Universelle Kommunikationsplattform für Smart Metering und Smart Grid

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1 robotron*switchingserver Universelle Kommunikationsplattform für Smart Metering und Smart Grid

2 Kommunikationsplattform für Messdaten und Steuerinformationen SMGW Smart Meter Gateways EMT externe Marktteilnehmer Datendrehscheibe Head-End-System Die zunehmende Nutzung von IP-basierten Netzwerken bei der Kommunikation mit Zählern und Mess systemen erfordert universell ein setz bare, skalierbare und ausfallsichere Lösungen für die M2M-Kommunikation. Das Head-End-System robotron*switchingserver erfüllt diese An forderungen optimal und ist eine flexible Kommunikationsplattform für die Ver teilung und Vermittlung von Mess daten sowie Steuer informationen. Seine Ein satzmöglich keiten reichen von der An bindung der Smart Meter Gateways mittels gesicherter, verschlüsselter Kommunikationskanäle (TLS) über die Weiterleitung von Steuer be fehlen für die Netz- und Laststeuerung bis hin zur pseudonymisierten Weiter leitung von Messdaten an externe Marktteil nehmer. Bei der Umsetzung der hohen sicherheitstechnischen Anforderungen an die Kommunikationskanäle der intelligenten Mess systeme nimmt der robotron*switchingserver eine zentrale Rolle ein. Er fungiert in diesem Um feld als Gegenstelle des sicheren Kommuni kations kanals nach BSI TR zu den Smart Meter Gateways und stellt somit die zentrale M2M-Kommunikationsschnitt stelle von dar. Eine hoch performante und sichere Daten übertragung sowie die effiziente Ad mini stra tion der SMGW ist mit dieser Head-End-Komponente ge währ leistet. Daneben übernimmt das System auch die Funktion eines Routers/Verteilers der Mess- und Steuerdaten. Im Bereich der steuerbaren Lasten (CLS-Steuerung) werden Steuerbe fehle und Statusinformationen zwischen der CLS-Steuerung des externen Marktteilnehmers und dem am SMGW angeschlossenen CLS-Gerät ausgetauscht. Dabei können als steuernde Komponenten auch klassische Netz leit systeme zum Einsatz kommen. Auch die Steuerung der EEG-Anlagen ist über diesen Weg möglich. In umgekehrter Richtung werden der Netzstatus bzw. die Netzqualitätsdaten als wichtige Information für die Netzsteuerung über mittelt. Der integrierte Protokollkonverter er möglicht die Verbindung unterschiedlicher System welten z. B. NLS und Messwesen. emobility dezentrale Speicher Marktpartner EMT Netzleitsystem NLS App/Web-Portal virtuelle Marktplätze Protokollkonverter GWA-Tool robotron*gwa-manager Gateway Head-End-System robotron*switchingserver HSM Hardware- Sicherheitsmodul MDM robotron*e smart Gerätemanagement Abrechnung Montage, Konfiguration WFM Workforce-Management Marktpartner

3 Der robotron*switchingserver bietet Funktionalitäten, die den Standardumfang eines Datenerfassungssystems weit übertreffen: Unterstützung verschiedener Protokolle und Services WebServices (SOAP und RESTful), IP-Telemetrie nach DIN , TSC-Protokoll Wähl- und Standleitungsbetrieb Push-Verfahren Point-to-Point/ Point-to-Multipoint Routing von Messdaten zu externen Marktteilnehmern ( Y-Kommunikation ) Pseudonymisierung der Messdaten CLS-Routing nach BSI TR Unterstützung aktueller und künftiger Sicherheitsanforderungen (BSI-Schutzprofile) TLS-Management (Aufbau von gesicherten TLS-Kanälen) Integration von externen HSM verschiedener Anbieter Unterstützung des Wake-Up-Call (BSI TR-03109) integriertes Zertifikatsmanagement (BSI TR-03109) optional mit Sperrlistenabgleich PKI Public Key Infrastructure EDM Energiedatenmanagement DMZ Demilitarisierte Zone HSM Hardeware- Sicherheitsmodul MDM Messdatenmanagement automatische Protokollkonvertierung (in Echtzeit ) Anbindung von SCADA-Systemen/ Gebäudeleittechnik etc. On-the-fly-Datenprüfung/-umwandlung Übertragung/Routing von Zählerdaten, Netzzustandsdaten, Schaltbefehle automatische Protokollkonvertierung z. B. nach/von IEC , XML/CMS, SML, IEC61107/IEC sicherer Systembetrieb massendatentauglich skalierbare Lösung mit automatischer Lastverteilung (load balancing) ausfallsicher (redundanter Betrieb) Nutzung von In-Memory-Technologien IT-freundlicher Betrieb (Standort: DMZ) Berechtigungsverwaltung (bzgl. Kommuni kationsverbindungen und -richtungen sowie berechtigter Kanaltypen) Störmanagement mit Überwachung des aktuellen Gerätestatus von Gateways/Modems automatische Datenvolumenregistrierung (Gateway/Gruppe) Messdatenempfang und Messdatenbereitstellung für externe Marktteilnehmer automatische Entschlüsselung und Signaturprüfung mit PKI-Ankopplung Vollständigkeitskontrolle der Mess daten mit automatischen Nachforderungsmanagement Messdatenverteilung über vordefinierte Adressierung mit integriertem Messdatenpuffer einfache Ankopplungen an bestehende EDM- und Abrechnungssysteme durch Nutzung unterschiedlicher Schnitt stellenformate und -technologien integriertes Profil- und Auftragsmanagement mit Ankopplung an Marktkommunikation Der robotron*swichingserver bietet diese Funktionen als Stand-Alone-Lösung, integriert im MDM-System robotron*e smart oder im Gateway-Administrationstool robotron*gwa-manager. Der modulare Aufbau ermöglicht jederzeit auch die Nutzung von Teil funktionalitäten zur Ergänzung bestehender Systeme.

4 TLS- Kanal (D)* Gateway externer Marktteilnehmer (VNB, Lieferant, ) TLS- Kanal (A) TLS-Kanal (C) robotron* SwitchingServer TLS- Kanal (B) MDM robotron*e smart GWA robotron*gwa-manager Universelles Head-End- System für jede Marktrolle Der Einsatz der neuen intelligenten Messsysteme erfordert bei den externen Marktteilnehmern Erweiterungen für einen gesicherten Messwertempfang vom Smart Meter Gateway. Beim direkten Empfang sind vor allem die entsprechenden Security-Anforderungen und die geänderten Prozessabläufe bei Geräteinstallation, Störungen bzw. Änderungen des Messdatenempfangs und den zugehörigen Datenabgleichprozessen mit dem Gateway-Administrator zu berücksichtigen. * zusätzlich möglich zur Erfüllung der Anforderungen der BSI TR VNB Verteilnetzbetreiber Der Gateway-Administrator benötigt hingegen Funktionen für die bidirektionale Kommunikation mit den Gateways im Feld sowie für das Weiterleiten von Schalt-, Steuerhandlungen (CLS-Routing) und (pseudonymisierten) Messdaten sowie die entsprechenden Funktionen zum Daten ab gleich über Marktkommunikation mit den externen Marktteilnehmern. Als universelles Head-End-System unterstützt der robotron*switchingserver den robotron*gwa-manager bei der Erfüllung dieser Anforderungen. Kernfunktionen und Eigenschaften Intelligent, leistungsstark und ausfallsicher Der robotron*switchingserver ist eine sichere, skalier bare und ausfallsichere Head- End-Lösung so wohl für die Administration der Smart Meter Gateways als auch für den Messdaten em pfang der externen Marktteilnehmer. Die robotron*switchingserver-nodes sind frei skalier bare Server, welche die TLS-Endpunkte der Kommuni kations kanäle zu den SMGW dar stellen und unter einander ein ver maschtes Netz werk bilden. So wohl die Synchronisierung dieser Server als auch die Be rechtigungs prüfung erfolgt über die Applikationslogik des robotron*switchingserver in einer eigenen Daten bank. Jedem Gate im robotron*switchingserver, welches ein SMGW nach TR repräsentiert, können mehrere Kanäle/Gates zu ge ordnet werden. Diese werden gemäß der TR mit Management, Admin-Service und Info-Report typisiert. Somit lassen sich die Funktionalitäten des Head-End-Systems für den Smart-Meter-Gateway-Administrator und für den Messdatenempfang eines EMT gemeinsam in einem Kommuni kations server ab bilden. Um einen höchst möglichen Grad an Aus fall sicherheit und Performance zu ge winnen, lassen sich je nach An forderung und Mengen gerüst die robotron*switchingserver-nodes und HSM in der DMZ duplizieren und virtualisieren. Durch eine ent sprechende Skalierung der Infra struktur wird letztlich der Aufbau vieler paralleler Kommuni kations kanäle zu gleichen bzw. unter schiedlichen SMGW ermöglicht.

5 DMZ (SMGW/Intranet) Intranet DMZ (Intranet/Internet) Load Balancer 1 Load Balancer n Marktpartner RSS- Node 1 Zeit-Server KomServer 1 Arbeitsplatz KomServer 1 MaKo KomServer 2 KomServer 2 MaKo WebService Application Server 1 RootCA SMGW RSS- Node 2 RSS- Node n RSS-DB KomServer n Zertifikant TransferAgent robotron*e collect robotron*gwa-manager KomServer n MaKo WebService Application Server n SubCA Zeit-Server (PTB) HSM 1 HSM n LDAP-Server HSM 1 HSM n LDAP-Server Zeit-Server HSM 1 HSM 2 Schnittstelle PKI und Anbindung HSM Das System bietet neben der Geräteverwaltung auch eine integrierte Zertifikats- und Schlüssel verwaltung für die signierte und verschlüsselte Kommunikation einschließlich Signaturprüfung sowie Entschlüsselung von Messwerten. Folgende Objekte und Funktionen werden abgebildet, um mit den SMGW zu kommunizieren: Einbindung des robotron*switchingserver in die Systemlandschaft eines GWA einschließlich Darstellung der Skalierbar keit der - Komponenten Verwaltung aller BSI-TR relevanten Zertifikate (insbesondere X.509) Anbindung mehrerer zertifizierter HSM unterschiedlicher Hersteller für die Schlüsselverwaltung Verwaltung aller eigenen Zertifikate, aller Zertifikate der (relevanten) externen Marktteilnehmer und aller SMGW einschließlich Datum der Erstellung, der Nutzungsdauer und finalen Gültigkeit C(Root), Link-C(Root), C(Sub-CA) CTLS(GWA), CENC(GWA), CSIGN(GWA) CTLS(EMT), CENC(EMT), CSIGN(EMT) CTLS(SMGW), CENC(SMGW), CSIGN(SMGW) Verwaltung zusätzlicher Schlüssel, z. B. bei Inline-Signaturen zyklischer, mindestens täglicher Abgleich der Gültigkeit der Zertifikate über Verzeichnisdienst der Sub-CA (Sperrlisten) und ggf. Aktualisierung auf SMGW

6 Die Entschlüsselung von signierten Nachrichten erfolgt unter Verwendung eines HSM, in dem privates Schlüsselmaterial des hybriden Kryptoverfahrens sicher verwart wird. unterstützt herstellerneutral den Einsatz zertifizierter HSM und berät gern bei der Beschaffung. Die Zertifikatsverwaltung kann je nach Anforderungen im robotron*switchingserver oder extern in einem integrierten MDM- bzw. Gateway-Administrationssystem abgebildet werden. Bei Verwendung der im robotron*switchingserver integrierten Zertifikatsverwaltung werden automatisiert Sub-CA- und Root-CA-Verzeichnisdienstanfragen über den integrierten Zertifikatstransfer-Agenten durchgeführt, um die notwendigen TLS-Zertifikate zu übernehmen. Der robotron*switchingserver stellt eine Schnittstelle zu einer Smart-Meter-PKI bereit, über die alle Schlüsseltransfers zuverlässig abgebildet werden: allgemeine Zertifikate und Schlüssel Einholen der Zertifikate je Rolle und Funktion TLS-Zertifikate Verschlüsselungszertifikate Signaturzertifikate Einholen der zugehörigen privaten Schlüssel Kommunikation Gerätezertifikate und Schlüssel Einholen von Zertifikaten für verbaute Komponenten wie SMGW Messeinrichtungen CLS-Komponenten (z. B. Steuerbox) Einholen der zugehörigen privaten Schlüssel Prüfen eines Signaturzertifikats auf Echtheit, Gültigkeit, Sperrung Einholen von öffentlichen Schlüsseln Prüfen eines TLS-Zertifikats auf Echtheit, Gültigkeit, Sperrung Gateway robotron*switchingserver -Communication- Server (RCS) MDM robotron*e smart GWA robotron*gwa-manager zertifiziertes HSM Sub-CA

7 Vermittelte Messwertverteilung als Dienstleistung Neben der sternförmigen Verteilung der Messdaten zwischen Smart Meter Gateway und Empfangssystem des externen Marktteilnehmers stellt die vermittelte Verteilung (Y-Kommunikation) über einen Dienstleister auch einen wirtschaftlichen Ansatz für externe Marktteilnehmer dar. Als mandantenfähiges Verteilsystem bietet der robotron*switchingserver die erforderlichen Funktionen für diese Dienstleistung. Die integrierte Rechteverwaltung und Berechtigungsprüfung steuert das Routing zum EMT. Über einen neu geöffneten TLS-Kanal werden die Daten zum EMT weitergeleitet, wodurch eine durchgängige, TLS-geschützte Kommunikation und Verteilung der Messwerte gewährleistet ist. Dabei bietet eine vermittelte Messwertverteilung vor allem folgende Vorteile: reduzierte Verwaltung von TLS-Zertifikaten für Gateways und weitere Marktteilnehmer Erfüllung der Anforderung bezüglich Überwachungsmaßnahmen zur Sicherstellung der ordnungsgemäßen Datenübermittlung Einsparung von Ressourcen im SMGW durch Entlastung von administrativen Aufgaben und den dazugehörenden Anpassungsprozessen (Wirtschaftlichkeit Kosten SMGW) Erkennung Fehlverhalten des SMGW (z. B. Firmware-Fehler, infolge eines potentiellen Angriffs) verursachergerechte Aufteilung von Kommunikations- und Infrastrukturkosten durch Auswertung der Kommunikationslogbüchern IEC Marktpartner Netzleitsystem Protokollkonverter robotron*switchingserver SML, DLMS, IEC61107 IEC /104 etc. über IP-Telemetrie robotron* SwitchingServer- Node SML, DLMS, IEC61107 IEC /104 etc. über IP-Telemetrie robotron*e collect Gateway SML, DLMS, IEC61107, MBus etc. über IP-Telemetrie (DIN ) robotron* SwitchingServer robotron*switchingserver-node MDM/EDM robotron*e smart/ robotron*e count Web-Portal einschl. Leistungstacho (Applikation) Web-Portal einschl. Leistungstacho Web-Server

8 konzentriert und trittsicher - bewältigt Herausforderungen Deutschland Hauptsitz Schulungszentrum ECG solutions GmbH Stuttgarter Straße Dresden Heilbronner Straße Dresden Stuttgarter Straße Dresden Telefon: Telefon: Telefon: Geschäftsstelle Berlin Geschäftsstelle Hamburg Geschäftsstelle Rhein-Main Geschäftsstelle Regensburg Albert-Einstein-Straße Berlin Wendenstraße Hamburg Oberliederbacher Weg Sulzbach/Ts. Im Gewerbepark C Regensburg Telefon: Telefon: Telefon: Telefon: Schweiz Österreich Schweiz GmbH Austria GmbH Zürcherstrasse Wil Lemböckgasse Wien Telefon: Telefon: Tschechische Republik Russland Database Solutions s. r. o. OOO Rus Jiřiny Štěpničkové Praha 5 Tverskaya ul. 16, Eingang Moskau Stand: 09/2014

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