Hardware and software environment for simulation and detection of cyber-attacks on control systems

U sklopu ovoga diplomskog rada bilo je potrebno implementirati sklopovsku i programsku okolinu za simulaciju i detekciju kibernetičkog napada u upravljačkom sustavu, preciznije, bilo je potrebno implementirati sklopovsku i programsku okolinu za simulaciju i detekciju Man in The Middle kibernetičkog napada u procesu automatske kontrole proizvodnje električne energije u konfiguraciji električne prijenosne mreže s dva upravljačka područja. Arhitekturu projektirane okoline čine tri računala koja su preko mrežnog preklopnika mrežnim kabelima povezana u lokalnu komunikacijsku mrežu putem koje međusobno razmjenjuju podatke. Pritom jedno računalo imitira proces s dva međusobno povezana područja prijenosnog sustava električne energije, drugo računalo imitira upravljačku jedinicu koja osim upravljačkog algoritma obuhvaća estimator stanja temeljen na Kalmanovom filtru i algoritam za detekciju napada, dok je treće računalo napadač koji se ubacuje komunikacijski kanal između žrtava, odnosno između računala procesa i upravljačkog računala, izvodeći Man in The Middle napad kombinirajući pri tome dvije tehnike napada, ARP Spoofing i TCP Hijacking, s ciljem da presretne komunikacijske pakete koji sadrže mjerenja i izmijeni njihov sadržaj, nastojeći ostati nezamijećen.In the scope of this thesis, the focus is on implementing hardware and software environment for the simulation and detection of a cyber attack in a control system. In more detail, a hardware and software environment is implemented for simulation and detection of Man in the Middle cyber attack in the process of automatic control of electric energy production in the configuration of the electric transmission network with two control areas. The architecture of the designed environment consists of three computers that make a local communication network through a network switch via network cables, and which exchange data. The first computer mimics a process with two interconnected areas of the electricity transmission system. The second computer mimics a control unit that includes a control algorithm, a Kalman filter-based state estimator and an attack detection algorithm. A third computer mimics an attacker that intercepts a communication channel between victims, that is, between the process computer and the control computer, performing a Man in The Middle attack combining two attack techniques - ARP Spoofing and TCP Hijacking, with the aim of intercepting communication packets containing measurements and modifying their contents, while trying to remain unnoticed