Smart Metering Gateway

Smart Metering Gateway Standardisierte und sichere Plattform für Anwendungen im intelligenten Energienetz Stefan Dörpinghaus OpenLimit SignCubes GmbH 27. November 2014

Inhaltsübersicht Das Smart Meter Gateway Smart Meter Gateway Schnittstellen und Einbau Stellung des SMGW im Smart Grid Rechtliche Rahmenbedingungen Smart Meter Gateway Funktionen SMGW-Sicherheitsfunktionalitäten Standardisierte Anwendungsplattform SMGW OpenLimit SignCubes GmbH Seite 2

Das Smart Meter Gateway hält die Zählerdaten vor und berechnet die tarifierten Daten. Smart Meter (Zähler) speichern keine Messdaten! Diese werden im SMGW (und tarifiert im Headend-System) gespeichert. überträgt tarifierte Daten an autorisierte Marktteilnehmer ausschließlich über das WAN. unterstützt für die Übertragung der Daten ins WAN die gängigen Kommunikationsstandards (DSL, GPRS, UMTS und BPL) ist also die zentrale Einheit, die Endkunden den Schutz ihrer Verbrauchsdaten und Energieversorgern einen sicheren rechtlichen Rahmen für ihre Investitionen bietet. OpenLimit SignCubes GmbH Seite 3

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Schnittstellen am SMGW LMN WAN HAN CLS PWR Schnittstelle für (kabelgebundene) Zähler Ethernet-Verbindung (für Datenversand, Administration, ) Ausgang für Endkunden und Servicetechniker (nur lesend) "transparenter" Tunnel für autorisierte Marktteilnehmer zu kontrollierbaren lokalen Systemen (Photovoltaik, Blockheizkraftwerk, intelligente Verbraucher, ) Eingang für Stromversorgung (Power) Alle Schnittstellen bis auf HAN liegen im eingebauten Zustand im verplombten Bereich, d.h. sie können vom Endkunden weder benutzt noch manipuliert werden. Über die HAN-Schnittstelle können Kunden ihre eigenen Daten und Servicetechniker den Zustand des SMGW (lesend) prüfen; sie können diesen Zustand aber NICHT verändern / beeinflussen. Dies bleibt dem GWA vorbehalten, der das SMGW nur mit speziell für dieses eine Gerät signierten Datenpaketen erreichen kann. OpenLimit Group Seite 5

Einbau Das SMGW hier in zwei Varianten eingebaut: Im Zählerschrank Integriert in ein SmartMeter OpenLimit Group Seite 6

Stellung des SMGW im Smart Grid WAN = Wide Area Network LMN = Local Metrological Network HAN = Home Area Network OpenLimit SignCubes GmbH Seite 8

Rechtliche Rahmenbedingungen Technische Richtlinie TR-03109 "Anforderungen an die Interoperabilität der Kommunikationseinheit eines Messsystems PTB-A50.8: Eichrechtliche Anforderungen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Common-Criteria-Schutzprofil für die Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems für Stoff- und Energiemengen (Smart Meter Gateway PP) OpenLimit SignCubes GmbH Seite 10

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Smart Meter Gateway Funktionen Speicherung, Signierung und Verschlüsselung der Zählerdaten Tarifberechnung und Zeitstempelung Zeitsynchronisation Hardware Security Module (HSM) für private Schlüssel und Zertifikate Kommunikation ins WAN wird immer vom Smart Meter Gateway initiiert (Ausnahme: Wake-Up-Service) Logs (System-, Kunden- und Eich-Log) und Updates Möglichkeit zur Anbindung von Controllable Local Systems (CLS) Gateway Administrator als vertrauenswürdige Instanz im WAN Durchführung von Installation, Konfiguration und Updates Definition der Berechtigungen für externe Marktteilnehmer (EMT) kann als einzige Rolle einen Kommunikationskanal zum SMGW initiieren (Wake-Up-Service) OpenLimit Group Seite 12

SMGW-Sicherheitsfunktionalitäten 1 Gehäuseschutz (Konstruktion, Siegel, ) Sicherer Boot-Mechanismus: AES-128-verschlüsselter Bootloader mit Vorwärts-Verkettung Software-Schichten in AES-128-verschlüsseltem Dateisystem Nutzdaten in für jeden Benutzer separat AES-128-verschlüsselter Datenbank Kryptografisches Material der externen Marktteilnehmer (EMT) stammt aus hoheitlicher PKI Private Schlüssel und Wurzel-Zertifikat der SM-PKI in internem Sicherheitsmodul OpenLimit SignCubes GmbH Seite 14

SMGW-Sicherheitsfunktionalitäten 2 TLS v.1.2 Verschlüsselung der TCP/IP-Verbindungen (HAN, drahtgebundene Zähler, (fast) alle WAN-Verbindungen (außer Wake-Up-Call) TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256 TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_CBC_SHA384 TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (mit Brainpool-Kurven P256r1, P384r1, P512r1 oder NIST-Kurven P-256, P-384) Sicherung der (drahtlosen) Zähler per CMAC (AES-CBC-CMAC-128 oder AES-GCM-128) mit Replay-Schutz CMS-Inhaltsdatenverschlüsselung der WAN-Daten (mit ecka-eg-x963kdf- SHA256, SHA384, SHA512) vom GWA signierter Wake-Up-Call (für SMGW mit spezifischer Geräte-ID) mit DDoS-Sperre OpenLimit SignCubes GmbH Seite 15

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Standardisierte Anwendungsplattform SMGW Ein SMGW kann (separiert vom eichrechtlich relevanten Teil) Raum für Mehrwert-Anwendungen bieten LMN- und WAN-Kommunikation verwendet wohl definiertes, Domänenspezifisches XML-Datenmodell (Companion Specification for Energy Metering nach DIN EN 62056-62) HAN-Verbrauchsanzeige erfolgt in einfachem HTML und kann auch als XML-Datenstrom für smarte Anwendungen erfolgen Freiraum zur Umsetzung von Ideen für ein In-House-Energy-Display oder für die Verknüpfung mit Home-Automation et al. Transparente Proxy-Funktion des SMGW für CLS im HAN kann zur Anbindung beliebiger Zusatzfunktionen genutzt werden. OpenLimit SignCubes GmbH Seite 17

Stefan Dörpinghaus Senior IT Security Consultant Saarbrücker Straße 38a D 10405 Berlin Phone +49 30 400 3510 10 info@openlimit.com www.openlimit.com OpenLimit SignCubes GmbH Seite 18