<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">ntv</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2226-1494</issn><issn pub-type="epub">2500-0373</issn><publisher><publisher-name>Университет ИТМО</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17586/2226-1494-2023-23-6-1233-1241</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">ntv-68</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MODELING AND SIMULATION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Методы бесконтактной регистрации информационных сигналов для аудита информационной безопасности систем и сетей электроснабжения</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Methods of contactless registration of information signals for the audit of information security of power supply systems and networks</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-1373-0670</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Гришенцев</surname><given-names>А. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Grishentsev</surname><given-names>A. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Гришенцев Алексей Юрьевич — доктор технических наук, доцент, доцент</p><p>Санкт-Петербург, 197101</p><p>sc 56321138400</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Alexey Yu. Grishentsev — D.Sc., Associate Professor, Associate Professor</p><p>Saint Petersburg, 197101</p><p>sc 56321138400</p></bio><email xlink:type="simple">AGrishentsev@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-7520-8987</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Арустамов</surname><given-names>С. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Arustamov</surname><given-names>S. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Арустамов Сергей Аркадьевич — доктор технических наук, профессор, профессор</p><p>Санкт-Петербург, 197101</p><p>sc 59695216400</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Sergey A. Arustamov — D.Sc., Full Professor</p><p>Saint Petersburg, 197101</p><p>sc 59695216400</p></bio><email xlink:type="simple">sergey.arustamov@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0533-9893</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кармановский</surname><given-names>Н. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Karmanovsky</surname><given-names>N. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кармановский Николай Сергеевич — кандидат технических наук, доцент, доцент</p><p>Санкт-Петербург, 197101</p><p>sc 57192385103</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Nikolay S. Karmanovsky — PhD, Associate Professor, Associate Professor</p><p>Saint Petersburg, 197101</p><p>sc 57192385103</p></bio><email xlink:type="simple">karmanov50@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-9950-5778</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Горошков</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Goroshkov</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Горошков Вячеслав Александрович — аспирант</p><p>Санкт-Петербург, 197101</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vyacheslav A. Goroshkov — PhD Student</p><p>Saint Petersburg, 197101</p></bio><email xlink:type="simple">gorosvia@ya.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-9361-1238</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Чернов</surname><given-names>Р. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chernov</surname><given-names>R. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Чернов Роман Ильич — инженер</p><p>Санкт-Петербург, 197101</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Roman I. Chernov — Engineer</p><p>Saint Petersburg, 197101</p></bio><email xlink:type="simple">aeijo@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Университет ИТМО</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>ITMO University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>12</day><month>12</month><year>2024</year></pub-date><volume>23</volume><issue>6</issue><fpage>1233</fpage><lpage>1241</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Гришенцев А.Ю., Арустамов С.А., Кармановский Н.С., Горошков В.А., Чернов Р.И., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Гришенцев А.Ю., Арустамов С.А., Кармановский Н.С., Горошков В.А., Чернов Р.И.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Grishentsev A.Y., Arustamov S.A., Karmanovsky N.S., Goroshkov V.A., Chernov R.I.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://ntv.elpub.ru/jour/article/view/68">https://ntv.elpub.ru/jour/article/view/68</self-uri><abstract><p>Введение. Известно, что в системах и сетях электроснабжения присутствует информационный сигнал. Наличие информационных сигналов в силовых элементах систем и сетей электроснабжения (электротехнического сигнала) в совокупности с другой информацией позволяет извлекать вторичную информацию из систем и сетей электроснабжения. В некоторых случаях информация такого рода является конфиденциальной, имеет высокий уровень значимости, а объекты электроснабжения могут относиться к объектам критической информационной инфраструктуры. Таким образом, аудит и обеспечение информационной безопасности систем и сетей электроснабжения представляются актуальными. В этой связи важными являются вопросы выявления ранее не учтенных каналов возможной утечки конфиденциальной информации, разработки методов бесконтактного мониторинга информационной безопасности объектов генерации, транспортировки, трансформации и потребления электроэнергии. Метод. Предложен метод решения обратной задачи вычисления токов многопроводных длинных линий на основании бесконтактного измерения магнитного поля токов с учетом принципа наложения. Для реализации метода в применении к Q-проводной линии требуется одновременное измерение магнитного поля в Q различных точках с известными координатами. Также требуется знание координат проводов длинной линии. Геометрические измерения предлагается реализовывать с помощью лазерных дальномеров или сканеров. При измерении магнитного поля длинной линии учитывается квазипостоянная составляющая магнитного поля Земли. Предложен метод определения направления и задержки отражения бегущих волн в длинной линии на основании информации с двух датчиков магнитного поля, размещенных на достаточном расстоянии друг от друга вдоль линии. Основные результаты. Предложены методы обеспечения аудита и мониторинга состояния систем и сетей электроснабжения, находящихся под воздействием угроз нарушения информационной безопасности. Выполнено математическое моделирование предложенного метода бесконтактного измерения тока в длинной линии и натурные эксперименты измерения тока в длинной линии и регистрации бегущих волн. Результаты экспериментов показали точность предлагаемых методов достаточную для решения поставленных задач. Обсуждение. Работа развивает представление о методах и средствах обеспечения аудита и мониторинга информационной безопасности электрических систем и сетей. Результаты работы позволяют выявлять новые, ранее не учтенные каналы утечки информации и разрабатывать новые бесконтактные методы регистрации информационных сигналов в линиях электропередачи.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>It is known that there is an information signal in power supply systems and networks. The presence of information signals in the power elements of power supply systems and networks (electrical signal) in combination with other information allows extracting secondary information from power supply systems and networks. In some cases, this kind of information is confidential, has a high level of significance, and power supply facilities may belong to critical information infrastructure facilities. Thus, auditing and ensuring information security of power supply systems and networks seem relevant. In this regard, the issues of identifying previously unaccounted for channels of possible leakage of confidential information, developing methods for contactless monitoring of information security of generation, transportation, transformation and electricity consumption facilities are important. A contactless method for recording and calculating spurious emissions in established operating modes and during transients in long lines is proposed by solving the inverse problem of calculating the currents of multi-wire long lines based on measuring their magnetic field, taking into account the principle of superposition. To implement the method in application to a Q-wire line, simultaneous measurement of the magnetic field at Q different points with known coordinates is required. It also requires knowledge of the coordinates of the wires with the length of the line. Geometric measurements are proposed to be implemented using laser rangefinders or scanners. When measuring the magnetic field of a long line, the quasi-constant component of the Earth’s magnetic field is taken into account. A method is proposed for determining the direction and delay of reflection of traveling waves in a long line, based on information from two magnetic field sensors located at a sufficient distance from each other along the line. Methods are proposed to ensure the audit and monitoring of the state of power supply systems and networks that are under the influence of threats to information security violations. Mathematical modeling of the proposed method of contactless current measurement in a long line and field experiments of current measurement in a long line and registration of traveling waves are performed. The experimental results show the accuracy of the proposed methods sufficient to solve the tasks. The work develops an idea of methods and means of ensuring audit and monitoring of information security of electrical systems and networks. The results of the work make it possible to identify new, previously unaccounted for channels of information leakage and to develop new contactless methods for registering information signals in power transmission lines.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>информационная безопасность</kwd><kwd>электрические системы и сети</kwd><kwd>аудит информационной безопасности</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>information security</kwd><kwd>electrical systems and networks</kwd><kwd>information security audit</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коровкин Н.В., Грицутенко С.С. Введение понятия «низкоэнтропийный сигнал» // Электричество. 2020. № 10. С. 33–43. https://doi.org/10.24160/0013-5380-2020-10-33-43</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korovkin N.V., Gritsutenko S.S. Introduction of the low-entropy signal concept. Elektrichestvo, 2020, no. 10, pp. 33–43. (in Russian). https://doi.org/10.24160/0013-5380-2020-10-33-43</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коровкин Н.В., Грицутенко С.С. О применимости быстрого преобразования Фурье для гармонического анализа несинусоидальных токов и напряжений // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2017. № 2. С. 73–86.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korovkin N.V., Gritsutenko S.S. About applicability of the fast fourier transform for a harmonic analisys of non sinusoidal currents and voltages. Izvestija Rossijskoj akademii nauk. Jenergetika, 2017, no. 2, pp. 73–86. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Gaunt C.T. Reducing uncertainty — responses for electricity utilities to severe solar storms // Journal of Space Weather and Space Climate. 2014. V. 4. P. A01. https://doi.org/10.1051/swsc/2013058</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gaunt C.T. Reducing uncertainty — responses for electricity utilities to severe solar storms. Journal of Space Weather and Space Climate, 2014, vol. 4, pp. A01. https://doi.org/10.1051/swsc/2013058</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатом издат, 1989. 594 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Idelchik V.I. Electrical Systems and Networks. Moscow, Jenergoatomizdat Publ., 1989, 594 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бурлов В.Г., Маньков В.Д., Полюхович М.А. Теоретические аспекты синтеза модели управления безопасностью электрических сетей с применением ГИС // Региональная информатика (РИ-2020). XVII Санкт-Петербургская международная конференция. Материалы конференции. Ч. 2. СПб., 2020. С. 229–230.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Burlov V., Mankov V., Polyukhovich M. Theoretical aspects of synthesis of the electric power networks safety management model using GIS. Regional informatics (RI-2020). ХVII St. Petersburg Internatonal Conference. Proceedings of the Conference. Part 2. 2020, pp. 229–230. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рушечников Я.И., Яновский А.В., Третьяков И.А. Программноаппаратное обеспечение исследования электромагнитных излучений, создаваемых вычислительной техникой, в бытовой электрической сети // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. № 2. С. 75–84. https://doi.org/10.24143/2072-9502-2023-2-75-84</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rushechnikov I.I., Ianovskii A.V., Tretiakov I.A. Software and hardware for studying electromagnetic radiation generated by computing equipment in household electric network. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, computer science and informatics, 2023, no. 2, pp. 75–84. (in Russian). https://doi.org/10.24143/2072-9502-2023-2-75-84</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Осак А.Б., Бузина Е.Я. Анализ влияния киберуязвимостей систем релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики на надежность электро-снабжения потребителей в условиях цифровой трансформации электроэнергетики // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Материалы 93-го заседания семинара. В 2-х кн. Книга 2. Иркутск, 2021. С. 310–319.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Osak A.B., Buzina E.Y. Analysis of the cyber vulnerabilities impact of relay protection systems, emergency and regime automation on the reliability of consumers power supply in the context of the power industry digital transformation. Methodological issues in researching the reliability of the large energy systems. Materials from the 93th seminar meeting. Irkutsk, 2021, pp. 310–319. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Макаренко С.И. Аудит информационной безопасности: основные этапы, концептуальные основы, классификация мероприятий // Системы управления, связи и безопасности. 2018. № 1. С. 1–29. https://doi.org/10.24411/2410-9916-2018-10101</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makarenko S.I. Audit of information security — the main stages, conceptual framework, classification of types. Systems of Control, Communication and Security, 2018, no. 1, pp. 1–29. (in Russian). https://doi.org/10.24411/2410-9916-2018-10101</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Аверченков В.И., Рытов М.Ю., Кувыклин А.В., Рудановский М.В. Аудит информационной безопасности органов исполнительной власти / 3-е изд., стереотип. М.: ООО «ФЛИНТА», 2011. 100 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Averchenkov V.I., Rytov M.Iu., Kuvyklin A.V., Rudanovskii M.V. Information Security Audit of the Executive Authorities. Moscow, FLINTA Publ., 2011, 100 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хомяков В.А. Аудит как метод модернизации системы обеспечения информационной безопасности // Экономический вестник Ярославского университета. 2013. № 29. С. 48–52.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Homyakov V.A. Audit is as a method of modernization in provision system of information security. Jekonomicheskij vestnik Jaroslavskogo universiteta, 2013, no. 29, pp. 48–52. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Макаренко С.И. Аудит безопасности критической инфраструктуры специальными информационными воздействиями: монография. СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. 122 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makarenko S.I. Security Audit of the Critical Infrastructure Using Special Information Influences. St. Petersburg, Naukoemkie tehnologii Publ., 2018, 122 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бойко А.А., Обущенко Е.Ю., Щеглов А.В. Особенности синтеза полного множества тестовых способов удаленного информационно-технического воздействия на пространственно распределенные системы информационно-технических средств // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2017. № 2. C. 33–45.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boyko A.A., Obushenko E.Y., Shcheglov A.V. About synthesis of a full set of test methods of remote information-technical impacts on spatially distributed systems of information-technical tools. Proceedings of Voronezh State University. Series: Systems Analysis and Information Technologies, 2017, no. 2, pp. 33–45. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бегаев А.Н., Бегаев С.Н., Федотов В.А. Тестирование на проникновение. СПб: Университет ИТМО, 2018. 45 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Begaev A.N., Begaev S.N., Fedotov V.A. Penetration Testing. St. Petersburg, ITMO University, 2018, 45 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нырков А.П., Рудакова С.А. Методика аудита объектов информатизации по требованиям информационной безопасности // Журнал Университета водных коммуникаций. 2012. № 3. С. 146– 149.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nyrkov A.P., Rudakova S.A. The technique of audit of information objects for information security requirements. Zhurnal Universiteta vodnyh kommunikacij, 2012, no. 3, pp. 146–149. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Аксенов И.И., Мба Э.К. Разработка системы мониторинга воздушных линий электропередачи 110 кВ // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе: материалы международной научно-практической конференции. Ч. 1. 2022. С. 51–64.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Aksenov I.I., Mbah E.Ch. Development of a 110 kV overhead transmission line monitoring system. Energy efficiency and energy saving in the modern production and society: materials of the International Scientific and Practical Conference. Part. 1, 2022, pp. 51–64. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Комаров С. Беда пришла, откуда не ждали... // Broadcasting. Телевидение и радиовещание. 2005. № 7. С. 71–72 [Электронный ресурс]. URL: http://lib.broadcasting.ru/articles2/Oborandteh/grief_came,свободный, Яз. рус. (дата обращения: 10.10.2023).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Komarov S. The trouble has come from where it was not expected ... Broadcasting, 2005, no. 7, pp. 71–72. Available at: http://lib. broadcasting.ru/articles2/Oborandteh/grief_came. (accessed: 10.10.2023). (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники Т. 3 / 4-е изд. СПб.: Питер, 2006. 377 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Demirchian K.S., Neiman L.R., Korovkin N.V., Chechurin V.L. Theoretical Basics of Electrical Engineering. V. 3. St. Petersburg, Piter Publ., 2006, 337 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчёт индуктивностей: справочная книга / 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 488 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kalantarov P.L., Tceitlin L.A. Inductance Calculation. Reference Book. Leningrad, Jenergoatomizdat Publ., 1986, 488 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
