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設計技術シリーズ

IoT時代の電磁波セキュリティ
~21世紀の社会インフラを電磁波攻撃から守るには~

著者: 一般社団法人 電気学会・電気システムセキュリティ特別技術委員会
スマートグリッドにおける電磁的セキュリティ特別調査専門委員会 編
価格: 4,600円(本体)+税
判型: A5
ページ数: 346 ページ
ISBN: 978-4-904774-66-3
発売日: 2018/4/24

【委員名簿】

委員長   瀬戸 信二  日本オートマティックコントロール株式会社
副委員長  富永 哲欣  日本電信電話 株式会社
委員    秋山 佳春  日本電信電話 株式会社
委員    市川 紀充  学校法人 工学院大学
委員    井上 慎   株式会社 日建設計
委員    上田 芳信  日本電気 株式会社
委員    内山 一雄  防衛省防衛装備庁電子装備研究所
委員    國分 誠   清水建設 株式会社
委員    小林 正明  三菱電機 株式会社
委員    栄 千治   株式会社 日建設計
委員    崎山 一男  国立大学法人 電気通信大学
委員    島田 一夫  日本イーティーエス・リンドグレン 株式会社
委員    高谷 和宏  日本電信電話 株式会社
委員    竹谷 晋一  株式会社 東芝
委員    立松 明芳  一般財団法人 電力中央研究所
委員    徳田 正満  国立大学法人 東京大学 大学院
委員    服部 光男  エヌティティー・アドバンステクノロジー 株式会社
委員    峯松 育弥  一般社団法人 KEC関西電子工業振興センター
幹事    関口 秀紀  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所
幹事    林 優一   学校法人 東北学院大学

【執筆担当一覧】

第一章 総論
瀬戸 信二
第二章 スマートグリッド・M2M・IoT
富永 哲欣
第三章 大電力電磁妨害
3.1 IEMI-レーダ送信機等 上田 芳信、小林 正明、竹谷 晋一
3.2 IEMI-UWB送信機 高谷 和宏
3.3 HEMP 富永 哲欣
3.4.1 雷現象 立松 明芳
3.4.2 静電気現象 市川 紀充
3.5 磁気嵐 関口 秀紀
第四章 建屋対策
井上 慎、國分 誠
第五章 規格化動向
5.1 IEC 徳田 正満
5.2 ITU-T 服部 光男
5.3 NDS 内山 一雄
第六章 機器のイミュニティ試験
島田 一夫、峯松 育弥
付録 電磁的情報漏えい
A エミッションに起因する情報漏えい
関口 秀紀、瀬戸 信二
B 暗号モジュールを搭載したハードウェアからの情報漏えいの可能性の検討
崎山 一男、林 優一

【目次】

まえがき

第一章 総論

  1. 1.1 海外諸機関における現状 (概略)
  2. 1.2 わが国における動向 (概略)
  3. 1.3 セキュリティ対策における現状
  4. 1.4 電磁波攻撃一般
  5. 1.5 電磁的セキュリティ脅威と、その現象の概略
    1. 1.5.1 非意図的脅威 (自然現象)
      1. 1.5.1.1 雷害による影響
      2. 1.5.1.2 太陽活動に起因する現象 (磁気嵐など) による影響
    2. 1.5.2 意図的脅威 (電磁波攻撃脅威)
      1. 1.5.2.1 IEMI (Intentional Electromagnetic Interference:意図的電磁妨害)
      2. 1.5.2.2 HEMP (High-altitude Electromagnetic Pulse):高々度での核爆発により発生する電磁パルスによる攻撃
  6. 1.6 電磁波攻撃脅威の想定
    1. 1.6.1 軍事のレベル
    2. 1.6.2 テロ攻撃のレベル(プロ集団)
    3. 1.6.3 テロ未満のレベル(小規模)
  7. 1.7 具体的事例
    1. 1.7.1 非意図的脅威
      1. 1.7.1.1 雷害
      2. 1.7.1.2 磁気嵐
      3. 1.7.1.3 非意図的脅威(EMI:Electromagnetic Interference)
    2. 1.7.2 意図的攻撃
    3. 1.7.3 電磁的セキュリティ脅威に対する防護
      1. 1.7.3.1 システム設計
      2. 1.7.3.2 機器の防護
      3. 1.7.3.3 攻撃を記録する(ログ付の)「受信装置」 の設置

第二章 スマートグリッド・M2M・IoT

  1. 2.1 スマートグリッドとは
  2. 2.2 日本におけるスマートグリッドの変遷
  3. 2.3 スマートグリッドを構成するシステム
  4. 2.4 スマートグリッド・スマートコミュニティとセキュリティ

第三章 大電力電磁妨害

  1. 3.1 IEMI (Intentional ElectroMagnetic Interference)-狭帯域送信機(レーダ等)
    1. 3.1.1 狭帯域送信機 (レーダ等) によるIEMI脅威システム
      1. 3.1.1.1 デバイス
      2. 3.1.1.2 レーダシステム
      3. 3.1.1.3 無線送信システム
      4. 3.1.1.4 その他の各種システム
      5. 3.1.1.5 搭載プラットフォーム
    2. 3.1.2 耐IEMI要求
      1. 3.1.2.1 電磁妨害による機器障害
      2. 3.1.2.2 機器に対する耐EMI要求
    3. 3.1.3 IEMI対策
      1. 3.1.3.1 IEMI対策概念
      2. 3.1.3.2 機器に対するIEMI対策
  2. 3.2 IEMI (Intentional ElectroMagnetic Interference)-UWB (Ultra Wide Band) 送信機
    1. 3.2.1 UWB送信機における意図的な電磁的信号の帯域幅区分
      1. 3.2.1.1 Mesoband system
      2. 3.2.1.2 Sub-hyperband system
      3. 3.2.1.3 Hyperband System
    2. 3.2.2 スマートグリッドにおけるUWB妨害の脅威とその防護
    3. 3.2.3 ICTネットワーク・装置に対するUWB妨害の調査例
  3. 3.3 HEMP (High-altitude ElectroMagnetic Pulse)
    1. 3.3.1 HEMP現象の概要
      1. 3.3.1.1 E1パルス
      2. 3.3.1.2 E2パルス
      3. 3.3.1.3 E3パルス
    2. 3.3.2 HEMP対策における設置場所のクラス分け
    3. 3.3.3 HEMPとスマートグリッド・IoTへの影響
    4. 3.3.4 対策方法
  4. 3.4 雷・静電気
    1. 3.4.1 雷現象
      1. 3.4.1.1 発変電所の低圧制御回路における雷現象
      2. 3.4.1.2 雷サージに関連する試験規格
    2. 3.4.2 静電気現象
      1. 3.4.2.1 静電気が起因する電子デバイス障害
      2. 3.4.2.2 静電気に関連する試験規格
      3. 3.4.2.3 静電気が起因する電子デバイス障害対策
  5. 3.5 磁気嵐
    1. 3.5.1 磁気嵐の概要
    2. 3.5.2 電力網における磁気嵐の影響
      1. 3.5.2.1 地磁気誘導電流(GIC: Geomagnetically-Induced Currents)
      2. 3.5.2.2 磁気嵐によるGIC発生地域
      3. 3.5.2.3 磁気嵐による電力網への障害例
    3. 3.5.3 磁気嵐による電力網GIC対策と対応
      1. 3.5.3.1 変圧器における対策
      2. 3.5.3.2 宇宙天気予報による対応
      3. 3.5.3.3 日本の状況

第四章 建屋対策

  1. 4.1 企画
    1. 4.1.1 電磁シールド目的の明確化
      1. 4.1.1.1 外来電磁波の侵入防止
      2. 4.1.1.2 内部からの電磁波漏えい防止
      3. 4.1.1.3 無線システムの有効利用
    2. 4.1.2 設置機器に関する調査
  2. 4.2 基本計画
    1. 4.2.1 電磁環境計測
    2. 4.2.2 建物配置
    3. 4.2.3 電磁波シールド性能の決定
  3. 4.3 基本設計
    1. 4.3.1 電磁波シールドの材料選定
    2. 4.3.2 設備機器の検討
    3. 4.3.3 居住性とメンテナンス性
  4. 4.4 実施設計
  5. 4.5 施工
    1. 4.5.1 施工工程
    2. 4.5.2 材料の仮置き
    3. 4.5.3 電磁波シールド材料の接合
    4. 4.5.4 材料の貫通処理
    5. 4.5.5 中間計測
  6. 4.6 性能評価
  7. 4.7 保守

第五章 規格化動向

  1. 5.1 IEC (International Electrotechnical Commission):国際電気標準会議
    1. 5.1.1 IEC(国際電気標準会議)におけるスマートグリッドとEMC関連組織
    2. 5.1.2 SyC Smart Energy(スマートエネルギーシステム委員会)
      1. 5.1.2.1 SG3(スマートグリッド戦略グループ)からSyC Smart Energyへ
      2. 5.1.2.2 IECスマートグリッド標準化ロードマップ(第1版)におけるEMC関連記述
      3. 5.1.2.3 スマートグリッド標準マップ
    3. 5.1.3 ACEC(電磁両立性諮問委員会)
      1. 5.1.3.1 電気自動車に関するEMC
      2. 5.1.3.2 電力メータ等に関するEMC
    4. 5.1.4 TC77(EMC規格)
      1. 5.1.4.1 TC77のEMC規格に対するスマートグリッドへの関連性リスト
      2. 5.1.4.2 SC77A(低周波現象に対するEMC規格を作成)取り組み
      3. 5.1.4.3 SC77B(高周波現象に対するEMC規格を作成)の取り組み
      4. 5.1.4.4 SC77C(高電磁界過渡現象)の取り組み
    5. 5.1.5 CISPR(国際無線障害特別委員会)
      1. 5.1.5.1 SC-S/WG1(スマートグリッドのEMC)における標準化動向
      2. 5.1.5.2 SC-Bにおける太陽光発電用パワーコンバータのDCポート許容値及び測定方法関する標準化動向
      3. 5.1.5.3 ワイヤレス電力伝送WPT装置に対するエミッション規格
  2. 5.2 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector):国際電気通信連合-電気通信標準化部門
    1. 5.2.1 ITU-Tにおける標準化の概要
    2. 5.2.2 ITU-T勧告K.87 Guide for the application of electromagnetic security requirements-Overview(電磁セキュリティ規定の適用のためのガイド-概観)
    3. 5.2.3 ITU-T勧告K.78 High altitude electromagnetic pulse immunity guide for telecommunication centres(通信センタの高度電磁パルスイミュニティガイド)
      1. 5.2.3.1 HEMPの分類と特性
      2. 5.2.3.2 HEMP対策のための装置の試験方法と試験レベル
      3. 5.2.3.3 放射イミュニティ試験
      4. 5.2.3.4 伝導イミュニティ試験
    4. 5.2.4 ITU-T勧告K.81:High-power electromagnetic immunity guide for telecommunication systems (通信システムの大電力電磁イミュニティガイド)
      1. 5.2.4.1 HPEM攻撃の脅威レベルの評価
      2. 5.2.4.2 機器の脆弱性
      3. 5.2.4.3 脅威の例と対策
    5. 5.2.5 ITU-T勧告K.84:Test methods and guide against information leaks through unintentional electromagnetic emissions(意図しない電磁放射による情報漏えいの試験方法と対策ガイド)
      1. 5.2.5.1 意図しない電磁放射による情報漏えい(EMSEC)の脅威
      2. 5.2.5.2 EMSECの対策
      3. 5.2.5.3 通信機器からの情報漏えいの測定方法
    6. 5.2.6 ITU-T勧告K.115 Mitigation methods against electromagnetic security threats(セキュリティ脅威の低減方法)
      1. 5.2.6.1 HEMP対策
      2. 5.2.6.2 HPEM対策
      3. 5.2.6.3 情報漏えい対策
      4. 5.2.6.4 雷対策
  3. 5.3 NDS(National Defense Standards):防衛省規格
    1. 5.3.1 EMSEC (Tempest)、HEMPに関連したNDS規格
      1. 5.3.1.1 NDS C 0011C、NDS C 0012B、NDS C 0013、及びNDS Z 9011B
      2. 5.3.1.2 諸外国におけるMIL規格等の動向
      3. 5.3.1.3 EMSECに関する計測方法 (NDS C 0013) の概要
      4. 5.3.1.4 NDS C 0013の規格値に関する考察と民間基準との比較
    2. 5.3.2 高出力電磁波妨害(HEMP)に関する計測方法について(NDS C 0011C、NDS C 0012B)
      1. 5.3.2.1 電磁干渉試験方法(NDS C 0011C)
      2. 5.3.2.2 電磁シールド室試験方法(NDS C 0012B)
    3. 5.3.3 HEMPにおける電子機器の信頼性について(NDS Z 9011B)
      1. 5.3.3.1 MIL-HDBK-217FとICT機器における信頼性評価の考え方
      2. 5.3.3.2 NDS規格改正のポイント
    4. 5.3.4 スマートグリッド社会における電磁波/情報セキュリティに関する展望

第六章 機器のイミュニティ試験

  1. 6.1 各イミュニティ試験の一般要求事項
  2. 6.2 民生・車載搭載電子機器に対する放射イミュニティ試験概要
    1. 6.2.1 信号発生器
    2. 6.2.2 RF電力増幅器
    3. 6.2.3 放射アンテナ
    4. 6.2.4 RF電力計
    5. 6.2.5 電界センサ
    6. 6.2.6 同軸ケーブル
  3. 6.3 HEMP試験概要
    1. 6.3.1 トランスミッションライン
      1. 6.3.1.1 HV妨害波発生器
      2. 6.3.1.2 HVプローブ
      3. 6.3.1.3 電界・磁界プローブ
      4. 6.3.1.4 オシロスコープ
      5. 6.3.1.5 TEM Cellまたはストリップライン
      6. 6.1.3.6 GTEM Cell
    2. 6.3.2 ダイポールシミュレータおよびハイブリッドシミュレータ
  4. 6.4 HPEM試験概要
    1. 6.4.1 HPEM試験設備
    2. 6.4.2 HPEM試験装置システム
      1. 6.4.2.1 高速パルス発生器
      2. 6.4.2.2 超広帯域高効率放射アンテナ
      3. 6.4.2.3 パルス電界センサ
      4. 6.4.2.4 パルス分配器
      5. 6.4.2.5 高性能オシロスコープ
    3. 6.4.3 HPEM試験を実施するためのチャンバ
      1. 6.4.3.1 リバーブレーションチェンバーの構造と原理
      2. 6.4.3.2 電波暗室およびOATSの構造と原理
  5. 6.5 誘導雷試験概要
    1. 6.5.1 IEC61000-4-5における試験概要
    2. 6.5.2 試験システム
  6. 6.6 各国が所有するHEMP試験設備
  7. 6.7 スマートグリッドに接続される機器に対する適用

付録 電磁的情報漏えい

  1. A エミッションに起因する情報漏えい
    1. A.1 TEMPEST概要
    2. A.2 PCからの情報漏えい例
    3. A.3 TEMPEST (対策)
    4. A.4 TEMPEST (対策)例
    5. A.5 TEMPEST関連規格化動向
  2. B 暗号モジュールを搭載したハードウェアからの情報漏えいの可能性の検討
    1. B.1 サイドチャネル攻撃の概要
    2. B.2 スマートメータからのサイドチャネル情報漏えい評価
    3. B.3 漏えい電磁波をサイドチャネルとした秘密鍵の推定
    4. B.4 スマートメータに対する情報セキュリティ

関連規格目録

用語集

【参考文献】

  • 電気学会、電磁波と情報セキュリティ対策技術、オーム社 (2011)
  • J. Willson, Electromagnetic Pulse-BOMB, Popular Mechanics, Sept.2001, pp. 51-53
  • 瀬戸信二、"情報処理装置からの電磁波漏出にともなう情報漏えいの防止対策(TEMPEST対策)"、防衛技術ジャーナル、Vol.15、No.6、pp.6-18 (1995)
  • 内山一雄、"漏えい電磁波による情報漏えいとその評価について (前編)"、防衛技術ジャーナル、Vol. 2、pp. 4-13 (2005)
  • 内山一雄、"漏えい電磁波による情報漏えいとその評価について (後編)"、防衛技術ジャーナル、Vol. 3、pp. 10-14 (2005)
  • IEC TS 61000-5-9 Ed.1 (2009): Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 5-9:Installation and mitigation guidelines - System level susceptibility assessments for HEMP and HPEM, INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION (IEC) (2009)
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  • Dave Horshall, "More on Blackhawk helicopter," Forum on Risks to the Public in Computers and Related Systems, Vol.7, Iss.8 (1988)
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  • 「イラク戦争 (電磁波爆弾が実戦で初めて)」、毎日新聞、2003年3月27日
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  • IBM, "Smarter Planet", http://www-03.ibm.com/ibm/history/ibm100/jp/ja/icons/smarterplanet/(平成29年1月31日確認)
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  • Smart Grid Reference Architecture, CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group (2012)
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  • GE、インダストリアル・インターネット、http://www.ge.com/jp/industrial-internet(平成29年1月31日確認)
  • NEDO、再生可能エネルギー技術白書 第2版、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 (2014)
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  • 経済産業省、次世代エネルギー・社会システム協議会 (第18回)‐配布資料 資料3「次世代エネルギー・社会システム実証事業」の総括と今後、http://www.meti.go.jp/committee/summary/0004633/pdf/018_03_00.pdf(平成29年1月31日確認)
  • 経済産業省、次世代エネルギー・社会システム協議会 (第18回)‐配布資料 資料5 我が国のスマートコミュニティ事業の現状~実装事業の例~、http://www.meti.go.jp/committee/summary/0004633/pdf/018_05_00.pdf(平成29年1月31日確認)
  • 経済産業省、次世代エネルギー・社会システム協議会 (第1回)-配付資料 資料5 次世代エネルギー・社会システム実証事業について、http://www.meti.go.jp/committee/materials2/downloadfiles/g91113a05j.pdf(平成29年1月31日確認)
  • IEC, Smart grid standard map, http://smartgridstandardsmap.com/(平成29年1月31日確認)
  • Distributed Energy Resources Controller Configures EPS Equipment Based on Daily DER and Load Forecast, Ver.1.3, Electric Power Research Institute (EPRI) (2010)
  • NEDO、再生可能エネルギー技術白書 第2版、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 (2014)
  • NISTIR 7628: Guidelines for Smart Grid Cyber Security, National Institute of Standards and Technology (NIST), Smart Grid Interoperability Panel (SGiP) (2010)
  • NISTIR 7628 Rev.1: Guidelines for Smart Grid Cyber Security, National Institute of Standards and Technology (NIST), Smart Grid Interoperability Panel (SGiP) (2014)
  • Framework for Improving Critical Infrastructure Cybersecurity Ver.1.0, National Institute of Standards and Technology (NIST) (2014)
  • ELECTRICITY SUBSECTOR CYBERSECURITY RISK MANAGEMENT PROCESS, U.S. Department of Energy (2012)
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