Der Sondernewsletter des Fraunhofer AISEC zu den Themen Smart Grid und Smart Meter

1. F r a u n h o f e r R e s e a r c h I n stit u ti o n f o r A p p l i e d a n d I n t e g r a t e d S e c u r it y A I S EC
SMART letter 2012
Sondernewsletter des Fraunhofer AISEC zu Smart Grid und Smart Meter
Liebe Leserinnen und Leser,
allerorts in Deutschland rüsten sich die Stadtwerke für die Energiewende und verlegen Glasfaserkabel,
um die Datenströme zu bewältigen, die künftig zwischen Haushalten und Versorgern fließen werden.
Denn in naher Zukunft werden unsere alten Stromzähler, aber auch andere Verbrauchszähler durch
intelligente Zähler, so genannte Smart Meter, ersetzt. Die Daten werden dann direkt zwischen Ver-
sorger und Verbraucher ausgetauscht. Die Installation von Smart Metern ist bei Neubauten (und Kom-
plettsanierungen) laut Gesetz vorgeschrieben und sie sind fester Bestandteil eines noch größeren in-
telligenten Systems – des Smart Grid. Das (Strom)Netz der Zukunft soll die breitflächige
Nutzbarmachung erneuerbarer Energien und die systematische Umsetzung von Energiesparmaßnah-
men ermöglichen. Die Grundlage dafür bilden die Informations- und Kommunikationstechnologien
(IKT). Das IKT-Netz soll den Energietransport steuern, um Energie aus Quellen wie Wind, Sonne, Was-
ser oder Erdwärme effizient zu verteilen (dazu empfehle ich Ihnen den Gastbeitrag von Prof. Broy auf
der nächsten Seite). Während mit Hochdruck daran gearbeitet wird, die physischen Voraussetzungen
für das Smart Grid herzustellen – so wie die Stadtwerke dies mit schnellen Datenleitungen tun – wird
mit nicht minderem Hochdruck an der Sicherheit des intelligenten Stromnetzes gearbeitet. Das
Fraunhofer AISEC gehört zu einem Konsortium aus Wissenschaft, IT-Sicherheitsindustrie und Versor-
gungswirtschaft, das im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie
(BMWi) die Rahmenbedingungen für das künftige Energieinformationsnetz definieren soll. Neben
Der Begriff intelligentes Strom- Netzausbau und Gerätestandards geht es bei diesem Projekt des BMWi unter dem Namen »Sichere
netz (englisch smart grid) um- Informations- und Kommunikationstechnologien für ein intelligentes Stromnetz« um neue
fasst die kommunikative Ver- Sicherheitskonzepte. Diese sollen die Versorgungssicherheit auf der einen und den Schutz der persön-
netzung und Steuerung von lichen Daten der Verbraucher auf der anderen Seite gewährleisten. Zudem widmen sich unsere For-
Stromerzeugern, ... scher am AISEC seit geraumer Zeit der Sicherheit von Smart Metern. In verschiedenen Projekten
arbeiten sie an der Absicherung der Geräte gegen Manipulationsangriffe von außen. Als Teil der Mor-
genstadt-Vision der Fraunhofer-Gesellschaft erarbeiten wir zudem Sicherheitskonzepte, um intelli-
gente Netze von Morgen, zu denen Smart Grids gehören, abzusichern. Darüber möchten wir Sie auf
den folgenden Seiten informieren und Ihnen einen kurzen Einblick in unsere Arbeit gewähren, aber
auch Hintergrundinformationen liefern. Ich möchte Sie auch ganz herzlich zu unserer Tagung Ende
Oktober einladen. Schwerpunkt der Tagung grids – smart, safe, secure ist der Einsatz der IT-Sicher-
heit zur Gewährleistung des sicheren und verlässlichen Betriebs von Smart Grids (safe und secure).
Inhalt Nutzen Sie die Gelegenheit, sich persönlich mit Experten aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft zu
n KT-Architektur für das intelli-
I diesen Themen auszutauschen. Ich würde mich freuen, Sie dort begrüßen zu dürfen.
gente Stromnetz Viel Vergnügen bei der Lektüre des »Smart Letter«
n Smart Meter Security Ihre Claudia Eckert
zt
n usgewählte Projekte zu
A Jet den
Smart Meter Security el
anm
Ihre Claudia Eckert
n Lesenswertes zu Smart Grid
n grids – smart, safe, secure
n mart metering technology
s
workshop
n latest news/links eine Veranstaltung von AISEC und Hanser-Verlag

2. Smart Grid:
IKT-Architektur für das intelligente Stromnetz
Die Energiewende ist politisch ein- Glossar Wenn uns das gelingt, so können wir ein
geläutet. Wir befinden uns damit Smart Grid: Durch IKT-Technik intelligent »Internet der Energie« schaffen, in dem die
gesteuertes Stromnetz
am Beginn eines großen struktu- hohe Anzahl an Energiequellen flexibel ge-
Micro Grid: Lokale Unterstruktur (Teilnetze)
rellen Veränderungsprozesses, in managt werden kann. Das stellt zwar hohe
der Energieerzeugung, -speicherung und
dem sich die Energieerzeugung, de- des Energieverbrauchs Anforderungen an die Modalitäten der En-
ren Verteilung und Nutzung in Super Grid: Koordinierte Übertragung von
ergiekostenabrechnung, fordert jedoch
Deutschland wie auch in Europa Strom über große Distanzen gleichzeitig globale sowie lokale Markt-
nachhaltig (in doppeltem Wortsinn) Virtuelles Kraftwerk: Zusammenschaltung transparenz bis hin zu virtuellen Kraftwer-
verändern wird. Für den Übergang kleiner, dezentraler Stromerzeuger zu einem ken. Ein weiterer möglicher Ansatz ist die
Verbund, der Großkraftwerke ersetzen kann
von zentraler zu dezentraler Ener- Strombörse für den kleinen Verbraucher.
gieversorgung mit dem Mix an er- Prosumer: Im Energiebereich: Einheit, die in Um das zu verwirklichen sind jedoch stan-
zeitlicher Folge sowohl als Verbraucher als
neuerbaren Energien bedarf es auch als Erzeuger im Netz auftritt dardisierte Produkte, ein geregelter Handel
eines effizienten Managements. Wir und einfache Vergleichsinstrumente not-
benötigen intelligente Stromnetze, wendig.
so genannte Smart Grids, auf Basis
von IKT (Informations- und Kommu- ler verarbeiten und unterschiedliche Szena- Wir haben es also letztlich mit zwei Netzen
nikationstechnologien). Auf dem rien errechnen und dementsprechend die zu tun: dem Informationsnetz und dem En-
Weg zu einer dezentralen, regene- Verteilung organisieren. Die IKT soll also ergienetz, das wiederum aus vielen Teilnet-
rativen Energieversorgung müssen helfen, den augenblicklichen und zukünf- zen besteht. Um neue Mehrwerte zu schaf-
wir jedoch noch wesentliche He- tigen Energiebedarf abzuschätzen, mobile fen und neue Businessmodelle einzuführen
rausforderungen meistern. Erzeuger und Verbraucher (Stichwort: Elek- ist es notwendig, Lernkurven zuzulassen
tromobilität) zu steuern und letztendlich di- und Autonomie und Kontrolle im Smart
rekt beim privaten und industriellen Konsu- Grid herzustellen.
In Anbetracht der vielfältigen Quellen für menten zu optimieren.
erneuerbare Energien wie Wind, Wasser,
Sonne oder Erdwärme kommt dem Smart Die Anforderungen an die Architektur eines
Grid eine wichtige und entscheidende Auf- IKT-Netzes sind hoch: Damit sind nicht nur
gabe zuteil. Dazu zählt die Steuerung und die Anforderungen an Logik und Funktio-
Überwachung des Stromnetzes und damit nalität sowie die Interaktion der Kompo-
die Sicherung stabiler Energieversorgung nenten und ihrer Schnittstellen gemeint.
bei dezentralen Erzeugern. Dabei geht es Auch die Hardware (Elektronik) mit schnel-
nicht nur um die Stabilität des Netzes, son- len Kommunikationsverbindungen (z. B.
dern auch um die Qualität des Strom- Glasfasernetz), die Sensorik und Aktuatorik
netzes. Denn die Verbraucher, die Konsu- spielen eine entscheidende Rolle. Zukünftig
menten des Stroms, treten zunehmend als wollen wir in der Lage sein, Energie aus je-
Stromproduzenten auf. Die so genannten dem beliebigen Winkel Deutschlands (und
Prosumer speisen die überschüssige Ener- noch besser Europas) an jeden beliebigen Über den Autor
Prof. Dr. Dr. h.c. Man-
gie, die sie beispielsweise durch Solarkollek- Ort, d. h. dort wo sie gerade benötigt wird,
fred Broy ist Inhaber
toren auf ihren Haus­ ächern gewinnen, ins
d zu leiten. Dafür benötigen wir ein einheit- des Lehrstuhls »Soft-
Stromnetz ein. Um eine stabile Energiever- liches Protokoll für alle Geräte, die am Netz ware Systems En-
sorgung zu gewährleisten sind genaue Vor- angeschlossen sind – ganz gleich, ob es sich gineering«, Fakultät
für Informatik an der
hersagen zu Aufkommen und Bedarf bis um einen Erzeuger oder einen Verbraucher
Technischen Univer-
hin zur Wettervorhersage notwendig. Auch handelt. Zudem muss die Einbindung von sität München. Prof.
diese Aufgabe muss das Smart Grid über- Altgeräten möglich sein. Neben der tech- Broy (*1949) forscht auf dem Gebiet der
nehmen, die Koordination des Energiebe- nischen Herausforderung gibt es hier also Modellierung und Entwicklung komplexer
softwareintensiver Systeme auf wissenschaft-
darfs und der Energieerzeugung – das Wet- noch eine energiepolitische: die Einigung
licher Grundlage.
ter vorhersagen kann es freilich nicht, aber auf Standards. www.professoren.tum.de/broy-manfred/
es kann Daten von Wetterstationen schnel-
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3. Smart Meter Security
S i ch e r h e its ar c h ite ktu r e n fü r Sm art M eter
Sensors
Smart applications Detect fluctuations and distur-
Can shut off in response bance, and can signal for areas
to frequency fluctuations. to be isolated.
Demand mamagement
Use can be shiftet to off-peak
time to save money.
Disturbance
in the grid
Office
Processors
Execute special protection
schemes in microseconds.
Isolatet microgrid
Generators Central power
Energy from small generators plant
Wind farm and solar panels can reduce Storage
overall demand on the grid. Industrial plant Energy generated at off-peak
times could be stored in
batteries for later use.
Quelle: Fraunhofer SIT 2011
Die Sicherheit der einzelnen Komponenten wie z.B. Smart Meter ist Voraussetzung für die Sicherheit des Gesamtsystems Smart Grid.
Der Weg zur Energiewende in Bereits seit Januar 2010 ist in Deutschland stellung sicherer Geräte für Verbraucher zu
Deutschland und Europa führt zu der Einbau von Smart Metern für Neu- ermöglichen, betreibt das Fraunhofer AISEC
einer Verlagerung der Energieein- bauten und bei Komplettsanierungen vor- ein Smart Meter Security Testlabor. Hier
speisung von zentralen Energie- geschrieben. Diese werden in Zukunft in werden marktübliche Smart Meter gezielt
quellen auf dezentrale. Dabei soll den meisten Haushalten installiert sein und auf die Möglichkeiten der Kompromittie-
das intelligente Stromnetz, das den alten Stromzähler abgelöst haben. rung untersucht. Dabei sind bis jetzt zahl-
Smart Grid, eine Steuerungsfunkti- Smart Meter sind in ein Kommunikations- reiche Schwachstellen zu Tage getreten.
on übernehmen. Das auf IKT (Infor- netz eingebunden – sie stehen in perma-
mations- und Kommunikationstech- nentem Kontakt mit den Stromnetzbetrei- »Wir haben an den Angriffen auf Industrie-
nologie) basierende Smart Grid bern und werden von diesen fernausgele- steuerungsanlagen durch Stuxnet und
koordiniert Bedarfe, Erzeugung und sen. Die Geräte werden in Zukunft jedoch Duqu bereits gesehen, dass auch abge-
Verbrauch. Die Verbraucher werden nicht nur Informationen liefern, sondern schottete Steuerungsnetze wie industrielle
in das Smart Grid über so genannte könnten auch steuernde Funktionen über- Steuerungsanlagen nicht automatisch ge-
Smart Meter (intelligente Stromzäh- nehmen. Das gibt ihnen eine besondere si- gen Angriffe resistent sind«, gibt Dr. Frede-
ler) eingebunden, die den Energie- cherheitstechnische Bedeutung, zumal sie ric Stumpf zu bedenken. »Bezogen auf
verbrauch und -bedarf messen sol- sich physisch an Orten befinden, die sich Smart Grid und Smart Meter bedeutet dies,
len und diesen an die Versorger der Kontrolle und Aufsicht der Stromnetz- dass geeignete Schutzmaßnahmen von An-
übermitteln. Dadurch ergibt sich ein betreiber entziehen. Ungesicherte Geräte
­ beginn in die Geräte und Infrastrukturen in-
flexibles Energiemanagement, das könnten manipuliert werden, um beispiels- tegriert werden müssen, um derartige An-
in Echtzeit Strom aus unterschied- weise falsche Verbrauchszahlen an den En- griffe weitestgehend zu vermeiden und zu
lichsten Quellen effizient verteilen ergieversorger zu senden, Verbrauchsdaten verhindern.« Die Angriffsszenarien in einem
kann. (Dazu auch der Beitrag von des Haushaltes auszulesen und vieles mehr. von dezentral erzeugten Informationen ab-
Prof. Broy auf Seite 2) Um die Sicherheitsanforderungen an ein hängigen, rückgekoppelten Netz sind viel-
Smart Grid zu untersuchen und um die Her- fältig: Beim Verbraucher installierte Smart
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4. Meter und Gateways können beispielswei- Diese Bedrohungen hat das Bundesamt für Das Schutzprofil für Smart Meter Gateways
se zum Stromdiebstahl missbraucht wer- Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) bietet jedoch nur unzureichenden Schutz
den. Im schlimmsten Fall könnten sie aber dazu veranlasst, ein Schutzprofil für Smart vor lokalen Angriffen auf Gateways oder
auch, ähnlich einem Botnet, in großer Zahl Meter Gateways zu spezifizieren. Das Smart Meter und unterstellt ebenfalls eine
dazu herangezogen werden, ein Stromnetz Schutzprofil (Protection Profile) für Smart nicht-kompromittierte Gerätesoftware.
durch manipulierte Erzeuger- oder Ver- Meter legt die Schutzziele fest und be- Gemeinsam mit dem Münchener Unter-
brauchsdaten zu stören oder gar zum kol- schreibt in strukturierter Weise mögliche nehmen Giesecke Devrient entwickelt
labieren zu bringen und die Energieversor- Bedrohungen für den sicheren und daten- das Fraunhofer AISEC sichere Architekturen
gung zu gefährden – mit weitreichenden schutzfreundlichen Betrieb dar und legt die für Smart Meter Systeme, die eine deutlich
Folgen für die Volkswirtschaft. Entspre- höhere Resistenz vor Angriffen als das BSI
chend hoch sind die Anforderungen an Protection Profile bieten. Gleichzeitig
die Endgeräte. Die Kommunikation soll der Zertifizierungsaufwand bei
zwischen den beteiligten Geräten der Zertifizierung eines Gateways
muss vor dem Einschleusen nach einem Protection Profile
falscher Daten ebenso geschützt deutlich reduziert werden.
werden wie die Dienste zur Er-
fassung des Stromverbrauchs Die Forscher am Fraunhofer
und der Abrechnung. AISEC analysieren existierende
Smart Grid Komponenten,
Das Team um Dr. Frederic entwickeln sichere Smart Me-
Stumpf forscht daher an Me- ter auf der Basis des Schutz-
thoden und Techniken, um han- profils des Bundesamtes für
delsübliche Smart Meter abzusi- Sicherheit in der Informations-
chern. »Unsere Suche nach technik (BSI), konzipieren
Angriffspunkten bei Smart Me- Smart Grid Referenzarchitek-
tern hat zum Teil überraschend turen und beraten Bedarfsträ-
große Lücken bei den Geräten ger beim Aufbau und Betrieb
zu Tage gefördert.« Die Schnitt- sicherer Smart Grids. Mehr
stellen zwischen den Geräte- über die Smart-Meter-Aktivi-
komponenten sind häufig leicht täten erfahren Sie auf der
zu umgehen und darüber aus- nächsten Seite.
getauschte Daten und Protokol-
le einfach mitzulesen – und zu
manipulieren. Besonders einfach
und damit bedrohlich wird der
Angriff, wenn bis auf das Betriebs-
system hinab zugegriffen werden
Smart Meter lösen zunehmend die klassischen Verbrauchszähler ab, er-
kann. In diesem Fall liegen alle
fordern jedoch ein neues Sicherheitsdenken. Quelle: Meterus
Routinen offen; einer gezielten
Manipulation steht nichts mehr
im Weg. Sogar die kryptographischen Mindestanforderungen für angemessene
Schlüssel sind damit zugänglich und kön- Schutzmaßnahmen zur Erfüllung der fest-
nen beliebig ­ opiert und gegebenenfalls
k gelegten Schutzziele fest. Auf Basis eines
manipuliert werden. Schutzprofils können Produkte geprüft wer-
den, die nach einer positiven Prüfung ein
Zertifikat erhalten und somit nachweislich
die Anforderungen erfüllen.
Kontakt:
frederic.stumpf@aisec.fraunhofer.de n
Weitere Informationen:
www.aisec.fraunhofer.de/smartgrid
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5. Ausgewählte Projekte zu Smart Meter Security
Ein Schwerpunkt der Arbeiten von Fraunhofer AISEC ist die Absicherung von intelligenten Messsystemen wie
Smart Meter und dabei insbesondere die Entwicklung sicherer Smart Meter Gateways. Smart Meter Gateways
stellen eine kritische Komponente dar, da über sie die Verbindung mit dem intelligenten Stromnetz hergestellt
wird. Dass diese Verbindung besonders schützenswert ist, zeigt die Entwicklung eines Schutzprofils (Protection
Profile) beim Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), das einen Rahmen für Sicherheitsstan-
dards von Smart Metern bilden soll. Fraunhofer AISEC entwickelt in zahlreichen Projekten, verlässliche, marktrei-
fe Sicherheitslösungen für Smart Meter Gateways, die das Protection Profile des BSI umsetzen, aber auch darüber
hinaus gehen. Drei ausgewählte Projekte sollen nachfolgend kurz skizziert werden.
1. SecuGate
Entwicklung einer innovativen Sicherheits-
architektur für Smart Meter Gateways
Gemeinsam mit dem Münchener Unter-
nehmen GieseckeDevrient entwickelt das
Fraunhofer AISEC sichere Architekturen für
Smart Meter Systeme, die eine deutlich hö-
here Resistenz vor Angriffen als das BSI Pro-
tection Profile bieten. Gleichzeitig soll der
Zertifizierungsaufwand bei der Zertifizie-
rung eines Gateways nach einem Protec-
tion Profile deutlich reduziert werden. Der
Fokus liegt hierbei auf dem Smart Meter
Gateway, das als zentrale Kommunikations-
einheit zwischen Meternetzwerk, Heim-
netzwerk und dem Backend des Providers
fungiert. Zum Schutz der Vertraulichkeit SecuGate: Gateway und JavaCard3.0 als HSM
und Integrität der Messdaten dient ein
Hardware-Sicherheits-Modul (HSM), das reicht, dass das HSM alle sicherheitsrele- HSM bereits im Vorfeld zu filtern, und eine
über zusätzliche Security-Funktionen als ein vanten Operationen kapselt und ebenfalls GUI-Anwendung, so dass der Verbraucher
nach BSI Protection Profile spezifiziertes der Kommunikationsendpunkt aller Kanäle, über ein am Gateway Board angebrachtes
HSM verfügt, als Vertrauensanker. Sensible über welche sensible Messdaten transpor- Display Verbrauchsdaten und Tarifinformati-
Daten werden damit nur verschlüsselt in si- tiert werden, darstellt. Es ist speziell gehär- onen abrufen kann. Schließlich besitzt das
cherheitskritische Bereiche ausgelagert. tet gegen physische Manipulationsversuche Gateway Board einen Massenspeicher, auf
Diese Architektur trägt als wichtiges Subsy- und bietet auch softwareseitig deutlich we- welchem das HSM verschlüsselte Daten
stem einen erheblichen Teil zur Sicherheit niger Angriffsfläche. Zu den unterstützten auslagern kann. Da die Anforderungen
und Stabilität des Smart Grid bei. Sicherheitsfunktionen zählen unter ande- nicht durch Standard-HSMs umgesetzt wer-
rem die Handhabung des kryptographi- den können, wird auf eine JavaCard 3.0
Das Gateway als zentraler Kommunikati- schen Schlüsselmaterials und der Zertifi- Connected zurückgegriffen, die mit einem
onsknoten muss wesentliche Sicherheits- kate, der Aggregation von Messdaten und Servlet um die Gateway Funktionalität er-
funktionalitäten integrieren. Dafür wurde die Absicherung von Kommunikationskanä- weitert wurde. Die entwickelte Sicherheits-
am Fraunhofer AISEC eine zweigeteilte Ar- len. Außerdem sind Beschleuniger für sym- architektur ist so konzipiert, dass sie auch
chitektur, bestehend aus einem Gateway metrische- und asymmetrische Kryptogra- auf andere Anwendungsszenarien des Am-
Board und einem HSM entwickelt. Dieser phie, Hashfunktionen und Zufallszahlenge- bient Assisted Living z.B. in der Medizin
Ansatz erfordert nicht die Vertrauenswür- nerierung fest integriert. Das Gateway übertragbar ist. Zusätzlich wird der Zertifi-
digkeit der Gerätesoftware und bietet so- Board hingegen unterstützt Anwendungen, zierungsaufwand für Gateway-Hersteller
mit eine deutlich höhere Robustheit und Si- welche als weniger sicherheitsrelevant ein- erheblich verringert, da die wesentlichen Si-
cherheit als der im BSI Protection Profile gestuft werden können. Dazu zählen Fire- cherheitsfunktionen durch das HSM zur
spezifizierte Ansatz. Dies wird dadurch er- wall-Funktionalität, um Anfragen an das Verfügung gestellt werden und dement-
5

6. sprechend die Zertifizierungsanforderungen
durch die JavaCard 3.0 Connected und
dem integrierten Servlet erfüllt werden
würden.
2. SmartMeS – Entwicklung eines
S
­ icherheitskonzepts zu Smart Meter
Security auf Basis des Protection Profile
des BSI
Die Umsetzung des Protection Profile (PP)
des BSI für Smart Meter Gateways stellt
viele Hersteller vor neuartige Herausforde-
rungen. Hierbei ist insbesondere die Anbin-
dung des Hardware Security Modules und
dessen korrekte Einbindung in das Ver-
schlüsselungs- und Authentifizierungskon-
zept des Gateways eine besondere Heraus-
forderung.
SmartMes: Schematische Anordung mit Gateway und HSM als sicheres Element zwischen Smart
Meter und Versorger.
IT-Sicherheitsexperten des Fraunhofer AISEC
haben im Rahmen des Projektes SmartMes
wesentliche Elemente des Protection Profile Die Forscher am AISEC gingen bei diesem und deren Auswirkungen für die Verbrau-
nach Version [V01.01.01] mit vergleich- Projekt sogar einen Schritt weiter und nah- cher und das Energienetz durchgeführt. Re-
baren Komponenten prototypisch umge- men den gesamten Lebenszyklus eines ale Systeme wurden hierbei nicht betrach-
setzt. Weiterhin wurden Sicherheitskon- Smart Meters und Gateways unter die tet, sondern vielmehr aufgrund von
zepte, die über das PP hinaus gehen, Lupe. Dabei wurden alle Sicherheitsaspekte Erfahrungen mit bisher existierenden Syste-
integriert. So wurde beispielsweise das ein- von der Herstellung, über die korrekte und men und deren Schwachstellen eine gene-
gesetzte Hardware Security Module (HSM) sichere Einbringung von Schlüsseln bis hin rische Analyse möglicher Einfallstore durch-
dazu verwendet, die Integrität der auf dem zu Betrieb und Wartung berücksichtigt. führt.
Gateway eingesetzten Software sicherzu-
stellen, d.h. unautorisierte Manipulationen 3. Smart Meter AT – Studie zur
können so erkannt werden. Hierzu wurde S
­ icherheit von Smart-Meter-Systemen
ein Secure Boot umgesetzt, bei dem das in Österreich
HSM als Vertrauensanker agiert und beim Aufgrund einer EU-Direktive, die eine voll-
Bootvorgang die Integrität aller Software- ständige Umstellung des Messwesens im
komponenten (Anwendungen, Betriebssy- Energiebereich auf Smart Meter bis 2022
stem, Bootloader etc.) prüft, um sicherzu- vorsieht, wurde auch in Österreich eine
stellen, dass nur Software geladen und V
­ erordnung bezüglich der Anforderungen
ausgeführt wird, die von einer vertrauens- von intelligenten Messgeräten (IMA-VO) er-
würdigen Quelle freigegeben worden ist. lassen.
Basierend auf der österreichischen IMA-VO
2011 erstellte Fraunhofer AISEC eine Studie
zur Sicherheit von Smart Metern im Falle
der Umsetzung der Verordnung. Dabei wur-
de eine systematische Analyse derartiger
Ausführliche Informationen zu den Smart-
Systeme auf etwaige Angriffsmöglichkeiten Meter-Aktivitäten des Fraunhofer AISEC
erteilt Dr. Frederic Stumpf unter
smart-grid-securty@aisec.fraunhofer.de
Weitere Informationen:
www.aisec.fraunhofer.de/smartgrid
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7. Lesenswertes zu Smart Grid
Ausg e wä h lt e P u b likation e n des Fraunhofer AISEC
Sicherheitsarchitekturen für die Domä- Eckpunkte für ein Herausforderungen und
nen Privatkunde und Verteilnetz unter ­Energieinformationsnetz ­Handlungsempfehlungen
Berücksichtigung der Elektromobilität Claudia Eckert, Christoph Krauß, Peter Claudia Eckert, Christoph Krauß, 2010
Claudia Eckert, Christoph Krauß, 2012 Schoo, 2011
Sicherheit im Smart Grid Sicherheit im Smart Grid
Sicherheitsarchitekturen für die Domänen Privatkunde und
Verteilnetz unter Berücksichtigung der Elektromobilität
Eckpunkte für ein Energieinformationsnetz
Claudia Eckert, Christoph Krauß
Claudia Eckert
Ein Smart Grid ist eine besonders schützens-
werte, kritische Infrastruktur, deren zuver-
lässiger und robuster Betrieb zur Sicherstel-
1101 1110 1010 1101 1011 1110 1110 1111
lung der Energieversorgung gewährleistet
Wie sehen die Sicherheitsanforderungen werden muss. Durch den vermehrten Ein-
der Domänen Privatkunde und Verteilnetz Das Energieinformationsnetz ist eine sicher- satz von Informations- und Telekommuni-
unter Berücksichtigung der Elektromobilität heitskritische Infrastruktur, deren Ausfall oder kationstechnik steigen jedoch die Verletz-
als relevante Teilsysteme von Smart Grids (partielle) Störung gravierende gesellschaft- lichkeit und Verwundbarkeit durch gezielte
aus? Dieser Frage gehen die Autoren Prof. liche und volkswirtschaftliche Schäden nach Angriffe (Terroranschläge, Hackeraktivi-
Dr. Claudia Eckert und Dr. Christoph Krauß sich zieht. Neben den erforderlichen Net- täten, Manipulationsversuche). In diesem
96
in diesem Artikel nach. Hierzu werden für zen, um Daten rechtzeitig, korrekt, Privat- Artikel werden die aufkommenden, neuen
jede Domäne relevante Anwendungsfälle sphären-bewahrend, vertraulich und voll- 90 Herausforderungen zur Absicherung von
Stiftungs-Verbundkolleg
vorgestellt und die relevanten Stakeholder ständig zwischen allen beteiligten Parteien Smart Grids erläutert und Handlungsemp-
in den jeweiligen Domänen als Rollen mit auszutauschen, werden insbesondere auch fehlungen zur Konzeption sicherer Smart
Rechten und Pflichten beschrieben. Ausge- dezentral betriebene, kooperative Manage- Grids gegeben.
hend von den Rollen und den identifizierten mentsysteme und verteilte Service-Platt-
Link
Anwendungsfällen werden Rollen- und do- formen benötigt, um Angebot- und Nach-
Datenschutz und Datensicherheit – DuD
mänenspezifische Sicherheitsanforderungen frage sowohl auf einer mikroskopischen
Volume 35, Number 8 (2011), 535-541,
abgeleitet. Diese Aufteilung erleichtert eine Ebene (räumlicher Nahbereich) als auch auf DOI: 10.1007/s11623-011-0133-8
Konkretisierung und Um- Link einer makro- www.springerlink.com/content/
setzung erheblich. An- Alcatel Lucent Stiftung: skopischen g2443j13g769t377/
schließend wird für jede www.stiftungaktuell.de Ebene (zwi-
Domäne eine Referenzar- Übersicht Publikationen: www.stiftungak- schen Energie-
chitektur beschrieben an- tuell.de/index.php?article_id=21 versorgern, Zu den Autoren
Prof. Dr. Claudia Eckert Direktorin der
hand derer mögliche kon- Länder- und Fraunhofer-Einrichtung für Angewandte
und Integrierte Sicherheit (AISEC), München
krete Umsetzungen der Sicherheitsanforde- Kontinent-übergreifend) zu koordinieren.
und Lehrstuhl an der Fakultät für Informatik,
rungen erläutert werden. Ziel des Artikels Der Artikel gibt einen Gesamtüberblick Technische Universität München
ist es, einen ersten Schritt in Richtung der über die Herausforderungen sowie über die Dr. Christoph Krauß Leiter Innovation und
Erstellung eines umfassenden Sicherheits- unterschiedlichen – technische, juristische, Strategie des Fraunhofer AISEC, München
konzepts zu gehen und eine mögliche sy- organisatorische – Rahmenbedingungen. Kontakt:
stematische Vorgehensweise hierfür exem- Ferner werden einige Angriffs- und Ab- christoph.krauss@aisec.fraunhofer.de n
plarisch zu verdeutlichen. wehrszenarien skizziert und das Sicherheits- Weitere Informationen:
www.aisec.fraunhofer.de/smartgrid
management erläutert.
7

8. [ w w w. g r i d s - t a g u n g . d e ]
grids 23. und 24. Oktober 2012 in München
mart
afe
ecure Programm
jetzt online
!
Tagungsleitung und Fachbeirat
· Dr. Christoph Krauß » Fraunhofer AISEC
· Dr. Jörg Benze » T-Systems Multimedia Solutions GmbH
· Steffen Fries » Siemens AG
· Prof. Dr. Thomas Hamacher » TU München
· Steffen Heyde » secunet Security Networks AG
· Rolf-Dieter Kasper » RWE Deutschland AG
· Prof. Dr. Georg Sigl » Fraunhofer AISEC, TU München
· Jürgen Spänkuch » Infineon Technologies AG
Themenschwerpunkte
· Sicherheit der Smart Grid Infrastruktur · Energiemanagement und Elektromobilität
· Smart Meter und Gateway-Sicherheit · Testen, Evaluieren, Zertifizieren
Beiträge von
BMW Group · Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie · E.ON Netz GmbH ·
ETH Zürich · Fachhochschule Salzburg · Fraunhofer AISEC · Fraunhofer IWES ·
GAI NetConsult GmbH · Infineon Technologies AG · Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ·
OFFIS e.V. · secunet Security Networks AG · Siemens AG · TenneT TSO GmbH ·
Texas Instruments Deutschland GmbH · T-Systems Multimedia Solutions GmbH ·
T-Systems International GmbH · Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H. ·
Westfalen-Weser-Ems Verteilnetz GmbH
Veranstalter
Mit freundlicher Unterstützung von
Kontakt Carl Hanser Verlag GmbH Co. KG · Lucia Femerling / Projektleitung
Kolbergerstr. 22 · DE 81679 München · Tel.: +49 89 99830-674 · Fax: +49 89 99830-157
tagungen@hanser.de · www.grids-tagung.de
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9. Die Veranstalter
Gesetze fordern von Energieunternehmen zum einen den TÜV SÜD AG
verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien, zum anderen einen TÜV SÜD ist einer der weltweit führenden Anbieter technischer
verstärkten Wettbewerb. Dienstleistungen und unterstützt seine Kunden entlang der ge-
samten Wertschöpfungskette mit Beratung, Prüfung, Zertifizierung
Gerade die Nutzung erneuerbarer Energien erfordert einen und Training. Bis heute haben mehr als 16.000 hoch qualifizierte
Umbau des Stromverteilnetzes. Das liegt zum Teil daran, Mitarbeiter an über 600 Standorten weltweit über 280.000
dass zukünftig verstärkt erneuerbare Energie z.B. aus Sonne Produktzertifizierungen durchgeführt und 30.000 Management-
und Wind in das Verteilnetz eingespeist wird. Die Anzahl der systeme zertifiziert. Die Kunden von TÜV SÜD profitieren von mehr
Einspeisepunkte wird sich drastisch erhöhen. Da sich diese als 140 Jahren Erfahrung.
Form der Energieerzeugung nicht nach unseren Verbrauchs-
gewohnheiten richtet, muss ein intelligentes Energie- Fraunhofer ESK
Management eingeführt werden. Dieses erfordert eine Die Fraunhofer ESK verfügt über Expertise für weite Bereiche der smart metering
umfassende Kommunikation innerhalb des Smart Grids. Das IuK, von Übertragungstechnik über Protokolle und Systeme bis
Finden geeigneter Energiespeicher gehört dabei genauso zu zu intelligenten Anwendungen. Ihre Kompetenzfelder Adaptive technologie
den Herausforderungen wie die Realisierung sicherer und Communication Systems, Software Methodology und Mobile
zuverlässiger Metering-Prozesse. Solutions bündeln das Know-how, das in den Anwendungsfeldern
TÜV SÜD, die Fraunhofer ESK und die Fraunhofer AISEC bieten
Automotive und Industrial Communication sowie Communication
Solutions zum Einsatz kommt.
Workshop
Unternehmen auf deren Fragestellungen zugeschnittene
Workshops an – Inhaus oder im Rahmen der TÜV SÜD Aka- Fraunhofer AISEC
demie. Zusammen deckt das Know-how der drei Anbieter die Als Spezialist für IT-Sicherheit entwickelt Fraunhofer AISEC unmit-
technologischen Fragestellungen rund um Smart Metering ab. telbar einsetzbare Lösungen, die vollständig auf die Bedürfnisse
Die Referenten sind Experten für die internationale Standardi- der Auftraggeber ausgerichtet sind. Mehr als 80 hochqualifizierten Für stanDarD-konForme,
sierung, kennen die technologischen Herausforderungen beim Mitarbeiter decken alle relevanten Bereiche der IT-Sicherheit ab.
sichere kommunikation
Betrieb von Smart Metern und beim notwendigen Datentrans- Der Fokus liegt hierbei auf hardwarenaher Sicherheit, dem Schutz
port und verfügen über Know-how beim Datenschutz und der von komplexen Diensten und Netzen sowie der Durchführung von
Datensicherheit. Sicherheits- und Zuverlässigkeitstests.
05/2012
moDul 1: netzmanagement moDul 2: sicherheitskonzepte
Energieerzeuger und Anbieter von Stromzählern müssen sich Im ersten Modul werden grundlegende Fragen zu Smart Im zweiten Modul werden Fragestellungen der Sicherheit,
mit den Folgen der Flexibilisierung des Strommarktes ausein- Metering behandelt, insbesondere die Themen Standardisie- sowohl im Sinne von Funktionssicherheit (Safety) als auch
ander setzen. Ziel des Workshops ist, den Teilnehmern anhand rung und Conncectivity. Die Teilnehmer lernen die relevanten Informationssicherheit (Security) behandelt. Die Teilnehmer
konkreter Anwendungsfälle Grundlagen über die aktuellen Standards kennen und erhalten einen Überblick über den lernen die Anforderungen an sichere Smart Meter Systeme
Entwicklungen im Bereich Netzmanagement, insbesondere Stand der nationalen und internationalen Aktivitäten. und deren Kommunikationseinheiten kennen und bekom-
beim Smart Metering, zu vermitteln und gemeinsam Ansätze men einen Überblick über die relevanten Richtlinen und
zur Ausrichtung des Themas Smart Normen.
Metering im eigenen Unternehmen zu
diskutieren. „ Smart Metering im Smart Grid
„ Smart Metering Szenarien
Der Workshop richtet sich an Entschei- „ Smart Metering
dungsträger und Fachpersonal von „ Standardisierung „ Anforderungen an die sichere Kommunikation
Energieversorgungsunternehmen sowie „ Das Smart Meter als Messgerät „ Anforderungen an sichere Smart Meter Systeme
an Hersteller von Meteringsystemen. „ Das Smart Meter als Teil des Smart Grid (z.B. IEC 61850) „ Nutzerprofile und Privacy
Die beiden Workshopmodule bauen „ Technische und normative Anforderungen an Smart
aufeinander auf, können allerdings Metering „ Technische Normen und Richtlinien
auch separat gebucht werden. „ Internationaler Vergleich „ BSI Schutzprofil
„ TR 03109
Dr.-Ing. Royth v. Hahn „ Connectivity „ IEC 62351
TÜV SÜD AG „ Anforderungsanalyse an die Kommunikationstechnik „ Vergleich zu internationalen Anforderungen,
089 5190-2003, roythphilipp.vonhahn@tuev-sued.de „ Überblick der Technologien Empfehlungen und Lösungen, z.B. NISTIR 7628
„ Drahtgebundene Technologien: PowerLine,
Dr.-Ing. Erik Oswald
Twisted Pair, etc. „ Anwendungsbeispiele
Fraunhofer ESK
„ Drahtlose Technologien: WLAN, Wireless M-Bus,
089 547088-374, erik.oswald@esk.fraunhofer.de
ZigBee, etc.
Dr. Christoph Krauß „ Beispiellösungen
Fraunhofer AISEC
089 322-9986-111, christoph.krauss@aisec.fraunhofer.de
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10. Impressum
Herausgeber: Redaktion:
Fraunhofer Research Institution for Applied
and Integrated Security AISEC
Viktor Deleski Fraunhofer AISEC
Parkring 4, Satz und Layout: @FraunhoferAISEC München | Munich
85748 Garching www.riondesign.de Hier twittert das PR-Team der Fraunhofer Research
Tel.: +49 089 3229986-133 Institution for Applied and Integrated Security AISEC
Fax.: +49 089 3229986-299 Text: http://ais.ec/impressum
presse@aisec.fraunhofer.de Bernhard Münkel
www.aisec.fraunhofer.de http://www.aisec.fraunhofer.de
Weiterführende Informationen zu Smart Grid
Infos
n Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) – Informationen zur Sicherheit bei Smart Metern
https://www.bsi.bund.de/DE/Themen/SmartMeter/smartmeter_node.html
n EU-Datenschützer warnt vor Risiken intelligenter Stromzähler
http://www.heise.de/newsticker/meldung/EU-Datenschuetzer-warnt-vor-Risiken-intelligenter-Stromzaehler-1615193.html
Übersichtseite zu Smart Metering: http://www.heise.de/thema/Smart-Metering
n Orientierungshilfe – datenschutzgerechtes Smart Metering (Leitfaden)
http://www.lda.brandenburg.de/sixcms/media.php/2232/OH_SmartMeter.pdf
n Smart Grid Kompetenzen unseres Technologiepartners Infineon:
http://www.infineon.com/cms/en/product/applications/Smart_Grid/Grid_and_smart_meter_security.html
Newsletter
n Newsletter des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie http://www.bmwi-energiewende.de/index.html
n e-energy - »E-Energy - IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft« ist ein Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirt-
schaft und Technologie in ressortübergreifender Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reak-
torsicherheit. Technologiepartnerschaften in sechs Modellregionen (Smart Energy Regions) entwickeln und erproben Schlüssel-
technologien und Geschäftsmodelle für ein »Internet der Energie«.
Newsletter http://www.e-energy.de/de/newsletter.php , Link zur Animation http://www.e-energy.de/de/animation/
Studien
n Smart Grids Europa http://www.smartgrids.eu/documents/sra2035.pdf
n Energie-Strategien für Europa http://ec.europa.eu/energy/index_en.htm
n Informationen der Europäischen Kommission zu Smart Grids (Übersicht)
http://ec.europa.eu/energy/energy2020/smart_grid/index_en.htm
n Empfehlungen der EU-Kommission zur Einführung intelligenter Zähler (Amtsblatt der Europäischen Union)
http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2012:073:0009:0022:DE:PDF
Blogs
n Smart Grid Security Blog http://smartgridsecurity.blogspot.de/
n Control System Security Blog http://controlsystemsecurity.blogspot.de/
www.aisec.fraunhofer.de/smartgrid http://ais.ec/googleplus