Diplomityöseminaari Tuotantokriittisen prosessiverkkoympäristön valvonta

1. DiplomityöseminaariTuotantokriittisen prosessiverkkoympäristön valvonta Mikko Takala 24.5.2012 Valvoja: Prof. Riku Jäntti Ohjaaja: FM, MBA Tapio Heinäaro

2. Sisältö • Johdanto • Tutkimuksen taustat ja tutkimusmenetelmät • Työn tarkoitus, tavoitteet ja rajaus • Prosessiverkot ja -järjestelmät • Verkonvalvonnan viitekehykset ja arkkitehtuurit • Protokollat ja esimerkkitapaus • Johtopäätökset

3. Johdanto • Työn tilaajana Helsingin Energia • Tietoliikenneverkkojen merkittävä rooli kriittisen infrastruktuurin tuotannossa • Nykyaikaisten prosessijärjestelmien vaatimukset kasvaneet • Uuden tyyppinen verkkoarkkitehtuuri asettaa erilaisia vaatimuksia verkonvalvonnalle

4. Tutkimuksen taustat ja tutkimusmenetelmät • Helsingin Energiassa rakennettu nykyaikainen ja uusiin tarpeisiin vastaava prosessiverkkoympäristö. • Verkon runko kattaa suurimman osan toimipisteistä ja siinä on riittävästi kapasiteettia useille eri järjestelmille. • Diplomityö tehtiin case-tutkimuksenaja kirjallisuusselvityksenä.

5. Työn tarkoitus, tavoitteet ja rajaus • Tutustutaan käytännön tasolla Helsingin Energian prosessiverkkoympäristöön ja siihen liitettyihin järjestelmiin. • Tutkitaan erilaisia verkonvalvonnan viitekehyksiä ja teknologioita. • Pyritään löytämään potentiaalisia kehityskohteita ja tarjoamaan eväitä verkonvalvonnan kehittämiseen.

6. Työn tarkoitus, tavoitteet ja rajaus • Kokonaisuutena IT-ympäristöjen valvonta koostuu useista eri osa-alueista. • Diplomityö rajattiin tutkimaan tietoliikennettä ja verkkojen valvontaa.

7. Prosessiverkot ja -järjestelmät • ProLAN-verkkoarkkitehtuuri ja eri vyöhykkeet. • Prosessijärjestelmiä: voimalaitosautomaatiot, sähköverkon käytönvalvontajärjestelmä, lämpöverkon kaukokäyttöjärjestelmä. • Kaksi suurinta eroa kriittiseen infrastruktuuriin tietojärjestelmissä verrattuna muihin tietojärjestelmiin: • Häiriöiden vakavat seuraukset • Järjestelmien pitkä elinkaari

8. Prosessiverkot ja -järjestelmät • Eri tyyppiset prosessijärjestelmät: • Hajautetut ohjausjärjestelmät (Distributed Control Systems, DCS) • SCADA-käytönvalvontajärjestelmät(Supervisory Control and Data Acquisition Systems) • Turvallisuuteen liittyvät järjestelmät • Vaatimukset verkolle: • Latenssit järjestelmän eri osien välillä • Kahdennettujen yhteyksien käytettävyys ja tilat • Kapasiteetti

9. Verkonvalvonnan viitekehykset ja arkkitehtuurit • FCAPS (Fault, Configuration, Accounting, Performance and Security) • TMN (Telecommunications Management Network)

10. Verkonvalvonnan viitekehykset ja arkkitehtuurit • Passiivinen  Reaktiivinen  Interaktiivinen Proaktiivinen

11. Verkonvalvonnan viitekehykset ja arkkitehtuurit • Keskitetty valvonta-arkkitehtuuri • Hajautettu valvonta-arkkitehtuuri

12. Verkonvalvonnan viitekehykset ja arkkitehtuurit • Hierarkkinen valvonta-arkkitehtuuri

13. Protokollat ja esimerkkitapaus • Protokollia, joilla verkonvalvontaa voidaan toteuttaa: ICMP, SNMP, CMIP, Syslog

14. Johtopäätökset • Saatavuutta, vasteaikoja, kapasiteetin käyttöasteita on pysyttävä seuraamaan lyhyellä ja pitkällä aikavälillä. • Reaaliaikaisissa tuotannonohjaus- ja käytönvalvontajärjestelmissä viiveetön ja stabiili verkko. • Turvallisuuteen liittyvissä järjestelmissä riittävä kapasiteetti. • Kerättävä dataa useista eri lähteistä ja kyettävä koostamaan olennainen tieto luettavaan ja ymmärrettävään muotoon.

15. Johtopäätökset • Eritasoiset näkymät verkon tilasta. Liikennevaloista yksityiskohtaisiin tapahtumiin laitetasolle asti. • Hierarkkinen valvonta-arkkitehtuuri lisää vikasietoisuutta.Tarpeellinen monimutkaisissa ja suurissa ympäristöissä. • Verkonvalvonta ei pelkästään ylläpitäjiä varten vaan tieto on voitava jalostaa raporttien muodossa asiakkaille. • Verkonvalvonta välttämätön edellytys kun halutaan tuottaa palvelua jollakin luvatulla palvelutasolla. • Ylläpito ja kehittäminen vaatii aikaa ja resursseja mutta maksaa itsensä takaisin.