Security and Privacy in the Smart Grid

Der vermehrte Einsatz von erneuerbaren Energien, welche nicht ständig verfügbar und nur begrenzt speicherbar sind, erschweren die Steuerung der Stromnetze. Zur Anpassung der Energieerzeugung an den tatsächlichen Bedarf werden Smart Grids („intelligente Stromnetze“) aufgebaut, die eine Steuerung des Energieverbrauchs in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit ermöglichen. Die bereits vorhandenen Stromnetze werden hierzu um Kommunikationsnetze erweitert. Smart Meter („intelligente Stromzähler“) die beim Verbraucher eingesetzt werden, senden über die Kommunikationsnetze Messdaten zyklisch an die jeweiligen Stromnetzbetreiber. In Zukunft soll auch eine Steuerung von Haushaltsgeräten möglich werden. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen in Bezug auf Sicherheit und Datenschutz. Die hier vorliegende Arbeit bietet eine kurze Einführung in die Grundlagen zum Thema Smart Grid. Es wird eine Referenzarchitektur definiert und die einzelnen Bestandteile des Smart Grids werden vorgestellt. Eine Auseinandersetzung mit den rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen sowie ein Überblick über den Stand der Entwicklungen intelligenter Stromnetze, insbesondere der Verbreitung von Smart Metern, vervollständigt die Grundlagen. Zusätzlich werden wesentliche Aspekte von Sicherheit und Datenschutz angesprochen. Darauf aufbauend wird die Sicherheit in Smart Grids untersucht. Hierzu werden die Ursachen für Bedrohungen im Rahmen einer Bedrohungsanalyse anhand eines Szenarios analysiert. Abgeleitet von den Ergebnissen der Bedrohungsanalyse werden Risiken innerhalb einer Risikoanalyse evaluiert und Maßnahmen empfohlen, um die festgestellten Risiken zu bewältigenThe increased use of renewable energy sources, which are not constantly available and only limited storable complicate the management of power grids. Smart Grids allowing control of energy consumption depending on availability will be built up in order to adapt energy generation on the actual demand of energy. For this purpose existing power grids are extended by communications networks. Smart meters located at the customer are used to send data periodically to the respective power company via communication networks. For the future there are also plans to control household appliances. This results in new challenges in terms of security and privacy. The following thesis provides a brief introduction to the basics of smart grids. A reference architecture will be defined and individual components of the Smart Grid are presented. A discussion of the legal and regulatory framework as well as an overview about the the current state of development with already installed smart meters completes the Smart Grid basics. In addition, key aspects of security and privacy are addressed. On this basis the security of smart grids is investigated. For this purpose the causes of threats will be analyzed in a threat analysis based on a scenario. Derived from the findings of the threat analysis, risks are evaluated within a risk analysis. Finally measures are recommended to address the identified risks

Internet der Dinge

Dieser Kurs bietet die Einführung zum Thema Internet der Dinge (engl. IoT, Internet of Things). In den ersten Kapiteln werden grundlegende Informationen über IoT präsentiert. Danach folgt die Beschreibung des im IoT am häufigsten eingesetzten Internetprotokolls IPv6, der wichtigsten Anwendungen, des jetzigen Zustands auf dem Markt und der Technologien, welche die Existenz von IoT an sich erlauben. Schließlich werden die wesentlichsten künftigen Herausforderungen behandelt.Peer ReviewedPostprint (published version

Towards a Secure Smart Grid Storage Communications Gateway

This research in progress paper describes the role of cyber security measures undertaken in an ICT system for integrating electric storage technologies into the grid. To do so, it defines security requirements for a communications gateway and gives detailed information and hands-on configuration advice on node and communication line security, data storage, coping with backend M2M communications protocols and examines privacy issues. The presented research paves the road for developing secure smart energy communications devices that allow enhancing energy efficiency. The described measures are implemented in an actual gateway device within the HORIZON 2020 project STORY, which aims at developing new ways to use storage and demonstrating these on six different demonstration sites.Comment: 6 pages, 2 figure

Techniken zur Energiewende - studentische Fachkonferenz im Masterstudiengang Elektrische Systeme

Die studentische Fachkonferenz im Rahmen des Seminars im Masterstudiengang Elektrische Systeme in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik wird zum sechsten Mal veranstaltet. Alle Studierenden erarbeiten unter dem vorgegebenen Rahmenthema eigene Beiträge, recherchieren, ergänzen, stellen die aktuellen Erkenntnisse zu wissenschaftlichen Publikationen zusammen. Die Energiewende ist seit einigen Jahren ein heiß diskutiertes Thema. Die dezentrale Energieversorgung unter Anwendung erneuerbarer Quellen, insbesondere Wind- und Solarkraft, ist langfristig gesehen die einzige Antwort auf die Ausbeutung der Erde und Zerstörung der Umwelt durch Gewinnung nichtregenerativer Energien, insbesondere Öl, Erdgas und Uran. Allerdings gibt es noch viele Bereiche, die intensive wissenschaftliche und entwicklungstechnische Arbeiten benötigen. Wie aus dem Titel durch Verwendung des Wortes „zur“ anstatt „der“ schon erkennbar, werden in dieser Fachtagung weniger die Techniken betrachtet, die schon zum Einsatz kommen, sondern zukünftige Techniken, die gedanklich auf Papier gebracht wurden, oder inzwischen das Stadium der Machbarkeitsstudie erreicht haben. Das Thema Energiewende beinhaltet ein sehr breites Feld von Techniken. Daher haben sich die Teilnehmer auf nur wenige, wichtige Gebiete konzentriert: Regenerative Energiegewinnung, Elektromobilität, Speichertechnologien und Smart Grid. Durch das intensive Befassen mit diesen Themen haben sich die Studierenden zum ersten Mal richtig mit den Problemen der Energiewende vertraut gemacht. Sie haben dabei erkannt, dass für die Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik und Informationstechnik überaus vielfältige, spannende und auch aus gesellschaftspolitischer Sicht notwendige und lohnende Aufgaben auf sie warten

State-of-the-art integration of decentralized energy management systems into the German smart meter gateway infrastructure

The German Smart Meter Gateway (SMGW) infrastructure enables digital access to metering data and distributed energy resources by external parties. There are, however, various restrictions in order to guarantee the privacy of consumers, and strong security requirements. Furthermore, in the current state of development, there are still several challenges to overcome in order to implement demand side management (DSM) measures. In this paper, we present a prototype enabling DSM measures within the SMGW infrastructure, using the smart grid traffic light concept. The prototype implements an automated decentralized energy management system (EMS) that optimally controls an electric vehicle charging station. In the development of this prototype, we did not only evaluate five of the seven available SMGW devices, but also push the limits of the infrastructure itself. The experiments demonstrated the successful implementation of the intended DSM measure by the EMS. Even though there are technical guidelines standardizing the functionality of SMGWs, our evaluation shows that there are substantial differences between the individual SMGW devices

Internet of Things: A Model for Cybersecurity Standards and the Categorisation of Devices

The networking of physical devices, including their infrastructure and data, is known as the Internet of Things. The number of networked devices is con- stantly increasing over the last years and is expected to continue to rise in the future. This also results in an increasing number of attacks on these devices which are considered potentially insecure. The reasons for the lack of cyber- security are diverse and lead, for example, to botnets and similar problems. Mandatory standards and guidelines can help to ensure cybersecurity re- gardless of a fast pace of development and a low price of the devices. In some areas, the development of these guidelines is already well advanced, ideally across countries as a European standard. However, problems with standardiza- tion are the different definitions of device categories and thus, the assignment of a device to a standard. Even in academia, definitions and categories for Internet of Things devices are ambiguous or completely lacking. This makes it difficult to find relevant publications. Therefore, a model of the Internet of Things was researched to solve these problems and define clear categories. The model divides the Internet of Things into categories, supplements the definitions with characteristics and distinguishes the different device types. The architectures and associated components are also considered. The model can be applied to all devices and available cybersecurity standards which is shown by mapping them to the model. The real-world applications are diverse and illustrated as different use cases. As digitalization evolves rapidly, the researched model is designed to adapt flexibly to new developments

Auf dem Weg zur individualisierten Medizin - Grid-basierte Services für die EPA der Zukunft.

Personalized Medicine is of paramount interest for many areas in Medical Informatics. Therefore genotype data as well a phenotype data about patients have to be available. This data will be stored in Electronic Health Records or – patient controlled - in Personal Health Records. As the amount of (raw) data is rising continuously, methods for a secure data administration have to be found. Grid Services offer data storage, can support data retrieval and the presentation of the data. The basic security services could be provided by the German health professional infrastructure, but there are many security challenges to be faced