Sécurité des systèmes cyber-physiques d'Énergie : modélisation des menaces, évaluation des risques, ressources, indicateurs et études de cas

Les systèmes cyber-physiques (CPS) sont des architectures interconnectées qui utilisent des composants analogiques et numériques ainsi que des ressources de communication et de calcul pour leur fonctionnement et leur interaction avec l’environnement physique. Les CPS constituent l’épine dorsale des entreprises (par exemple, les villes intelligentes), du secteur industriel (par exemple, la fabrication intelligente) et des infrastructures critiques (par exemple, les systèmes d’ Énergie ). Ainsi, leur importance vitale, leur interopérabilité et la multiplicité des dispositifs informatiques en font des cibles de choix pour les attaques malveillantes visant à perturber leur fonctionnement. Les attaques ciblant les systèmes cyber-physiques d’ Énergie s (CPES), compte tenu de leur caractère critique au sein de l’infrastructure du réseau électrique, peuvent entraîner des conséquences désastreuses. La sécurité des CPES peut être renforcée en exploitant les capacités des bancs d’essai afin de reproduire et de comprendre les conditions de fonctionnement des réseaux électriques, de détecter les vulnérabilités, de développer des contre-mesures de sécurité et d’évaluer le fonctionnement du réseau dans des scénarios induits par des défaillances ou conçus de manière malveillante. Modéliser et reproduire de manière adéquate le comportement des systèmes cyber-physiques (CPS) peut s’avérer une tâche difficile. Dans cet article, nous proposons une vue d’ensemble complète du paysage de la sécurité des CPS, en mettant l’accent sur les CPES. Plus précisément, nous présentons une méthodologie de modélisation des menaces permettant de représenter avec précision les éléments des CPS, leurs interdépendances, ainsi que les points d’entrée d’attaque possibles et les vulnérabilités du système. En nous appuyant sur la formulation de ce modèle de menaces, nous proposons un cadre pour les CPS conçu pour définir les ressources matérielles, logicielles et de modélisation nécessaires à la simulation des CPS et à la construction de modèles haute fidélité pouvant être utilisés pour évaluer les performances du système dans des scénarios défavorables. Les performances du système sont évaluées à l’aide de métriques spécifiques à chaque scénario, tandis que l’évaluation des risques permet de hiérarchiser les vulnérabilités du système en tenant compte de leur impact sur son fonctionnement. Le cadre global de modélisation, de simulation, d’évaluation et d’atténuation des attaques dans un CPS est illustré à l’aide de quatre scénarios d’attaque représentatifs ciblant les CPES. L’objectif principal de cet article est de présenter un processus étape par étape permettant de mener des analyses approfondies en matière de cybersécurité, afin de parvenir à des CPS plus résilients et plus sûrs.