Науковці Чжецзянського університету у китайському місті Ханчжоу оприлюднили результати дослідження, що описує теоретичну вразливість сучасних електромереж до атак з боку зловмисників, які використовують великі обчислювальні потужності. У документі, що має назву Bit2Watt, автори аналізують можливість навмисного створення критичних навантажень на енергетичну інфраструктуру через маніпуляції з графічними процесорами. За оцінками дослідницької групи, такі дії здатні спровокувати фізичні пошкодження обладнання або спричинити масштабні перебої в енергопостачанні, що робить це питання актуальним для безпеки критичної інфраструктури.
Технічна суть загрози полягає у здатності штучно створених обчислювальних завдань викликати надзвичайно швидкі коливання споживання електроенергії. Згідно з отриманими даними, робочі навантаження на графічні процесори можуть досягати частоти модуляції понад 6000 герців, тоді як звичайні побутові прилади, наприклад кондиціонери, демонструють показники лише у кілька герців. Такі високочастотні коливання призводять до значних відхилень напруги та гармонійних викривлень, які негативно впливають на стабільність роботи розподільчих мереж та надійної роботи інтегрованих енергетичних систем.
Для моделювання реальної загрози дослідники припустили використання зловмисником приблизно 1000 графічних процесорів, спрямованих на енергомережу потужністю в один мегават. Згідно з розрахунками, такий вплив може призвести до втрати майже половини електричного струму та одночасного підвищення теплового виділення в системі на 20 відсотків від нормативних значень. Подібне втручання створює від’ємний коефіцієнт демпфування на рівні -0,27, що вводить мережу в стан неконтрольованої нестабільності та загрожує цілісності технічного обладнання.
Наслідком подібної нестабільності може стати активація автоматичних захисних механізмів, які спрямовані на скидання обчислювальних навантажень, що в масштабах великих систем здатне ініціювати каскадні відмови. У найгіршому сценарії це може призвести до відключень електроенергії у понад 80 відсотках сегментів енергосистеми. Наразі представлена модель атаки залишається суто теоретичною, проте автори наголошують на необхідності врахування цих ризиків при проєктуванні сучасних дата-центрів та систем управління енергетичними потоками на рівні промислових потужностей.
Задля мінімізації ймовірності таких інцидентів дослідники пропонують впровадження комплексних захисних заходів на рівні програмного та апаратного забезпечення. Операторам енергосистем рекомендується створювати спеціалізовані системи буферизації енергії, які зможуть нівелювати раптові стрибки попиту. Одночасно з цим захисні алгоритми повинні розпізнавати специфічні патерни шкідливих обчислювальних завдань, що допоможе ідентифікувати зловмисні дії на етапі їхнього виникнення та запобігти дестабілізації загальної інфраструктури, яка забезпечує безперебійне живлення споживачів у сучасних умовах цифрової економіки.
