DNP3 (protocolo de rede distribuída) e IEC 61850

Segurança e criptografia do DNP3

Embora o DNP3 seja comprovadamente eficaz no transporte de dados de uma extremidade à outra, a proteção dos dados é outra questão. A cibersegurança requer um conjunto de medidas organizacionais, de arquitetura e técnicas. A utilização do DNP3 em um sistema especificamente aumenta a demanda por proteção de dados em todos os pontos do caminho de transmissão. Principalmente, o sistema precisa ser protegido contra intervenção não autorizada. Para isso, aplicativos baseados em DNP3 costumam usar uma combinação de criptografia TLS e procedimentos de autenticação segura, definidos abaixo:

• Criptografia TLS
  A criptografia TLS protege sistemas conectados por canais TCP/IP criptografando os dados de modo que apenas o sistema interno possa lê-los. A criptografia TLS é bem definida pelo padrão DNP3 e o Padrão IEC 62351 Parte 3 relacionado, assim, é comumente usada como uma medida de linha de base para proteger contra a divulgação de informações, acesso não autorizado e manipulação de mensagens.
• Autenticação segura
  Esse mecanismo opcional requer autenticação quando determinadas solicitações chegam do lado do mestre ou da estação remota. Essas funções protegidas por autenticação costumam ser funções críticas que afetam a interoperabilidade do sistema, como configurar saídas de comando, a leitura de mensagens de confirmação ou similar. A autenticação é bidirecional e funciona usando o princípio de desafio-resposta, de modo que, se uma função é solicitada, o computador mestre é desafiado a fornecer uma resposta adequada a uma mensagem da estação remota conforme uma chave pré-compartilhada. Isso impede operação não autorizada ou não intencional. Embora a autenticação não criptografe os dados ou garanta confidencialidade, ela oferece uma camada extra de segurança para proteger contra funções ou alterações ao sistema possivelmente danosas.

Idealmente, sistemas DNP3 usam uma combinação dessas medidas para garantir confidencialidade e segurança nos níveis do mestre e da estação remota.

DNP3 vs. IEC 61850

Embora o DNP3 seja o padrão mais usado no mercado de energia dos EUA, em instalações de eletricidade, água e esgoto, outro padrão está rapidamente ganhando aceitação global. O padrão europeu IEC 61850 está ganhando reconhecimento como o referencial futuro para protocolos de comunicação local. Agora amplamente adotado no mundo inteiro, empresas que usam o DNP3 também estão escolhendo adotar funcionalidade mista de DNP3 e IEC 61850. Porém, é importante entender cada protocolo e como ele compara a outro.

No nível mais básico, o DNP3 tem como o foco o transporte de dados simples de modo seguro e leve para comunicação remota. O IEC 61850, por sua vez, tem como foco a comunicação entre ativos, como equipamentos de proteção, IEDs ou sistemas HMI/SCADA locais, dentro de uma instalação local. Outra diferença importante entre DNP3 e IEC 61850 é que o padrão IEC foca o contexto dos dados. Embora o DNP3 foque os dados e repasse a contextualização para os engenheiros, o IEC 61850 integra contexto no sistema mapeando os dados para nós lógicos com nomes contextuais predefinidos. Isso garante que o contexto nunca seja perdido na tarefa de compilar dados.

Ao adotar padrões IEC 61850, as companhias elétricas podem aproveitar os seguintes benefícios:

• Menores tempos de configuração
  Os protocolos IEC 61850 reduzem o tempo necessário para configurar novos sistemas de automação de subestação. Devido à disponibilidade de um modelo de dados bem definido para ativos da subestação, as Ferramentas de Configuração do Sistema (SCT) podem ser usadas para criar um rápido design de uma instalação de subestação. As configurações para os sistemas envolvidos, como dispositivos de proteção ou sistemas HMI podem ser geradas com base nisso. O zenon pode usar diretamente esses dados para gerar um aplicativo HMI de modo automático. Isso pode cortar o tempo de configuração em até 90%.

• Melhor padronização e organização
  Ao organizar os designs com uma abordagem orientada a objeto, o padrão IEC 61850 permite aos designers desenvolver configurações padrão para diferentes elementos no sistema de energia. Isso significa que é possível adicionar ou remover blocos de construção individuais sem reformular todo o sistema desde o princípio.

• Menores reconfiguração física
  Se forem necessárias alterações, o IEC 61850 permite que elas sejam feitas facilmente por mudanças de software, em vez de reconfiguração física. Assim, os engenheiros podem fazer alterações ou reverter para configurações anteriores com facilidade sem exigir mudanças de equipamento de alto custo.

• Maior virtualização
  Os protocolos IEC 61850 permitem que modelos de subestação sejam desenvolvidos e testados em uma configuração virtual antes da implementação. Isso permite um design inicial mais robusto que requer menos modificação ao longo do tempo.

Com os benefícios acima, não é surpresa que o IEC 61850 esteja se tornando mais popular. É importante lembrar, porém, que adotar o IEC 61850 não significa abandonar o DNP3. A semântica do IEC 61850 pode ser usada em protocolos DNP3 mesmo quando o IEC 61850 não é usado. Essa adoção pode ser uma etapa inicial ao planejar uma integração futura do IEC 61850.

Uma visão geral do driver mestre DNP3 do zenon

Como um exemplo de como o zenon dá suporte aos requisitos DNP3, vamos nos aprofundar em exatamente como o mestre DNP3 funciona no sistema zenon. O driver mestre DNP3 do zenon (também conhecido como “DNP3 TG”) é um mestre DNP3 quecumpre o padrão IEEE 1815-2012. O mestre está em conformidade com o Subconjunto de nível 4 para solicitações e respostas. O mestre também dá suporte a estações remotas do Subconjunto nível 1, 2 ou 3. Além dessas funcionalidades, o driver mestre DNP3 zenon também oferece o seguinte:

• Transferência de arquivo
  O driver mestre DNP3 zenon dá suporte a funcionalidades de transferência de arquivo DNP, incluindo a habilidade de obter informações do arquivo, ler o diretório, ler arquivos, gravar arquivos, excluir arquivos e dar suporte a transferências de arquivo.

• Autenticação segura
  O zenon dá suporte a autenticação segura DNP v2 e v5, que permite comunicação segura com os dispositivos conforme IEEE 1815-2010 e IEEE 1815-2012.

• Configuração mestre automática
  O banco de dados de pontos mestre é preenchido automaticamente de uma sondagem de classe 0 ou importando perfis de dispositivo XML.

• Estatísticas de comunicação avançadas
  O driver fornece estatísticas de comunicação local detalhadas para monitoramento de conexão, o que permite aos usuários criar alarmes, configurar o log ou coletar percepções detalhadas para solução de problemas e melhorias operacionais.

• Excelente flexibilidade
  Ciclos de sondagem podem ser alterados dinamicamente para atender a mudanças nas necessidades e ser personalizados para obter dados de grupos de subestações muito pequenos ou muito grandes.

• Compatível com versões anteriores
  Quaisquer projetos que usem o driver DNP332 anterior ou o driver DNP3 NG podem migrar facilmente para o novo driver.

Além desses benefícios o driver mestre DNP3 zenon é desenvolvido e mantido pela COPA-DATA. Como um membro do Grupo de Usuários de DNP, temos um papel ativo no desenvolvimento contínuo do padrão IEEE 1815 e atualizamos de modo proativo nosso software para atender a mudanças nas necessidades. Em resumo, o driver mestre DNP é um driver mestre que pode atender às suas necessidades de comunicação.