Des chercheurs utilisent la blockchain pour accroître la résilience du réseau électrique

Bien que la blockchain soit surtout connue pour sécuriser les paiements en monnaie numérique, des chercheurs du laboratoire national Oak Ridge du ministère de l’énergie l’utilisent pour suivre un autre type d’échange : C’est la première fois que la blockchain est utilisée pour valider la communication entre les appareils du réseau électrique.

Le projet s’inscrit dans le cadre de l’initiative Darknet dirigée par l’ORNL et financée par le bureau de l’électricité du ministère de l’énergie, qui vise à sécuriser l’infrastructure électrique nationale en faisant passer ses communications à des méthodes de plus en plus sûres.

Les risques cybernétiques ont augmenté avec la communication bidirectionnelle entre les équipements électroniques d’alimentation du réseau et les nouveaux appareils périphériques allant des panneaux solaires aux chargeurs de voitures électriques et aux appareils électroniques domestiques intelligents.

En fournissant un cadre de confiance pour la communication entre les appareils électriques, une équipe de recherche de l’ORNL dirigée par Raymond Borges Hink augmente la résilience du réseau électrique. Au cours des recherches menées de février 2021 à août 2022, l’équipe a mis au point un cadre permettant de détecter les activités inhabituelles, notamment la manipulation de données, l’usurpation d’identité et les modifications illicites des paramètres des appareils. Ces activités pourraient déclencher des pannes de courant en cascade lorsque des disjoncteurs sont déclenchés par des dispositifs de protection.

« Ce cadre nous donne une capacité totalement nouvelle pour répondre rapidement aux anomalies« , a déclaré M. Borges Hink. « À long terme, nous pourrions identifier plus rapidement une modification non autorisée du système, trouver sa source et fournir une analyse de défaillance plus fiable. L’objectif est de limiter les dommages causés par une cyberattaque ou une panne d’équipement.« 

L’approche utilise une blockchain inviolable pour diffuser les données de configuration et d’exploitation de manière redondante sur plusieurs serveurs. Les données et les paramètres des équipements sont constamment vérifiés par rapport à une base statistique de tension, de fréquence, d’état des disjoncteurs et de qualité du courant normaux. Les paramètres des équipements sont collectés à intervalles fréquents et comparés à la dernière bonne configuration enregistrée dans la blockchain. Cela permet de reconnaître rapidement quand et comment les paramètres ont été modifiés, si ces changements ont été autorisés et ce qui les a causés.

« Notre système permet de déterminer en quasi temps réel si une panne a été déclenchée par une cyberattaque ou induite par des événements naturels« , a déclaré Borges Hink. « Il s’agit de la première mise en œuvre de la blockchain permettant ce type de validation des données entre une sous-station, un centre de contrôle et une infrastructure de comptage.« 

Ce type de surveillance nécessite de traiter une grande quantité d’informations. La blockchain utilise une méthode cryptographique appelée hachage, où un calcul mathématique est effectué sur les données en vrac pour les représenter sous forme de chiffres dans la blockchain. Cela permet d’économiser de l’énergie et de réduire l’espace nécessaire au stockage des données. La blockchain traite des milliers de transactions par seconde pour chaque dispositif de réseau intelligent, validant le contenu.

Les chercheurs ont fait la démonstration du cadre dans un banc d’essai au sein du Grid Research Integration and Deployment Center du DOE, ou GRID-C, à l’ORNL. Construit sous la direction d’Emilio Piesciorovsky de l’ORNL, le laboratoire de protection avancée utilise du matériel de qualité commerciale dans une boucle électrique fermée pour imiter l’architecture d’une véritable sous-station. Il s’agit d’un moyen peu risqué de simuler des cyberattaques ou des erreurs de configuration accidentelles. Le cadre de validation de l’équipe peut détecter les deux. Les chercheurs étendent cette approche afin d’intégrer les communications entre les sources d’énergie renouvelables et les différents services publics.

Parmi les autres chercheurs de l’ORNL ayant contribué au projet figurent Piesciorovsky, Aaron Werth, Annabelle Lee, Gary Hahn et Yarom Polsky.

UT-Battelle gère l’Oak Ridge National Laboratory pour l’Office of Science du ministère américain de l’énergie. Principal soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis, l’Office of Science s’efforce de relever certains des défis les plus pressants de notre époque.

Légende : Une équipe dirigée par Raymond Borges Hink a mis au point une méthode utilisant la blockchain pour protéger les communications entre les appareils électroniques du réseau électrique, empêchant ainsi les cyberattaques et les pannes en cascade.

Credit / Genevieve Martin/ORNL, U.S. Dept. of Energy