已有一百多年的歷史了。

諸如物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備、邊緣計(jì)算架構(gòu)和機(jī)器學(xué)習(xí)之類的技術(shù)將使電網(wǎng)現(xiàn)代化。示例包括啟用了IoT的備用發(fā)電機(jī)，這些備用發(fā)電機(jī)可為家庭，電動(dòng)汽車充電站或連接的恒溫器提供額外的電力。這些技術(shù)正在迅速成為傳統(tǒng)電網(wǎng)的擴(kuò)展。

根據(jù)“能源市場(chǎng)的物聯(lián)網(wǎng)”報(bào)告，全球能源物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2020年的202億美元增長(zhǎng)到2025年的352億美元，在預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為11.8%。

正如連接的設(shè)備是這個(gè)方程式的一部分一樣，邊緣架構(gòu)也是如此。

邊緣計(jì)算架構(gòu)使計(jì)算和數(shù)據(jù)更接近需要它們的設(shè)備和用戶，以縮短響應(yīng)時(shí)間并減少帶寬需求。無(wú)數(shù)的設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)并駐留在邊緣而不是云中，傳統(tǒng)模式需要從設(shè)備到云再到云往返，從而增加了帶寬需求，延長(zhǎng)了響應(yīng)時(shí)間，并可能帶來(lái)安全隱患。

Hertzog 說(shuō)：“這就是我們所說(shuō)的“電網(wǎng)邊緣”，這是一種范式轉(zhuǎn)變?！?“我們?cè)?jīng)像要塞概念那樣考慮網(wǎng)絡(luò)安全：得有一個(gè)邊界。但是，當(dāng)您談?wù)撾娋W(wǎng)和基于云的應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)時(shí)，就是在吹捧這個(gè)概念。”

電網(wǎng)邊緣架構(gòu)增加了電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)和復(fù)雜性。邊緣設(shè)備可能沒有被頻繁地修補(bǔ)和更新，可能沒有應(yīng)用嚴(yán)格的身份驗(yàn)證協(xié)議，可能與其他關(guān)鍵IT系統(tǒng)共享網(wǎng)絡(luò)并成為滲透的目標(biāo)，或者它們可能包含編寫容易且難以滲透的代碼，成為惡意攻擊者的目標(biāo)。

隨著公用事業(yè)轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)更好的電網(wǎng)管理以及消費(fèi)者利用邊緣設(shè)備(如聯(lián)網(wǎng)電表和電動(dòng)汽車家庭充電站)的優(yōu)勢(shì)，此類安全風(fēng)險(xiǎn)已被放大。因此，安全漏洞現(xiàn)在可以是雙向的，從而使電網(wǎng)不僅可以通過自己的網(wǎng)絡(luò)而且可以通過連接到電網(wǎng)的用戶設(shè)備滲透。

為了解決安全問題，企業(yè)正在為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)。在Omdia最近關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)采用的調(diào)查中，有97%的受訪者表示他們已經(jīng)考慮或正在使用私有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)部署以增強(qiáng)安全性。

人工智能，零信任網(wǎng)絡(luò)安全

解決這些風(fēng)險(xiǎn)的潛在對(duì)策是出現(xiàn)了機(jī)器學(xué)習(xí)和支持IT專業(yè)人員的支持AI的工具。機(jī)器學(xué)習(xí)工具可以在IT專業(yè)人員可能收到的大量警報(bào)中識(shí)別威脅。具有AI功能的網(wǎng)絡(luò)安全工具正成為邊緣安全的關(guān)鍵，因?yàn)槿祟惛緹o(wú)法跟上所有信息。

Hertzog說(shuō)：“大規(guī)模的數(shù)據(jù)已經(jīng)超出了人腦的能力?！?“我們通過新的工具和功能獲得了更多的附加信息，但是吸收和理解這些信息的能力將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)?！?/p>

國(guó)家電網(wǎng)合作伙伴(National Grid Partners)等公司已將AI應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控，并期望將自動(dòng)化用于其他任務(wù)，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)和客戶服務(wù)。

Hertzog表示，人工智能對(duì)于在邊緣驗(yàn)證身份至關(guān)重要，這需要零信任的網(wǎng)絡(luò)安全策略。零信任的基本原理是永遠(yuǎn)不信任，始終驗(yàn)證。

Hertzog指出，這種網(wǎng)絡(luò)安全方法要求在邊緣進(jìn)行智能化以實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證。她說(shuō)：“我們需要分布式智能，以將零信任度降低到精細(xì)級(jí)別?！?“人工智能將參與查看所有活動(dòng)，并查看是否存在異常?！?/p>

“我們可以獲取這些數(shù)據(jù)并為我們的決策提供依據(jù)，” Hertzog說(shuō)。她強(qiáng)調(diào)，此應(yīng)用的真正AI可能在遙遠(yuǎn)的地方，但是自動(dòng)監(jiān)視已經(jīng)到位。

但是，Hertzog還指出，只有在導(dǎo)出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、干凈并且可以使用的情況下，才能進(jìn)行決策的自動(dòng)化。

Hertzog指出，數(shù)據(jù)質(zhì)量差是公用事業(yè)將工作投入數(shù)據(jù)管理以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全的迫切原因。 “研究表明，在涉及AI的項(xiàng)目上花費(fèi)的時(shí)間中，約有80%是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正確的格式，而且僅僅只是準(zhǔn)備將其用于AI。”

人工智能還將要求更高的速度和網(wǎng)絡(luò)切片，允許對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分區(qū)以提供對(duì)電網(wǎng)的不同級(jí)別的訪問，以啟用精細(xì)的安全策略設(shè)置。需要此類細(xì)粒度的策略來(lái)保護(hù)這些分布式網(wǎng)絡(luò)。

Hertzog等人指出，諸如5G連接這一新的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)之類的必然技術(shù)可以通過提供網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)邊緣智能活動(dòng)所需的速度和數(shù)據(jù)強(qiáng)度，從而增強(qiáng)零信任安全性。

“ 5G改變了游戲規(guī)則，” Hertzog說(shuō)。 “這將支持切片網(wǎng)絡(luò)的概念，并能夠更精細(xì)地定義安全策略。這對(duì)零信任有一些影響?！?/p>

同時(shí)，Hertzog表示，雖然5G將增強(qiáng)智能電網(wǎng)安全性，但所需的基礎(chǔ)設(shè)施不是明天就會(huì)出現(xiàn)。甚至要花十年時(shí)間才能推出。

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