智能電網(wǎng)信息安全防御體系

時間:2022-02-20 11:08:06

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智能電網(wǎng)信息安全防御體系

1智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全面臨的威脅

1.1信息通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用將網(wǎng)絡(luò)信息安全。為關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全防護(hù)提出了更高的要求。1.2智能電網(wǎng)雙向互動模式增加了信息安全風(fēng)險。隨著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與智能電網(wǎng)的有效融合,促使傳統(tǒng)電網(wǎng)逐步向智能電網(wǎng)雙向互動服務(wù)模式轉(zhuǎn)型,用戶側(cè)能夠借助智能終端及時掌握與了解自己的用電情況以及供電能力、停電信息等內(nèi)容,從而對用電時間進(jìn)行合理安排。但在智能電網(wǎng)給電力運行及控制帶來便利的同時,也使得無線公網(wǎng)的接入增加了原有電網(wǎng)的信息安全風(fēng)險。此時,攻擊者就會攻擊電網(wǎng)業(yè)務(wù)邏輯等環(huán)節(jié)的漏洞,并且,隨著時間的遞增攻擊方式也會更加趨于多樣化、定制化以及組織化,這種具有較強潛伏性及危害性的網(wǎng)絡(luò)威脅,直接影響著智能電網(wǎng)的正常運行與電力服務(wù)。1.3海量異構(gòu)終端加大了安全接入風(fēng)險。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比新型電網(wǎng)的異構(gòu)智能終端多樣化、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)邊界泛在化、業(yè)務(wù)安全接入需求多樣化,這也直接增加了用電側(cè)終致使異構(gòu)終端的漏洞挖掘、完整性保護(hù)、機密性保護(hù)以及攻擊防御難度顯著增加,同時對不同種類的智能終端以及移動終端的接入方式與安全防護(hù)提出了更加嚴(yán)格的要求。在對智能電網(wǎng)進(jìn)行安全檢查時發(fā)現(xiàn),很多電力信息系統(tǒng)終端由于弱口令的安全脆弱性、遠(yuǎn)程服務(wù)防護(hù)不足等,使得終端安全防護(hù)存在一定的不足之處。

2智能電網(wǎng)信息安全主被動防御體系研究

2.1智能電網(wǎng)信息安全主動防御體系。在等級保護(hù)的基礎(chǔ)上建立智能電網(wǎng)信息安全主動防御,通過邊界防御、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、主機入侵防御、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)入侵防護(hù)等層面構(gòu)建全方位的縱深防御,以確保智能電網(wǎng)的信息安全。其中,邊界防御僅通過物理隔離就可以實現(xiàn)安全防護(hù),而為確保信息流交換的安全,使得防火墻、入侵檢測技術(shù)等也被應(yīng)用于當(dāng)前的邊界防御中;網(wǎng)絡(luò)防御多采用網(wǎng)絡(luò)掃描、劃分網(wǎng)段、虛擬專網(wǎng)等技術(shù);主機防御多應(yīng)用主機房病毒、主機入侵檢測、補丁管理等;應(yīng)用和數(shù)據(jù)防御是指保證數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器等系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全使用、傳輸、存儲。下為其各個模塊針對智能電網(wǎng)信息安全防護(hù)提出建議的具體內(nèi)容。2.1.1物理環(huán)境安全。物理安全防護(hù)是通過應(yīng)用一些物理防護(hù)措施,對機房內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行防護(hù),避免因物理接觸而破壞機房內(nèi)設(shè)備,防止出現(xiàn)信息安全事故。在智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)防護(hù)中,除了要做好機房的物理安全防護(hù)外,還要加強對室外信息采集、檢測等設(shè)備的物理安全防護(hù),包括電磁防護(hù)、布設(shè)設(shè)備監(jiān)控裝置以及預(yù)警裝置等,以全面提升室外設(shè)備防御外界破壞與自然災(zāi)害的能力。2.1.2網(wǎng)路環(huán)境安全。智能電網(wǎng)擁有比傳統(tǒng)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)更大范圍的用戶側(cè),并且,由于復(fù)雜的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),繁多的通信方式,以及大量無線網(wǎng)絡(luò)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用,因此,智能電網(wǎng)具有更加安全可靠的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全防護(hù)時,以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、無線網(wǎng)絡(luò)這三個安全防護(hù)為主。其中,對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行安全防護(hù)時主要采取的措施為:強化身份識別與安全審計,而強化身份識別不僅能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的唯一性標(biāo)識,避免一臺設(shè)備被多人共用,而且能夠強制改寫用戶名與密碼;安全審計安全防護(hù)主要是強化對管理操作人員的審計,封閉空閑端口以及非必須網(wǎng)絡(luò)服務(wù),避免由于人為操作不當(dāng)而導(dǎo)致的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓,防止由于系統(tǒng)崩潰而導(dǎo)致影響電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),確保發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)以及用電環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運行。另外,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全與否對智能電網(wǎng)的信息安全有著直接影響,震驚世界的“震網(wǎng)”病毒也直接證明了即使實施了有效的物理隔離,依然會由于部分變電站使用傳統(tǒng)C61850通信協(xié)議而導(dǎo)致系統(tǒng)存在較大漏洞。對于此類安全漏洞,可以進(jìn)行安全認(rèn)證碼以及消息驗證碼的添加,從而確保通信協(xié)議的安全可靠。2.1.3邊界安全。在信息安全等級保護(hù)要求中,為解決網(wǎng)絡(luò)邊界安全問題,常見的安全防護(hù)方法有邊界訪問的合理控制、邊界攻擊行為檢測、內(nèi)外網(wǎng)非法連接的檢測與阻斷以及惡意代碼防范等。而智能電網(wǎng)邊界安全防護(hù)的主要涵蓋:(1)實時監(jiān)測內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)非法訪問外部網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象,一旦發(fā)現(xiàn)對信息安全存在威脅時,就會立即采取措施阻斷,以避免智能電網(wǎng)信息安全受到威脅。(2)結(jié)合智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)“分區(qū)、分域、分級”的特點,將各個安全域內(nèi)通過專業(yè)隔離裝置與第三方網(wǎng)絡(luò)邊界進(jìn)行有效隔離,并對信息流進(jìn)行過濾。此外,如果內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)有設(shè)備終端通過無線網(wǎng)絡(luò)接入時,應(yīng)充分應(yīng)用防火墻、身份識別、安全審計、入侵檢測等安全防護(hù)技術(shù),實時檢測用戶的行為,一旦有危險智能電網(wǎng)信息安全的行為,應(yīng)及時作出處理,以充分保障智能電網(wǎng)邊界的安全。2.1.4終端安全。智能電網(wǎng)為了更好的應(yīng)對當(dāng)前信息通信技術(shù)以及多元化電能質(zhì)量的發(fā)展需求,引入了一些先進(jìn)的智能化、自動化安全防護(hù)裝置與設(shè)備,例如智能采集與監(jiān)測終端設(shè)備、智能配電與變電終端等,大量智能終端的應(yīng)用,在減少了人力與物力的同時,也給智能電網(wǎng)帶來了一些安全威脅,例如信息泄露、外網(wǎng)非法接入、終端被非法控制與篡改等,一旦發(fā)生這些安全隱患,將會給電網(wǎng)的正常運行帶來嚴(yán)重的后果。在對智能電網(wǎng)終端實施安全防護(hù)時,應(yīng)根據(jù)信息系統(tǒng)的自身特點、部署方式以及具體防護(hù)需求。例如,為了防止智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)有惡意的IED接入,可以通過雙向身份認(rèn)證加強防護(hù);為了實現(xiàn)子站IED密鑰共享,可以在進(jìn)行安全機制設(shè)計時采用信賴性較高的密鑰計算;根據(jù)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息雙向互動的特點,對于安全防護(hù)需求較高的業(yè)務(wù)應(yīng)采取加密算法、設(shè)備安全證書安裝以及禁止外網(wǎng)接入等。2.1.5主機安全。結(jié)合信息安全等級保護(hù)要求,智能電網(wǎng)主機安全主要有兩方面內(nèi)容:(1)服務(wù)器安全防護(hù);(2)桌面端安全防護(hù)。對此,應(yīng)細(xì)化和加強身份認(rèn)證、安全審計、入侵防護(hù)、惡意代碼防范等內(nèi)容。身份認(rèn)證關(guān)鍵在于加大操作系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)的密碼難度,明確了密碼的組成及長度;安全審計主要以智能電網(wǎng)、系統(tǒng)運行效率以及系統(tǒng)安全為基礎(chǔ),通過第三方安全審計產(chǎn)品對關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫的各類操作行為進(jìn)行安全審計,以便對違規(guī)操作及時預(yù)警;入侵防護(hù)應(yīng)在進(jìn)行服務(wù)器補丁的更新時,對其安全性、兼容性進(jìn)行測試,從而確保服務(wù)器運行的安全性與穩(wěn)定性;惡意代碼防范應(yīng)在主機上安裝防惡意代碼軟件,并對軟件版本以及代碼庫進(jìn)行及時更新,防止惡意代碼對智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生破壞。2.1.6應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全。隨著智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)集成度以及融合度的顯著提升,使得各電網(wǎng)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與外部用戶之間的信息交互頻率增多,致使電網(wǎng)系統(tǒng)的安全風(fēng)險顯著提高,同時對智能電網(wǎng)安全防護(hù)也提出了更高的要求。另外,信息技術(shù)的不斷發(fā)展,使得智能電網(wǎng)面臨的安全攻擊形式多樣,外界通過電網(wǎng)系統(tǒng)存在的漏洞對其發(fā)起攻擊。因此,及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)存在的漏洞并進(jìn)行修復(fù),已逐漸成為當(dāng)前智能電網(wǎng)軟件開發(fā)時的重要內(nèi)容。2.2智能電網(wǎng)信息安全被動防御體系。當(dāng)前,智能電網(wǎng)信息安全被動防御體系的構(gòu)建內(nèi)容主要有安全技術(shù)、安全保障、安全策略等三方面內(nèi)容(如圖1)。(1)安全技術(shù)作為電網(wǎng)信息安全防御體系架構(gòu)的技術(shù)支撐,主要對網(wǎng)絡(luò)通信過程中存在的安全問題進(jìn)行解決與修復(fù);(2)安全保障作為電網(wǎng)信息安全系統(tǒng)的管理支撐,其主要強調(diào)了智能電網(wǎng)主被動防御體系安全管理的思想;(3)安全策略作為電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)容,其為安全技術(shù)的實施以及安全保障思想的建立,提供了指導(dǎo)與方向。2.2.1安全技術(shù)維。安全技術(shù)維度是智能電網(wǎng)安全防御體系的技術(shù)支撐,其主要是基于OSI網(wǎng)絡(luò)模型而建立的一個維度,其主要由鑒別服務(wù)、訪問控制服務(wù)、數(shù)據(jù)完整性服務(wù)、數(shù)據(jù)保密性服務(wù)以及抗否認(rèn)性服務(wù)等五類安全服務(wù)所構(gòu)成,這五類安全服務(wù)能夠全面反映安全防御體系的所有功能及內(nèi)容,能夠?qū)﹄娋W(wǎng)信息系統(tǒng)中潛在的安全威脅進(jìn)行定位,并制定合理的安全措施。為實現(xiàn)五類安全服務(wù)的安全目標(biāo),安全技術(shù)維度采用了加密機制、數(shù)字簽名機制、訪問控制機制、數(shù)據(jù)完整性機制、認(rèn)證機制、業(yè)務(wù)流填充機制、路由控制機制、公證機制等八項安全機制。在安全技術(shù)維度中,五類安全服務(wù)是能夠?qū)ο到y(tǒng)中的安全威脅進(jìn)行定位的安全措施,而八項安全機制是實現(xiàn)五類安全服務(wù)的技術(shù)手段。對于安全服務(wù)的安全技術(shù)措施可以通過一種或多種安全機制相互結(jié)合而提供;另外,安全機制也可以在一種安全服務(wù)或多種安全服務(wù)的結(jié)合下發(fā)揮保障作用。2.2.2安全策略維。安全策略維度是智能電網(wǎng)安全防御體系最為關(guān)鍵的維度,主要包括預(yù)警、防護(hù)、檢測、響應(yīng)、恢復(fù)以及反擊等六個環(huán)節(jié)。這六個環(huán)節(jié)并非簡單的循環(huán),而是具有一定的動態(tài)性、順序性以及連續(xù)性,六個環(huán)節(jié)之間的關(guān)系如圖2所示。在智能電網(wǎng)主動立體防御體系的建設(shè)中,安全策略維起著非常重要的作用,并且動態(tài)連續(xù)的六大環(huán)節(jié)也更能與實際網(wǎng)絡(luò)情況相符。在智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,信息安全呈現(xiàn)出動態(tài)性、可變性等諸多特點,并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展也在逐步進(jìn)行完善與改進(jìn)。例如,通過預(yù)警、檢測能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的安全威脅,然后在保護(hù)與響應(yīng)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全防護(hù)。通過六大環(huán)節(jié)的動態(tài)持續(xù)循環(huán),智能電網(wǎng)的信息安全得到顯著的改善和提高,從而達(dá)到了智能電網(wǎng)信息資源的安全防護(hù)目標(biāo)。2.2.3安全保障維。安全保障維的核心思想在于,通過科學(xué)有效的方法對人員及其操作行為進(jìn)行管理與規(guī)范,從而為智能電網(wǎng)的系統(tǒng)安全提供保障。安全保障維主要包括:制度保障、人事保障、培訓(xùn)保障、審計保障、管理平臺保障等五方面保障內(nèi)容。保障維是智能電網(wǎng)實現(xiàn)規(guī)范化管理的基礎(chǔ),其在整個電網(wǎng)的運行中發(fā)揮著重要作用,為各個環(huán)節(jié)、模塊以及安全階段的正常運行提供有力的保證。

3結(jié)語

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷發(fā)展與完善,電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也變得愈來愈復(fù)雜,這也使得智能電網(wǎng)面臨的威脅與受到的攻擊幾率越來越高。因此,積極引入新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的安全防護(hù)技術(shù),積極構(gòu)建智能電網(wǎng)的信息安全主動防御保障體系,完善基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)保障,就顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉曄,彭澤武.基于主動立體防御體系的智能電網(wǎng)安全模型[J].現(xiàn)代計算機(專業(yè)版),2013(19):35-39.

作者:譚寬 楊永建 左宇翔 單位:云南云電同方科技有限公