JP2017198836A

JP2017198836A - 原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータ

Info

Publication number: JP2017198836A
Application number: JP2016089300A
Authority: JP
Inventors: 真史大谷; Masashi Otani; 隆太稲葉; Ryuta Inaba
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-11-02

Abstract

【課題】原子力発電プラント設備にサイバーテロ攻撃がなされた場合に、被攻撃設備の特定や要因除去、設備復旧をより万全とするサイバーテロ対応処置技術の向上を可能とするサイバーテロセキュリティシミュレータを提供する。【解決手段】構内ネットワーク２０で接続された監視制御システム１とサーバ６とを備え、シナリオ作成モジュール１５はパターン編集モジュール１６が作成した複数の攻撃パターン３１、３２を選択取得して攻撃シナリオを作成し、攻撃モジュール１８が攻撃シナリオを用いて、仮想環境構築モジュール９によって構築された仮想監視制御システム１１を攻撃し、訓練モジュール１２は攻撃を認識し、攻撃先の設備の特定、要因除去、設備復旧の一連の処置を行い、その結果がモニタリングモジュール１９の画面上に表示される。【選択図】図１

Description

この発明は、特に原子力発電プラントに構内ネットワークを介して設置されているプラント監視制御システムに対して、原子力発電プラント構内から仕掛けられるサイバー攻撃に対して、プラント運転技術員が適切な対応、処置がとれるよう訓練を行う原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータに関するものである。

原子力発電プラントは、プラント運転操作が複雑であり、これらに対して適切に対応する運転操作が行えるよう運転技術員に対する訓練が必要とされている。このために従来よりプラント運転訓練用の模擬装置（以下、シミュレータと称す）が設置されて、運転訓練がなされている。通常、原子力発電プラント施設では、構内ネットワークによって接続されており、諸設備機器は例えば中央監視センタにて監視、制御されている。

このような構内ネットワークを採用していることにより、原子力発電プラント施設の外部からのサイバーテロが防衛されている。しかしながら多様化する社会情勢下において、構内ネットワークによるデータ伝送システムであっても構内から仕掛けられるプラント監視制御システムに対するサイバーテロ攻撃に対しても、その対応や処置を万全とする必要性が高まってきている。

上記のような命題に対しては、プラント運転員のサイバーテロ攻撃に対応可能な技術力の涵養が必須であり、その手段としてシミュレータによる訓練が適している。ところが、原子力発電プラントにおけるプラント監視制御システムのサイバーテロに対する訓練用シミュレータに係る技術は開示されてない。

一方、類似の技術として、利用者が最新かつ現実に近い攻撃方法を体験可能なＭＳＰ（ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｅｒｖｉｃｅｓＰｒｏｖｉｄｅｒ）サービス用過去事例提供システムであって、顧客システムを設置した監視サービス顧客先と、顧客システムを監視する監視装置と、サービスセンタに設置されたセキュリティ監視システムの監視サーバと、サービスセンタに設置された情報提供システムのＷｅｂ（ＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ）サーバと、情報提供サービス顧客先に設置されたパソコンとで構成され、情報提供サービス顧客先のセキュリティオペレータは、パソコンからＷｅｂブラウザを用いてネットワーク経由でサービスセンタに設置した情報提供システムのＷｅｂサーバにアクセスし、このＷｅｂサーバからパソコンにカタログ化した攻撃手法またはシステム構成を示す攻撃シナリオをダウンロードし、攻撃シナリオをパソコンのＷｅｂブラウザ上の画面に表示させることで、利用者であるセキュリティオペレータの教育が可能となり、セキュリティオペレータが最新の攻撃手法をいち早く体験することが可能となる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２７９８６８号公報

しかしながら、上記特許文献１に示された技術は、ネットワークを介して情報が伝送されるものであり、構内ネットワークを介するサイバーテロ対策に適した技術ではなく、従って原子力発電プラントにおける構内ネットワークによるデータ通信技術に適用可能なものでもない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、原子力発電プラントの監視制御システムの模擬環境を設け、想定されるサイバーテロ攻撃のシナリオを作成して、前記模擬環境に攻撃を行う、つまりマルウェア感染等のセキュリティ異常を検知した後、プラント設備の復旧にあたる技術員が迅速に復旧作業が行えるような訓練が可能な、サイバー攻撃対応訓練を支援する原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータを提供する。

この第１の発明の、原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータは、構内ネットワークを介して接続された監視制御システムとサーバとを備えた原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータであって、前記監視制御システムには原子力発電プラント運転を模擬するシミュレータが設けられており、前記サーバに設けられた模擬環境構築部の仮想環境構築モジュールは、データ収集モジュールが収集する前記監視制御システムの実データ、あるいは前記シミュレータのデータのいずれかによって仮想環境を構築し、前記仮想環境は、仮想監視制御システムに格納されており、前記サーバに設けられた攻撃シナリオ生成部には、パターン編集モジュールが作成した複数の攻撃パターンが格納されているとともに、シナリオ作成モジュールは、サイバー攻撃部のモニタリングモジュールから発信されるサイバー対応訓練用の攻撃シナリオ作成指令を受信して、前記複数の攻撃パターンを選択取得の上補正を行って攻撃シナリオを作成し、前記サイバー攻撃部の攻撃モジュールは、前記シナリオ作成モジュールから送信される前記攻撃シナリオを用いて前記仮想監視制御システムをサイバー攻撃するものであり、前記サーバに設けられ前記仮想監視制御システムにアクセスする訓練モジュールは、前記サイバー攻撃を認識するとともに、サイバー攻撃先の設備を特定し、攻撃要因を除去、設備の復旧を図る一連の処置を行い、その結果が前記モニタリングモジュールに送信され画面表示されるものである。
また、この第２の発明の、原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータは、構内ネットワークを介して接続された監視制御システムとサーバとを備えた原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータであって、前記監視制御システムには原子力発電プラント運転を模擬するシミュレータが設けられており、前記サーバには、前記シミュレータからのバックアップデータを取得するバックアップデータ取得モジュールと、前記取得されたバックアップデータを格納するデータベースと、前記バックアップデータを前記シミュレータに返送するデータ復元モジュールとが設けられており、攻撃シナリオ生成部には、パターン編集モジュールが作成した複数の攻撃パターンが格納されているとともに、シナリオ作成モジュールは、サイバー攻撃部のモニタリングモジュールから発信されるサイバー対応訓練用の攻撃シナリオ作成指令を受信して、前記複数の攻撃パターンを選択取得の上補正を行って攻撃シナリオを作成し、前記サイバー攻撃部の攻撃モジュールは、前記バックアップデータ取得モジュールを介して前記シミュレータからバックアップデータを前記データベースに格納する指令を発信するとともに、前記シナリオ作成モジュールから送信される前記攻撃シナリオを用いて前記シミュレータをサイバー攻撃するものであり、前記サーバに設けられ前記シミュレータにアクセスする訓練モジュールは、前記サイバー攻撃を認識するとともに、サイバー攻撃先の設備を特定し、攻撃要因を除去、設備の復旧を図る一連の処置を行い、その結果が前記モニタリングモジュールに送信され画面表示されるものである。

第１の発明は上記のような構成を採用しているので、サイバー攻撃シナリオを自動的に自由に設定の上、監視制御システムの模擬環境にサイバー攻撃を行うので、サイバーテロ訓練をより高度化可能とし、また、訓練の効率が向上するという効果がある。
また、第２の発明は、実機シミュレータからバックアップデータを取得の上、実機シミュレータに直接サイバー攻撃を行う訓練とするので、臨場感あるサイバーテロ訓練を実現可能であり、かつ訓練完了後に実機シミュレータのデータが直ちに復元が可能とするデータ復元機能を備えているので、実機運転への支障を少なくすることができるという効果がある。

実施の形態１のセキュリティシミュレータの構成を示すブロック図である。実施の形態１の攻撃パターンを示す図である。実施の形態１の動作を示すフローチャートである。実施の形態１の動作を示すフローチャートである。実施の形態１の動作を示すフローチャートである。実施の形態２のセキュリティシミュレータの構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は原子力発電プラント施設に設けられたセキュリティシミュレータ１００の構成を示すブロック図である。その構成と動作を詳述する前に、概略の構成と動作を説明する。このセキュリティシミュレータ１００は図１において、原子力発電プラントの例えば中央監視センタに設置されている監視制御システム１に構内ネットワーク２０を介して接続されたサーバ６とによって構成されている。

サーバ６には原子力発電プラントの監視制御システム１の模擬環境である仮想監視制御システム１１が設けられており、仮のシミュレータとも呼べる前記仮想監視制御システム１１に対して、訓練用のサイバー攻撃のシナリオを作成して、サイバー攻撃の実行を行い、プラント運転技術員のサイバー攻撃対応技術の修得訓練の支援を行うものである。

次に、その構成の詳細を説明する。図１において、原子力発電プラントの監視制御システム１には、各種のプラント設備の運転、制御プログラムを集めたＨＤＤ（ｈａｒｄｄｉｓｋｄｒｉｖｅ）データ３や、正常運転時や不正アクセス時の通信データ４や、パソコン内アクセス記録等の各種ログ５が格納されている。また、前記各種のＨＤＤデータ３、通信データ４、各種ログ５を収納し、原子力発電プラントの運転操作の訓練を行うシミュレータ２も設けられている。

サーバ６は前記監視制御システム１に構内ネットワーク２０で接続されており、模擬環境構築部７、仮想監視制御システム１１、攻撃シナリオ生成部１３、サイバー攻撃部１７および訓練受講対象者である技術員（以下、トレーニと称す）が操作し、前記仮想監視制御システム１１にアクセスする訓練モジュール１２とが設けられている。

前記模擬環境構築部７には、データ収集モジュール８、仮想環境構築モジュール９、起動モジュール１０とが設けられている。前記トレーニを指導するセキュリティ監視責任者（以下、トレーナと称す）の指令に基づき、トレーニは前記起動モジュール１０が起動し、この起動モジュール１０からの信号で前記データ収集モジュール８は、前記監視制御システム１の実機データ、または前記シミュレータ２からのＨＤＤデータ３、通信データ４、各種ログ５等を収集し、前記仮想環境構築モジュール９に送信する。

仮想環境構築モジュール９は、送信されたデータを合成・処理して、各種態様の訓練に対応した仮想の監視制御システムを構築し、前記仮想監視制御システム１１に送信する。

前記攻撃シナリオ生成部１３には、サイバーテロ訓練用としての攻撃する設備や攻撃方法、攻撃手段等が後述する図２に示すような第一攻撃パターン３１、第二攻撃パターン３２、第三攻撃パターン３３等としてパターン化して格納されている。

図２に示すように設備３０Ａ〜設備３０Ｅは、中央監視センタに設置されプラント運転を行うプログラムやデータ等を収納した例えばパソコン等であるが、中央監視センタ内設置に限らずプラント施設内のローカル制御室に設置されたパソコン等であってもよい。図２に示した第一攻撃パターン３１、第二攻撃パターン３２、第三攻撃パターン３３等はパターン編集モジュール１６によって、新規なサイバーテロ手法等を追加編集される。

シナリオ作成モジュール１５は、前記第一攻撃パターン３１、第二攻撃パターン３２、第三攻撃パターン３３等をそれぞれ単独に用いた攻撃シナリオを作成するとともに、それらを自由に組み合わせた攻撃パターンを作成する機能を備えている。

トレーナはサイバー攻撃部１７に設けられたモニタリングモジュール１９を介して、攻撃シナリオ生成部１３に対して攻撃シナリオを作成する指令を発信する。ここでトレーナの意図する訓練が複数の攻撃パターンの内から選択された例えば前記第一攻撃パターン３１であるとすると、攻撃元の設備３０Ａから攻撃先の設備３０Ｂにウイルスが送付される。

前記シナリオ作成モジュール１５はモニタリングモジュール１９からの指令を受信し、格納されている複数の攻撃パターンの内から第一攻撃パターン３１を抽出し、サイバー攻撃としての成立性を判定するとともに、アクセスを行う前段階に自動で設備３０Ｂのデータへのアクセス権を取得することで、設備３０Ｂへの攻撃を開始するという攻撃シナリオを作成する。

前記シナリオ作成モジュール１５によって作成された攻撃シナリオは、サイバー攻撃部１７の攻撃モジュール１８に送信され、この攻撃モジュール１８から前記仮想監視制御システム１１へのサイバー攻撃がなされる。

訓練モジュール１２には専用画面が設けられており、トレーニはボタン操作等により仮想監視制御システム１１にアクセスし、サイバー攻撃がなされた場合の対応技術習得の訓練を実施する。トレーニは、アラーム等によりウイルスが進入したと認識すると、訓練モジュール１２の専用画面の切り換え等の操作により感染先を設備３０Ｂであることを特定し、侵入したウイルスを除去して設備の復旧を行う。復旧の結果はモニタリングモジュール１９に送信、画面表示され、トレーナはトレーニの為した感染先の特定、ウイルスの除去、設備の復旧等の一連の処置について知ることができる。

つまり、トレーナはモニタリングモジュール１９に設けられた訓練状況確認用画面によりシナリオの進捗状況や仮想監視制御システム１１の状態を確認することで、トレーニのウイルス除去の手順、動作等の復旧作業状態をモニタする。

トレーナは、トレーニの対応動作過程や復旧完了結果の報告を吟味し、モニタリングモジュール１９を介して訓練モジュール１２へ送信することで随時トレーニへの助言を行うことができ、トレーニのサイバー攻撃を受けた際の設備の復旧作業が迅速に行えるとともに、サイバー攻撃対応技術力の向上がはかれる。

図３〜図５に示すフローチャートに基づいて、この実施の形態１のセキュリティシミュレータ１００に係る動作を説明する。尚、ＳＴとはステップの略である。
ＳＴ１において、模擬環境構築部７に設けられた起動モジュール１０が起動し、データ収集モジュール８を介して、原子力発電プラントの監視制御システム１の実機データまたはシミュレータ２のデータを収集し、仮想環境構築モジュール９に送信する。

ＳＴ２で、仮想環境構築モジュール９は、仮想の監視制御システムを構築し、その結果を仮想監視制御システム１１に送信する。
ＳＴ３で、パターン編集モジュール１６は、攻撃パターンをパターン化して攻撃シナリオ生成部１３内に格納する。
尚、上記ＳＴ３は、訓練の前段階において準備されていてもよく、また訓練開始と共に動作してもよい事項である。

以下、トレーナの指導によるトレーニのサイバーテロ対応技術の訓練を示す。
ＳＴ４で、トレーナによる訓練の趣旨に沿った攻撃シナリオ作成指令が、モニタリングモジュール１９よりシナリオ作成モジュール１５に送信される。
ＳＴ５で、上記ＳＴ４の指令に基づき、攻撃シナリオ生成部１３に格納されている第一攻撃パターン３１等をシナリオ作成モジュール１５が選択、取得する。
ＳＴ６で、シナリオ作成モジュール１５は、サイバー攻撃成立性を判定し、攻撃先設備へのアクセス権を取得した攻撃シナリオを作成する。

ＳＴ７で、上記ＳＴ６で作成された攻撃シナリオは、攻撃モジュール１８に送信され、仮想監視制御システム１１へのサイバー攻撃を行う。
ＳＴ８で、訓練モジュール１２を操作するトレーニは、アラームによって仮想監視制御システム１１がサイバー攻撃を受けたことを認識する。
ＳＴ９で、トレーニは訓練モジュール１２上の画面を通じて仮想監視制御システム１１にアクセスすることでウイルス感染先の設備を特定する。

ＳＴ１０で、訓練モジュール１２の画面操作により、感染先設備のウイルスを除去し、設備の復旧を図る。
ＳＴ１１で、モニタリングモジュール１９の画面を注視するトレーナによって上記ＳＴ９、ＳＴ１０の一連の作業が妥当か否かチェックされる。
ＳＴ１２で、訓練モジュール１２を介し、復旧完了報告をモニタリングモジュール１９に送信する。
ＳＴ１３で、トレーナはモニタリングモジュール１９を介し、訓練モジュール１２にアシストするメッセージを送信する。

尚、上記訓練例は、第一攻撃パターン３１によるものを示したが攻撃シナリオ生成部１３は、シナリオ作成モジュール１５により複数の攻撃パターンを組み合わせて自由に攻撃シナリオを設定することができる。その際、自動で必要事項を補完することでシナリオが作成される。又、上記ＳＴ４は、ＳＴ１の前段階に存在してもよい。

実施の形態２．
前記実施の形態１は、仮想監視制御システム１１に対するサイバー攻撃に関する訓練について述べたが、この実施の形態２は図１に示したシミュレータ２に訓練用として直接サイバー攻撃をなすというサイバーテロ対策訓練を行うものである。

図６は実施の形態２によるセキュリティシミュレータ１００の構成を示すブロック図である。図６に示すように、サーバ６にはバックアップデータ取得モジュール４１、データベース４２、データ復元モジュール４３が設けられている。尚、訓練モジュール１２、攻撃シナリオ生成部１３、サイバー攻撃部１７は、前述した実施の形態１と同様である。そして、図３に示したＳＴ１の前段階でバックアップデータ取得モジュール４１により、シミュレータ２のデータが訓練バックアップ用として取得され、データベース４２に保管される。

実機のシミュレータ２を用いる訓練が完了後に、データベース４２のデータはデータ復元モジュール４３を介してシミュレータ２に復元される。サイバー攻撃は前述した実施の形態１が仮想監視制御システム１１を対象としたのに対し、この実施の形態２はシミュレータ２を対象としている。そして、訓練モジュール１２はバックアップデータ取得モジュール４１を介してシミュレータ２からバックアップデータを取得して、データベース４２に格納する。これとともに、実施の形態１と同様に攻撃シナリオを用いてシミュレータ２にサイバー攻撃を行う。そして、訓練完了後つまり実施の形態１のＳＴ１２の動作完了後、前述の如くデータベース４２からバックアップデータを取得してシミュレータ２に返信する。上記以外の詳細動作は実施の形態１と同様なので、動作説明は省略する。

このように原子力発電プラントの監視制御システム１のシミュレータ２に直接サイバー攻撃が行われるというサイバーテロ対策訓練が実現されるので、トレーニは臨場感ある訓練を経験可能となる。

尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１監視制御システム、２シミュレータ、３ＨＤＤデータ、４通信データ、
５各種ログ、６サーバ、７模擬環境構築部、８データ収集モジュール、
９仮想環境構築モジュール、１０起動モジュール、１１仮想監視制御システム、
１２訓練モジュール、１３攻撃シナリオ生成部、１５シナリオ作成モジュール、
１６パターン編集モジュール、１７サイバー攻撃部、１８攻撃モジュール、
１９モニタリングモジュール、２０構内ネットワーク、
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｅ設備、３１第一攻撃パターン、３２第二攻撃パターン、
３３第三攻撃パターン、４１バックアップデータ取得モジュール、
４２データベース、４３データ復元モジュール、
１００セキュリティシミュレータ。

Claims

構内ネットワークを介して接続された監視制御システムとサーバとを備えた原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータであって、前記監視制御システムには原子力発電プラント運転を模擬するシミュレータが設けられており、前記サーバに設けられた模擬環境構築部の仮想環境構築モジュールは、データ収集モジュールが収集する前記監視制御システムの実データ、あるいは前記シミュレータのデータのいずれかによって仮想環境を構築し、前記仮想環境は、仮想監視制御システムに格納されており、前記サーバに設けられた攻撃シナリオ生成部には、パターン編集モジュールが作成した複数の攻撃パターンが格納されているとともに、シナリオ作成モジュールは、サイバー攻撃部のモニタリングモジュールから発信されるサイバー対応訓練用の攻撃シナリオ作成指令を受信して、前記複数の攻撃パターンを選択取得の上補正を行って攻撃シナリオを作成し、前記サイバー攻撃部の攻撃モジュールは、前記シナリオ作成モジュールから送信される前記攻撃シナリオを用いて前記仮想監視制御システムをサイバー攻撃するものであり、前記サーバに設けられ前記仮想監視制御システムにアクセスする訓練モジュールは、前記サイバー攻撃を認識するとともに、サイバー攻撃先の設備を特定し、攻撃要因を除去、設備の復旧を図る一連の処置を行い、その結果が前記モニタリングモジュールに送信され画面表示される原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータ。
構内ネットワークを介して接続された監視制御システムとサーバとを備えた原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータであって、前記監視制御システムには原子力発電プラント運転を模擬するシミュレータが設けられており、前記サーバには、前記シミュレータからのバックアップデータを取得するバックアップデータ取得モジュールと、前記取得されたバックアップデータを格納するデータベースと、前記バックアップデータを前記シミュレータに返送するデータ復元モジュールとが設けられており、攻撃シナリオ生成部には、パターン編集モジュールが作成した複数の攻撃パターンが格納されているとともに、シナリオ作成モジュールは、サイバー攻撃部のモニタリングモジュールから発信されるサイバー対応訓練用の攻撃シナリオ作成指令を受信して、前記複数の攻撃パターンを選択取得の上補正を行って攻撃シナリオを作成し、前記サイバー攻撃部の攻撃モジュールは、前記バックアップデータ取得モジュールを介して前記シミュレータからバックアップデータを前記データベースに格納する指令を発信するとともに、前記シナリオ作成モジュールから送信される前記攻撃シナリオを用いて前記シミュレータをサイバー攻撃するものであり、前記サーバに設けられ前記シミュレータにアクセスする訓練モジュールは、前記サイバー攻撃を認識するとともに、サイバー攻撃先の設備を特定し、攻撃要因を除去、設備の復旧を図る一連の処置を行い、その結果が前記モニタリングモジュールに送信され画面表示される原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータ。
前記サイバー攻撃を受けた際、前記訓練モジュールの前記一連の処置に対して、前記モニタリングモジュールを介してアシストするメッセージが前記訓練モジュールに送信される請求項１または請求項２に記載の原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータ。
前記訓練モジュールによる前記一連の処置後、前記訓練モジュールの指令により前記データ復元モジュールは、前記データベースから前記バックアップデータを取得して前記シミュレータに返信する請求項２に記載の原子力発電プラントのサイバーテロセキュリティシミュレータ。