Trusted virtual switching in 5G MEC for critical systems : implementation and performance evaluation

In recent years a new industrial revolution has marked out technological developments and investments. This trend has been called Industry 4.0 and encompasses multiple areas with the aim of optimizing data production, transportation and consumption to enable futuristic functionalities and to bring them to industries and end-users. In the energy sector, in particular, the power supply paradigm has changed moving to a dynamic user base from the legacy, established, consumer/producer model where there were centralized power generation and distributed consumption. This innovative concept has enabled the integration of the electric grid and the communication network, building up what has been called Smart Grid. The Smart Grid goal is to introduce more and more intelligence into the energy grid environment to enable innovative services for end-users but also improved management capabilities with the final goal to drive higher value to utilities. The latter scenario includes the detection of failures and recovery mechanism that relies on protections in smart substations able to interact one another to limit outage impact, leveraging the low latency of the communication channel. With the rise of the 5G, a new opportunity has arisen: 5G is able to fulfill Smart Grid requirements while reducing deployment costs, leading to a faster and cheaper Smart Grid diffusion. On top of the described infrastructure, security and privacy-related issues must be faced: Intel SGX is a relevant player in Trusted Computing Base scenario, allowing protecting the computation of information; a VPN-like protocol is the best practice when critical data exchange is concerned. Because of complex SGX integration and known leaks, which restrain its establishment, a cross-compiling environment is introduced. However, due to poor technological maturity of chosen tools, the performance gap with the non-secure option is large.

Negli ultimi anni una nuova rivoluzione industriale ha caratterizzato l'innovazione tecnologica e i relativi investimenti. Questo trend è stato chiamato Industria 4.0 e include, tra gli altri, l'ottimizzazione della produzione, il trasporto e il consumo di dati allo scopo di introdurre nuovi servizi e di abilitarli all'industria e agli utenti finali. In ambito energetico il paradigma di generazione è cambiato spostandosi verso un'utenza dinamica dal vecchio modello produttore consumatore che prevedeva produzione centralizzata e consumo distribuito. Questo concetto innovativo è cresciuto in parallelo all'unione tra rete elettrica e Internet, costituendo la così detta Smart Grid. Il fine della Smart Grid è l'introduzione di maggior intelligenza nello scenario di rete elettrica per abilitare servizi innovativi per gli utenti finali, ma anche per gli enterprise con lo scopo finale di incrementare il valore aggiunto per quest'ultimi. Lo scenario citato include il sistema di individuazione dei guasti e ripristino, il quale si basa su protezioni intelligenti locate nelle sottostazioni e che interagiscono tra loro per limitare l'impatto del guasto sfruttando la comunicazione a bassa latenza. Con l'ascesa del 5G si è aperta una nuova porta: la nuova rete è capace di soddisfare i requisiti della Smart Grid e ridurre i costi implementativi portando a una più rapida diffusione della Smart Grid stessa. A monte dell'infrastruttura descritta, è necessario affrontare i problemi di sicurezza: Intel SGX è un componente rilevante nello scenario delle TCB, capace di proteggere i dati durante la loro elaborazione; un protocollo VPN è consigliato per quanto concerne lo scambio di dati sensibili. A causa della complessità di integrazione di SGX e di falle note, motivi della sua scarsa diffusione, viene introdotto un ambiente di cross-compilazione. Per via della poca maturità degli strumenti disponibili, il gap prestazionale con l'opzione non sicura è elevato.