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Mostafa Mahmoud - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Analyse de sécurité et QoS dans les réseaux à contraintes temporelles
Institut National Polytechnique de Toulouse, 2011Co-Authors: Mostafa MahmoudAbstract:Dans le domaine des réseaux, deux précieux objectifs doivent être atteints, à savoir la QoS et la sécurité, plus particulièrement lorsqu’il s’agit des réseaux à caractère critique et à fortes contraintes temporelles. Malheureusement, un conflit existe : tandis que la QoS œuvre à réduire les temps de traitement, les mécanismes de sécurité quant à eux requièrent d’importants temps de traitement et causent, par conséquent, des délais et dégradent la QoS. Par ailleurs, les systèmes temps réel, la QoS et la sécurité ont très souvent été étudiés séparément, par des communautés différentes. Dans le contexte des réseaux avioniques de données, de nombreux domaines et applications, de criticités différentes, échangent mutuellement des informations, souvent à travers des passerelles. Il apparaît clairement que ces informations présentent différents niveaux de sensibilité en termes de sécurité et de QoS. Tenant compte de cela, le but de cette thèse est d’accroître la robustesse des futures générations de réseaux avioniques de données en contrant les menaces de sécurité et évitant les ruptures de trafic de données. A cet effet, nous avons réalisé un état de l’art des mécanismes de sécurité, de la QoS et des applications à contraintes temporelles. Nous avons, ensuite étudié la nouvelle génération des réseaux avioniques de données. Chose qui nous a permis de déterminer correctement les différentes menaces de sécurité. Sur la base de cette étude, nous avons identifié à la fois les exigences de sécurité et de QoS de cette nouvelle génération de réseaux avioniques. Afin de les satisfaire, nous avons proposé une architecture de passerelle de sécurité tenant compte de la QoS pour protéger ces réseaux avioniques et assurer une haute disponibilité en faveur des données critiques. Pour assurer l’intégration des différentes composantes de la passerelle, nous avons développé une table de session intégrée permettant de stocker toutes les informations nécessaires relatives aux sessions et d’accélérer les traitements appliqués aux paquets (filtrage à états, les traductions d’adresses NAT, la classification QoS et le routage). Cela a donc nécessité, en premier lieu, l'étude de la structure existante de la table de session puis, en second lieu, la proposition d'une toute nouvelle structure répondant à nos objectifs. Aussi, avons-nous présenté un algorithme permettant l’accès et l’exploitation de la nouvelle table de session intégrée. En ce qui concerne le composant VPN IPSec, nous avons détecté que le trafic chiffré par le protocole ESP d’IPSec ne peut pas être classé correctement par les routeurs de bordure. Afin de surmonter ce problème, nous avons développé un protocole, Q-ESP, permettant la classification des trafics chiffrés et offrant les services de sécurité fournis par les protocoles AH et ESP combinés. Plusieurs techniques de gestion de bande passante ont été développées en vue d’optimiser la gestion du trafic réseau. Pour évaluer les performances offertes par ces techniques et identifier laquelle serait la plus appropriée dans notre cas, nous avons effectué une comparaison basée sur le critère du délai, par le biais de tests expérimentaux. En dernière étape, nous avons évalué et comparé les performances de la passerelle de sécurité que nous proposons par rapport à trois produits commerciaux offrant les fonctions de passerelle de sécurité logicielle en vue de déterminer les points forts et faibles de notre implémentation pour la développer ultérieurement. Le manuscrit s’organise en deux parties : la première est rédigée en français et représente un résumé détaillé de la deuxième partie qui est, quant à elle, rédigée en anglais. ABSTRACT : QoS and Security are two precious objectives for network systems to attain, especially for critical networks with temporal constraints. Unfortunately, they often conflict; while QoS tries to minimize the processing delay, strong Security protection requires more processing time and causes traffic delay and QoS degradation. Moreover, real-time systems, QoS and Security have often been studied separately and by different communities. In the context of the avionic data network various domains and heterogeneous applications with different levels of criticality cooperate for the mutual exchange of information, often through Gateways. It is clear that this information has different levels of sensitivity in terms of Security and QoS constraints. Given this context, the major goal of this thesis is then to increase the robustness of the next generation e-enabled avionic data network with respect to Security threats and ruptures in traffic characteristics. From this perspective, we surveyed the literature to establish state of the art network Security, QoS and applications with time constraints. Then, we studied the next generation e-enabled avionic data network. This allowed us to draw a map of the field, and to understand Security threats. Based on this study we identified both Security and QoS requirements of the next generation e-enabled avionic data network. In order to satisfy these requirements we proposed the architecture of QoS capable integrated Security Gateway to protect the next generation e-enabled avionic data network and ensure the availability of critical traffic. To provide for a true integration between the different Gateway components we built an integrated session table to store all the needed session information and to speed up the packet processing (firewall stateful inspection, NAT mapping, QoS classification and routing). This necessitates the study of the existing session table structure and the proposition of a new structure to fulfill our objective. Also, we present the necessary processing algorithms to access the new integrated session table. In IPSec VPN component we identified the problem that IPSec ESP encrypted traffic cannot be classified appropriately by QoS edge routers. To overcome this problem, we developed a Q-ESP protocol which allows the classifications of encrypted traffic and combines the Security services provided by IPSec ESP and AH. To manage the network traffic wisely, a variety of bandwidth management techniques have been developed. To assess their performance and identify which bandwidth management technique is the most suitable given our context we performed a delay-based comparison using experimental tests. In the final stage, we benchmarked our implemented Security Gateway against three commercially available software Gateways. The goal of this benchmark test is to evaluate performance and identify problems for future research work. This dissertation is divided into two parts: in French and in English respectively. Both parts follow the same structure where the first is an extended summary of the second
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Analysis of Security and QoS in networks with time constraints
2011Co-Authors: Mostafa MahmoudAbstract:Dans le domaine des réseaux, deux précieux objectifs doivent être atteints, à savoir la QoS et la sécurité, plus particulièrement lorsqu’il s’agit des réseaux à caractère critique et à fortes contraintes temporelles. Malheureusement, un conflit existe : tandis que la QoS œuvre à réduire les temps de traitement, les mécanismes de sécurité quant à eux requièrent d’importants temps de traitement et causent, par conséquent, des délais et dégradent la QoS. Par ailleurs, les systèmes temps réel, la QoS et la sécurité ont très souvent été étudiés séparément, par des communautés différentes. Dans le contexte des réseaux avioniques de données, de nombreux domaines et applications, de criticités différentes, échangent mutuellement des informations, souvent à travers des passerelles. Il apparaît clairement que ces informations présentent différents niveaux de sensibilité en termes de sécurité et de QoS. Tenant compte de cela, le but de cette thèse est d’accroître la robustesse des futures générations de réseaux avioniques de données en contrant les menaces de sécurité et évitant les ruptures de trafic de données. A cet effet, nous avons réalisé un état de l’art des mécanismes de sécurité, de la QoS et des applications à contraintes temporelles. Nous avons, ensuite étudié la nouvelle génération des réseaux avioniques de données. Chose qui nous a permis de déterminer correctement les différentes menaces de sécurité. Sur la base de cette étude, nous avons identifié à la fois les exigences de sécurité et de QoS de cette nouvelle génération de réseaux avioniques. Afin de les satisfaire, nous avons proposé une architecture de passerelle de sécurité tenant compte de la QoS pour protéger ces réseaux avioniques et assurer une haute disponibilité en faveur des données critiques. Pour assurer l’intégration des différentes composantes de la passerelle, nous avons développé une table de session intégrée permettant de stocker toutes les informations nécessaires relatives aux sessions et d’accélérer les traitements appliqués aux paquets (filtrage à états, les traductions d’adresses NAT, la classification QoS et le routage). Cela a donc nécessité, en premier lieu, l'étude de la structure existante de la table de session puis, en second lieu, la proposition d'une toute nouvelle structure répondant à nos objectifs. Aussi, avons-nous présenté un algorithme permettant l’accès et l’exploitation de la nouvelle table de session intégrée. En ce qui concerne le composant VPN IPSec, nous avons détecté que le trafic chiffré par le protocole ESP d’IPSec ne peut pas être classé correctement par les routeurs de bordure. Afin de surmonter ce problème, nous avons développé un protocole, Q-ESP, permettant la classification des trafics chiffrés et offrant les services de sécurité fournis par les protocoles AH et ESP combinés. Plusieurs techniques de gestion de bande passante ont été développées en vue d’optimiser la gestion du trafic réseau. Pour évaluer les performances offertes par ces techniques et identifier laquelle serait la plus appropriée dans notre cas, nous avons effectué une comparaison basée sur le critère du délai, par le biais de tests expérimentaux. En dernière étape, nous avons évalué et comparé les performances de la passerelle de sécurité que nous proposons par rapport à trois produits commerciaux offrant les fonctions de passerelle de sécurité logicielle en vue de déterminer les points forts et faibles de notre implémentation pour la développer ultérieurement. Le manuscrit s’organise en deux parties : la première est rédigée en français et représente un résumé détaillé de la deuxième partie qui est, quant à elle, rédigée en anglais.QoS and Security are two precious objectives for network systems to attain, especially for critical networks with temporal constraints. Unfortunately, they often conflict; while QoS tries to minimize the processing delay, strong Security protection requires more processing time and causes traffic delay and QoS degradation. Moreover, real-time systems, QoS and Security have often been studied separately and by different communities. In the context of the avionic data network various domains and heterogeneous applications with different levels of criticality cooperate for the mutual exchange of information, often through Gateways. It is clear that this information has different levels of sensitivity in terms of Security and QoS constraints. Given this context, the major goal of this thesis is then to increase the robustness of the next generation e-enabled avionic data network with respect to Security threats and ruptures in traffic characteristics. From this perspective, we surveyed the literature to establish state of the art network Security, QoS and applications with time constraints. Then, we studied the next generation e-enabled avionic data network. This allowed us to draw a map of the field, and to understand Security threats. Based on this study we identified both Security and QoS requirements of the next generation e-enabled avionic data network. In order to satisfy these requirements we proposed the architecture of QoS capable integrated Security Gateway to protect the next generation e-enabled avionic data network and ensure the availability of critical traffic. To provide for a true integration between the different Gateway components we built an integrated session table to store all the needed session information and to speed up the packet processing (firewall stateful inspection, NAT mapping, QoS classification and routing). This necessitates the study of the existing session table structure and the proposition of a new structure to fulfill our objective. Also, we present the necessary processing algorithms to access the new integrated session table. In IPSec VPN component we identified the problem that IPSec ESP encrypted traffic cannot be classified appropriately by QoS edge routers. To overcome this problem, we developed a Q-ESP protocol which allows the classifications of encrypted traffic and combines the Security services provided by IPSec ESP and AH. To manage the network traffic wisely, a variety of bandwidth management techniques have been developed. To assess their performance and identify which bandwidth management technique is the most suitable given our context we performed a delay-based comparison using experimental tests. In the final stage, we benchmarked our implemented Security Gateway against three commercially available software Gateways. The goal of this benchmark test is to evaluate performance and identify problems for future research work. This dissertation is divided into two parts: in French and in English respectively. Both parts follow the same structure where the first is an extended summary of the second
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Analyse de sécurité et QoS dans les réseaux à contraintes temporelles
INP Toulouse Toulouse, 2011Co-Authors: Mostafa Mahmoud, Fraboul ChristianAbstract:Dans le domaine des réseaux, deux précieux objectifs doivent être atteints, à savoir la QoS et la sécurité, plus particulièrement lorsqu il s agit des réseaux à caractère critique et à fortes contraintes temporelles. Malheureusement, un conflit existe : tandis que la QoS œuvre à réduire les temps de traitement, les mécanismes de sécurité quant à eux requièrent d importants temps de traitement et causent, par conséquent, des délais et dégradent la QoS. Par ailleurs, les systèmes temps réel, la QoS et la sécurité ont très souvent été étudiés séparément, par des communautés différentes. Dans le contexte des réseaux avioniques de données, de nombreux domaines et applications, de criticités différentes, échangent mutuellement des informations, souvent à travers des passerelles. Il apparaît clairement que ces informations présentent différents niveaux de sensibilité en termes de sécurité et de QoS. Tenant compte de cela, le but de cette thèse est d accroître la robustesse des futures générations de réseaux avioniques de données en contrant les menaces de sécurité et évitant les ruptures de trafic de données. A cet effet, nous avons réalisé un état de l art des mécanismes de sécurité, de la QoS et des applications à contraintes temporelles. Nous avons, ensuite étudié la nouvelle génération des réseaux avioniques de données. Chose qui nous a permis de déterminer correctement les différentes menaces de sécurité. Sur la base de cette étude, nous avons identifié à la fois les exigences de sécurité et de QoS de cette nouvelle génération de réseaux avioniques. Afin de les satisfaire, nous avons proposé une architecture de passerelle de sécurité tenant compte de la QoS pour protéger ces réseaux avioniques et assurer une haute disponibilité en faveur des données critiques. Pour assurer l intégration des différentes composantes de la passerelle, nous avons développé une table de session intégrée permettant de stocker toutes les informations nécessaires relatives aux sessions et d accélérer les traitements appliqués aux paquets (filtrage à états, les traductions d adresses NAT, la classification QoS et le routage). Cela a donc nécessité, en premier lieu, l'étude de la structure existante de la table de session puis, en second lieu, la proposition d'une toute nouvelle structure répondant à nos objectifs. Aussi, avons-nous présenté un algorithme permettant l accès et l exploitation de la nouvelle table de session intégrée. En ce qui concerne le composant VPN IPSec, nous avons détecté que le trafic chiffré par le protocole ESP d IPSec ne peut pas être classé correctement par les routeurs de bordure. Afin de surmonter ce problème, nous avons développé un protocole, Q-ESP, permettant la classification des trafics chiffrés et offrant les services de sécurité fournis par les protocoles AH et ESP combinés. Plusieurs techniques de gestion de bande passante ont été développées en vue d optimiser la gestion du trafic réseau. Pour évaluer les performances offertes par ces techniques et identifier laquelle serait la plus appropriée dans notre cas, nous avons effectué une comparaison basée sur le critère du délai, par le biais de tests expérimentaux. En dernière étape, nous avons évalué et comparé les performances de la passerelle de sécurité que nous proposons par rapport à trois produits commerciaux offrant les fonctions de passerelle de sécurité logicielle en vue de déterminer les points forts et faibles de notre implémentation pour la développer ultérieurement. Le manuscrit s organise en deux parties : la première est rédigée en français et représente un résumé détaillé de la deuxième partie qui est, quant à elle, rédigée en anglais.QoS and Security are two precious objectives for network systems to attain, especially for critical networks with temporal constraints. Unfortunately, they often conflict; while QoS tries to minimize the processing delay, strong Security protection requires more processing time and causes traffic delay and QoS degradation. Moreover, real-time systems, QoS and Security have often been studied separately and by different communities. In the context of the avionic data network various domains and heterogeneous applications with different levels of criticality cooperate for the mutual exchange of information, often through Gateways. It is clear that this information has different levels of sensitivity in terms of Security and QoS constraints. Given this context, the major goal of this thesis is then to increase the robustness of the next generation e-enabled avionic data network with respect to Security threats and ruptures in traffic characteristics. From this perspective, we surveyed the literature to establish state of the art network Security, QoS and applications with time constraints. Then, we studied the next generation e-enabled avionic data network. This allowed us to draw a map of the field, and to understand Security threats. Based on this study we identified both Security and QoS requirements of the next generation e-enabled avionic data network. In order to satisfy these requirements we proposed the architecture of QoS capable integrated Security Gateway to protect the next generation e-enabled avionic data network and ensure the availability of critical traffic. To provide for a true integration between the different Gateway components we built an integrated session table to store all the needed session information and to speed up the packet processing (firewall stateful inspection, NAT mapping, QoS classification and routing). This necessitates the study of the existing session table structure and the proposition of a new structure to fulfill our objective. Also, we present the necessary processing algorithms to access the new integrated session table. In IPSec VPN component we identified the problem that IPSec ESP encrypted traffic cannot be classified appropriately by QoS edge routers. To overcome this problem, we developed a Q-ESP protocol which allows the classifications of encrypted traffic and combines the Security services provided by IPSec ESP and AH. To manage the network traffic wisely, a variety of bandwidth management techniques have been developed. To assess their performance and identify which bandwidth management technique is the most suitable given our context we performed a delay-based comparison using experimental tests. In the final stage, we benchmarked our implemented Security Gateway against three commercially available software Gateways. The goal of this benchmark test is to evaluate performance and identify problems for future research work. This dissertation is divided into two parts: in French and in English respectively. Both parts follow the same structure where the first is an extended summary of the second.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF
Sakir Sezer - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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design and implementation of Security Gateway for synchrophasor based real time control and monitoring in smart grid
IEEE Access, 2017Co-Authors: Rafiullah Khan, Kieran Mclaughlin, David Laverty, Sakir SezerAbstract:Synchrophasor technology has numerous applications ranging from simple grid monitoring/visualization to real-time protection and control. Most legacy phasor measurement units (PMUs) and phasor data concentrators (PDCs) deployed in power grids support the IEEE C37.118.2 communication framework, which is highly vulnerable to cyber attacks due to lack of inherent Security mechanisms. The IEC 61850-90-5 recently emerged as new communication framework with support for Security features but its use in commercial devices is still very limited. The replacement of legacy PMUs/PDCs in power grids is a big challenge due to cost and deployment complexity. The concept of a Gateway has recently been proposed in the literature to enable IEEE C37.118.2 compatible PMUs to send data in IEC 61850-90-5 format. However, the published Gateway has limited features and also lacks Security functionalities. This paper addresses Security, interoperability, and integration issues between legacy and state-of-the-art phasor devices through the design of a Security Gateway. The Security Gateway is implemented with flexibility in mind and can be used for PMUs as well as PDCs under different configurations. It provides: 1) protocol conversion functionalities (from IEEE C37.118.2 to IEC 61850-90-5 and vice versa) and 2) Security functionalities based on IEC recommended group domain of interpretation Security mechanism. The Security Gateway is very compact in size, based on low-power ARM processor and inexpensive to be deployed in power systems. Through detailed experimental evaluation with real PMU data, this paper also validated the suitability of the Security Gateway for different types of synchrophasor applications with strict latency and data rate requirements.
Fraboul Christian - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Analyse de sécurité et QoS dans les réseaux à contraintes temporelles
INP Toulouse Toulouse, 2011Co-Authors: Mostafa Mahmoud, Fraboul ChristianAbstract:Dans le domaine des réseaux, deux précieux objectifs doivent être atteints, à savoir la QoS et la sécurité, plus particulièrement lorsqu il s agit des réseaux à caractère critique et à fortes contraintes temporelles. Malheureusement, un conflit existe : tandis que la QoS œuvre à réduire les temps de traitement, les mécanismes de sécurité quant à eux requièrent d importants temps de traitement et causent, par conséquent, des délais et dégradent la QoS. Par ailleurs, les systèmes temps réel, la QoS et la sécurité ont très souvent été étudiés séparément, par des communautés différentes. Dans le contexte des réseaux avioniques de données, de nombreux domaines et applications, de criticités différentes, échangent mutuellement des informations, souvent à travers des passerelles. Il apparaît clairement que ces informations présentent différents niveaux de sensibilité en termes de sécurité et de QoS. Tenant compte de cela, le but de cette thèse est d accroître la robustesse des futures générations de réseaux avioniques de données en contrant les menaces de sécurité et évitant les ruptures de trafic de données. A cet effet, nous avons réalisé un état de l art des mécanismes de sécurité, de la QoS et des applications à contraintes temporelles. Nous avons, ensuite étudié la nouvelle génération des réseaux avioniques de données. Chose qui nous a permis de déterminer correctement les différentes menaces de sécurité. Sur la base de cette étude, nous avons identifié à la fois les exigences de sécurité et de QoS de cette nouvelle génération de réseaux avioniques. Afin de les satisfaire, nous avons proposé une architecture de passerelle de sécurité tenant compte de la QoS pour protéger ces réseaux avioniques et assurer une haute disponibilité en faveur des données critiques. Pour assurer l intégration des différentes composantes de la passerelle, nous avons développé une table de session intégrée permettant de stocker toutes les informations nécessaires relatives aux sessions et d accélérer les traitements appliqués aux paquets (filtrage à états, les traductions d adresses NAT, la classification QoS et le routage). Cela a donc nécessité, en premier lieu, l'étude de la structure existante de la table de session puis, en second lieu, la proposition d'une toute nouvelle structure répondant à nos objectifs. Aussi, avons-nous présenté un algorithme permettant l accès et l exploitation de la nouvelle table de session intégrée. En ce qui concerne le composant VPN IPSec, nous avons détecté que le trafic chiffré par le protocole ESP d IPSec ne peut pas être classé correctement par les routeurs de bordure. Afin de surmonter ce problème, nous avons développé un protocole, Q-ESP, permettant la classification des trafics chiffrés et offrant les services de sécurité fournis par les protocoles AH et ESP combinés. Plusieurs techniques de gestion de bande passante ont été développées en vue d optimiser la gestion du trafic réseau. Pour évaluer les performances offertes par ces techniques et identifier laquelle serait la plus appropriée dans notre cas, nous avons effectué une comparaison basée sur le critère du délai, par le biais de tests expérimentaux. En dernière étape, nous avons évalué et comparé les performances de la passerelle de sécurité que nous proposons par rapport à trois produits commerciaux offrant les fonctions de passerelle de sécurité logicielle en vue de déterminer les points forts et faibles de notre implémentation pour la développer ultérieurement. Le manuscrit s organise en deux parties : la première est rédigée en français et représente un résumé détaillé de la deuxième partie qui est, quant à elle, rédigée en anglais.QoS and Security are two precious objectives for network systems to attain, especially for critical networks with temporal constraints. Unfortunately, they often conflict; while QoS tries to minimize the processing delay, strong Security protection requires more processing time and causes traffic delay and QoS degradation. Moreover, real-time systems, QoS and Security have often been studied separately and by different communities. In the context of the avionic data network various domains and heterogeneous applications with different levels of criticality cooperate for the mutual exchange of information, often through Gateways. It is clear that this information has different levels of sensitivity in terms of Security and QoS constraints. Given this context, the major goal of this thesis is then to increase the robustness of the next generation e-enabled avionic data network with respect to Security threats and ruptures in traffic characteristics. From this perspective, we surveyed the literature to establish state of the art network Security, QoS and applications with time constraints. Then, we studied the next generation e-enabled avionic data network. This allowed us to draw a map of the field, and to understand Security threats. Based on this study we identified both Security and QoS requirements of the next generation e-enabled avionic data network. In order to satisfy these requirements we proposed the architecture of QoS capable integrated Security Gateway to protect the next generation e-enabled avionic data network and ensure the availability of critical traffic. To provide for a true integration between the different Gateway components we built an integrated session table to store all the needed session information and to speed up the packet processing (firewall stateful inspection, NAT mapping, QoS classification and routing). This necessitates the study of the existing session table structure and the proposition of a new structure to fulfill our objective. Also, we present the necessary processing algorithms to access the new integrated session table. In IPSec VPN component we identified the problem that IPSec ESP encrypted traffic cannot be classified appropriately by QoS edge routers. To overcome this problem, we developed a Q-ESP protocol which allows the classifications of encrypted traffic and combines the Security services provided by IPSec ESP and AH. To manage the network traffic wisely, a variety of bandwidth management techniques have been developed. To assess their performance and identify which bandwidth management technique is the most suitable given our context we performed a delay-based comparison using experimental tests. In the final stage, we benchmarked our implemented Security Gateway against three commercially available software Gateways. The goal of this benchmark test is to evaluate performance and identify problems for future research work. This dissertation is divided into two parts: in French and in English respectively. Both parts follow the same structure where the first is an extended summary of the second.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF
Rafiullah Khan - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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design and implementation of Security Gateway for synchrophasor based real time control and monitoring in smart grid
IEEE Access, 2017Co-Authors: Rafiullah Khan, Kieran Mclaughlin, David Laverty, Sakir SezerAbstract:Synchrophasor technology has numerous applications ranging from simple grid monitoring/visualization to real-time protection and control. Most legacy phasor measurement units (PMUs) and phasor data concentrators (PDCs) deployed in power grids support the IEEE C37.118.2 communication framework, which is highly vulnerable to cyber attacks due to lack of inherent Security mechanisms. The IEC 61850-90-5 recently emerged as new communication framework with support for Security features but its use in commercial devices is still very limited. The replacement of legacy PMUs/PDCs in power grids is a big challenge due to cost and deployment complexity. The concept of a Gateway has recently been proposed in the literature to enable IEEE C37.118.2 compatible PMUs to send data in IEC 61850-90-5 format. However, the published Gateway has limited features and also lacks Security functionalities. This paper addresses Security, interoperability, and integration issues between legacy and state-of-the-art phasor devices through the design of a Security Gateway. The Security Gateway is implemented with flexibility in mind and can be used for PMUs as well as PDCs under different configurations. It provides: 1) protocol conversion functionalities (from IEEE C37.118.2 to IEC 61850-90-5 and vice versa) and 2) Security functionalities based on IEC recommended group domain of interpretation Security mechanism. The Security Gateway is very compact in size, based on low-power ARM processor and inexpensive to be deployed in power systems. Through detailed experimental evaluation with real PMU data, this paper also validated the suitability of the Security Gateway for different types of synchrophasor applications with strict latency and data rate requirements.
Kieran Mclaughlin - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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design and implementation of Security Gateway for synchrophasor based real time control and monitoring in smart grid
IEEE Access, 2017Co-Authors: Rafiullah Khan, Kieran Mclaughlin, David Laverty, Sakir SezerAbstract:Synchrophasor technology has numerous applications ranging from simple grid monitoring/visualization to real-time protection and control. Most legacy phasor measurement units (PMUs) and phasor data concentrators (PDCs) deployed in power grids support the IEEE C37.118.2 communication framework, which is highly vulnerable to cyber attacks due to lack of inherent Security mechanisms. The IEC 61850-90-5 recently emerged as new communication framework with support for Security features but its use in commercial devices is still very limited. The replacement of legacy PMUs/PDCs in power grids is a big challenge due to cost and deployment complexity. The concept of a Gateway has recently been proposed in the literature to enable IEEE C37.118.2 compatible PMUs to send data in IEC 61850-90-5 format. However, the published Gateway has limited features and also lacks Security functionalities. This paper addresses Security, interoperability, and integration issues between legacy and state-of-the-art phasor devices through the design of a Security Gateway. The Security Gateway is implemented with flexibility in mind and can be used for PMUs as well as PDCs under different configurations. It provides: 1) protocol conversion functionalities (from IEEE C37.118.2 to IEC 61850-90-5 and vice versa) and 2) Security functionalities based on IEC recommended group domain of interpretation Security mechanism. The Security Gateway is very compact in size, based on low-power ARM processor and inexpensive to be deployed in power systems. Through detailed experimental evaluation with real PMU data, this paper also validated the suitability of the Security Gateway for different types of synchrophasor applications with strict latency and data rate requirements.