Smart Grid und die Verwundbarkeit von IT-Systemenpiv-o.de/wordpress/wp-content/uploads/1.3-Engel-DGS...Cyberwar? ag cksache 17/ 5672 hlperiode 1 cht e sch ordnung) b – eines Ausfalls

Tomi Engel

Smart Grid und dieVerwundbarkeit von IT-Systemen

Berlin - 19.11.2015

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100% abhängig von Energiespeichern

… die auch noch meist in fremden Ländern liegen.

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Foto: Wikipedia, United States Navy, U.S. Air Force photo/Staff Sgt. Brian Ferguson

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Foto: Wikipedia, US News

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Quelle: ARD Sendung … z.B. via: https://www.youtube.com/watch?v=C8mvxStTfTw

13.01.15 20:14Schlachtfeld Internet - Reportage & Dokumentation - ARD | Das Erste

Page 1 of 5http://www.daserste.de/information/reportage-dokumentation/dokus…ndr/12012015-geschichte-im-ersten-schlachtfeld-internet100.html

Die Story im Ersten: Schlachtfeld Internet | Video verfügbar bis 19.01.2015

SENDETERMIN Mo, 12.01.15 | 23:30 Uhr

Die Story im Ersten – Schlachtfeld InternetWenn das Netz zur Waffe wird

Das Internet ist in bisher kaum bekanntem Ausmaß "Aufmarschgebiet" für die digitalen

Truppen der Kriege des 21. Jahrhunderts. In einem exklusiven Interview mit dem

amerikanischen Sender WGBH, dem NDR und Servus TV enthüllt Whistleblower Edward

Snowden, wie die NSA und andere Nachrichtendienste das Netz zur Waffe machen.

Eindringlich warnt der ehemalige Mitarbeiter der NSA, das weltweite Abhören und

Datensammeln der NSA sei nur die Vorstufe, die einem weiterreichenden Ziel diene. Das

Cyber Command der Vereinigten Staaten marschiere über digitale Schwachstellen ein, um

das Internet zu besetzen – und dann gezielt angreifen zu können. Snowden benennt

konkrete Programme und beschreibt, was passieren kann, wenn die USA künftig Krieg im

Netz führen. Menschen werden sterben, warnt Snowden. "Das Internet sollte Frieden und

Demokratie fördern und keine Waffe sein", so der Whistleblower.

Deutschland Drehkreuz des digitalen Krieges

Das exklusive Interview ist Herzstück der Dokumentation "Schlachtfeld Internet – Wenn

das Netz zur Waffe wird". In Zusammenarbeit mit deutschen Experten und amerikanischen

Kollegen haben die Autorinnen Svea Eckert und Alexandra Ringling bislang

unveröffentlichte Dokumente ausgewertet. Diese belegen, dass Deutschland Drehkreuz des

digitalen Krieges ist.

Auch Edward Snowden warnt, deutsche Server

!!

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Quelle: ARD Sendung … z.B. via: https://www.youtube.com/watch?v=C8mvxStTfTw

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Page 1 of 5http://www.daserste.de/information/reportage-dokumentation/dokus…ndr/12012015-geschichte-im-ersten-schlachtfeld-internet100.html

Die Story im Ersten: Schlachtfeld Internet | Video verfügbar bis 19.01.2015

SENDETERMIN Mo, 12.01.15 | 23:30 Uhr

Die Story im Ersten – Schlachtfeld InternetWenn das Netz zur Waffe wird

Das Internet ist in bisher kaum bekanntem Ausmaß "Aufmarschgebiet" für die digitalen

Truppen der Kriege des 21. Jahrhunderts. In einem exklusiven Interview mit dem

amerikanischen Sender WGBH, dem NDR und Servus TV enthüllt Whistleblower Edward

Snowden, wie die NSA und andere Nachrichtendienste das Netz zur Waffe machen.

Eindringlich warnt der ehemalige Mitarbeiter der NSA, das weltweite Abhören und

Datensammeln der NSA sei nur die Vorstufe, die einem weiterreichenden Ziel diene. Das

Cyber Command der Vereinigten Staaten marschiere über digitale Schwachstellen ein, um

das Internet zu besetzen – und dann gezielt angreifen zu können. Snowden benennt

konkrete Programme und beschreibt, was passieren kann, wenn die USA künftig Krieg im

Netz führen. Menschen werden sterben, warnt Snowden. "Das Internet sollte Frieden und

Demokratie fördern und keine Waffe sein", so der Whistleblower.

Deutschland Drehkreuz des digitalen Krieges

Das exklusive Interview ist Herzstück der Dokumentation "Schlachtfeld Internet – Wenn

das Netz zur Waffe wird". In Zusammenarbeit mit deutschen Experten und amerikanischen

Kollegen haben die Autorinnen Svea Eckert und Alexandra Ringling bislang

unveröffentlichte Dokumente ausgewertet. Diese belegen, dass Deutschland Drehkreuz des

digitalen Krieges ist.

Auch Edward Snowden warnt, deutsche Server

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… und die Computer-Unsicherheit

Cyberwar?

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… ist am ehesten vergleichbar mit Wirtschafts- und Finanzkriegen

Cyberwar?

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r "Attribution?"Wer war es?

… ist am ehesten vergleichbar mit Wirtschafts- und Finanzkriegen … aber anonym!

Cyberwar?

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r "Attribution?"Wer war es?

… ist am ehesten vergleichbar mit Wirtschafts- und Finanzkriegen … aber anonym!

Cyberwar?Deutscher Bundestag Drucksache 17/5672

17. Wahlperiode27. 04. 2011

Berichtdes Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung

(18. Ausschuss) gemäß § 56a der Geschäftsordnung

Technikfolgenabschätzung (TA)

TA-Projekt: Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften –

am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls

der Stromversorgung

Inhaltsverzeichnis Seite

Vorwort des Ausschusses 3

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

I. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

1. Verletzlichkeit moderner Gesellschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2. Stromausfall als Auslöser einer „nationalen Katastrophe“ . . . . . . . . 16

3. Beauftragung, Vorgehen, Aufbau des Berichts . . . . . . . . . . . . . . . . .17

II. Das System des Krisenmanagements in Deutschland . . . . . . . . . . 20

1. Rechtsgrundlagen der Katastrophenbewältigung . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2. Krisenmanagement in Deutschland: Akteure, Strukturen und

Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 23

III. Folgen eines langandauernden und großräumigen

Stromausfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

1.1 Anmerkungen zu den Ursachen eines langandauernden und

großräumigen Stromausfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

1.2 Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . 31

2. Folgenanalysen ausgewählter Sektoren Kritischer Infrastrukturen . . 32

2.1 Informationstechnik und Telekommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

2.2 Transport und Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.3 Wasserversorgung und Abwasserentsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

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Sicherheit und Unsicherheit von Computern

Verschlüsselung

Zugangskontrolle

Firewalls

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GPS-Spoofing

Biometrie Hacks

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50.000 US-Dollar

Man-in-the-Middle


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“Das einzige System, das 100%ig sicher ist, ist eines das man zu nichts gebrauchen kann!”

Merke

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“We need systems that ‘fail smartly'!"

Bruce Schneier Cryptographie Guru

Quelle: Charles C. Mann, “Homeland Insecurity”, 2002

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Energiewende …

… passiert dort, wo es kein Internet gibt.

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10 Jahren… in nur

= Massenproduktion

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Anzahl der Anlagen

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Smart Gridbraucht zur Kontrolle ein

Die EnergiewendeStrom

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Smart Gridbraucht zur Kontrolle ein

Die EnergiewendeStrom

Baustein für die Energiewende: 7 Eckpunkte für das „Verordnungspaket Intelligente Netze“

I. Die Notwendigkeit eines energiewendetauglichen Smart MeteringDie fluktuierende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stellt besondere Anforderungen an das Strom-versorgungssystem. Dieses muss zur Netz- und Marktintegration der Erneuerbaren stets ausreichend Kapazitäten und Flexibilitäten zum Ausgleich oder zur Abnahme des volatilen erneuerbaren Stroms bereithalten. Zusammenge-halten wird ein solches System von intelligenten Netzen, die nicht nur Strom transportieren und verteilen, sondern stets auch das notwendige Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch sicherstellen müssen. Die hohen

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Die Vorstellungen vom “Smart Grid”

Quelle: EPRI

Indicative smart grid

Source: EPRI

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Quelle: EPRI


Source: EPRI


Source: EPRI

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Quelle: EPRI


Source: EPRI

Der Netzbetreiber als zentraler “allwissender Puppenspieler”

??Indicative smart grid

Source: EPRI

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Quelle: DKE Normungsroadmap - Smart Grids 2.0

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Selbstverständlich existieren weitere Normungsorganisationen, die in den Netzwerkender Smart Grid-Technologien miteinander in-teragieren müssen. Hier sind auf nationalerEbene insbesondere das DIN, auf europäischer Ebene CEN und ETSI sowie auf internationaler Ebene ISO, ISO/IEC JTC1 und ITU-Tzu nennen. Kooperationen mit weiteren Organisationen sind bereits formal größtenteils vereinbart. Im Rahmen dieser Roadmap werdendazu noch weitere neue Abhängigkeiten dokumentiert, speziell mit dem Fokus auf neue The

menfelder wie digitale Energieverbrauchszähler oder Elektrofahrzeuge, sowie neue Verbin

dungen vorgeschlagen.

Der folgende Abschnitt zeigt die IEC-Architek-tur für das Smart Grid der Zukunft. Diese Architektur wird in verschiedenen nationalen undinternationalen Studien zum Thema Smart

Grid-Standardisierung diskutiert und als Kerneiner zukünftigen Automations- und Netzleittechnik von weltweiten Smart Grid-Implemen-

tierungen angesehen.

Energy MarketI Participants

*

U t i l i t y jCustomers

Utility ServiceI P r o v i d e r

OtherBusinesses Application To Application (A2A)

and Business To Business (B2B)Communication

Inter-System / Application Profiles {CIM XML, CIM RDF)

CIM Extensions )(J970 / 6J968 Common Information Model (CIM)

61970 Component Interface Specification (CIS) / 61968 SIDMS

DCDC

Bridges toother Domains

ApplicationInterfaces

Technologymappings 3 t

SCADA Apps EMS Apps DMS AppsMarket

Operation ApEngineering &Maintenance

Apps

External ITApps

Data Acquisition and Control Front-End / Gateway / Proxy Server/ Mapping Services / Role-based Access Control

TC13WG14Meter

Standards

60870-5101&104

61334DLMS >[ ( I

C61850-7-3, 7-4 Object Models

61850-7-2 ACSI

61850-8-1Mapping to MMS

^ ( M a p p i n gJ V to Web Services j

ExistingObject Models

61850-6Engineering

60870-6-802 ]. Object Models J

60870-6-503 >App Services J

60870-6-703 >P r o t o c o l s J

Equipment AndSystem Interfaces

"*] Specific ObjectJ M a p p i n g s

Field Object Models

SpecificCommunication

Service MappingsCommunication Industry Standard Protocol Stacks

(ISO/TCP/IP /Ethernet) Protocol Profiles

Telecontrol CommunicationsMedia and Services

WAN CommunicationsMedia and Services

f 60870-5TC13 RTUs orField WG14 Substation

v / | Systems

61850Substat ion

Dev ices

61850Devices and Systems 60870-6

beyond the using TASE.2Substation I I, Web Services j I

System EngineeringRevenueMeters lEDs, Relays, Meters, Switchgear, CTs, VTsC DERs,

Meters | ( O t h e r " * )I ^Control Centersj

External Systems(Symmetric Client /Server protocols)

Abbildung 6: Die IEC TR 62357 Seamless Integration Reference Architecture (SIA)

Abbildung 6 dokumentiert dabei die einzelnenSchichten der IEC TR 62357 Seamless Integration Reference Architecture [IEC 62357].Sie basiert auf etablierten Standards von IEC/TC 57 und IEC/TC 13 und stellt diese in Relation zueinander. Dabei existieren zwei Schnittstellen zu externen Systemen und Domänen,vor allem im Bereich der Marktkommunikation

(die zumeist national reguliert ist) und der digi

talen Zähler, oftmals auch als „Smart Meter"bezeichnet. Der Rest der betrachteten Architektur ist dabei meist intern innerhalb des je

weiligen Marktteilnehmers (e. g. Netzbetreiberoder Lieferant) organisiert und umgesetzt. DieStandards der IEC SIA (Seamless IntegrationArchitecture) können daher grob den Bereichen„Integration von Anwendungen und Geschäftspartnern", „Integration von Energieanlagen" und

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Quelle: Die IEC TR 62357 Seamless Integration Reference Architecture (SIA)

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“Systeme scheitern an ihrer eigenen Komplexität!”

Merke

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Zentrale Fragen zum "Smart Grid"

Kommunikationist kein Zeichen von

Intelligenz

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r Merke!“Wir brauchen einfache, robuste und eigensichere Lösungen.”

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lügt?

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… auf die jedes Teilsystem eigenständig (dezentral) reagiert.

… gibt es keine zentral Leitstelle

Natur

sondern lediglich große und kleine Ereignisse

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Wettervor- hersage

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… gibt es keine zentral Leitstelle

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Wettervor- hersage

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Grüne Welle

Rechts vor Links

sehr effizient, wenn es funktioniert

funktioniert immer

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Grüne Welle

Rechts vor Links

“Smart-Grid”

100%-EE Grid-Code

Wettervor- hersage

Wetter

…“funktioniert” immer, ist aber nicht zwingend optimalRealität

… ist unsicher aber letztlich auch zeitunkritischTheorie

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GridSense stabilisiert das Verteilnetz. Ohne teure Kommunikation.

Alle stromintensiven Verbraucher wie Boiler, Wärmepumpen, Batterien

oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge werden durch GridSense jeder-

zeit optimal eingesetzt, wobei die GridSense-Technologie je nach Gerät die

jeweils relevanten Parameter berücksichtigt. Eine aufwendige Echtzeitkom-

munikation mit dem Energieversorger ist dazu nicht zwingend erforderlich.

Dies ist ein enormer finanzieller Vorteil gegenüber den bisherigen SmartGrid-

Lösungen.

Ladestationen für E-Mobile

Ladestationen für Elektrofahrzeuge gelten für GridSense genauso

wie alle anderen Verbraucher im Netz als Stromkonsument, der

durch GridSense gesteuert werden kann. Der gesamte Ladeprozess

läuft koordiniert mit allen anderen Bezügern ab. Die Technologie ist

aus diesem Grund in den GridSense-HomeChargeDevices (HCD) von

Alpiq E-Mobility serienmässig eingebaut.

Boiler

Warmwassererhitzer werden oft mit dem Rundsteuer signal ein- und

ausgeschaltet. Im Gegensatz zu heute, wo Boiler hauptsächlich in

der Nacht aufgeheizt werden, steuert GridSense die Lasten, wenn ein

Übermass an neuer erneuerbarer Energie aus Sonne oder Wind zur

Verfügung steht. GridSense orientiert sich deshalb an der Stromver-

fügbarkeit sowie am Stromtarif und berücksichtigt auch die Wasser-

temperatur im Boiler.

Photovoltaikanlage

Die von der Photovoltaik erzeugte Energie wird im Gebäude oder von

einer Anlage optimal eingesetzt. Bei Überkapazität kann der Boiler

zusätzlich aufgeheizt oder die vorhandene Batterie als Zwischen-

speicher benutzt werden.

07.11.14 15:50Tanuja Ganu (Bapat) - IBM

Page 1 of 1http://researcher.watson.ibm.com/researcher/view.php?person=in-tanuja.ganu

Project PagesSmarter Energy Group

Smarter Planet Solutions

WATTALYST: Modeling andAnalyzing Demand ResponseSystems

Professional InterestsComputer Science

Algorithms and Theory

Knowledge Discovery andData Mining

Operations Research

Smarter Energy

ProfessionalAssociationsSociety for Industrial andApplied Mathematics

Tanuja Ganu (Bapat)Technical Staff MemberIndia Research Laboratory, Bangalore, [email protected] +91 080 43043343

Tanuja is Technical Staff Member at Smarter Energy group in IBM Research -India. At IBM Research, her work is focused on demand side managementtechniques and embedded analytics research. This research includes innovativedesign of nPlug (a plug for decentralized micro demand response), SocketWatch(an autonomous appliance monitoring system for detecting electricity wastage andappliance malfunctioning) and EU FP7 project WATTALYST on residential andcommercial demand response.

Her research interests are in energy systems, machine learning, data mining,embedded analytics and optimization. She pursued her Masters in ComputerScience at Indian Institute of Science (IISc), Bangalore.

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Dezentrales Netzmanagement

beobachtet das “reale Wetter” im Stromnetz und handelt automatisch netzstabilisierend.

“Wettervorhersagen” helfen die Zukunft im Stromnetz einzuschätzen … sind aber nicht zwingend notwendig.

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■ x-Millionen dezentrale (egoistische) Akteure

• es wird keine zentrale Leitstelle geben

• Verbraucher werden sich aus dem System verabschieden

■ Sehr dynamische und regionale Systeme

• starke Leistungsschwankungen

• kurze Reaktionszeiten

■ Cyberwar … you ain't seen nothing yet

• Resourcenmangel wird die Menschen nicht "netter" machen

• das “sichere" Smart Grid? … “sichere” Computer?

Eigensicher?

Dynamisch

Dezentral

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Smart GridWas für ein ??

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Smart Gridbraucht ein

Die Energiewende!!Das “Internet" des “Stromnetzes"?

Inselnetzfähig “Keep-it-simple”

Ohne zentrale Leitstelle

Modular

FehlertolerantNicht zerstörbar

anderes

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“Sabotageakte mit Hilfe von Computersystemen werden in der Zukunft zunehmen."

Merke!

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“Das Stromnetz muss auch ohne Computernetze stabil arbeiten."

Merke!Smart Failure!100%-EE-Gridcode

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“Die Energiewende ist dezentral … und bleibt dezentral!”

Merke!

www.dgs.de

Tomi [email protected]

Documents

Smart Grid und die Verwundbarkeit von IT-Systemenpiv-o.de/wordpress/wp-content/uploads/1.3-Engel-DGS...Cyberwar? ag cksache 17/ 5672 hlperiode 1 cht e sch ordnung) b – eines Ausfalls