Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-03-16T19:32:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTACAO MARCELO_ROEN_MPROF_REDES_2014_VERSÃO_BIBLIOTECA _v3.pdf: 2211041 bytes, checksum: aee34b5460d2874e4152c2a7bdf753e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-16T19:32:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTACAO MARCELO_ROEN_MPROF_REDES_2014_VERSÃO_BIBLIOTECA _v3.pdf: 2211041 bytes, checksum: aee34b5460d2874e4152c2a7bdf753e5 (MD5) Previous issue date: 2017-02-06 / O vertiginoso desenvolvimento a que foram alçadas as tecnologias da informação e comunicações nos últimos anos proporcionou a elas a capacidade de serem instantâneas, assim como dinamizou a troca de grandes volumes de dados, ampliando a velocidade, por meio de equipamentos cada vez menores, mais velozes, com maior capacidade e com um número maior de funcionalidades. Grande parte desses avanços se deve ao surgimento da rede mundial de computadores, que se convencionou chamar de Internet. Essa conexão global, com novas ferramentas e que, nem sempre é possível se saber onde as informações ficam armazenadas, trouxe benefícios e conquistas expressivos para diferentes setores da sociedade. Por outro lado, pari passu a isso, a Internet aumentou a vulnerabilidade, reduziu a privacidade e colocou em xeque a segurança individual, a partir dos chamados ataques cibernéticos, os quais são ações das mais diferentes configurações, que vão desde a transferência de um vírus, capaz de contaminar e comprometer o funcionamento de computadores pessoais ou até mesmo a invasão de rede de grandes corporações, no intuito de provocar prejuízos ou ter benefícios com fraudes cibernéticas; ou de governos, tendo a intenção de privilegiar-se de informações restritas ou, ainda, provocar danos políticos, apossando-se de dados confidenciais. Esses ataques têm se tornado cada vez mais frequentes, e mais graves, com o passar do tempo, fato que, aliado à grande dependência que se passou a ter da tecnologia, fez com que se despertasse o interesse pelo desenvolvimento de estratégias de prevenção contra esses ataques. A parte mais incipiente da estratégia abrange os softwares conhecidos como antivírus, que são “vacinas” desenvolvidas para combater os diferentes tipos de vírus que surgem todos os dias; em nível mais complexo, as corporações criam áreas especializadas na proteção do ambiente tecnológico contra invasões, tendo a responsabilidade de definir estratégias de defesa cibernética. Esse trabalho parte dessas primícias, com o objetivo de abordar a defesa e a segurança cibernética do ponto de vista dos desafios estratégicos enfrentados pelas corporações, focalizando a administração pública federal. No escopo geral, passa pelos conceitos envolvidos e esquadrinha o histórico da evolução das tecnologias pertinentes e, na abrangência mais especifica, trata do cenário brasileiro no âmbito da administração pública federal, ressalta os caminhos trilhados e os principais marcos que o governo brasileiro implantou nos últimos quinze anos. / The vertiginous development of information and communications technologies in recent years has given them the ability to be instantaneous, and also streamlined the exchanging of large volumes of data, increasing speed by means of smaller and faster equipment, with greater capacity and a greater number of functionalities. Most of these advances are due to the emergence of the worldwide computer network, which has become known as the Internet. This global connection, with new tools and that it is not always possible to know where information is stored, has brought significant benefits and achievements to different sectors of society. On the other hand, the Internet has increased vulnerability, reduced privacy and put individual security at risk, from the so-called cyber-attacks, which are actions of the most different configurations, ranging from the transfer of a virus, capable of contaminating and compromising the functioning of personal computers or even the invasion of a large corporation network, in order to cause damages or benefits with cyber fraud; or of government networks, with the intention of obtaining restricted information or even causing political damage by taking confidential data. These attacks have become more and more frequent and more serious, a fact that, with the great dependence on technology, has aroused interest in the development of strategies to prevent them. The most incipient part of the strategy comprises software’s known as antivirus, which are "vaccines" designed to combat the different types of viruses that appear every day; at a more complex level, corporations create specialized areas in the protection of the technological environment against invasions, with the responsibility of defining cyber defense strategies. The objective of this paper is to discuss on cyber security and defense from the point of view of the strategic challenges faced by corporations, focusing on the federal public administration. In the general scope, it goes through the concepts involved and examines the history of the evolution of pertinent technologies and, in the most specific coverage, deals with the Brazilian scenario within the scope of the federal public administration, highlights the developments and the main milestones that the Brazilian government has implemented in the last fifteen years.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Economia, Administração, Contabilidade e Gestão de Políticas Públicas, Departamento de Economia, Programa de Pós-Graduação em Economia, Mestrado em Economia e Gestão do Setor Público, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-01T18:29:39Z No. of bitstreams: 1 2016_FernandoJoséBrustolin.pdf: 1884870 bytes, checksum: 5d4aa8c2a5718ad6fb946359c4782b74 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-01T19:01:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FernandoJoséBrustolin.pdf: 1884870 bytes, checksum: 5d4aa8c2a5718ad6fb946359c4782b74 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T19:01:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FernandoJoséBrustolin.pdf: 1884870 bytes, checksum: 5d4aa8c2a5718ad6fb946359c4782b74 (MD5) / Este trabalho é um estudo de caso do uso do Simulador de Operações Cibernéticas (SIMOC) pelo Exército Brasileiro no treinamento de pessoal em defesa cibernética, sob a perspectiva da gamificação. A partir do referencial teórico apresentado analisou-se a ocorrência de elementos de jogos para determinar se o caso SIMOC é um exemplo de gamificação. Foram coletadas evidências em documentos e por meio de entrevistas realizadas com membros da equipe que trabalha com o SIMOC e com alunos que participaram de treinamentos em que o simulador foi utilizado. Investigou-se a ocorrência de onze elementos de jogos e de outras práticas associados à gamificação do ensino e da instrução. Ao longo deste trabalho é analisada a ocorrência dos onze elementos de jogos que foram investigados e encontrados no caso SIMOC. Além disso, também são apresentados aspectos relevantes das práticas e das situações de uso envolvendo o simulador que foram descobertas durante a pesquisa. Foi unânime entre os entrevistados que a prática por meio do uso de simuladores em instruções técnicas traz benefícios para o aprendizado, desde que a simulação seja realista o suficiente para reproduzir cenários da vida real. / This work is a case study of the use of Cyber Operations Simulator (SIMOC) by the Brazilian Army in staff training in cyber defense, under the perspective of gamification. From the perspective of the theoretical framework presented, the occurrence of gaming elements was analyzed to determine whether the SIMOC case is an example of gamification. Evidence were collected from documents and through interviews made with SIMOC work team members and with students who participated in training in which the simulator was used. The occurrence of eleven elements of games and of other practices associated with the gamification of learning and instruction were investigated. Throughout this work, the occurrence of the eleven elements of games that were investigated and found in the SIMOC case is analyzed. In addition, also are presented relevant aspects and practices of use situations involving the simulator that were discovered during the search. It was unanimous among respondents that the practice using simulators in technical instructions brings benefits for learning since the simulation is realistic enough to replicate real life scenarios.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2017. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-23T16:36:11Z No. of bitstreams: 1 2017_GustavoAndradeBruzzeguez.pdf: 2394160 bytes, checksum: c28f3f1d732b548a557f1a9cc46f87d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-24T19:35:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_GustavoAndradeBruzzeguez.pdf: 2394160 bytes, checksum: c28f3f1d732b548a557f1a9cc46f87d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-24T19:35:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_GustavoAndradeBruzzeguez.pdf: 2394160 bytes, checksum: c28f3f1d732b548a557f1a9cc46f87d8 (MD5) Previous issue date: 2018-07-23 / Nos últimos anos, pesquisadores vêm demonstrando a possibilidade de implementação de códigos maliciosos em circuitos integrados durante a fabricação destes dispositivos. A ameaça, que ficou conhecida como hardware trojan, vem atraindo a atenção dos governos e da indústria, dado que potencialmente envolve questões de espionagem e guerra cibernética. Diversos estudos vem sendo desenvolvidos na comunidade acadêmica mundial, em particular nos últimos 5 anos, conforme se constatou no levantamento bibliográfico com uso do enfoque meta-analítico. Não obstante, no Brasil, pouco se tem falado sobre o tema. Recentemente, o Gabinete de Segurança Institucional da Presidência da República publicou a Estratégia de Segurança da Informação e Comunicações e de Segurança Cibernética da Administração Pública Federal 2015-2018, o que demonstra a vontade do Estado brasileiro em equacionar os problemas afetos à área cibernética, por meio do planejamento e da coordenação de esforços dos órgãos públicos, em parceria com a sociedade. Trabalhando a partir dos Objetivos Estratégicos declarados nessa Estratégia, e utilizando-se de conceitos do Balanced Scorecard e da metodologia 5W2H, o trabalho propôs desdobramentos, no nível tático, de tais Objetivos, de forma que a Estratégia possa também abordar as questões associadas à ameaça do hardware Trojan. Não obstante os avanços notados na área cibernética, observa-se que o país encontra-se vulnerável à ameaça do hardware Trojan, seja pela incapacidade de detecção da ameaça, seja pela ausência de ações governamentais focando especificamente o problema. / In recent years, researchers have been demonstrating the possibility of malicious code being introduced into integrated circuits during the fabrication of these devices. The threat, which has become known as hardware Trojan, has attracted the attention of governments and industry as it potentially involves espionage and cyber warfare issues. Several studies have been developed in the world academic community, in particular in the last 5 years, as was verified in the bibliographical survey using the meta-analytic approach. Nevertheless, in Brazil, little has been said about the subject. Recently, the Office of Institutional Security of the brazilian Presidency of the Republic has published the Strategy for Information Security and Cybersecurity of the Federal Public Administration 2015-2018, which demonstrates the Brazilian State’s willingness to address the problems to the cybernetic area, through the planning and coordination of efforts of public agencies, in partnership with society. Working from the Strategic Objectives stated in this Strategy, and using concepts from the Balanced Scorecard and the 5W2H methodology, the work proposed a tactical level development of these Objectives, so that the Strategy could also address issues associated with the hardware Trojan threat. Despite the notable advances in the area of cybernetics, it’s noted that the country is vulnerable to the threat of hardware Trojan, either by the inability to detect the threat or by the absence of government actions specifically focusing on the problem.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciência da Informação, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Informação, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-11-10T16:00:31Z No. of bitstreams: 1 2015_RaulCarvalhodeSouza.pdf: 7798011 bytes, checksum: 4b25bdb86972a16ca6cc0d3c3e811502 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2015-12-04T14:02:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RaulCarvalhodeSouza.pdf: 7798011 bytes, checksum: 4b25bdb86972a16ca6cc0d3c3e811502 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-04T14:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RaulCarvalhodeSouza.pdf: 7798011 bytes, checksum: 4b25bdb86972a16ca6cc0d3c3e811502 (MD5) / Há um embate sobre os aspectos objetivos e os aspectos subjetivos no estabelecimento da confiança interpessoal organizacional. Na contemporaneidade, esse embate gera riscos na segurança da informação (SI) e na segurança cibernética. Este estudo procura demonstrar que o espaço informacional está constantemente ameaçado, em risco de violação das propriedades básicas da segurança da informação. Trata também do abuso da confiança como plausível causa do fracasso de algum projeto organizacional, ou mesmo do malogro da organização por completo, devido à violação das propriedades básicas da segurança da informação. Ao mesmo tempo, a pesquisa investiga definições práticas a respeito da confiança e do risco e foi feita com o auxílio da análise de redes sociais (ARS) e da computação, em uma abordagem interdisciplinar da Ciência da Informação (CI) e métodos para análise de vulnerabilidades em engenharia social. Aqui se defende que os profissionais da segurança da informação da atualidade devem formar-se na área da CI, pois poderiam, com esse conhecimento interdisciplinar, utilizando a ARS, estudar modelos de comportamento informacional nas organizações e nas empresas. Assim, poderiam ser identificados e analisados os fluxos de informações e as comunicações. Desse modo, seria possível a identificação de alguns aspectos objetivos em estruturas sociais por meio da observação, de modo exploratório, de uma nova inteligência, necessária para os assuntos de segurança. A engenharia social é considerada uma das grandes ameaças a serem enfrentadas na segurança da informação, principalmente por que é focada no fator humano. O fator humano pode ser o elemento mais resiliente da segurança, mas pode ser explorado tendo-se em vista suas carências e necessidades. A engenharia social alavanca a confiança nos relacionamentos interpessoais para obter vantagens indevidas. Dessa forma, esta dissertação tenta responder à seguinte questão: como podem ser identificados alvos para ataques de engenharia social no que se refere ao abuso de confiança se utilizando como ferramenta a ARS aplicada em dados abertos? ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work demonstrates that there is a challenge on the objective and subjective aspects in establishing the organizational interpersonal trust. This conjectural collision generates risks in information security (IS) and cyber security, nowadays. This study seeks to demonstrate that the information space is constantly threatened, at risk of violation of the basic information security properties. Shows the abuse of trust as plausible cause of the failure of some organizational project, or even the failure of the organization altogether, for breach of the basic information security properties. Investigates objective definitions regarding trust and risk. Research, with the help of social network analysis (SNA), with the help of computing, in an interdisciplinary approach of Information Science (ISc) methods for analysis of vulnerabilities in Social Engineering. Argues that today's information security professionals should be formed in the area of ISc. This security professionals may use this interdisciplinary knowledge to study, with SNA, this information's behavior's models of organizations and businesses. So, may identificaty and analyses communication and information flows. Thus, it would be possible to identify some objective aspects in social structures, through observation, in a exploratory way, in a new intelligence necessary for security issues. Social engineering is considered one of the greatest threats to be faced in information security, mainly because it is focused on the human factor. The human factor can be the most resilient element of security, but it can be explored from your wants and needs. The Social Engineering lever the interpersonal relationships trust for undue advantage. Thus, this dissertation attempts to answer the question of how may be identified as social engineering's targets attack, in regard to trust abuse, with SNA as a tool applied in open data.

Growing demand and concern over climate change are key drivers for renewable sources of electricity and grid modernization. Grid modernization, or the so called smart grid, not only enables renewable sources but also opens the door to new applications with far-reaching impacts such as preventing or restoring outages (self-healing capabilities), and enabling consumers to have greater control over their electricity consumption and to actively participate in the electricity market. According to the Electric Power Research Institute (EPRI), one of the biggest challenges facing smart grid deployment is related to the cyber security of the systems. The current cyber-security landscape is characterized by rapidly evolving threats and vulnerabilities that pose challenges for the reliability, security, and resilience of the electricity sector. Power system state estimators (PSSE) are critical tools for grid reliability, under a system observable scenario, they allow power flow optimization and detection of incorrect data. In this work cyber-attacks are modeled as malicious data injections on system measurements, parameters and topology. The contributions of this work are twofold. First, a model for cyber-attack as a false data injection detection and identification is presented. The presented model considers the minimization of the composed measurement error while applying the Lagrangian relaxation. The presented contribution, enables false data injection attacks detection even if this belongs to the subspace spanned by the columns of the Jacobian matrix and in network areas with low measurement redundancy Second, state-of-the-art solutions consider correction of parameters or topology when measurements are free of error. However, how may one correct measurements if parameters or topology might be simultaneously in error? To solve this problem, a relaxed model is presented and solved iteratively in a continuous manner. Once identified and detected, cyber-attacks in parameters, topology and measurements are corrected. The proposed solution is based on a Taylor series relaxed, composed normalized error (CNE) hybrid approach with Lagrange multipliers. Validation is made on the IEEE-14 and IEEE-57 bus systems. Comparative results highlight the proposed methodology’s contribution to the current state-of-the-art research on this subject. Providing mitigation, response and system recovery capabilities to the state estimator with reduced computational burden, the proposed model and methodology have strong potential to be integrated into SCADA state estimators for real-world applications. / O aumento da demanda e a preocupação com as mudanças climáticas são importantes motivadores para as fontes de energia renováveis e a modernização da rede elétrica. A modernização da rede elétrica inteligentes (REI) ou smart grid, não somente possibilita as fontes de energia renováveis mas também abre portas à novas aplicações de grande impacto como a prevenção e restauração automática de falhas e a possibilidade dos consumidores terem grande controle sobre o consumo de eletricidade e atuação participativa no mercado de energia. De acordo com o Instituto Norte Americano de Pesquisas do Setor Elétrico, um dos principais desafios a ser enfrentado no desenvolvimento das REIs é relacionado a segurança cibernética dos sistemas. O cenário da segurança cibernética atual é caracterizado pela rápida evolução dos riscos e vulnerabilidades que impõe desafios para a confiabilidade, segurança e resiliência do setor elétrico. Neste contexto, estimadores de estado do sistema de potência são ferramentas críticas para a confiabilidade da rede, sob um cenário de observabilidade do sistema eles possibilitam o fluxo de potência do sistema e a análise de dados incorretos. Neste trabalho, ataques cibernéticos são modelados como injeção de dados incorretos em medidas, parâmetros e topologia do sistema. A metodologia proposta possibilita detecção de ataques mesmo se eles pertencerem ao subespaço ortogonal formado pelas colunas da matriz Jacobiana e em áreas do sistema com reduzida redundância de medidas. A solução proposta pelo estado da arte considera correções em parâmetros ou topologia quando medidas estão livres de erros. Porém, como pode-se corrigir medidas se parâmetros ou a topologia estão simultaneamente com erros? Para resolver este problema um modelo relaxado é proposto e resolvido iterativamente. Assim que detectado e identificado, ataques cibernéticos em parâmetros, topologia e/ou medidas são corrigidos. As contribuições específicas do trabalho são: cálculo do desvio padrão para pseudomedidas (iguais à zero) e medidas de baixa magnitude baseado em medidas correlatas e propriedades da covariância; modelo baseado em relaxação lagrangiana e erro composto de medida para identificação e detecção de ataques cibernéticos; estratégia hibrida de relaxamento iterativo (EHRI) para correção de ataque cibernético em parâmetros da rede de modo contínuo e com reduzido esforço computacional e metodologia baseada em ciclo holístico de resiliência para estimadores de estado sob ataques cibernéticos simultâneos em parâmetros, topologia e medidas. A validação é feita através dos sistemas de teste do IEEE de 14 e 57 barras, testes comparativos elucidam as contribuições da metodologia proposta ao estado da arte nesta área de pesquisa. Trazendo as capacidades de mitigação, resposta e recuperação ao estimador de estado com esforço computacional reduzido, o modelo e metodologia propostos tem grande potencial de ser integrado em SCADAs para aplicação em casos reais.

Submitted by Elesbão Santiago Neto (neto10uepb@cche.uepb.edu.br) on 2018-04-25T18:03:35Z No. of bitstreams: 1 PDF - Ahmina Raiara Solsona Oliveira.pdf: 31428777 bytes, checksum: 2df7c3a6815e0074c38a709a4b1d5904 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T18:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Ahmina Raiara Solsona Oliveira.pdf: 31428777 bytes, checksum: 2df7c3a6815e0074c38a709a4b1d5904 (MD5) Previous issue date: 2015-06-01 / CAPES / The Asian presence is constant in cyber conflicts and theses countries are appearing as victims or alleged perpetrators. The high rate of participation in such models of war, added to the fact that countries like Russia, China, India, Japan, Pakistan and the Koreas are considered by the Pentagon as possessor of a cyber-army makes feasible the possibility of strong involvement and Asian commitment to the development of cyber capabilities in the region. Despite the strong technological gap between the states of the Asian Pacific, common threats fostered cooperation and united the continent in search for cybersecurity in the region. Therefore, this master's thesis aims to show the Asian commitment to the regional cyber development and the Chinese use of cyberspace as an extension of its national strategic thinking. The methodology is qualitative, with the case study method applied to China. This academic work is organized in three chapters, plus introduction and closing remarks. The first chapter has concepts and definitions we need to understand the discussions surrounding cyber terms. The second chapter sets out some of the cyber conflicts with Asian participation and highlights three Asian organizations working in pursuit of regional cybersecurity. The third chapter expresses the Chinese perception of cyber warfare, explains the use of cyberspace as a strategic tool for its military and economic development, and reveals their actions in order to prepare for the Cyber Age. The main result of this work has been that the Asian Pacific region is gradually getting involved in cyber conflicts and committing to cooperation for a common cyber security – including through the development of measuring tools for the cyber maturity – and that China sees in cyber warfare the possibility to block out impositions by militarily stronger powers and, through technology transfer, to achieve a military level similar to that of the great powers. / A presença asiática se faz constante nos conflitos cibernéticos com seus países aparecendo como vítimas ou supostos responsáveis. O alto índice de participação em tais modelos de guerra, somado ao fato de países como Rússia, China, Índia, Japão, Paquistão e as Coreias serem considerados possuidores de exército cibernético pelo Pentágono, torna fatível a hipótese de forte envolvimento e compromisso asiático com o desenvolvimento das suas capacidades cibernéticas. Apesar da grande discrepância tecnológica entre os Estados do pacífico asiático, as ameaças comuns fomentaram a cooperação e uniram o continente em busca da sua segurança cibernética. Esta dissertação tem como objetivo explicitar o compromisso asiático com o desenvolvimento cibernético regional e a utilização sínica do espaço cibernético como extensão de seu pensamento estratégico nacional. A metodologia utilizada foi de natureza qualitativa, acrescida do método de estudo de caso aplicado à China. O trabalho está organizado em três capítulos, além de introdução e considerações finais. O primeiro capítulo traz conceitos e definições necessários à compreensão das discussões que circundam o termo cibernético. O segundo capítulo expõe alguns dos conflitos cibernéticos com participação asiática e evidencia três organizações asiáticas que trabalham em busca da segurança cibernética regional. O terceiro capítulo expressa a percepção sínica sobre a guerra cibernética, explica a utilização do espaço cibernético como ferramenta estratégica para seu desenvolvimento militar e econômico e revela suas ações de modo a se preparar para a Era Cibernética. Como resultado principal deste trabalho tem-se que a região pacífico asiática vem gradualmente se envolvendo em conflitos cibernéticos e se comprometendo com a cooperação por uma segurança cibernética comum – inclusive através da elaboração de instrumentos medidores de maturidade cibernética – e que a China vê na guerra cibernética a possibilidade de frustrar ações imperativas por parte de potências militarmente mais fortes e de, por meio da transferência tecnológica, alcançar nível militar similar ao das grandes potências.

Com a tecnologia digital, as redes de comunicação têm sido de fundamental importância para o bom funcionamento das subestações de energia elétrica. Criado em 2002, o padrão IEC 61850 busca harmonizar a diversidade de equipamentos e fabricantes, e possibilitar a integração de dados para que o máximo de benefícios possa ser extraído. Nesse contexto, o protocolo GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), pertinente ao padrão IEC 61850, é um datagrama multicast concebido para funcionar na rede local ou de longa distância que interliga as subestações de energia elétrica. Nos ambientes de longa distância, o tráfego de dentro para fora, e vice-versa, deveria passar por um firewall. Porém, a tecnologia de firewall atual não é capaz de inspecionar as mensagens GOOSE reais ou originadas a partir de um ataque, e afeta o tempo de transferência das mesmas, que, no enlace de comunicação, não deve exceder 5ms. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é desenvolver um firewall em hardware reconfigurável, por meio da plataforma NetFPGA, de modo que o incremento no tempo de propagação de uma mensagem GOOSE, Tipo 1A (Trip), ao transpor o dispositivo de segurança, não ultrapasse 20% do tempo total destinado ao enlace de comunicação. Por ter a capacidade de ser um acelerador, construído por meio de hardware reconfigurável FPGA (Field Programmable Gate Array), a NetFPGA conduz enlaces Gigabit, e torna possível examinar e estabelecer regras iniciais de autorização ou negação para o tráfego de mensagens GOOSE, manipulando os campos do quadro ISO/IEC 8802-3. O incremento no tempo máximo de propagação de uma mensagem com 1518 bytes foi de 77,39 μs, com 77,38 μs de tempo médio. Um algoritmo de criptografia e outro de autenticação também foram testados e mensagens falsas não conseguiram transpor o firewall. No momento atual da pesquisa, concluiu-se que o firewall em NetFPGA, pertinente ao conjunto de recursos de hardware e software destinados a garantir a segurança de uma rede, é capaz de rejeitar mensagens GOOSE falsas e fornecer segurança aos dispositivos ativos de uma subestação, sem atrasos adicionais superiores a 1ms. / With the digital technology, the communication networks have been of fundamental importance for the good performance of power substations. Created in 2002, the IEC 61850 standard seeks for harmonization of the different equipment and manufacturers, enabling the integration of data for maximum performance. In this context, the GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) message, concerning the IEC 61850 standard, is a multicast datagram, designed to operate in LAN or WAN that connects power substations. In the long-distance environment, the propagation time in the communication link must not exceed 5ms. The current firewall technology is not able to differ true GOOSE messages from the ones originated from an attack, and it affects the transfer time of messages. The objective of this research is to develop a reconfigurable firewall hardware, using the NetFPGA platform, so that the increase in propagation time of a GOOSE message, Type 1A (Trip), does not exceed 20% of the total time allocated to the link communication. Due to the ability of NetFPGA of being an accelerator, and having been built by using reconfigurable FPGA (Field Programmable Gate Array) leading to Gigabit links, it was possible to examine and establish initial rules of authorization or denial of GOOSE messages by manipulating some of the fields from the table ISO/IEC 8802-3. The increase in the maximum propagation time of a message of 1518 bytes was 77.39 μs, with the average of 77.38 μs. Fake messages failed to cross the firewall. Results from a process of authentication and encryption were also presented. At the present study, it has been concluded that the firewall using NetFPGA, concerning the hardware and software in order to ensure the security of a network, is able to reject false GOOSE messages and provide security to devices of a power substation without time increments greater than 1ms.

Com a tecnologia digital, as redes de comunicação têm sido de fundamental importância para o bom funcionamento das subestações de energia elétrica. Criado em 2002, o padrão IEC 61850 busca harmonizar a diversidade de equipamentos e fabricantes, e possibilitar a integração de dados para que o máximo de benefícios possa ser extraído. Nesse contexto, o protocolo GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), pertinente ao padrão IEC 61850, é um datagrama multicast concebido para funcionar na rede local ou de longa distância que interliga as subestações de energia elétrica. Nos ambientes de longa distância, o tráfego de dentro para fora, e vice-versa, deveria passar por um firewall. Porém, a tecnologia de firewall atual não é capaz de inspecionar as mensagens GOOSE reais ou originadas a partir de um ataque, e afeta o tempo de transferência das mesmas, que, no enlace de comunicação, não deve exceder 5ms. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é desenvolver um firewall em hardware reconfigurável, por meio da plataforma NetFPGA, de modo que o incremento no tempo de propagação de uma mensagem GOOSE, Tipo 1A (Trip), ao transpor o dispositivo de segurança, não ultrapasse 20% do tempo total destinado ao enlace de comunicação. Por ter a capacidade de ser um acelerador, construído por meio de hardware reconfigurável FPGA (Field Programmable Gate Array), a NetFPGA conduz enlaces Gigabit, e torna possível examinar e estabelecer regras iniciais de autorização ou negação para o tráfego de mensagens GOOSE, manipulando os campos do quadro ISO/IEC 8802-3. O incremento no tempo máximo de propagação de uma mensagem com 1518 bytes foi de 77,39 μs, com 77,38 μs de tempo médio. Um algoritmo de criptografia e outro de autenticação também foram testados e mensagens falsas não conseguiram transpor o firewall. No momento atual da pesquisa, concluiu-se que o firewall em NetFPGA, pertinente ao conjunto de recursos de hardware e software destinados a garantir a segurança de uma rede, é capaz de rejeitar mensagens GOOSE falsas e fornecer segurança aos dispositivos ativos de uma subestação, sem atrasos adicionais superiores a 1ms. / With the digital technology, the communication networks have been of fundamental importance for the good performance of power substations. Created in 2002, the IEC 61850 standard seeks for harmonization of the different equipment and manufacturers, enabling the integration of data for maximum performance. In this context, the GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) message, concerning the IEC 61850 standard, is a multicast datagram, designed to operate in LAN or WAN that connects power substations. In the long-distance environment, the propagation time in the communication link must not exceed 5ms. The current firewall technology is not able to differ true GOOSE messages from the ones originated from an attack, and it affects the transfer time of messages. The objective of this research is to develop a reconfigurable firewall hardware, using the NetFPGA platform, so that the increase in propagation time of a GOOSE message, Type 1A (Trip), does not exceed 20% of the total time allocated to the link communication. Due to the ability of NetFPGA of being an accelerator, and having been built by using reconfigurable FPGA (Field Programmable Gate Array) leading to Gigabit links, it was possible to examine and establish initial rules of authorization or denial of GOOSE messages by manipulating some of the fields from the table ISO/IEC 8802-3. The increase in the maximum propagation time of a message of 1518 bytes was 77.39 μs, with the average of 77.38 μs. Fake messages failed to cross the firewall. Results from a process of authentication and encryption were also presented. At the present study, it has been concluded that the firewall using NetFPGA, concerning the hardware and software in order to ensure the security of a network, is able to reject false GOOSE messages and provide security to devices of a power substation without time increments greater than 1ms.

O protocolo International Electrotechnical Commission (IEC)-61850 tornou possível integrar os equipamentos das subestações de energia elétrica, através de uma rede de comunicação de dados Ethernet de alta velocidade. A utilização deste protocolo tem como objetivo principal a interligação dos Intelligent Electronic Devices (IEDs) para a automatização dos processos no sistema elétrico. As contribuições deste protocolo para a integração do controle e supervisão do sistema elétrico são diversas, porém, o fato de utilizar uma rede de comunicação de dados Ethernet integrada expõe o sistema elétrico à ataques cibernéticos. A norma IEC-62351 estabelece uma série de recomendações para prover segurança à rede de comunicação do sistema elétrico, dentre elas, o gerenciamento da rede de comunicação, a análise dos campos da mensagem Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE) e a utilização de sistemas de detecção de intrusão. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um Intrusion Detection System (IDS) que atende os requisitos de segurança propostos pelo protocolo IEC-62351, para a identificação de ataques à comunicação realizada por mensagens GOOSE do protocolo IEC-61850, e entre equipamentos do sistema elétrico. Para o desenvolvimento desta aplicação, foram identificados os campos que compõem as mensagens GOOSE, de forma a reconhecer os valores esperados em diferentes situações de operação do sistema elétrico. Determinaram-se padrões de comportamento a serem utilizados para discernir mensagens falsas na rede de comunicação. Instalou-se e configurou-se um sistema operacional de tempo real embarcado na plataforma de desenvolvimento Zynq Board (ZYBO), juntamente com o controlador Open-Mul, para gerenciar a rede de comunicação da subestação, através do protocolo OpenFlow, realizando otimizações para o tráfego multicast. Foi desenvolvido um sistema de detecção e bloqueio de mensagens GOOSE falsas que utiliza o protocolo OpenFlow para controle da rede de comunicação do Sistema Elétrico. Desenvolveu-se ainda um sistema inteligente, utilizando-se uma Rede Neural Artificial (RNA) Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input (NARX), para predição do tráfego realizado por mensagens GOOSE e detecção de ataques Distributed Deny of Service (DDOS). Os resultados obtidos demonstraram que o protocolo OpenFlow pode ser uma ferramenta interessante para controle da rede, porém, os fabricantes necessitam amadurecer sua implementação nos switches, para que sejam utilizados em produção nas redes de comunicação das subestações. O sistema de predição do tráfego gerado por mensagens GOOSE apresentou benefícios interessantes para a segurança da rede de comunicação, demonstrando potencial para compor um sistema de detecção de ataques DDOS realizado por mensagens GOOSE, na rede de comunicação das subestações de energia elétrica. / The IEC-61850 made it possible to integrate equipments of electric power system substations to a high-speed Ethernet data communication network. Its main goal is the interconnection of IEDs for the automation of processes in an electrical system. The contributions of this protocol for the integration of the control and supervision of the electrical system are diverse, although an Ethernet network exposes the electrical system for cyber attacks. The IEC-62351 states a series of recommendations to provide security to the communication network of the electrical system, such as the communication network management, the analysis of GOOSE messages and the use of intrusion detection systems. This study describes the development of an IDS that meets the security requirements proposed by the IEC-62351 standard to identify attacks on communication between GOOSE messages exchanged by electrical equipment using IEC-61850. For the development of this application, fields of the GOOSE messages were identified, in order to recognize the expected values in different power system operating conditions. Behaviour patterns were determined to detect false messages on the communication network. A real-time embedded operating system on ZYBO was installed and configured, as well as the OpenMul controller to manage the communication network of the substation through the OpenFlow protocol, performing optimizations for multicast traffic. A detection system and block tamper GOOSE messages, using the OpenFlow protocol for control of the electrical system communication network, were developed. In addition, an intelligent system using an Artificial Neural Network (ANN) Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input (NARX) for predicting of the GOOSE messages traffic and the detection of Distributed Deny of Service attack (DDOS) were also developed. The results obtained show that the OpenFlow protocol may be a valuable tool for network control, however, manufacturers should maturely carry on with its implementation in the switches, so that it be used in substation communication networks. The traffic prediction system of the GOOSE messages presented interesting benefits for the security of the communication network, demonstrating potential to built a DDOS attack detection system performed by GOOSE messages on the communication network of electric power substations.

O protocolo International Electrotechnical Commission (IEC)-61850 tornou possível integrar os equipamentos das subestações de energia elétrica, através de uma rede de comunicação de dados Ethernet de alta velocidade. A utilização deste protocolo tem como objetivo principal a interligação dos Intelligent Electronic Devices (IEDs) para a automatização dos processos no sistema elétrico. As contribuições deste protocolo para a integração do controle e supervisão do sistema elétrico são diversas, porém, o fato de utilizar uma rede de comunicação de dados Ethernet integrada expõe o sistema elétrico à ataques cibernéticos. A norma IEC-62351 estabelece uma série de recomendações para prover segurança à rede de comunicação do sistema elétrico, dentre elas, o gerenciamento da rede de comunicação, a análise dos campos da mensagem Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE) e a utilização de sistemas de detecção de intrusão. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um Intrusion Detection System (IDS) que atende os requisitos de segurança propostos pelo protocolo IEC-62351, para a identificação de ataques à comunicação realizada por mensagens GOOSE do protocolo IEC-61850, e entre equipamentos do sistema elétrico. Para o desenvolvimento desta aplicação, foram identificados os campos que compõem as mensagens GOOSE, de forma a reconhecer os valores esperados em diferentes situações de operação do sistema elétrico. Determinaram-se padrões de comportamento a serem utilizados para discernir mensagens falsas na rede de comunicação. Instalou-se e configurou-se um sistema operacional de tempo real embarcado na plataforma de desenvolvimento Zynq Board (ZYBO), juntamente com o controlador Open-Mul, para gerenciar a rede de comunicação da subestação, através do protocolo OpenFlow, realizando otimizações para o tráfego multicast. Foi desenvolvido um sistema de detecção e bloqueio de mensagens GOOSE falsas que utiliza o protocolo OpenFlow para controle da rede de comunicação do Sistema Elétrico. Desenvolveu-se ainda um sistema inteligente, utilizando-se uma Rede Neural Artificial (RNA) Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input (NARX), para predição do tráfego realizado por mensagens GOOSE e detecção de ataques Distributed Deny of Service (DDOS). Os resultados obtidos demonstraram que o protocolo OpenFlow pode ser uma ferramenta interessante para controle da rede, porém, os fabricantes necessitam amadurecer sua implementação nos switches, para que sejam utilizados em produção nas redes de comunicação das subestações. O sistema de predição do tráfego gerado por mensagens GOOSE apresentou benefícios interessantes para a segurança da rede de comunicação, demonstrando potencial para compor um sistema de detecção de ataques DDOS realizado por mensagens GOOSE, na rede de comunicação das subestações de energia elétrica. / The IEC-61850 made it possible to integrate equipments of electric power system substations to a high-speed Ethernet data communication network. Its main goal is the interconnection of IEDs for the automation of processes in an electrical system. The contributions of this protocol for the integration of the control and supervision of the electrical system are diverse, although an Ethernet network exposes the electrical system for cyber attacks. The IEC-62351 states a series of recommendations to provide security to the communication network of the electrical system, such as the communication network management, the analysis of GOOSE messages and the use of intrusion detection systems. This study describes the development of an IDS that meets the security requirements proposed by the IEC-62351 standard to identify attacks on communication between GOOSE messages exchanged by electrical equipment using IEC-61850. For the development of this application, fields of the GOOSE messages were identified, in order to recognize the expected values in different power system operating conditions. Behaviour patterns were determined to detect false messages on the communication network. A real-time embedded operating system on ZYBO was installed and configured, as well as the OpenMul controller to manage the communication network of the substation through the OpenFlow protocol, performing optimizations for multicast traffic. A detection system and block tamper GOOSE messages, using the OpenFlow protocol for control of the electrical system communication network, were developed. In addition, an intelligent system using an Artificial Neural Network (ANN) Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input (NARX) for predicting of the GOOSE messages traffic and the detection of Distributed Deny of Service attack (DDOS) were also developed. The results obtained show that the OpenFlow protocol may be a valuable tool for network control, however, manufacturers should maturely carry on with its implementation in the switches, so that it be used in substation communication networks. The traffic prediction system of the GOOSE messages presented interesting benefits for the security of the communication network, demonstrating potential to built a DDOS attack detection system performed by GOOSE messages on the communication network of electric power substations.