在USENIX安全研討會上，來自普林斯頓大學(xué)電氣工程系的SalehSoltan展示了一項令人憂心的研究成果：如果基于Wi-Fi的高功率設(shè)備變得越來越普遍，在達(dá)到一定的規(guī)模后，它們就可以被用來操縱一片相當(dāng)大的區(qū)域內(nèi)的電力需求。也就是說，它們可以導(dǎo)致局部停電甚至是區(qū)域電網(wǎng)的連鎖故障。Soltan，PrateekMittal和H.VincentPoor的研究使用現(xiàn)實(shí)世界電網(wǎng)的模型來模擬“MaDIoT”（Manipulationo fDemandInternetof Things，操縱物聯(lián)網(wǎng)）攻擊的影響。該模型發(fā)現(xiàn)即使在與“智能家居”系統(tǒng)相連的空調(diào)，烤箱和電加熱系統(tǒng)等正常范圍內(nèi)的電力使用中，也會足以引起導(dǎo)致電網(wǎng)故障的需求波動。

這類針對家庭自動化控制中心和獨(dú)立連接設(shè)備的攻擊尚未被廣泛開發(fā)。但是，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正變得越來越普及，許多家用電器現(xiàn)在已經(jīng)默認(rèn)連接到物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增長，加上將安全補(bǔ)丁應(yīng)用到這些設(shè)備非常困難，使得物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)攻擊越來越有可能。

Soltan和他的團(tuán)隊研究了三種可能的惡意需求操縱：

一、突然飆升需求導(dǎo)致電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定的攻擊。隨著需求的增加，電網(wǎng)的線路頻率減小。需求突然激增可能導(dǎo)致頻率相應(yīng)急劇下降，使發(fā)電機(jī)脫機(jī)。通過模擬為美國西部大部分地區(qū)提供服務(wù)的電網(wǎng)，他們發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)需求增加30％可能導(dǎo)致電網(wǎng)中的所有發(fā)電機(jī)跳閘并脫機(jī)。對于這樣的攻擊，攻擊者需要在目標(biāo)地理區(qū)域內(nèi)使用大約9萬臺空調(diào)或1.8萬臺電熱水器。

二、導(dǎo)致線路故障并導(dǎo)致級聯(lián)故障的攻擊。他們發(fā)現(xiàn)，一場針對電網(wǎng)不平衡供電的攻擊可能會導(dǎo)致線路故障，因為電力會從電網(wǎng)的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。研究人員利用2008年夏季高峰期的波蘭電網(wǎng)模型發(fā)現(xiàn)，需求僅增加1％就會導(dǎo)致263線路故障導(dǎo)致電網(wǎng)故障，86％的客戶中斷。研究人員在他們的論文中指出，攻擊者的這種攻擊需要使用大約21萬臺空調(diào)，占波蘭家庭總數(shù)的1.5％。

三、針對運(yùn)營成本的攻擊。我們已經(jīng)在紐約普拉茨堡看到了這種類型的“攻擊”：當(dāng)時數(shù)字貨幣的礦廠大量提高了電力需求，超過了該市公共事業(yè)公司與魁北克水電公司合同約定用量。這迫使電力公司在現(xiàn)貨市場上買電。根據(jù)他們的模擬，Soltan，Mittal和Poor計算出，在攻擊造成的高峰時段，電力需求僅增加5％可能導(dǎo)致電力成本增加20％。這種類型的攻擊可能是由金錢利益而不是造成損害的目的驅(qū)動的。

在發(fā)生停電的情況下，MaDIoT攻擊可能會嚴(yán)重加大恢復(fù)電網(wǎng)的難度。公共事業(yè)通常將電網(wǎng)區(qū)域隔離，以在“黑啟動（BlackStart）”期間恢復(fù)電力。他們這樣做是因為他們不知道當(dāng)他們打開開關(guān)時會有多少用電需求，并且他們希望在電源恢復(fù)時防止電流頻率不穩(wěn)定。攻擊者可以使用MaDIoT攻擊在每個區(qū)域創(chuàng)建需求高峰，激增電源頻率并導(dǎo)致系統(tǒng)再次跳閘，從而延長停電時間。每兆瓦電網(wǎng)容量約100至200個“機(jī)器人”控制設(shè)備就可能會中斷電網(wǎng)重啟。

所有這一切都取決于高功率設(shè)備的連通性和安全性。但是，這些設(shè)備中的大部分現(xiàn)在已經(jīng)上市，內(nèi)置連接或通過Nest等家庭自動化中心連接。因此，正如研究者們在演講中所說的，現(xiàn)在是時候開始弄清楚如何應(yīng)對這種攻擊了。