Blesky nad Swifts Creekem, Austrálie. Kredit: fir0002 / Wikimedia Commons.

Naše civilizace je životně závislá na elektřině. Proto si na elektrické rozvodné sítě po celém dělají zálusk nezávislí i státem placení hackeři, kteří by rádi elektřinu ovládli, ať už je k tomu motivuje cokoliv. Jak úřady, tak i uživatelé elektřiny by pochopitelně uvítali, kdyby byly elektrické sítě proti všemožným online útokům důkladně zabezpečené.

Jenomže ochránit rozvodné sítě, to není jenom tak. Jsou totiž ohromně rozsáhlé. Než elektřina dorazí z elektrárny do zásuvky u vás doma, tak prochází nespočtem míst, na které by mohli zaútočit hackeři a provést tam něco nepěkného. Proto by bylo skvělé mít k dispozici nezávislý monitorovací systém, který by sledoval rozvodnou síť a hledal případné nepřátelské útoky.

Právě takový systém nedávno navrhli vědci a inženýři georgijské techniky Georgia Institute of Technology. A je nanejvýš pozoruhodný. Ke sledování stavu rozvodné sítě totiž využívá blesky bouřek, které řádí tisíce kilometrů daleko. Raheem Beyah a jeho kolegové představili svůj unikátní detekční systém RF-DIDS (podle anglického radio frequency-based distributed intrusion detection systém) na nedávném sympoziu Network and Distributed System Security Symposium (NDSS) v kalifornském San Diegu.

Raheem Beyah druhý zleva. Kredit: Christopher Moore, Georgia Tech.

Beyah tvrdí, že s tímto systémem jsou schopní na dálku detekovat jakýkoliv útok, jehož projevem je změna magnetického pole kolem komponent elektrické stanice. Systém RF-DIDS už otestovali na elektrických stanicích dvou různých zařízení, a také s využitím rozsáhlého počítačového modelování a simulací.

Jak je vývoj takového systému aktuální, ukázal nedávný útok ruských hackerů na Ukrajinu. V prosinci 2015 tam hackeři ovládli vypínače ve 30 elektrických stanicích a zároveň hackli monitorovací systém, takže ukrajinští operátoři se domnívali, že rozvodná síť funguje normálně. Aby tomu nasadili korunu, tak tehdy hackeři zaútočili i na call centra poskytovatelů elektřiny, aby zabránili postiženým lidem dozvědět se, co se vlastně děje. Způsobili tím rozsáhlý blackout, který postihl asi 230 tisíc lidí. Šlo o první známý úspěšný hackerský útok na rozvodnou síť, který postihl asi 0,015 procent denní spotřeby elektřiny v Ukrajině.

Jak takový nezávislý monitorovací systém rozvodné sítě funguje? Používá anténu, která je umístěná poblíž elektrické stanice. S její pomocí detekuje specifické rádiové signály, které při svém provozu vytvářejí komponenty elektrické stanice. Systém RF-DIDS operuje na frekvenci 60 Hz, kterou využívá jenom velmi málo dalších zařízení, takže operátoři mají víceméně jistotu, co to vlastně sledují. Zároveň je nezávislý na stávajících systémech, které dnes zajišťují sledování a kontrolu elektrických rozvodných sítí.

Přesto by se budoucí hackeři, kteří budou obeznámeni s fungováním podobných systémů, mohli pokusit vložit do procesu sledování rozvodné sítě falešné signály, s nimiž by maskovali svůj útok na síť. A právě v této chvíli přijdou ke slovu zmíněné blesky. Jde o to, že blesky vytvářejí v atmosféře jevy, kterým se říká sfériky (anglicky spheric nebo i sferic), čili rádiové atmosférické signály.

Elektrická stanice v australském Melbourne. Kredit: Allalone89 / Wikimedia Commons.

Když někde práskne blesk, tak mimo jiné vytvoří anténu, která vyzařuje množství elektromagnetického záření všemožných vlnových délek. Existuje sice jenom kratičký okamžik, je ale zároveň velmi výkonná. Tak vznikají i sfériky, které se mohou odrážet od svrchních vrstev atmosféry a šířit se na velké vzdálenosti. Mohou oběhnout celý svět, v některých případech i několikrát.

Operátoři, kteří budou monitorovat rozvodnou síť, mohou porovnávat signály sfériků na pozadí signálů ze sledované elektrické stanice, se signály sfériků z jiných zdrojů. Například s některou z asi 70 tisíc elektrických stanic v USA nebo s globální databází blesků. Každým dnem udeří asi tak 3 milionů blesků, takže je takových signálů k dispozici skutečně hodně. A tímto způsobem si operátoři rozvodné sítě ověří, že jejich signály jsou autentické a nikoliv vpašované šikovnými hackery.

Napodobit sfériky by podle odborníků bylo nesmírně obtížné. Jsou velmi specifické. Trvají asi tak milisekundu a pokrývají ohromný rozsah frekvencí. Pokud víme, tak existuje jenom jeden proces, kterým vznikají podobné signály. Je to jaderný výbuch. Zároveň jsou sfériky velmi odlišné od monitorovaných signálů z elektrických stanic, takže není žádný problém tyto dva typy signálů rozlišit. Vědci už mají svůj systém patentovaný a jsou přesvědčeni, že by mohl mít širší využití. 

Literatura
Georgia Institute of Technology 26. 2. 2019.