System for testing the robustness of communication unit LAN of remote data acquisition

Systémy dálkového sběru dat mají široké uplatnění. Jednou z oblastí je i sběr dat v energetice, kdy se odečítá spotřeba elektrické energie při tzv. průběhovém měření. Výhodou dálkového odečtu odebrané elektrické energie je možnost častých odečtů bez nutnosti fyzické přítomnosti u daných elektroměrů. Nevýhodou dálkového sběru dat je, že přenos dat v síti může být předmětem různých typů útoků. Základem jakékoli obrany je důkladná znalost těchto útoků. Obrana proti těmto útokům je možná, ale vyžaduje naši pozornost. Diplomová práce se zabývá problematikou testování odolnosti komunikační jednotky LAN dálkového sběru dat vůči útokům ze sítě Internet. Dále se práce zabývá algoritmy jednotlivých útoků, prostředky potřebnými pro jejich realizaci a mechanismy jejich měření a vyhodnocení. Součástí práce je tematický úvod o zapojení komunikační jednotky a zapojení sestavy pro simulaci útoku. Další část práce se věnuje nalezení dostupných systému a služeb z venkovního Internetu. Hlavní část práce je zaměřena na útoky na dostupnost služeb a odposlech spojení. Závěr práce se zabývá volbou kryptografického systému pro dálkový sběr dat a poukazuje na možnost zrcadlení autentizace. Nastíněn je také problém fyzické bezpečnosti. Výsledkem práce skript realizující všechny popsané útoky.Remote data collection systems are widely used. One of the area is also data collection in energetics, where the energy consumption can be collected daily and presented to users on-line. The advantage of the remote data collection is possibility of frequent readings without a physical presence at the electrometers. The data transmission over the Internet can be subject of various attacks, which is the disadvantage. The understanding of attack method is the most important thing. The protection against the hackers is not complicated, but requires lot of attention. This master's thesis is focused on testing security of the communication unit LAN of remote data acquisition against attacks from the Internet. The next aim of this thesis is to describe algorithm of particular attack, needed recourses for their realization and method of their measurement and evaluation. Communication unit and component composition for attacks simulation is described in the first part of this thesis. The next part is focused on scanning for hosts and ports. The main part of this thesis is focused on the denial of service attacks and man in the middle attacks. In the end of my thesis is described selection of cryptographic system for remote data acquisition and is showed possibility of authentication mirroring. Problems of physical security are described too. The result of this thesis is script implementing all attacks, which are described.

Analysis and modeling of Power Line Communication

Dizertační práce se zaměřuje na analýzu a modelování datové komunikace po silnoproudých vedeních. V práci jsou nejprve popsány základní informace o datové komunikaci po silnoproudém vedení, především její samotný princip, výhody a nevýhody. Dále je definována fyzická vrstva přenosu a podstata modelování. V navazující části jsou kladeny cíle dizertační práce. Jedním z hlavních cílů práce je experimentální ověření vytvořených modelů a vytvoření modelů pro venkovní a vnitřní vedení. Tyto modely s dostatečnou přesností aproximují reálné parametry silnoproudého vedení pro přenos dat. Následuje podrobný rozbor a analýza dosavadního a současného výzkumu v oblasti modelování této komunikace, především pro modely silnoproudého vedení. Na základě této analýzy je stanoven matematický popis modelů vedení a je navrhnut referenční model pro různé scénáře. Pro potřebu analýzy byly v části vlastní řešení realizovány modely komunikačního kanálu, modely vedení a modely rušení. Dále byly v této části realizovány hlavní cíle a to experimentální ověření vytvořených modelů a sestavení modelů pro vnitřní a venkovní vedení. Sloučením jednotlivých modelů vznikne PLC model komunikačního systému se všemi podrobně analyzovanými parametry, které doposud publikované modely neobsahovaly uceleně. Poslední část práce přináší shrnutí výsledků těchto analýz a diskuzi výsledků simulací.The dissertation thesis focuses on the analysis and modelling of power line communication. In first part of the thesis, a basic information of power line communication are described, primarily principle, advantage and disadvantage. The physical layer of the transmission and the fundament of modelling are described later. In the following section the objectives of the dissertation thesis are specified. Experimental verification of the created models and creating of indoor and outdoor models are one of the major goals of this work. These models approximate the real parameters of the power lines communication with sufficient precision. A detailed analysis of existing and current research in power line communication modeling, especially for the power line models, then follows. Based on this analysis a mathematical description of the models is specified and reference model for different scenarios is designed. The communication channel model, power line model and noise model are designed in own solution part. In this part the main goals, experimental verification of created models and designed of models for indoor and outdoor line were also realized. By merging of individual models, PLC communication system model with all parameters analyzed in detail arise. The analyzed parameters which were previously published, do not contain these parameters coherently. The last part of the thesis gives a summary of the results of these analyzes and discussion of simulation results.

Simulation-Based Evaluation of the Performance of Broadband over Power Lines with Multiple Repeaters in Linear Topology of Distribution Substations

Broadband over Power Lines (BPL) is considered a promising communication technology in the concept of Smart Grids. This paper evaluates networks based on BPL, with a focus on the impact of repeaters in the linear topology of distribution substations. In large-scale Smart Grids network planning, positions of repeaters have to be carefully chosen. This article should help to determine such positions and limitations of BPL linear topology networks. Laboratory and on-field measurements and their results are presented in this article. Results show the impact of repeater’s deployment for different testing methodologies also with regard to other already presented studies. Measured values and the determined impacts of repeaters are later used as input data for simulation of the linear BPL topology in terms of network throughput with multiple streams and bottlenecks. These occur especially on lines shared by multiple communicating nodes. Furthermore, the simulation investigates the balancing time of multiple data streams throughput. The simulation shows that the throughput balancing can occupy a significant time slot, up to tens of seconds before the throughput of different streams balances. Also, the more data is generated, the more time the balancing time takes. Additionally, the throughput drop caused by a repeater is determined into the range of 35–60%. Based on the measurement and simulation results, lessons learned are presented, and possible performance improvements are discussed