Update On  Smart Grid Cyber Security  Kshamit Dixit  Manager – IT Security   Toronto Hydro    Ontario  Canada Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  1  Agenda  •  Cyber Security Overview  •  Security Framework  •  Securing Smart Grid Securing Smart Grid  2  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Smart Grid Attack Threats  “Energy control systems are subject to targeted cyber  attacks   Potential adversaries have pursued  progressively devious means to exploit flaws in system  components  telecommunication methods  and common  operating systems found in modern energy systems with  the intent to infiltrate and sabotage vulnerable control  systems ”  “Sophisticated cyber attack tools require little technical  knowledge to use and can be found on the Internet  as  can manufacturers’ technical specifications for popular  control system equipment ”  Source  Roadmap to Secure Control Systems in the Energy Sector   Roadmap to Secure Control Systems in the Energy Sector   The Department of Homeland Security and US Department of Energy  The Department of Homeland Security and US Department of Energy 3  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Critical Infrastructure Security Challenges  • Cyber attacks can change every 30­60 seconds  Cyber attacks can change every 30  •Requires integrated  quick response system   Requires integrated  quick response system   • Convergence of traditionally isolated control systems  •Cyber vulnerabilities introduced to critical systems  Cyber vulnerabilities introduced to critical systems  •Mitigation strategies not as easy as regular IT  Mitigation strategies not as easy as regular IT  • Utilities tend to work internally in silos  •Prevents rapid exchange of identity information between different  Prevents rapid exchange of identity information between different departments  4  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  The Landscape is Changing Around Us We have information from multiple regions outside the United States of cyber intrusions into utilities followed by extortion demands ” “…We have information that cyber attacks have been used to disrupt power equipment in several regions outside the United States In at least one case the disruption caused a power outage affecting multiple cities ” “We do not know who executed these attacks or why but all involved intrusions through the Internet Central Intelligence Agency  2008  Did this include any Smart Grid elements   Did this include any Smart Grid elements 5  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Cyber Security Drivers  Windows  Unix   Proprietary  Use of COTS  hardware  and  software  Vulnerable  protocols  Control  systems  not  designed  with  security  Larger Code  bases  Increasingly  complex  systems  Increased  Attack Surface  Increasing  interconnecti  on and  Integration  Performance  metrics  peer­to­  peer  Increased Risk  to Operations  2 way  control  systems  New  customer  touch points  AMI; Real­time  load shedding  Time of Use;  Billing; 6  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Access Points  Numerous and Diverse  Access Points  Numerous and Diverse v  Due to convergence  the number of access points has  increased   v  v  v  v  v  v  Access from the Internet  Access from corporate users  Access into SCADA LAN  keep operators happy   Access from the vendors  Access from the upstream providers  Metering system connects directly to corporate in many  cases  v  Customer care and billing requires maximum integrity  v  Methods for communications is in open source  v  Defense in depth is the only real countermeasure  v  v  v  v  Zones  Conduits  Layered defense modeling  Unified Threat Management and Anomaly Detection  7  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Emerging Issues  v  Current Smart Grid Meter solution is prescriptive for only one­  Current Smart Grid Meter solution is prescriptive for only one  way control traffic  v  But what about meters deployed with ‘kill switch’ enabled   v  California PCT program can provide a tremendous foundation  v  Future will migrate to 802 x communications  v  How will THAT be secured   v  802 15 4 proven to vulnerable to jamming  Jan 2009   v  How much more vulnerable will the system be   v  What can the vendor do to ensure security of Grid operation  v  Proof of concept to get security keys from chipset  Feb 2009   v  Mobile worm can impact firmware in all meters in mesh grid  because it is ‘smart’   v  What can the utility do to protect metering   v  More than simple IDS deployed to the meter level  More than simple IDS deployed to the meter level – must include defining operational  envelope  v  Security Information and Event Monitoring  SIEM  must be cost effective  scalable   AND non­intrusive to collection operations  intrusive to collection operations 8  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Question – How is Security Being Done   How is Security Being Done   v  Has anyone looked into the cyber security issues of the  Smart Meter system and Smart Grid   v Yes  and it is not pretty  v  How do we protect the control of the meters  our grid  and the customer data   v Delicate balance required  v  How can cyber security be a value  How can cyber security be a value­add to the customer   v Meters and SG must communicate reliably AND securely to  Meters and SG must communicate reliably AND securely to  central location  But how do we enforce the mechanisms   central location  But how do we enforce the mechanisms cell  analog  802 x  BPL   9  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Current and Future Scenario  20 th  Century Grid  21 st  Century Smart Grid  Electromechanical  Digital  One­way communication  if any   Two  Two­way communication  Built for centralized generation  Accommodates distributed generation  Radial topology  Network topology  Few sensors  Monitors and sensors throughout  “Blind”  Self­  ­monitoring  Manual restoration  Semi  Semi­automated restoration  and eventually self­healing  Prone to failures and blackouts  Adaptive protection and islanding  Check equipment manually  Monitor equipment remotely  Emergency decisions by committee and phone  Decision support systems  predictive reliability  Limited control over power flows  Pervasive control systems  Limited price information  Full price information  Few customer choices  Many customer choices  Many customer choices Source  The Emerging Smart Grid  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Current Issues in Smart Grid Cyber Security  Current Issues in Smart Grid Cyber Security vNeed to protect  protect Time of  Use  TOU  data and  access from non­  authorized users  vNeed to protect  protect meters  from being abused as  control channel into grid  operations  vNeed to protect  protect future  two­way communications  for meter activity  vNeed to ensure future  control capability is secure  secure  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  11  Smart Grid Characteristics  Technology   Security  v  Self­healing  v  Empowers and incorporates  the consumer  v  Resilient to physical and  cyber attacks  v  Provides power quality  needed by 21 st  century  users  v  Accommodates a wide  variety of generation options  v  Fully enables maturing  electricity markets  v  Optimizes assets  Services and Applications  Using the data in new ways  Business Integration  Integrating the data with the rest of  the business  Centralized Control  Using the data for visualization and  control  Physical  and  Logical  Security First Level Integration  Collecting the data  Field Communication  Moving the data through the build of  networks  Sensors  Monitoring and detecting the data  12  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Smart Grid Security Components  v  Cyber security policy and procedures  v  Security policy  v  Standard operating procedures  OPSEC   v  Guidelines  v  Smart Grid Security  Cyber security Planning  Security Measurements  v  Strategic planning  v  Tactical planning  v  Architecture and technology  v  v  v  v  v  v  Network segmentation  Tightly controlled communication  Identity and access management  Threat management  Vulnerability management  Policy  Planning  Management   Technology  Services Cyber Security Framework  Services  v  Certification and Accreditation  v  Risk and Security Measurements  v  Security KPI and KRI  v  Real time Security Dashboard  13  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Smart Grid Security Strategy  v  Enterprise Defence­in­Depth Strategy  Depth Strategy  v  Security Assessments  v  Asset Management  v  Network   Application security  v  Education and Awareness Program  Education and Awareness Program 14  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Identity and Access Management  Identity and Access Management Resources  Remote  Access  SCADA  U N I V E R S I T Y  Business  Applications  User  Identity    Access  Management  Strong  Authentication  Physical  Access  Provisioning  HR Approval  Entry into ERP  BU Approval  Business  Worker Requisition Form  HR Purchasing  Provisioning Request  On­boarding  Employees Contractors  Temps  Students Third Parties Vendors  Generate Global UID  Worker Requisition Form  De –Provisioning    Provisioning Request  Role change  Identity Business Processes  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Worker Termination  De –Provisioning Request  Off­boarding   termination  15  Measuring Security  OS  Mitigation  Prevent  SCADA  Database  Security Policy    Procedure Refinement  Procedure Refinement Respond  Correct  Firewall AV IPS   IDS Web Security  Events Sources  Security Dashboard  KRI  KVI  KPX  KPI  Measurements  Smart Grid  VPN  Applications  IAM  Card  NBS  Measure  16  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Measuring Security   Components  Measuring Security   Components Risk Dashboard  OS  Security Dashboard  SCADA  Database  Incident Analysis  Compliance Automation  Respond  Firewall  Forensics  Linux  VPN  Applications  Centralized Event  Management  Correct  Real time  visualization  Mitigation  Prevent  Ops   Security  Command  Centre  Reporting   Analytics  Compliance  IAM  Detect  Card  Events  Normalization  Aggregation  Correlation  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Network Scanner  17  Building Security In by ‘Defence in Depth’  Customer Field  Equipment  Intelligence  Communication  Data  Advanced  Communications  Office  Data  Intelligent Processes  and Applications  Advanced Power  Flow Control  Distributed Energy  Information  CYBER SECURITY  Customer Energy  Management  People  Knowledge  Intelligence  Intelligence Grid Intelligence  Intelligent  Business Decisions  GRID SECURITY  INTEGRATION  18  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Expected Gaps and ‘Solution’ Paths  SECURITY GAPS  POSSIBLE SOLUTION PATHS  Poor protection of critical data  Local encryption; access controls; access  management  Inadequate reliability of collection  mechanism  Communication authentication and access control  Inadequate security of transmission data  Message digests  point­of­origin validation  intrusion  Message digests  point  detection  proprietary encryption  Poor redundancy of Storage Protection  Secure network topology  Insufficient device security  Monitors  tamper­proof devices  integrity checking   Monitors  tamper  self  self­healing networks  Non­scalable Security Solutions  Standards  regulatory efforts  vendor groups  Insufficient security for  Customer  Presentation  Lifecycle integrity  secure web access  server  protection  firewalls  IDS  Insufficient security for Convergence with  SCADA and Corporate  Adaptive protection  zones conduits  multi­tier  Adaptive protection  zones conduits  multi  security  deep  security  deep­packet inspection  Commercial solutions can be leveraged to support budget and time  constraints –  constraints  – but assessments provide tactical understanding  but assessments provide tactical understanding   but assessments provide tactical understanding  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON  Q   A  Q   A Contact ­  Kshamit Dixit  Toronto Hydro  kdixit@torontohydro com  416­42­3343  20  Smart Energy Canada 2009  Toronto  ON