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Análise da segurança cibernética de microrredes frente a replay attacks utilizando marcas d’água como técnica de detecção e prevenção

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dc.creator TROIANO, Gustavo Ognibeni
dc.date.issued 2025-08-19
dc.identifier.citation TROIANO, Gustavo Ognibeni. Análise da segurança cibernética de microrredes frente a replay attacks utilizando marcas d’água como técnica de detecção e prevenção. 2026. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4411
dc.description.abstract The modernization of electrical power systems, characterized by the increasingly intensive integration of new electrical equipment, communication elements, and bidirectional energy flow, has given rise to the concept of smart grids and, consequently, to a specific approach known as microgrids. Microgrids are systems capable of operating either in connection with or in isolation from the main grid, with their operation supported by dedicated communication technologies. These technologies, depending on the transmission medium and propagation conditions, are subject to information loss or issues related to data security and cyber-attacks, concerns that have received growing attention in recent years. The objective of this study is, therefore, to evaluate the performance of the communication system employed in the microgrid, with a focus on secure data transmission and on the implementation of mechanisms for the prevention and mitigation of malicious cyber-attacks. To this end, the control signals of the analyzed network were configured with additive watermarks, which were tested for their effectiveness in detecting and mitigating replay attacks initiated by external agents. Initial simulations were carried out using the IEEE 13-Bus circuit to validate the proposed methodology, while subsequent tests were based on a model of the power grid of Unifei. The IEEE 13-Bus system exhibited satisfactory performance under the implemented simulation scenarios, successfully authenticating commands containing valid watermarks and rejecting those lacking authentication or containing invalid signatures. Four distinct test environments were implemented for the Unifei microgrid model, incorporating varying levels of noise and attenuation introduced by the communication channel. The results indicated that, even under adverse conditions, the transmitted signals were successfully recovered with low failure rates, with noise being identified as a more significant degradation factor than attenuation. Furthermore, although increased latency and energy consumption were observed during operation, their impact on the performance of the microgrid was minimal. In summary, the main contributions of this work include the characterization of the resilience of watermarking mechanisms under degraded communication conditions, as well as an analysis of the impacts on performance and energy efficiency within the microgrid environment. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Microrredes pt_BR
dc.subject Cibersegurança pt_BR
dc.subject Replay attack pt_BR
dc.subject Marca D’água pt_BR
dc.subject Simulação pt_BR
dc.title Análise da segurança cibernética de microrredes frente a replay attacks utilizando marcas d’água como técnica de detecção e prevenção pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2026-05-28
dc.date.available 2026-05-28T19:33:25Z
dc.date.accessioned 2026-05-28T19:33:25Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6154418935047212 pt_BR
dc.contributor.advisor1 SOUZA, Antônio Carlos Zambroni de
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4860175234818683 pt_BR
dc.contributor.advisor2 MATTA, Cláudia Eliane da
dc.contributor.advisor2Lattes http://lattes.cnpq.br/1839800190588286 pt_BR
dc.description.resumo A modernização dos sistemas elétricos de potência, caracterizada pela inserção cada vez mais intensa de novos equipamentos elétricos, elementos de comunicação, bem como pelo fluxo de energia bidirecional, deu origem ao conceito de redes inteligentes e, por consequência, à uma abordagem particular destas, denominada microrredes. As microrredes são sistemas que podem operar de maneira conectada ou isolada da rede principal, cujo funcionamento é assegurado por tecnologias de comunicação próprias. Estas, de acordo com o meio de transmissão e condições de propagação, estão sujeitas a perdas de informação ou problemas concernentes à segurança dos dados e ciberataques, com estes dois últimos quesitos tendo recebido atenção crescente nos últimos anos. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo verificar o desempenho do sistema de comunicação de uma microrrede no que tange ao tráfego seguro de dados, bem como mecanismos de prevenção e tratamento contra investidas virtuais maliciosas. Para isso, os sinais de controle da rede sob análise foram configurados com marcas d’água aditivas, sendo este mecanismo testado quanto à detecção e proteção contra replay attacks inseridos por agentes externos. Os estudos foram conduzidos inicialmente no circuito IEEE 13 Barras com a finalidade de validar a metodologia proposta, enquanto os testes subsequentes utilizaram como base uma modelagem da rede elétrica da Unifei. O sistema IEEE 13 Barras demonstrou comportamento satisfatório nos cenários de simulação implementados, autenticando comandos contendo marcas d’água legítimas e rejeitando aqueles sem autenticação ou com assinaturas inválidas. Para o modelo da microrrede da Unifei foram implementados quatro ambientes de testes distintos, os quais contemplaram diferentes níveis de ruído e atenuação provocados pelo canal de comunicação. Os resultados indicaram que, mesmo sob condições adversas, os sinais foram recuperados com sucesso, apresentando baixas taxas de falhas, sendo o ruído o principal fator de degradação em comparação à atenuação. Adicionalmente, embora tenham sido observados aumento de latência e consumo energético na microrrede, seus impactos na operação do sistema foram bastante reduzidos. Assim, as principais contribuições deste trabalho envolvem a caracterização da resiliência das marcas d’água frente à degradação da comunicação, além da análise dos impactos no desempenho e no consumo de energia da microrrede. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA pt_BR


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